Micologia e Parasitologia - Teórica PDF

MICOLOGIA E PARASITOLOGIA 2024/2025 BÁRBARA PRATA Índice Propriedades gerais do reino fungi e importância dos fungos para o Homem.......................... 2 Estrutura celular e subcelular dos fungos.................................................................... 5 A reprod...

MICOLOGIA E PARASITOLOGIA 2024/2025 BÁRBARA PRATA Índice Propriedades gerais do reino fungi e importância dos fungos para o Homem.......................... 2 Estrutura celular e subcelular dos fungos.................................................................... 5 A reprodução dos fungos....................................................................................... 11 Crescimento, diferenciação e nutrição dos fungos......................................................... 25 Agentes de terapia antifúngica................................................................................. 31 Resistência aos antifúngicos................................................................................... 39 Fatores determinantes das micoses.......................................................................... 44 Micoses superficiais............................................................................................. 50 Micoses subcutâneas............................................................................................ 63 Micoses sistémicas.............................................................................................. 67 Diagnóstico da infeção fúngica................................................................................. 78 Introdução à Parasitologia...................................................................................... 86 Entomologia....................................................................................................... 89 Helmintologia – Nematelmintes............................................................................... 91 Helmintologia – platelmintas (céstodos)..................................................................... 97 Helmintologia – platelmintas (tremátodos)................................................................ 107 Anti-helmínticos................................................................................................ 113 Protozoários.................................................................................................... 114 Protozoários – ciliados........................................................................................ 115 Protozoários – amiboides ou rizópodes.................................................................... 117 Protozoários – flagelados.................................................................................... 120 Protozoários - esporozoários................................................................................ 131 1 Propriedades gerais do reino fungi e importância dos fungos para o Homem Tipos de fungos:  Bolores – apresentam esporos (reprodução) e hifas (estruturas filamentosas com paredes paralelas e longas que produzem esporos)  Leveduras – reproduzem-se por gemulação  Cogumelos – apresentam hifas num estrutura organizada. Apresenta uma rede de hifas que constituem o corpo de frutificação (cogumelo propriamente dito) Nota: Hifas em grande concentração dizem-se que são parte do micélio Em 1969, Whittaker propôs o Reino Fungi. Características gerais dos fungos:  Podem ser filamentosos (tipicamente “multicelulares”) ou unicelulares  Maioria saprófitas, alguns patogénicos, alguns estabelecem mutualismo ou comensalismo com outras espécies  Possuem glicogénio como reserva energética  Heterotróficos, com metabolismo aeróbio ou anaeróbio  Sem motilidade (exceto zoósporos Chytridiomycota)  Maioria desenvolve-se em ambientes com: Temperatura entre 20-30ºC Humidade entre 75-95% pH ótimo próximo de 6.0  São organismos eucariotas, têm parede com quitina e membrana com ergosterol  A maioria dos fungos desenvolve-se em ambientes terrestres, mas podem ser encontrados em todo o lado, sendo que alguns inclusive vivem em ambientes extremos. Modo como os fungos obtêm nutrientes:  Saprófitas - decompositores da matéria orgânica morta  Patogénicos - danos (lesões) no hospedeiro  Através de relações bióticas – comensais de plantas e de alguns animais; associação mutualista ou simbiótica. Ex: micorrizas e líquenes Principais grupos de fungos em termos da sua estrutura celular:  Leveduras Encontram-se na microbiota (comensal) e ambiente Causam infeções endógenas e exógenas Unicelulares  Filamentosos (bolores e cogumelos) Encontram-se no ambiente Causam infeções exógenas Multicelulares e que formam hifas  Dimórficos Encontram-se no ambiente Causam infeções exógenas Apresentam uma das duas formas anteriores consoante as condições do meio Maioria dos fungos produz novos indivíduos na forma de esporos. 2 Tanto as leveduras como os filamentosos apresentam um crescimento fúngico (leveduriforme e filamentoso), e realizam esporulação. Nota: Capacidade de pseudofilamentação e filamentação é uma característica de Candida spp (levedura). O reino dos fungos é essencialmente Existe três formas de identificar os fungos: composto por: a- Organismos leveduriformes,  Características fenotípicas bolores e cogumelos  Características bioquímicas/fisiológicas b- Microrganismos unicelulares c- Microrganismos “multicelulares”  Características d- Fungos filamentosos e genotípicas/moleculares/bioquímicas cogumelos Importância dos fungos: relevância ecológica, económica e clínica: É uma característica distintiva das células fúngicas: a- Presença de uma parede celular b- Estrutura procariótica como as bactérias c- Membrana citoplasmática rica em ergosterol d- São heterotróficas quanto à dependência de nutrientes Os fungos são fundamentais para o ciclo do carbono, sendo responsáveis pela degradação da lignina (lininha) das plantas/árvores e atuam na parede das plantas diminuindo a rigidez estrutural das forragens. Muitos dos fungos são mutualistas com as plantas:  Micorrizas – mutualismo entre certos fungos e as raízes das plantas  Fungos – absorvem água e sais minerais do solo para a planta, podendo também ajudar a planta a adaptar-se a climas mais secos  Plantas – fornecem carbohidratos ao fungo Outros são mutualistas com algas ou cianobactérias:  Líquenes – fungo (estrutura) e alga ou cianobactéria (fornece nutrientes). Servem como bioindicadores da qualidade do ambiente pois são muito sensíveis à poluição atmosférica. Biorremediação A maioria dos fungos são: a- Parasitas dos animais  Degradação de benzeno, naftaleno, fluoreno b- Parasitas das árvores e outra  Absorção de metais pesados e radioativos vegetação  Pululanos e quitosanos c- Saprófitas  Degradação de plásticos como o poliuretano d- Comensais do homem Nota: alguns fungos podem ser patogénicos para outros fungos 3 Papel dos fungos na alimentação:  São ricos em proteínas, vitaminas do complexo B e sais minerais (Ca, K, P e Mg)  Têm quitina como uma fonte de fibra dietética  São pobres em gordura  São livres de colesterol  Podem ajudar na produção de alimentos e bebidas alcoólicas Os fungos podem também servir como fonte de fármacos:  Antibióticos – penicilina (Penicillium rubens)  Fármacos esteroides e hormonas  Lovastatina (metabolito secundário de vários fungos)  Vacina para hepatite B  Ergotamina O lado “mau” dos fungos… Que fungos têm relevância clínica? a- Bolores e leveduras  São comumente flagelo para culturas agrícolas b- Bolores e cogumelos c- Leveduras e cogumelos (perdas económicas avultadas) d- Bolores, leveduras e cogumelos  Deterioradores  Causam doenças que variam de uma questão cosmética a risco de vida. Doenças fúngicas: o Alergias – devido ao poder alergénico dos esporos de alguns fungos o Micotoxicoses – devido à ingestão de toxinas fúngicas através de alimentos contaminados com fungos o Micetismo – devido à ingestão de cogumelos venenosos ou aluciongénicos o Micoses – devidas a ação nefasta do fungo em diferentes partes do corpo  Podem impactar a biodiversidade (extinção de espécies e desequilíbrio dos ecossistemas) 4 Estrutura celular e subcelular dos fungos Os fungos patogénicos para o Homem apresentam-se sob 3 “tipos celulares” principais:  Hifas (ou filamentos)  Células leveduriformes  Esporos (via assexuada ou sexuada) Estrutura geral das leveduras:  Apenas 1 núcleo  Tipicamente, apenas um grande vacúolo  “Bud scar” com deposição de quitina na célula mãe  Os organelos citoplasmáticos comuns a todos os fungos (mitocôndrias, ER, Golgi) Os fungos filamentosos são compostos por hifas. Elas podem ser de dois tipos:  Hifas septadas – citoplasma interrompido regularmente por invaginações da parede (septos). Elas podem ter 1 (monocarióticas), 2 (dicarióticas) ou mais núcleos por compartimento  Hifas asseptadas ou cenocíticas – protoplasma (citoplasma + núcleo) geralmente contínuo e multinucleado Estrutura geral da hifa:  Estrutura geralmente tubular (em fita nos Muccorales), frequentemente ramificada, com parede mais rígida à medida que nos afastamos da extremidade apical  Ápex elíptico e de parede mais fina  Diferente organização citoplasmática nas diferentes zonas da hifa  Número de núcleos por compartimento  constante, exceto na zona apical onde pode ser maior  A hifa cresce/estende a partir do ápex (zona de Em relação às hifas, será correto afirmar: extensão) a- Funcionam como estruturas de  As regiões mais velhas (esquerda) quebram-se por fixação aos substratos autólise ou são quebradas por outros organismos b- Funcionam como estruturas de (heterólise) propagação do fungo c- Funcionam como estruturas de  Enquanto a hifa cresce, o citoplasma move-se penetração dos hospedeiros constantemente das zonas mais velhas para d- Todas são verdadeiras suplementar o ápex com material para o crescimento 5 Região apical  Rica em organelos  Presença de vacúolos tubulares (vacúolos redondos e de maior dimensão predominam nas regiões subapicais)  Rica em vesículas (AVC – apical vesicle cluster) – macro e microvesículas (ex: quitossomas com quitina sintetase). As AVC estão localizadas principalmente nas regiões de extensão ativa, gemulação, ramificação e septação Na maioria dos fungos essas vesiculas associam-se com outras estruturas formando uma estrutura dinâmica chamada Spitzenkörper – a sua posição define a direção de extensão da hifa. Nota: Spitzenkörper – presente quando esporo/hifa inicia ou retoma crescimento e muda de posição no ápex para a hifa alterar a direção de crescimento. Está ausente ou muito rudimentar nos “Zygomycota” (Mucorales). O Spitzenkörper é sobretudo Região sub-apical observado: a- Na região subapical da hifa  Vacúolos redondos b- Em compartimentos da hifa  Ausência de AVC que entram em autólise c- Na região apical da hifa  Menor densidade de organelos d- Durante a formação de  Começam a surgir substâncias de reserva (ex. glicogénio) clamidósporos  Corpo de Woronin (ou outro material) isola secções mais velhas – deriva de peroxissomas, funciona como “rolha” dos septos que têm poro central, ou seja, é uma densa massa proteica envolvida por uma membrana Regiões mais velhas  Substâncias de reserva  Protoplasma + substâncias de reserva de compartimentos adjacentes, e de outras paredes do micélio são mobilizados para produzir clamidósporos (esporos de sobrevivência de parede dupla)  Nas zonas mais velhas, os compartimentos podem estar vazios e a parede é “quebrada” por ação de enzimas líticas – autólise Quando se observam hifas em fase ativa de crescimento, onde se espera ver um maior número Qual a função principal dos septos? de organelos? a- Facilitar a absorção de nutrientes a- Na zona apical b- Travar o crescimento b- Na zona subapical c- Suporte e defesa c- Na zona de autólise d- Garantir que nunca há movimento de d- Os organelos estão sempre uniformemente citoplasma entre compartimentos distribuídos ao longo da hifa 6 Septos  Suporte estrutural da hifa, especialmente em condições de stress hídrico  Defesa – os poros dos septos são tamponados por organelos especiais ou outros materiais para isolar: Hifas interrompidas ou danificadas Compartimentos velhos Estruturas diferenciadas (ex. reprodutoras)  Existem diferentes tipos de septos de acordo com o filo: “Deuteromycota” - Fungi Basidiomycota Ascomycota imperfecti (Fungos Mitospóricos) Corpo de Woronin Micrósporos Canal central, rodeado por 2 abas de glucano (G) Parentossomas (de cada lado do septo) – permitem a continuidade do citoplasma, mas impedindo a circulação de grandes organelos  Mucorales (“Zygomycota”) - hifas asseptadas. No entanto, ocasionalmente os fungos asseptados também podem desenvolver “barreiras” com componentes citoplasmáticos densamente agregados, com funções análogas às dos septos verdadeiros Nota: Poros permitem a comunicação célula a célula (nutrientes, tráfico de vesículas, certos organelos) Os cogumelos que vemos crescer são corpos de frutificação do organismo que prolifera abaixo do solo. Como se denomina a rede Micélio – massa/rede de hifas ou filamentos subterrânea de hifas? a- Micorrizas  As ramificações normalmente formam-se a b- Rizoides partir de um ponto a montante do ápex c- Micélio  Quando há distribuição uniforme de d- Arbúsculos nutrientes, as hifas divergem umas das outras, originando uma colónia com o seu aspeto característico radiado ou circular  As linhas ponteadas, no centro da colónia (e), representam hifas de anastomose (são ramificações que ocorrem nas partes velhas, quando os nutrientes escasseiam, crescendo em direção a zonas mais antigas e se fundem por 7  degradação localizada das paredes nos pontos de contacto). A anastomose das hifas: Promove a mobilização do protoplasma de modo a produzir, por exemplo, os clamidósporos ou outras estruturas de diferenciação Permite fusão das hifas compatíveis (plasmogamia) durante o ciclo sexual ou parassexual (as hifas crescem umas em direção às outras fruto da produção de hormonas sexuais) A transmissão de vírus através de hifas diferentes Colónias:  Branca na margem  Cor no centro – pigmentação das hifas por deposição de melanina nas paredes fúngicas  Cor da colónia – pigmentação dos esporos  Algumas libertam pigmentos Parede dos fungos Um dos polímeros que faz parte da parede  Protege contra lise osmótica celular de quase todos os fungos é:  Determina e mantem a forma da célula a- Peptidoglicano fúngica (remoção de parede → forma b- Celulose esférica) c- Quitina d- Quitosano  Atua como crivo, regulando a passagem de moléculas através dos poros da parede, e funciona como barreira  Pode conter pigmentos (ex. melanina) que protegem as células contra a radiação UV  Assume vários papéis fisiológicos: recetores, locais de ligação para enzimas e propriedade antigénicas  Papel na patogénese (interação com o hospedeiro, nomeadamente com o sistema imunitário) A sintetase de quitina e as sintetases de glucanos são proteínas membranares. As echinocandinas inibem a β-1,3-glucano sintetase. 8 Na zona de crescimento, a parede é mais fina e simples. Ela consiste numa camada interna de quitina com proteínas embebidas e uma camada mais externa de glucanos. A parede torna-se mais sólida e complexa (intercruzada) a montante do ápex. Polímero “core” da parede dos fungos, com grande caracter imunogénico, que nos fungos Pigmento, formado à base de compostos patogénicos é “mascarado” por componentes fenólicos polimerizados, que pode estar da cama externa da parede: presente na parede das células fúngicas a- Melanina a- Quitina b- -1,3-glucano b- Rodlet c- -1,3-glucano c- Melanina d- Galactomanano d- Galactosaminogalactano Membrana citoplasmática  Bicamada de fosfolípidos com proteínas e esteróis – ergosterol é o esterol principal  Regula a entrada e saída de materiais  Ancora algumas enzimas (ex. quitina-sintetase e glucano-sintetase, enzimas digestivas)  Transmissão de sinais do meio exterior para o interior da célula Núcleo  Maioria com 7 a 40 Mb de DNA, distribuídos por 4 a 30 cromossomas, codificando para 6.000 a 13.000 genes  No seu estado vegetativo, os fungos septados podem ter 1 ou vários núcleos por compartimento; a porção apical da hifa tende a ter maior número.  Leveduras têm apenas 1 núcleo  Fungos asseptados contêm mais do que 1 núcleo num citoplasma comum  Rodeado por uma membrana dupla com poros  Maioria são haploides durante a propagação vegetativa, mas alguns são diploides (Candida albicans). Alguns alternam entre as gerações haploides e diploides e outros podem existir como poliploides. 9 RE, Golgi, vesículas  Sistema secretório – proteínas destinadas a serem exportadas são sintetizadas nos ribossomas ligados ao RE, e são depois transportados para o Golgi. Nas suas cisternas sofrem modificações. Posteriormente, são armazenadas em vesiculas que migram para a membrana citoplasmática, fundem-se com ela, e libertam o conteúdo para o exterior.  Este sistema está envolvido no crescimento apical, mas também na secreção de enzimas para degradação de nutrientes do ambiente externo. Vacúolos  Estruturas arredondadas nas zonas mais velhas das hifas  Sistema tubular muito dinâmico na região do ápex  Funções: Digestão e armazenamento de nutrientes Tráfego de nutrientes e sinalização membranar Remoção de metabolitos celulares Autofagia (reciclagem de organelos e proteínas) Citoesqueleto  Regulação da extensão e polaridade celular, divisão nuclear e celular, endocitose e exocitose (tráfico vesicular), septação e transporte de organelos  Constituído por microtúbulos de tubulina, filamentos de actina e septinas (complexos proteicos que formam filamentos e anéis) 10 A reprodução dos fungos Para a maioria dos fungos: a- A reprodução corresponde à Os esporos: expansão do micélio b- A forma de reprodução mais  Unidade de propagação, dispersão e frequente é a sexuada sobrevivência das espécies c- A reprodução culmina na formação  Podem ser gerados por reprodução assexuada de esporos (mitósporos) ou sexuada (meiósporos) d- A reprodução assexuada só ocorre em condições muito particulares A forma vegetativa de alguns fungos é diploide (2n), significando que um estado tetraploide (4n) é formado após cariogamia. Reprodução assexuada  Menos exigente em termos de diferenciação celular e de energia  Permite aumento rápido da população  Importante para a propagação e dispersão rápida das espécies  Limitada capacidade de resposta e adaptação 11 Reprodução sexuada  Permite gerar variação genética  Maior capacidade de colonização de ambientes diversos  Maior capacidade de resposta e readaptação a alterações ambientais súbitas  Exigente em termos de diferenciação, tempo e energia  Nº reduzido de esporos em alguns fungos Reprodução vegetativa nos filamentosos – o micélio é estéril, não produz esporos. Uma parte da hifa é capaz de originar um novo micélio e cumprir as funções de propagação. Alguns filamentosos produzem estruturas com funções análogas à dos esporos. Podem formar-se esclerócitos que são estruturas compostas por uma massa compacta e rígida de hifas contendo reservas nutricionais (estruturas de resistência que podem originar novas hifas). Quanto à formação das estruturas reprodutoras:  Fungos holocárpicos – o talo inteiro converte-se em uma ou mais estruturas reprodutoras. As fases somáticas e reprodutoras não ocorrem em simultâneo  Fungos eucárpicos – estruturas reprodutoras formam-se a partir de uma porção do talo, e as restantes porções continuam as suas atividades somáticas Estados reprodutores  Teleomorfo (meiospórico) – estado sexual  Anamorfo (mitospórico) – estado assexual  Holomorfo – fungo exibe todas as suas potencialidades reprodutoras Produção de esporos nos fungos filamentosos: Os esporos fúngicos são produzidos: a- Em cadeias  Assexuada b- Isolados Internos – endósporos – fungos asseptados c- Em aglomerados (“clusters”) d- Dentro de “sacos” Externos – exósporos/conídios - fungos septados e- Todas as opções anteriores o conidiogénese tálica são verdadeiras o conidiogénese blástica  Sexuada Zigósporos, ascósporos e basidiósporos Reprodução assexuada nos asseptados:  Esporangiósporos são produzidos no interior do esporângio, que surge na extremidade de uma hifa especializada (esporangióforo), que forma uma dilatação terminal, a columela. Fungos pertencentes aos Mucorales. Reprodução assexuada por endósporos  Topo das hifas aéreas (esporangiósforos) enche-se de conteúdo citoplasmático e o núcleo sofre mitoses sucessivas → forma-se membrana à volta de cada núcleo → formação da parede dos esporos → formação da columela → estrutura começa a sofrer pressão, eventualmente rompendo e libertando os esporangiósporos  Esporangíolos – com 1 ou poucos esporos  Merosporângios – esporos em séries ou filas dentro de um “tubo” 12 Outras estruturas:  Estolho (stolon) – hifa larga com expansão horizontal que liga esporangiósforos e os rizoides  Rizoides – presente na base dos esporângios ou entre eles, com funções de absorção e fixação  Apófise – dilatação na base do esporângio (é uma extensão da columela)  Clamisdósporos – estruturas de resistência de parede espessada – podem ser terminais ou intercalares A hifa especializada que suporta o esporângio denomina-se: A produção assexuada de esporos em a- Esporangióforo que estes são formados dentro de b- Zigóforo esporângios é característica: c- Conidióforo a- Dos fungos filamentosos d- Columela asseptados b- Dos fungos que produzem Estrutura na base do esporângio que ao dilatar promove o conídios rebentamento da membrana do esporângio: c- Dos fungos imperfeitos a- Stolon d- Dos fungos filamentosos b- Rizóide septados c- Columela d- Apófise Reprodução assexuada por exósporos:  Exósporos ou conídios são característicos dos fungos septados e leveduras  Originados por fragmentação/conversão de elementos das hifas ou produção por células conidiogéneas. Estas podem estar assentes em conidióforos.  Conidiogénese – génese dos conídios. Tálica – conídios produzidos por fragmentação/conversão de células/compartimentos do talo - Holotálica (tálica solitária) - Tálica-ártrica (holoártrica, enteroártrica, sarcínica, endógena) Blástica – conídios produzidos por células do talo, num ponto específico destas, por meio de síntese e extrusão dos seus constituintes (tipo “balão”) - Enteroblástica (fialídica, anelídica) - Holoblástica (simpodial, acrópeta, síncrone ou sincrónica, regressiva) 13 Tipos de conidiogénese:  Tálica - uma parte ou elemento do talo, geralmente uma hifa, transforma-se num conídio - talósporos Tálica-ártrica Holotálica ou tálica solitária Holoártrica Enteroártrica (ártrica alternada) Uma hifa interrompe o seu Formação de compartimentos Célula terminal crescimento e sofre divisão por septação. Alternadamente, ou, mais em curtos segmentos pela células aumentam de volume e raramente, célula formação de septos. envolvem-se de uma parede intercalar da hifa Formação de uma série de espessa. As células converte-se num conídios por cisão ao nível intercalares entram em único conídio. Há dos septos – artrósporos ou deiscência e vão perdendo o uma dilatação da artroconídios. Cada citoplasma. Quando a parede células que segmento dá origem a um das células intercalares posteriormente artrósporo. rompe, dá-se a libertação dos pode ser dividida por septos. artrósporos. Libertação do conídio por lise da célula na base do conídio (quando maduro) ou rutura ao nível do septo na base conidial. Ocorre na formação dos macroconídios e microconídios dos dermatófitos. Desenvolvimento, em condições adversas, de estruturas de resistência envolvidas por uma parede espessa e mielinizada - clamidósporos Qual o tipo de conidiogénese tálica? Um clasmidósporo é um: a- Enteroátrica a- Conídio blástico b- Tálica solitária b- Esporo sexual c- Microtálica c- Esporo de dispersão d- Holártrica d- Esporo tálico de resistência Assinale a afirmação correta: A imagem ilustra a formação a- Os conídios são formados dentro da de que tipo de esporos? célula conidiogénea após divisão nuclear a- Artrósporos e clivagem de protoplasma em torno dos b- Clamidósporos núcleos c- Blastósporos b- A produção assexuada de esporos d- Esporangiósporos raramente ocorre durante um período de crescimento dos filamentosos c- Os conídios são sempre esporos tálicos d- Alguns fungos não produzem estruturas produtoras de esporos Qual das seguintes associações está incorreta? a- Conídios – exósporos b- “Deuteromicetes” – esporos assexuais c- Geotrichum – artrósporos d- Clamidósporos – conidiogénese blástica 14   Blástica – célula conidiogénea ou a hifa fertil começa por formar um “rebento” (protuberância), mais ou menos esférico, por extrusão de contéudo citoplasmático através de uma constrição. O blastósporo vai dilatando à medida que há incorporação de novo material parietal, até ser individualizado por um septo, dando origem a um novo conídio. Blástica Holoblástica Enteroblástica Todas as camadas da parede celular da A camada externa da parede da célula conidiogénea célula mãe estão envolvidas no rompe para libertação do conídio. O conídio emerge, processo de formação dos conídios. através da abertura, envolvido por uma parede As células conidiogéneas podem ser completa/nova. As células conidiogéneas são mais indiferenciadas ou especializadas. diferenciadas. Formação dos conídios pode ser Os esporos são produzidos de uma forma basípeta, encadeada ou não encadeada encadeada ou não encadeada (ex. aglomerados)  Acrópeta – conídio formado dá  Fialídica - célula conidiogénea, perfeitamente origem a um conídio filho, a distinta, apresenta a forma de um frasco, cadeia alonga-se pelo topo designando-se fiálide. Ela dá origem a vários (onde está o mais jovem). Se conídios num mesmo ponto. 1º conídio diferencia- um conídio formar novos se dentro da célula conidiogénea. 2º vai empurrar conídios a partir de diferentes o 1º levando à rutura da parede na extremidade pontos → ramificação superior da fiálide. Os outros fialoconídios (fialósporos) são produzidos sucessivamente emergindo da extremidade da fiálide.  Simpodial – quando se forma um conídio, seguidamente, a célula conidiogénea e/ou conidióforo cresce lateralmente, por vezes encurvado. Obtém-se uma célula conidiogénea/conidióforo  Anelídica – anelide é parecido à fiálide, mas a de aspeto anguloso forma de frasco não é tão pronunciada. Quando se forma o 1º conídio, a camada externa da parede da célula conidiogénea rompe junto da base daquele e deixa uma cicatriz conidial. O aneloconídio subsequente emerge desta cicatriz, deixando uma segunda cicatriz. A formação sucessiva dos diferentes conídios dá origem a uma zona delimitada por anéis. Conídios podem ser isolados, em clusters ou em cadeias basípetas. Os esporos têm forma em lâmpada 15 Diagrama da formação repetitiva de conídios a partir de uma única célula conidiogénea: a. Acrópeta, encadeada – cada conídio pode produzir um novo conídio no seu topo – conidiogénese holoblástica. Conídio mais jovem no topo da cadeia b. Basípeta, encadeada – são produzidos muitos conídios num mesmo ponto da célula mãe, uns a seguir aos outros – frequentemente conidiogénese enteroblástica. Conídio mais jovem na base da cadeia c. Basípeta, não encadeada – os conídios formam agregados (“clusters”) e não cadeias Em determinadas condições, as  Gemulação – célula conidiogénea está isolada – ocorre leveduras reproduzem-se por nos fungos leveduriformes. Pode haver emissão de uma gemulações sucessivas, formando o (monopolar), duas (bipolar) ou várias gémulas pseudomicélio. A formação de simultaneamente (multipolar). pseudomicélio é característica de que fungo? Nos fungos unicelulares – núcleo da célula mãe divide-se a- Coccidioides sp. mitoticamente; 1 núcleo filho migra para a gémula. Após a b- Geotrichum sp. gémula estar formada, forma-se um septo total junto da c- Rhizopus sp. constrição que liga as duas células. Célula filha separa-se d- Candida sp. e deixa uma cicatriz de gemulação.  Divisão binária ou cissiparidade Nos fungos unicelulares, a célula mãe alonga-se, forma-se um septo que divide a célula em 2 compartimentos simétricos. Cada núcleo que resulta da divisão é segregado para o seu compartimento. As duas células separam-se por clivagem do septo. Corpos de frutificação (rudimentares) de reprodução assexuada Na maioria os conidióforos e as células conidiogéneas encontram-se livres à superfície do micélio/colónias. Por vezes estão agrupados ou contidos em estruturas especializadas:  Esporodóquio – massa de conídios produzidos por um aglomerado de células conidiogéneas assentes em conidióforos curtos e ramificados  Corémio (sinema) – conidióforos encontram-se justapostos formando uma coluna na extremidade da qual se desenvolvem os conídios  Picnídio – frutificação geralmente globolosa, cujas paredes interiores são revestidas por conidióforos e/ou células conidiogéneas, na extremidade dos quais se formam os conídios. Libertação para o exterior ocorre a partir de ostíolos (orifício), ou após rutura das paredes do corpo de frutificação  Acérvulo (em fungos fitopatogénicos) 16  Os conídios são: De que modo se processa a reprodução a- Mitospóricos assexuada em Schizosaccharomyces pombe? b- Sempre septados a- Gemulação c- Um produto do estado b- Divisão binária teleomorfo dos fungos c- Fragmentação das hifas d- Sempre unicelulares d- Somatogamia Que esporos resultam de O seguinte diagrama ilustra que conidiogénese blástica? tipo de conidiogénese? a- Artrósporos a- Holoblástica simpodial b- Clamidósporos b- Enteroblástica anelídica c- Blastómeros c- Enteroblástica fialídica d- Fialósporos d- Holoblástica acrópeta O picnídio é: O diagrama ilustra que tipo de a- Um corpo de frutificação conidiogénese? de reprodução assexuada a- Tálica solitária b- Um corpo de frutificação b- Enteroblástica fialídica fechado c- Holoblástica acrópeta c- Um corpo de frutificação d- Tálica-ártrica de reprodução sexuada d- Um esporo assexual Reprodução sexuada  Envolve a fusão de somas e núcleos compatíveis, seguida de meiose  Promove variações nas características genéticas → adaptação a condições de stress e a novos ambientes  Fungos usam moléculas sexuais sinalizadoras para comunicar (feromonas) Estado heterocariótico – soma (geralmente hifa) contendo núcleos não idênticos Heterocarionte – fungo cujo soma contem núcleos, geralmente haploides, não idênticos Estado homocariótico – soma (geralmente hifa) contendo núcleos, geralmente haploides, idênticos Homocarionte – fungo cujo soma contem núcleos, geralmente haploides, idênticos Estado dicariótico – soma (geralmente hifa) que contem 2 núcleos provenientes da fusão de 2 compartimentos celulares diferentes (pode ser hétero- ou homocariótico) Dicarionte – fungos cujos compartimentos celulares do soma contêm 2 núcleos no estado ainda não fundido, isto é, 2 conjuntos de cromossomas, cada um no seu núcleo (n+n) Fase haploide – núcleo que contém apenas 1 cromossoma de cada tipo (n) Fase diploide – núcleo que contém 1 par de cada tipo de cromossoma (2n) 17 Produção de esporos pela via sexuada  Plasmogamia – união dos protoplasmas de 2 compartimentos ou células fúngicas sexualmente compatíveis → núcleos (geralmente haploides) no mesmo compartimento celular → estado heterocariótico, por vezes homocariótico Conjugação (fusão ou copulação) Contacto gametangial Somatogamia Espermatização gametangial Dois gametângios Gametângios Sem formação de Estruturas semelhante a morfologicamente diferenciados, gametângios. Hifas esporos (espermácios), similares fundem- anterídio (masculino) e ou, mais raramente, uninucleadas, são se ascogónio (feminino) células somáticas transportadas pelo ar, contactam através da pouco diferenciadas, água ou insetos paras as tricogina (pescoço fundem-se com hifas somáticas recetivas recetivo do ascogónio) migração dos Desenvolve-se um poro que recebe os núcleos núcleos. Frequente no ponto de contacto contidos no anterídio. nos Basidiomycota. entre a hifa recetora e o Normalmente, após a “esporo” → hifa torna-se passagem dos núcleos, dicariótica o anterídio desintegra- se  Cariogamia – fusão de 2 núcleos dá origem a um zigoto (mais frequentemente diploide)  Meiose – devolve a ploidia inicial aos 4 núcleos formados. Compatibilidade sexual  Homotalismo – o mesmo indivíduo (talo) produz gametângios compatíveis capazes de levar a cabo a reprodução sexuada. São fungos auto-férteis. A recombinação meiótica tem como função a reparação de danos no DNA causados por fatores ambientais.  Heterotalismo – os órgãos sexuais geneticamente compatíveis são diferenciados em dois indivíduos (talos) diferentes. São fungos auto-estéreis, necessitando da presença de um outro talo para se reproduzirem. 18 Ciclo geral Filos com reprodução sexuada:  Asseptados – Mucorales (zigosporângio contendo zigósporo)  Septados Ascomycota (asco contendo ascósporos) Basidiomycota (basídio que produz basidiósporos) As leveduras e fungos dimórficos patogénicos pertencem aos Ascomycota, exceto as leveduras Cryptococcus neoformans, Malassezia furfur, Trichosporon spp e Rhodotorula spp (que são Basidiomycota). Fungos filamentosos patogénicos: Mucorales, Ascomycota e “Deuteromycota” (fungos mitospóricos, são septados). Reprodução sexuada nos Mucorales  Maioria são saprófitas, sendo alguns destes patogénicos oportunistas, outros são comensais ou parasitas  Espécies homotálicas e heterotálicas  Característica comum – produção de esporos sexuais denominados zigósporos encerrados num zigosporângio 1. Hifas sexualmente compatíveis desenvolvem ramificações, os zigóforos. Quando contactam, as suas extremidades dilatam para formar progametângios, os quais por sua vez contactam apicalmente através do septo de fusão. 2. Cada progametângio desenvolve-se num gametângio pela produção de uma parede que o delimita da região adjacente do zigóforo, a qual se denomina de suspensor, por sustentar a estrutura sexual 3. Dissolução do septo → plasmogamia → gametângios dão origem ao prozigosporângio ou zigosporângio jovem → cariogamia (só um núcleo diploide é viável) 4. Prozigosporângio aumenta de volume, espessa e melaniza as suas paredes, dando origem ao zigosporângio que contem 1 núcleo diploide, o zigósporo (pode permanecer em latência por vários meses). 5. Após receção de sinais de germinação, o zigósporo sofre meiose e apenas 1 dos núcleos haploides germina. A parede do zigosporângio rompe, emergindo um esporangióforo, no topo do qual se forma 1 esporângio 6. Esporângio liberta os esporângióforos 19 Reprodução sexuada nos Ascomycota  Alguns tem importância económica e outros são causa de doenças nas plantas e animais  Compreende filamentosos septados, leveduras e fungos dimórficos  Espécies homotálicas e heterotálicas  Característica comum – em resultado da reprodução sexuada produzem esporos denominados ascósporos dentro de uma célula tipo saco, o asco 1. Formação de gametângios multinucleados – anterídio e ascogónio 2. Núcleos do anterídio passam para o ascogónio através da tricogina 3. Núcleos emparelham, mas não se fundem imediatamente. Os filamentos começam a crescer a partir do ascogónio. Os núcleos emparelhados isolam-se em diferentes hifas ascógeneas dicarióticas (n+n) 4. A célula terminal binucleada da hifa dicariótica alonga-se, formando uma ansa (“crozier”). Nesta ansa, os dois núcleos dividem-se mitoticamente (a). Formam-se 2 septos que dividem a ansa em 3 células (b): - as 2 células basais são mononucleadas, uma contendo um núcleo anteridial e a outra um núcleo ascogonial; - a célula aplicada é binucleada e será o futuro asco (célula mãe do asco) 5. Na célula mãe do asco dá-se a cariogamia 6. O asco jovem alonga-se, o núcleo diploide sofre meiose 7. Os 4 núcleos resultantes podem ou não dividir-se mitoticamente. Os núcleos haploides são isolados com porções de citoplasma, envolvem-se de uma parede e dão origem aos ascósporos maduros uninucleados 8. O asco amadurece e rompe, libertando os ascósporos, ou os ascósporos são libertados através de um opérculo ou de um poro. Com a germinação dos ascósporos fecha-se o ciclo. 20   Alguns ascomicetes filamentosos produzem os seus ascos em corpos de frutificação ou ascocarpos, os quais funcionam como estromas (filamentos modificados) protetores dos órgãos reprodutores Cleistotécio os ascos são produzidos dentro de estruturas completamente fechadas os ascos só são libertados após a quebra da parede Peritécio os ascos são produzidos em estruturas em forma de pêra, podem possuir um poro (ostíolo) através do qual saem os esporos Apotécio ascos organizados em camada regular, o himénio Ascostroma ou pseudotécio ascos não organizados, de parede dupla, formados numa cavidade do estroma (ascocarpo sem parede definida) Reprodução sexuada em leveduras Ascomycota 21 Reprodução sexuada nos Basidiomycota  Maioria são filamentosos septados, mas incluem algumas leveduras  Cogumelos e ferrugens que causam doenças nas plantas  A reprodução assexuada é rara nos filamentosos Basidiomycota  Geralmente heterotálicos  Característica comum – esporos sexuais denominados basidiósporos produzidos por uma estrutura especializada, o basídio 1. Ao germinarem os basidiósporos produzem micélio primário monocariótico 2. A fusão de 2 hifas monocarióticas (somatogamia), origina compartimento binucleado que prolifera para formar micélio secundário dicariótico (n+n) 3. Sob condições favoráveis o micélio secundário dá origem ao micélio terciário (também dicariótico), o qual vai formar o basidiocarpo (cogumelo) 4. Formação de ansas de conexão ou clamp-connections para manutenção do estado dicariótico. - Os núcleos dividem-se mitoticamente (a) - Forma-se um septo transverso - A clamp-connection funde-se com a hifa original (b) resultando em 2 células binucleadas, reconstituindo a condição dicariótica (b) - A ansa de conexão permanece e é frequentemente usada para reconhecer o estado dicariótico da hifa 5. Os basídios são produzidos pelas células apicais deste micélio secundário, em milhões de hifas dicarióticas (nas lamelas do cogumelo) 6. A cariogamia ocorre entre os 2 núcleos à medida que o basídio se desenvolve 7. Segue-se a meiose para produzir 4 núcleos haploides que darão origem aos basidiósporos 8. Forma-se um vacúolo no interior do basídio que vai aumentar de tamanho e empurrar os 4 núcleos para o topo do basídio. Os núcleos migram para saliências do basídio (esterigmas), rodeiam-se de uma parede, dando origem aos basidiósporos no exterior 22 Parassexualidade  Permite gerar variação genética sem meiose  Permite gerar estados heterocariótios e poliploides com recombinação genética  A reversão à ploidia inicial ocorre por mitoses sucessivas em que vai ocorrendo a não disjunção de cromossomas (estados aneuploides), com perda progressiva de cromossomas  Ocorre em Aspergillus spp. e Candida albicans Heterocariose (variação não sexual) – coexistência de núcleos geneticamente diferentes no mesmo compartimento da hifa. Como surge?  Quando ocorre uma mutação num dos núcleos da hifa e o núcleo mutado prolifera juntamente com os núcleos do tipo selvagem  Quando hifas/células de 2 estirpes distintas se fundem (anastomose no caso das hifas) Nota: Em ambos os casos, só se estabelece um heterocarion estável e funcional se os núcleos geneticamente diferentes conseguirem proliferar. As novas hifas do heterocarion vão ter núcleos de dois ou mais tipos Mesmo sem fusão dos núcleos, o heterocarion vai conseguir proliferar num meio sem tiamina e sem biotina, ao contrário das estirpes parentais Como termina?  Durante a esporulação assexuada, quando são gerados esporos mononucleados (a)  Quando ramificações isolam um só genótipo originando setores homocarióticos na colónia (b) Reprodução no Reino Fungi  Fungos leveduriformes Assexuadamente por gemulação ou cissiparidade Reprodução sexuada através de ascósporos ou basidiósporos Parassexualidade 23   Fungos filamentosos Assexuadamente por fragmentação das hifas Assexuadamente pela produção de esporangiósporos ou conídios (tálicos ou blásticos) Sexuadamente pela produção de zigósporos, ascósporos ou basidiósporos Parassexualidade As leveduras são encontradas em que grupo Uma célula fúngica ou compartimento hifal que de fungos? contém um par de núcleos geneticamente a- Ascomicetes diferentes diz-se que está num estado: b- Basidiomicetes a- Diploide c- “Deuteromicetes” b- Heterotálico d- Mais do que uma resposta verdadeira c- Homotálico d- Dicariótico Nos Basidiomycota é característica a presença de: Fungos cuja reprodução sexuada tem lugar numa a- Clamp connections colónia ou micélio de um mesmo indivíduo são b- Septos doliporos descritos como: c- Esporângios e esporangiósporos a- Heterotálicos d- Mais do que uma opção anterior b- Auto-estéreis está correta c- Homotálicos d- Sexualmente indiferenciados Nos “Zygomycota” (Mucorales), as hifas especializadas que produzem os progametângios designam-se por: a- Conidióforos O tecido hifal que forma o cogumelo é: b- Zigóforos a- Tetraploide c- Esporangióforos b- Dicariótico d- Zoóforos c- Diploide d- Monocariótico 24 Crescimento, diferenciação e nutrição dos fungos Fases típicas da vida de um fungo: Crescimento das hifas: - Alongamento do ápex  O crescimento das hifas dá-se na região apical que é estrutural e funcionalmente diferente do resto da hifa  A região apical está envolvida por uma parede mais fina e de estrutura mais simples  É na extremidade da hifa que a parede é mais plástica e “estica”  O crescimento da hifa está intimamente ligado à presença de um complexo apical de vesículas (Apical Vesicular Cluster – AVC ou Spitzenkörper)  Modelo para o crescimento da parede no ápex das hifas: Quitinases e glucanases quebram algumas ligações dos polímeros da parede no ápex, permitindo relaxar e esticar a extremidade apical. Estas quebras permitem incorporar novo material parietal, mas ao mesmo tempo geram extremidades livres que servem de substrato para reações de X-linking que rigidificam a parede à medida que o ápex avança - Ramificação das hifas  A ramificação → novo ápex  O novo ápex pode surgir em qualquer ponto ao longo das hifas, mas desenvolve-se predominantemente nas regiões subapicais  Normalmente surge a montante de um septo para permitir o direcionamento de conteúdo citoplasmático para a nova zona de extensão  Forma-se a partir de uma parede hifal madura  Há libertação localizada de enzimas líticas da parede  Essencial no desenvolvimento das colónias: Permite cobrir e explorar vastas áreas de substratos Aumento da área de superfície de absorção de nutrientes Fusão de talos (ex. plasmogamia para a reprodução sexuada) Formação de esporos (ex. formação de esporóforos ou de conídios tálicos diretamente a partir de ramificações) 25  Nota: Tropismo no crescimento da hifa Afirmação: em condições normais de crescimento, as hifas ramificam-se e - Alguns fungos apresentam tropismo para os estendem-se afastando-se umas das outras, … nutrientes Razão: porque as hifas crescem preferencialmente em substratos onde se - Alguns fungos apresentam tropismo para acumulam os produtos do seu metabolismo fatores não nutricionais (ex. feromonas a- Afirmação verdadeira, razão sexuais, luz) verdadeira b- Afirmação falsa, razão falsa  Meios ricos em nutrientes – os fungos c- Afirmação falsa, razão verdadeira d- Afirmação verdadeira, razão falsa formam colónias densamente ramificadas Numa região rica em nutrientes, o fungo forma densas ramificações – estratégia de Uma colónia que cresce num meio com absorção máxima de nutrientes limitação e distribuição não uniforme de nutrientes:  Meios pobres em nutrientes – os fungos a- Apresenta crescimento radial regular formam colónias pouco ramificadas b- Para o crescimento Numa região pouco nutritiva, um fungo cresce c- Será pouco ramificada em extensão, mas ramifica pouco – estratégia d- Será muito ramificada de procura de nutrientes. Após um período de abundância e de Os fungos capazes de alternar entre o crescimento, a escassez de nutrientes crescimento filamentoso e leveduriforme geralmente sinaliza para a entrada em denominam-se: esporulação. a- Dicarióticos b- Dioicos c- Diméricos d- Dimórficos A-Dimorfismo  Leveduras e fases leveduriformes Predominantes em ambientes com elevados níveis de açúcares solúveis, ou onde as células se possam dispersar (líquidos ou fluídos) Têm fraca capacidade de penetração e de degradação de polímeros insolúveis  Fungos filamentosos e fases filamentosas Maior capacidade de penetração e de degradação (tecidos vivos, polímeros insolúveis, etc) Nota: em resposta a certas condições, tal como a escassez de nutrientes ou agressões físico- químicas, os fungos diferenciam estruturas reprodutoras assexuadas e/ou sexuadas para a produção de esporos. Captação de nutrientes e requisitos nutricionais Metabolismo dos fungos  Identificação de leveduras  Crescimento dos fungos em laboratório  Identificar alvos para antifúngicos  Produção de fármacos  Diagnóstico precoce de uma infeção fúngica 26 Nutrição  Os fungos usam compostos orgânicos como fonte de energia e carbono – heterotróficos  Os fungos têm de obter os nutrientes por absorção Moléculas grandes e complexas (polissacáridos, proteínas, lípidos) têm de primeiro ser degradadas no exterior em moléculas mais pequenas Esta degradação é mediada por enzimas (depolimerases) que são secretadas para o exterior (exocitose) Moléculas pequenas (açúcares simples, aminoácidos) são absorvidos através da parede e da membrana plasmática (transportadores e endocitoses)  A água é essencial para a ação das enzimas e facilita difusão destas e de nutrientes, logo o crescimento dos fungos é favorecido em ambientes relativamente húmidos  Metabolismo aeróbico ou anaeróbico Adaptação dos fungos à captura de nutrientes:  Secreção de enzimas degradativas e absorção dos produtos de digestão: A secreção de enzimas degradativas ocorre perto do ápex (exocitose) Os produtos de degradação são absorvidos na região apical (endocitose), os produtos do metabolismo são normalmente libertados ao nível da região subapical Os produtos de degradação são absorvidos, deixando uma zona desprovida de nutrientes (zona de erosão do substrato) imediatamente perto do fungo As hifas podem estender-se continuamente para novas zonas de nutrientes As leveduras não têm maneira de escapar das zonas de erosão que criam (dependem de um contínuo fornecimento de nutrientes) → a maioria das leveduras só consegue proliferar em ambientes ricos em nutrientes solúveis simples  Preservação/defesa dos substratos nutricionais Síntese/libertação regulada das enzimas degradativas por mecanismos de feedback (a taxa de produção de enzima em função da disponibilidade e taxa de utilização dos produtos degradados) Etapas finais de quebra de substratos realizadas por enzimas ancoradas à parede (os monómeros não ficam disponíveis para outros organismos) Libertação de antibióticos ou outros metabolitos supressores do crescimento de outros organismos Fatores que afetam o crescimento e sobrevivência:  Fatores físicos Temperatura o Psicrófilos - TºC ótima de crescimento entre 0-10ºC o Mesófilos (maioria) - TºC ótima de crescimento entre 10-35ºC o Termófilos - TºC ótima de crescimento entre 40-60ºC pH do meio o pH ótimo maioria - 5,0-7,0 o Alguns conseguem crescer no intervalo pH 3.0-9.0 o Alguns são ácido-tolerantes 27  Dependência de oxigénio o Maioria são aeróbios obrigatórios o Muitos são aeróbios facultativos o Alguns são anaeróbios obrigatórios Água o aw – atividade da água: conceito muito utilizado na ciência dos alimentos – reflete o conteúdo de H2O disponível numa determinada substância. aw = 0 (ausência de H20); aw = 1.0 (H2O pura) o Valor mínimo de aw que suporta crescimento: bolores < leveduras < bactérias o Os fungos são mais tolerantes a baixos níveis de água disponível, podendo nalguns casos crescer em alimentos com aw 0,6, daí o seu aparecimento em determinados alimentos como o pão ou frutos secos. o Substâncias com aw < 0,85 praticamente só permitem crescimento de fungos. Maioria das bactérias requer aw > 0,85 Luz o O efeito mais comum é na estimulação da produção e pigmentos como carotenoides e melaninas (proteção UVs). Alguns fungos exibem fenómeno de “zoneamento” o Em alguns fungos afeta taxa e direção do crescimento, e pode estimular ou inibir reprodução (assexuada ou sexuada) ou outros eventos da diferenciação o Alternância de luz e sombra pode produzir padrões circulares nas colónias fúngicas  Fatores químicos Fontes de carbono e energia o Celulose – polímero natural mais abundante na natureza; representa cerca de 40% do material presente na parede das plantas o Fungos usam complexo enzimático (celulase) para a degradação da celulose: celobiohidrolase; endo-β-1,4 glucanase; β-glucosidase ou celobiase Requisitos nutricionais o Nitrogénio Fungos não fixam o nitrogénio atmosférico; 28  Fontes de nitrogénio incluem: - aminoácidos - amónia - nitratos o Fósforo Pouco disponível no ambiente Como os fungos adquirem/guardam fósforo: - sistemas de solubilização e captação de compostos fosfatados - libertação de fosfatases - armazenamento como polifosfatos em vacúolos o Ferro Essencial doador e recetor de eletrões Frequentemente capturado pela utilização de sideróforos libertados para o meio Adaptações para crescimento no hospedeiro humano:  Os fungos colonizadores e/ou patogénicos têm a capacidade de obter nutrientes nos nichos que ocupam no corpo humano  Fungos desenvolveram adaptações para lidar com as diferenças significativas observadas nos microambientes do corpo humano  Obtenção de nutrientes muitas vezes envolve: Destruição das barreias físicas (tecidos) do hospedeiro Competição com as células da microbiota Proteção contra o ataque das células do hospedeiro (incluindo as do sistema imune)  Alguns exemplos de adaptações: Células GUT em C. albicans De uma forma geral, qual das seguintes (“gastrointestinally induced transition”) condições é mais favorável para os fungos patogénicos em termos metabólicos? “Switch” metabólico em C. albicans a- Monossacáridos, pH 6, O2 Produção de enzimas degradativas b- Polissacáridos insolúveis, pH 6, CO2 Produção de sideróforos c- Monossacáridos, pH 7, 25 - 35 ºC Mecanismos de destoxificação das ROS d- Aminoácidos, pH 8, 37 ºC É necessário prevenção e controlo do crescimento dos fungos uma vez que estes são:  Agentes importantes de biodeteriorização  Grandes causadores de doença nas plantas, nomeadamente na agricultura  Causadores de micoses e micotoxicoses no homem e animais O crescimento fúngico é inibido sob 3 formas principais:  Métodos de esterilização Calor Calor húmido (autoclavagem) Radiação gama Gases esterilizantes Filtração (também usada nos sistemas de ventilação) 29   Tornar o ambiente desfavorável ao crescimento Eliminação da matéria orgânica do ambiente (fonte de nutrientes) – limpeza Baixos níveis de O2 (vácuo) Baixa atividade H20 (aw) – desidratação ou elevadas concentrações de solutos em alimentos (ex. sacarose). Ambientes secos ( % humidade relativa) Baixa TºC (embora muitos fungos consigam crescer lentamente) Luz intensa e continua (só para alguns fungos)  Utilização de agentes químicos com atividade fungicida Agentes oxidantes, bases ou ácidos (presentes em alguns produtos limpeza) Compostos à base de enxofre (S, SO2, sais de sulfitos) “Calda Bordalesa” muito usada nas vinhas (CuSO4 + Ca(OH)2) Ácidos fracos (sórbico, benzoico, acético) – preservantes indústria alimentar No nosso corpo qual não é um fator favorecedor de Todos os seguintes locais domésticos são micoses superficiais: possíveis locais para o crescimento de fungos a- Sudorese excessiva exceto: b- Maceração, oclusão a- Lava-loiças c- Higiene deficiente b- Máquina de lavar d- Temperatura elevada c- Casa de banho e- Contacto com animais ou objetos d- Frigorífico contaminados e- Micro-ondas f- Excesso de exposição solar 30 Agentes de terapia antifúngica Características dos antifúngicos ideais: Benefícios dos antifúngicos:  Formulação tópica, oral, IV  Flexibilidade no tratamento  Largo espetro de ação  Leveduras e filamentosos  Boa tolerância  Facilidade de administração  Baixa interação com outros medicamentos  Aprovação facilitada  Fácil acesso  Baixo custo Os “desafios” das terapias antifúngicas  Toxicidade devido às semelhanças estruturais entre as células fúngicas e as do hospedeiro  As infeções fúngicas são geralmente mais difíceis de tratar que as bacterianas Fungos crescem mais lentamente Frequentemente as infeções fúngicas ocorrem em tecido de difícil acesso pelos antifúngicos (ex. Fraca vascularização)  Os tratamentos são geralmente longos Classificação dos principais antifúngicos: 1. Afetam a membrana citoplasmática  Polienos - permeabilizam membrana  Alilaminas, tiocarbamatos, azóis, morfolinas - inibem o ergosterol 2. Afetam a parede celular  Equinocandinas - inibe -1,3-glucano sintetase 3. Afetam o metabolismo dos ácidos nucleicos (nº reduzido de moléculas com aplicação clínica)  Fluoropirimidinas - inibe síntese de ácidos nucleicos  Griseofulvina - inibe mitose 31 Efeitos na célula humana:  A especificidade para a membrana fúngica não é total  A inibição da síntese dos ácidos nucleicos é pouco específica  Os antifúngicos cujo alvo é a parede têm efeitos secundários mais baixos O que ainda falta a muitos antifúngicos?  A ausência destas características é muitas vezes responsável por limitações dos antifúngicos no tratamento das DFIs (doenças fúngicas invasivas): Boa especificidade para as células fúngicas. Poucos efeitos secundários… baixa toxicidade Várias vias de administração Boa biodisponibilidade Semi-vida razoavelmente longa Espectro largo Ser fungicida e nao fungistático Ausência de interações com outros fármacos (ex. Triazóis inibem a metabolização e eliminação de muitos medicamentos) Baixo custo Classificação dos antifúngicos:  Quanto à origem Naturais Sintéticos  Quanto à via de administração Sistêmicos - terapia de infeções fúngicas sistêmicas, subcutâneas e algumas superficial o Polienos - anfotericina b o Triazóis - fluconzaol, itraconazol, posaconzol, vorcionazol, isavuconazol o Alilaminas – terbinafina o Equinocandinas - caspofungina, micafungina, anidulafungina, rezafungina o Luoropirimidinas – flucitosina o Griseofulvina Tópicos Formulações orais ou IV, exceto Anf. B e Equinocandinas – apenas IV FLU, ITR, VOR, Terbinafina e Griseofulvina também podem ter formulações tópicas 32 Antifúngicos sistémicos: 1. Afetam a membrana citoplasmática Atividade contra: Anfotericina B - polieno lipofílico Maioria de Candida spp. Maioria de Aspergillus  Fungicida spp.  Espetro relativamente largo Cryptococcus spp.  Resistência rara (por vezes há maior tolerância devido à Mucorales diminuição de ergosterol na membrana) Fungos dimórficos  Mecanismo de ação - permeabilização (poros) da membrana após ligação ao ergosterol.  Causa perda da integridade da membrana celular com efluxo de K+ e outros iões, e leva também à formação e acumulação de ROS → danos oxidativos → morte celular  Problema - anfotericina B, sobretudo nas formulações originais, também tem alguma capacidade de ligação ao colesterol da membrana das células humanas. Em doses elevadas ou tratamentos prolongados: Toxicidade possível em vários órgãos, principalmente nefrotoxicidade, mas também hepatotoxicidade Nefrotoxicidade → perda de K+ e outros iões através dos rins → hipocalemia  Anf. B aumenta a nefrotoxicidade de outros fármacos, ex. ciclosporina (imunossupressor) e aminoglicosídeos (classe de antibióticos)  Apenas administração IV  Antifúngico de eleição em muitas infeções fúngicas profundas  Formulações lipídicas de anfotericina B – Abelcet, Amphotec, Amphocil, Ambisome (componentes de colesterol mantêm Anf. B sequestrada até esta encontrar o ergosterol, para o qual tem mais afinidade) Azóis – inibe síntese do ergosterol Atividade contra:  Classe que inclui agentes antifúngicos, mas também antibacterianos e antiparasitários Maioria de Candida spp.  Inibem a enzima 14--desmetilase do lanosterol → Maioria de Aspergillus spp. potência e espetro de atividade diferentes consoante os (exceto FLU) azóis e variações do alvo nos diferentes fungos Cryptococcus spp.  Fungistáticos ou fungicidas in vitro, dependendo da Fungos dimórficos espécie, estirpe e dose Fusarium spp. (poucos azóis)  Induzem resistências Scedosporium (poucos azóis)  Mecanismo de ação – inibem enzima da via biossintética Mucorales (alguns azóis) do ergosterol: 14--desmetilase do lanosterol → depleção Fungos causadores de do ergosterol e acumulação de esteróis tóxicos na micetomas e membrana cromoblastomicoses (alguns  Enzima codificada pelo gene ERG11 (ou CYP51) azóis)  Destabilização da membrana, afetando a sua permeabilidade e funções → inibição do crescimento fúngico  Os azóis também bloqueiam síntese de esteróis na célula humana e elevadas concentrações de fármaco 33 Triazóis – novas gerações de azóis  São menos tóxicos e mais eficazes  Efeitos adversos gerais: Hepatotoxicidade Gastrointestinais (náuseas e vómitos) Dermatológicos (“rash” cutâneo) Cardiovasculares Fotossensibilidade Dores de cabeça Hipocalemia (POS, ISA, ITR) Neurológicos e visuais (VOR) Carcinogénese (tratamentos prolongados VOR)  Os níveis séricos dos azóis devem ser os adequados: Eficácia terapêutica Evitar toxicidade  Os azóis são ao mesmo tempo substratos (metabolizados) e inibidores do sistema citocromo P450 humano (fígado) → impacto no metabolismo de outros fármacos  Exemplos de triazóis: POS e ISA  Itrocnoazol, vorcionazol, fluconazol, posaconazol, isavuconazol Terbinafina (Alilamina) – inibe síntese do ergosterol  Alilamina de síntese (formulações tópicas e sistémicas)  Inibidor da esqualeno-epoxidase (enzima da biossíntese do ergosterol)  Causam um decréscimo do ergosterol na membrana fúngica e um aumento dos níveis de esqualeno que é tóxico para os fungos  Espetro de atividade estreito: dermatofitoses (antifúngico de eleição) e certas candidíases. Uso sistémico normalmente em Tinea (micoses superficiais por fungos dermatóficos), capitis, barbae e unguium  Fungicida  As células humanas têm a mesma enzima na biossíntese do colesterol, mas com menor afinidade (pode ter alguma hepatotoxicidade) 2. Afetam a parede celular Equinocandinas – inibe -1,3-glucano sintetase e, consequentemente, a síntese da parede  Derivados de semi-sintéticos de antifúngicos naturais  Usadas principalmente em DFI por Candida (1ª linha) e Aspergillus (2ª linha)  Fungicidas para Candida spp., mas apenas lisam as extremidades das hifas em crescimento (ex. em Aspergillus)  Ineficazes contra Cryptococcus e Mucorales  Compromisso da integridade da parede → lise e morte celular 34  3. Afetam o metabolismo dos ácidos nucleicos Atividade contra: Fluoropirimidinas – inibe síntese de ácidos nucleicos Maioria de Candida spp. Cryptococcus neoformans  Flucitosina ou 5-fluorocitocina(5-FG) – antifúngico Também Aspergillus e sintético fungos causadores de  DFI por Candida ou Crypto (normalmente em combinação cromoblastomicose (ex., com Anf. B) Fonsecaea spp.) em  Fungistático combinação com Anf. B  Desvantagens: Supressão da medula óssea com anemia, leucopenia, trombocitopenia (toxicidade parece dever-se ao facto da microbiota intestinal converter 5-FC em 5-FU) Hepatotoxicidade Teratogenia → malformações congénitas Efeitos gastrointestinais A junção destas desvantagens → espetro limitado → rápido desenvolvimento de resistência quando usada em monoterapia Griseofulvina – inibe mitose  Produzido por Penicillium griseofulvum  Mecanismo de ação – interage com os microtúbulos, interferindo com a divisão mitótica  Progressivamente substituída pela terbinafina (uso restringido a Tinea capitis inflamatória por dermatófitos zoofílicos)  Administração oral  Baixo custo  Espetro de ação limitado (dermatófitos)  Recidivas frequentes  Efeitos adversos (erupções cutâneas, perturbação parâmetros hematológicos, confusão mental, fadiga, vertigens, visão turva, entre outros…) Antifúngicos sistémicos em micoses superficiais:  Indicações  Indicações relativas: Tinea capitis (Tinha do couro cabeludo) Compromisso muito Tinea unguium (Onicomicoses) extenso Tinea barbae (Tinha da barba, em Formas crónicas ou certos casos) recorrentes Pacientes imunodeprimidos Falência da terapêutica Formas inflamatórias tópica 35 Antifúngicos tópicos:  Pouco eficazes em:  Indicações Tinea capitis Tinea corporis Tinea unguium Tinea cruris Tinea barbae (certos casos) Tinea pedis Formas extensas ou Pitiríase versicolor inflamatórias Candidíase cutânea e das mucosas Pacientes imunocomprometidos 1. Afetam a membrana citoplasmática Nistatina - polieno – permeabiliza membrana (mecanismo ≈ anfotericina B)  Antifúngico natural (produzido por Streptomyces noursei)  Aplicações: candidíases mucocutâneas  Produção de efeitos tóxicos por via IV ou intramuscular (ligação ao colesterol)  Formulação lipídica para administração IV (Nyotran) Natamicina – polieno – permeabiliza membrana (mecanismo ≈ anfotericina B)  Antifúngico natural (produzido por Streptomyces spp.)  Aplicações: micoses oculares (conjuntivites, queratites) Imidazóis – azóis – inibe síntese do ergosterol  Fungistáticos  Espetro de ação: dermatofitoses, candidíases mucocutâneas, pitiríases versicolor  Alguns efeitos adversos (decréscimo da produção de testosterona e cortisol com perda de libido, impotência, menstruações irregulares, irritação da pele, hepatotoxicidade)  Induzem resistência  Mecanismo de ação ≈ triazóis → inibição da 14--desmetilase do lanosterol (ERG11/CYP51) Alilaminas tópicas – inibe síntese de ergosterol  Terbinafina, Naftifina, Butenafina  Tratamento de Tinea cruris, Tinea corporis, Tinea pedis (terbinafina também nas candidíases cutâneas)  Terbinafina concentra-se na pele e, especialmente, nos leitos ungueais, tornando-se bastante útil na onicomicose Tiocarbamatos – inibe síntese de ergosterol  Tolnaftato (antifúngico sintético derivado do naftaleno)  Inibe a enzima esqualeno-epoxidase  Tratamento de Tinea em geral  Efeito adverso: hipersensibilização 36 Morfolinas – inibe sínteses de ergosterol  Amorolfina é o único inibidor derivado da morfolina  Usada em dermatófitos e leveduras  Inibidores da C14-esterol redutase e C8-esterol isomerase (enzimas da biossíntese do ergosterol) Indicações principais antifúngicos tópicos:  Nistatina – candidíases mucocutâneas  Natamicina – micoses oculares  Imidazóis – dermatofitoses (Tinea ou Tinhas), candidíases mucocutâneas, pitiríase versicolor  Alilaminas – dermatofitoses e terbinafina também para candidíases cutâneas  Tolnaftato – dermatofitoses  Amorolfina – onicomicoses por dermatófitos e Candida Outros antifúngicos tópicos:  Champô de sulfureto de Selénio (Pitiríase versicolor)  Olamina - “Ciclopirox” - agente quelante de catiões e inibidor de enzimas fúngicas. Creme, pó cutâneo, solução cutânea, verniz para as unhas e champô (dermatófitos, Candida, M. furfur, entre outros fungos)  Dispositivo médico tópico com Propilenoglicol, Ureia e Ácido láctico (onicomicoses)  Creme de Óxido Nítrico (Pitiríase versicolor)  Loção à base de óleo essencial de Artemisia sieberi (Pitiríase versicolor)  Violeta de Genciana - usada desde 1890, considerada um dos fármacos mais antigos para o tratamento tópico de candidíases  Pomada de Whitfield: ácido salicílico, ácido benzóico e propilenoglicol (Tinea)  Tintura de Castellani: fucsina, fenol e resorcina (Tinea)  Iodeto de potássio (Esporotricose cutânea)  Enxofre (Pitiríase versicolor) 37  Azóis - inibem 14-- Equinocandinas (MAC) - desmetilase do inibem sintese de Griseofulvina - liga-se lanosterol - a enzima glucano na parede Alilaminas (BNT) - inibe à tubulina, inibindo necessária para celular através da esqualeno epoxidase mitose converter lanosterol enzima 2,3-beta- em ergosterol glucano sintetase Imidazóis (COMET-K) Clotrimazol Micafungina Butenafina Oxiconazole Miconazole Econazole Tioconazole Ketoconazole Anidulafungina Naftifina Triazóis (FIT VIP) Fluconazole Itraconazole Terconazole Voriconazole Isavuconazole Casofungina Terbanifina Posaconazole 38 Os antifúngicos tipicamente utilizados no tratamento das micoses superficiais provocam: a- Permeabilização da membrana dos fungos ou inibição da síntese do ergosterol As equinocandinas não são ativas contra: b- inibição da síntese de RNA a- Aspergillus sp. e Mucor sp. c- inibição da síntese de -1,3-glucano b- Candida sp. e Aspergillus sp. d- inibição da síntese da quitina c- Candida sp. e Cryptococcus sp. d- Cryptococcus sp. e Rhizopus sp Qual dos seguintes mecanismos de ação está bem emparelhado com o antifúngico? a- Terbinafina – inibição da síntese da Que antifúngicos atuam ao nível da via parede celular biossintética do ergosterol? b- Griseofulvina – inibição da síntese do a- Alilaminas/Tiocarbamatos DNA b- Imidazóis/Polienos c- Micafungina – inibição da síntese de c- Equinocandinas/Triazóis -1,3-glucano d- Polienos/Fluoropirimidinas d- Cetoconazol – Ligação ao ergosterol e alteração da permeabilidade da membrana fúngica Que antifúngicos são de administração tópica? Qual dos seguintes antifúngicos é um polieno? a- Terbinafina/Cetoconazol a- Caspofungina b- Miconazol/Micafungina b- Posaconazol c- Anfotericina B/Posaconazol c- Flucitosina d- Nistatina/Griseofulvina d- Anfotericina B 39 Resistência aos antifúngicos Mecanismos de resistência aos polienos  Mutações em genes da biossíntese do ergosterol com perda de função → alteração dos esteróis na membrana Em Candida albicans em particular, mutação em ERG3 confere resistência  A tolerância aos polienos é comum, via regulação positiva de ERG5, ERG6 e ERG25 em C. albicans  A tolerância por vezes é responsável pelo fenómeno de “trailing” ou heteroresistência, em que uma subpopulação de células consegue crescer lentamente acima da CMI (concentração mínima inibitória) nos testes de suscetibilidade aos antifúngicos  A resistência adquirida aos polienos é pouco frequente. Isto ocorre provavelmente porque os polienos ligam-se ao ergosterol e não a enzimas da sua biossíntese. Quando surge, a resistência parece dever-se à diminuição ou substituição do ergosterol na membrana Representação esquemática das interações entre polienos e azóis Teoria do esgotamento Teoria do reforço Pré-exposição à Anf. B leva à formação de Pré exposição aos azóis diminui ergosterol na poros que facilitam entrada dos azóis para o membrana, levando a menos alvos para os espaço intracelular, resultando num aumento polienos, resultando em antagonismo da efetividade de inibição da síntese do ergosterol. Mecanismos de resistência à flucitosina  A resistência pode surgir através de mutações nas enzimas envolvidas na conversão de 5-Fluorocitosina em 5-Fluorouracilo (FCY2, FCY1 e FUR1)  Mutações pontuais no gene FCY1 são comuns em Candida spp.  Hipermutação em Cryptococcus spp. também é conhecido por causar resistência a esta classe de antifúngicos Sinergismo: flucitosina + anfotericina B 1. Disrupção da membrana pela Anf. B facilita a entrada da flucitosina na célula fúngica 2. A atividade da flucitosina pode ser aumentada com a administração de Anf. B → dose mais baixa de 5-FC → menos toxicidade 3. A co-administração com Anf. B → diminuição desenvolvimento de resistências à flucitosina 40 Mecanismos de resistência aos azóis  A resistência em Candida spp. deve-se principalmente ao aumento da atividade de bombas de efluxo  A resistência pode também surgir por mutações na enzima alvo (ERG11/CYP51A – 14-desmetilase do lanosterol), principalmente Aspergillus fumigatus (também ocorre em Candida spp.)  Em Candida sp. e Cryptococcus neoformans pode haver sobre-expressão do alvo causada por aneuploidia (aumento do nº cópias de ERG11/CYP51A) e sobre-expressão de bombas de efluxo por hipermutação (mutações em genes dos sistemas de reparação do DNA, ex. MSH2)  Num contexto de suscetibilidade aos azóis, a inibição de ERG11 impede a síntese de ergosterol e leva à conversão do lanosterol num esterol tóxico para a célula fúngica. ERG3 participa nesta conversão  A perturbação da função de ERG3 por mutação confere resistência aos azóis pois contorna a acumulação do esterol tóxico e leva à inserção de esteróis alternativos na membrana fúngica Mecanismos de resistência às equinocandinas  As equinocandinas inibem a 1,3-β-D-glucano-sintetase (FKS1), e mutações neste gene causam resistência em Candida e Fusarium spp. (e Aspergillus spp., mas com pouca expressão in vivo)  O stress no invólucro celular é induzido pela exposição às equinocandinas pode levar à ativação de vias envolvidas na tolerância ao antifúngico (Ca2+/calcineurina ou HSP90/mTOR) e de vias compensatórias de aumento de síntese de quitina (via o regulador Rho1 de FSK1) 41 Evolução das resistências aos antifúngicos na clínica 1. Pode a terapêutica antifúngica desencadear resistência? Sim. Alguns fungos tornam-se resistentes após a exposição aos antifúngicos, nomeadamente nos azóis 2. Vamos atingir uma situação na Micologia Clínica como aquela que se observa atualmente na Bacteriologia Clínica? Apesar de alguns exemplos descritos, os mecanismos de transferência horizontal de genes de R não parecem ser eficientes como os descritos nas bactérias (conjugação, transdução, transformação) Fatores extrínsecos que podem influenciar a incidência de resistência aos antifúngicos  Mudanças de padrões de uso de fungicidas no meio ambiente e na gestão de resíduos  Novos grupos humanos de risco, incluindo infeções virais, como COVID-19 (profilaxia e terapia antifúngica)  Mudança de clima que pode alterar a distribuição geográfica de fungos bem como fornecer novas vias de infeção  Contacto com produtos químicos xenobióticos que são análogos aos antifúngicos  Alteração da virulência dos fungos devido a alterações genéticas Mensagens-chave:  As resistências podem ocorrer em qualquer classe de antifúngicos. Pode ser induzida em estirpes suscetíveis (adquirida) ou resultar da seleção de espécies naturalmente resistentes (intrínseca)  A resistência aos azóis acontece primariamente por mutação do alvo em Aspergillus spp. e pela sobre-expressão de bombas de efluxo e mutação do alvo em Candida spp.  A utilização de fungicidas azólicos na agricultura potenciam a aquisição de resistências em espécies relevantes (ex. Apergillus sp.)  Algumas espécies conseguem adquirir resistência a múltiplas classes de antifúngicos (ex. C. glabrata)  A capacidade de formar biofilmes (mucosas, epitélios, próteses, dispositivos médicos) confere resistência/tolerância quase transversal a todas as classes de antifúngicos  A ocorrência na clínica de novas espécies resistentes a todas as classes de antifúngicos (ex. C. auris) tem vindo a aumentar  Estratégias que integrem o diagnostico rápido, a testagem de suscetibilidade aos antifúngicos (TSA) e a monitorização do efeito terapêutico/interações dos antifúngicos são essenciais para controlar as resistências na clínica TSA – teste de suscetibilidade a antifúngicos. Quando?  DFI provada ou provável em doentes de alto risco  Infeções sistémicas por Candida spp. com perfil de suscetibilidade variável a azóis (ex. C. glabrata) ou equinocandinas (ex. C. parapsilosis)  Infeções por Aspergillus spp. clinicamente relevantes (infeções profundas, falha terapêutica, em profilaxia prévia com azóis e/ou em isolamentos recorrentes)  Quando se suspeita de emergência de resistência adquirida durante tratamento  Infeções superficiais refratárias aos tratamentos ou recidivantes 42   Fungo isolado sem cutoffs clínicos estabelecidos: TSA pode