Microbioma Humano - Exame - PDF

MICROBIOMA HUMANO- EXAME Os microorganismos são ubíquos Existem em todo o lado A diversidade microbiana existe no solo, na água, nas plantas, nos animais, etc. Estes estabelecem-se até em ambientes não favoráveis, ou seja, adaptam-se....

MICROBIOMA HUMANO- EXAME Os microorganismos são ubíquos Existem em todo o lado A diversidade microbiana existe no solo, na água, nas plantas, nos animais, etc. Estes estabelecem-se até em ambientes não favoráveis, ou seja, adaptam-se. A nossa alimentação influencia o nosso microbioma. Exemplo: O bacalhau seco depois de algum tempo fica com uma cor rosada. Deve-se Bactérias a crescer apesar da grande concentração de sal. Origens da Microbiologia O estudo da Microbiologia surge da necessidade de dar resposta a diversas questões do quotidiano: ➔ Porque é que o leite e a carne se tornavam impróprios para consumo? ➔ Porque é que as pessoas recuperadas da varíola bovina se tornavam refratárias à varíola humana? ➔ Quais eram as causas do carbúnculo hemático e da febre aftosa? A experimentação veio dar resposta a estas questões. Estabeleceu os conceitos básicos que permitiram o desenvolvimento da Microbiologia como Ciência. Anton van Leeuwenhoek (1632-1723) Microscópio criado por Leeuwenhoek Era optometrista criou-o a “brincar” com as lentes. Chamou animálculos ao que via no microscópio. Pulgas, formigas, bactérias, leveduras e protozoários Também observou espermatozoides Louis Pasteur (1822 -1895) Considerado o PAI da microbiologia pois refutou a teoria da geração espontânea. Charles Chamberland (1851-1908) Era bacteriologista e assistente de Pasteur. Descobriu que as bactérias com esporos são inativadas quando postas a 115ºC durante 20 min. As suas experiências de esterilização conduziram ao desenvolvimentos da autoclave, equipamento que revolucionou a esterilização. Desenvolveu o filtro de Chamberland (de porcelana) para produzir água pura (sem bactérias). Este filtro não pode filtrar partículas muito pequenas como vírus ou micoplasmas. É usado na remoção de organismos de uma cultura líquida para obter as toxinas bacterianas. O uso do filtro Pasteur-Chamberland levou à descoberta de que as toxinas da difteria e do tétano , entre outras, ainda podem causar doenças mesmo após a filtração. A descoberta de que existiam entidades biológicas menores que as bactérias foi importante para estabelecer o campo da virologia. Robert Koch (1843-1910) PADRINHO da microbiologia. Lançou as bases para a microbiologia ser ciência. Introduziu o conceito de cultura pura. Concebeu os Postulados de Koch:  O agente etiológico (microrganismo) encontra-se relacionado com o animal doente (⇒ lesões);  O agente pode ser isolado em cultura pura;  A cultura pura inoculada em animal sensível reproduz a doença;  O agente é isolado do animal inoculado experimentalmente. Para que um microrganismo possa ser considerado responsável por uma doença deve: 1) Ser encontrado em todos os casos da doença; 2) Ser cultivado em cultura pura; 3) Provocar a doença quando inoculado num animal de experiência; 4) Poder ser isolado desses animais e cultivado em cultura pura. Teve vários discípulos. A sua escola foi responsável pelo desenvolvimento de várias técnicas laboratoriais, algumas ainda hoje utilizadas em Microbiologia:  Coloração de Gram;  Utilização da placa de Petri;  Utilização do Agar-agar. Christian Gram (1853-1938) Concebeu o método de coloração de Gram. Richard Petri (1853-1921) Julius Richard Petri, assistente de Robert Koch, deu o seu nome à placa de Petri. Introduziu as placas de Petri para a cultura de microrganismos. Walter Hesse (1846-1911) e Fanny Hesse (1850-1934) Introduziram o agar-agar como substância gelificante nos meios de cultura. À DESCOBERTA DOS VÍRUS Dimitri Ivanovski (1864-1920) Descobriu o vírus do mosaico do tabaco (1892). Martinus Beijerinck (1851-1931) Pai da Virologia. 6 anos mais tarde confirmou os resultados de Iwanowski sobre o vírus do mosaico do tabaco. Concebeu a primeira ideia de vírus Partícula ultrafiltrável (não ficava nos filtros). Frederick Twort (Canadá- 1877-1950) e Felix D’Herelle (França- 1873-1949) Fizeram a descoberta dos bacteriófagos, independentemente um do outro Vírus que afetam bactérias Wendell Stanley (1904-1971) Demonstrou a cristalinidade dos vírus (1935). Vírus = proteína + ácido nucleico. Vírus Seres vivos que utilizam os ribossomas de outro, uma vez que não têm ribossomas para traduzir a sua informação genética. As toxinas também causam a doença. Sistema Imunitário Protege dos microrganismos e seus produtos metabólicos; Células, tecidos, órgãos e moléculas; Distribuído por todo organismo; Reconhece substâncias estranhas e microrganismos → neutraliza / destrói. Edward Jenner (1749 - 1823) Efetuou a primeira vacinação contra a varíola humana (1798). Pasteur realizou com êxito a vacinação contra a cólera aviária (1880), a vacinação contra o carbúnculo hemático (1881) e a vacinação da raiva (1885). Elie Metchnikoff (1845-1916) Descobriu a fagocitose (1882). Processo de ingestão e destruição de partículas sólidas (bactérias, por exemplo). Imunidade humoral Emil Von Behring (1854-1917) e Shibasaburo Kitasato (1853-1931) No início da década de 1890 descobriram que o soro (anticorpos )de animais imunes à difteria ou ao tétano continha uma atividade antitóxica específica que poderia conferir uma proteção a curto prazo contra os efeitos das toxinas em pessoas. Biologia Molecular Joshua Lederberg (1925-2008), George Beadle (1903-1989) e Edward Tatum (1909-1975) Introduziram o conceito de gene, trabalhando com Neurospora crassa- espécie de fungo (1941). Descobriram a recombinação nas bactérias (1946). Max Delbrück (1906-1981), Alfred Hershey (1908-1997) e Salvador Luria (1912-1991) Estudaram as mutações bacterianas e os processos vitais nos bacteriófagos (1943). Estabeleceram a técnica e a base conceptual para a moderna biologia molecular. Renato Dulbecco, Howard Temin e David Baltimore Evidenciaram a transcriptase-reversa nos vírus (1975). Enzima presente em alguns tipos de vírus, que realiza um processo de transcrição ao contrário do padrão celular. Âmbito da Microbiologia A Microbiologia é o estudo dos microrganismos relativamente a: ✓ Forma; ✓ Estrutura; ✓ Reprodução; ✓ Fisiologia; ✓ Metabolismo; ✓ Identificação; ✓ Distribuição na natureza; ✓ Relacionamento entre si; ✓ Relacionamento com outros organismos; ✓ Interferência nas atividades do Homem; ✓ Modificações físicas e químicas no meio ambiente. Distribuição dos microrganismos no mundo vivo Carl Woese (1928-2012)  Baseada na sua classificação de 1977;  3 domínios;  Contra a bifurcação procarionte-eucarionte. Comparação Archaea/Bacteria/ Eukarya Importância da Microbiologia As comunidades microbianas disponibilizam os elementos essenciais de oxigénio, carbono, nitrogénio e enxofre para outras formas de vida no nosso planeta. Sem as comunidades microbianas decompositoras, a vida seria sufocada por organismos mortos. Não existe nenhuma área do interesse do Homem, na indústria, na conservação da saúde animal e humana, no combate às doenças, onde os microrganismos não exerçam um papel importante/ dominante. Selman Waksman (1988-1973) Prémio Nobel em Fisiologia e Medicina (1952). Descoberta da streptomicina (antimicrobiano). 2ª aula- MICROBIOMA NA SAÚDE E NA DOENÇA Células no corpo humano o Cerca de 10 triliões de células; o Portador de aproximadamente 100 triliões de bactérias, fungos e vírus; o Ano 2000 - Joshua Lederberg introduziu o termo “microbioma” - comunidade ecológica de microrganismos comensal, simbiótica e patogénica que partilha o nosso corpo. Conjuntiva do olho ➔ Praticamente estéril- baixa densidade populacional; ➔ Algumas bactérias fazem parte do microbioma transitório da conjuntiva. Sistema De Proteção ▪ Fluxo das lágrimas – lavagem- as lágrimas são um meio de cultura pobre; ▪ Movimentos das pálpebras; ▪ Substâncias antimicrobianas - imunoglobulinas, lactoferrina e lisozima. Fatores que alteraram o equilíbrio  Alterações do sistema imunológico;  Colírios com agentes antimicrobianos- medicamento para os olhos;  Glucocorticoides - diminuem a resistência do hospedeiro e por isso podem aumentar a virulência dos agentes patogénicos - microrganismos normalmente comensais passam a comportar-se como patogénicos. Exófago ➔ Praticamente estéril; ➔ Bactérias presentes – transitórias; ➔ Patologias do esófago podem alterar a anatomia - predispor a um microbioma residente. Microrganismos Potencialmente Patogénicos: Streptococcus; Lactobacillus; Fusobacterium; Velionella; Neisseria; Treponema; Candida; Staphylococcus; Mycoplasma. Cavidade Oral ➔ Microbiota complexa e diversificada; ➔ Centenas de espécies bacterianas, virais e fúngicas; ➔ Dentes, gengiva, língua, garganta e mucosa bucal - diferentes superfícies favoráveis à colonização microbiana; ➔ Saliva + açúcares e aminoácidos dos alimentos - nutrientes para o crescimento microbiano; ➔ Fatores ambientais da cavidade oral - humidade, temperatura (34 °C a 36 °C) e o pH (próximo da neutralidade) - permitem o estabelecimento de um microbioma. Composição da microbiota oral Fatores que interferem na composição Cerca de 700 grupos bacterianos habitam nas diversas áreas da boca.  Hábitos alimentares;  Idade;  Função hormonal;  Fluxo salivar;  Condições imunológicas;  Higienização;  Alcoolismo. Rutura do equilíbrio  Homeostasia microbiana - opõe-se à colonização por agentes patogénicos exógenos ou ao desenvolvimento de microrganismos endógenos patogénicos oportunistas;  Rutura deste equilíbrio – patologias - cáries dentárias ou doenças periodontais. Biofilme  Microrganismos da cavidade oral existem, geralmente na forma de biofilmes;  Sobre as superfícies dos dentes, gengiva, língua, próteses (quando presentes), e restaurações;  Género Streptococcus - produzem polissacarídeo de aderência Streptococcus - produzem um polissacarídeo de aderência - comunidades microbianas organizadas e complexas;  Biofilmes dentários - comunidade microbiana organizada numa matriz extracelular complexa - constituída por produtos extracelulares microbianos e compostos salivares. Placa bacteriana ✓ Produtos extracelulares microbianos; ✓ Restos alimentares; ✓ Constituintes salivares ✓ Células mortas. Bactérias predominantes na placa bacteriana Actinomyces Cocos Gram-positivos facultativos Bacilos Gram-negativos anaeróbios estritos Streptococcus (S. mutans, S. sobrinus, S. cricetus) Porphyromonas (P. gingivalis, P. Bacilos Gram-positivos facultativos endodontalis), Prevotella (P. melaninogenica, P. intermédia, P. loescheii, P. denticola) Cáries dentárias  Etiologia difícil de determinar – complexidade comunidades bacterianas.  S. mutans, S. sobrinus e L. acidophilus - potencialmente envolvidos na iniciação e progressão das cáries - metabolizam os hidratos de carbono em ácidos (primariamente ácido lático);  Dietas ricas em sacarose - S. mutans produz um polissacarídeo de aderência a partir da sacarose;  Sacarose é o substrato para a produção do ácido lático;  Bactérias láticas como a L. acidophilus ao produzirem o ácido lático - dissolve o fosfato de cálcio do esmalte dos dentes;  S. mutans também pode causar endocardite subaguda. VIAS AÉREAS SUPERIORES Microbiota Indígena o Aeróbios e anaeróbios facultativos: Streptococcus hemolíticos ou não; Neisseria spp.; Corynebacterium; Staphylococcus epidermidis; Lactobacillus. o Anaeróbios (flora de Veillon): Fusobacterium; Bacteroides; Peptostreptococcus; Veillonella. Agentes patogénicos- podem existir em pequeno número em indivíduos saudáveis: ➔ Streptococcus pneumoniae; ➔ Streptococcus pyogenes; ➔ Haemophilus influenza; ➔ Neisseria meningitidis; ➔ Staphylococcus aureus; ➔ Enterobactérias; ➔ Leveduras. Infeções das vias aéreas superiores ✓ Faringite; ✓ Laringite; Infeção bacteriana geralmente secundária a infeções virais ✓ Sinusite; ✓ Otite. Agentes patogénicos  Streptococcus hemolítico do grupo A (faringite ou angina eritematosa vermelha);  Neisseria gonorrhoeae (faringite gonocócica, angina eritematosa);  Bordetella pertussis (tosse convulsa, angina eritematosa);  Corynebacterium diphteriae (faringite diLérica, angina eritematosa);  Treponema pallidum (angina eritematosa). INFECÇÕES RESPIRATÓRIAS INFERIORES  Traqueíte;  Bronquite; As vias respiratórias inferiores são estéreis  Pneumonia. Via de infeção: inalação Agentes etiológicos de pneumonia mais comuns no humano PELE Microbiota Indígena Diversos microrganismos: bactérias, fungos, vírus, ácaros. Fatores que contribuem para a variação no microbioma da pele: ✓ Idade; ✓ Sexo; ✓ sistema imunitário; ✓ ambiente externo (clima, localização geográfica). Distribuição de Staphylococcus na pele de humanos (adultos) Patologia Principais espécies- Staphylococcus aureus  Espécie de maior significado clínico - 20-40% humanos portadores nasais assintomáticos;  Agente patogénico primário frequente;  Responsável por uma vasta gama de infeções, de severidade variada;  Invasão e lesão de tecidos ou produção de toxinas;  Produção de diversos fatores de virulência. TRATO DIGESTIVO Microbiota indígena Estômago o Microrganismos transitórios; o Taxa populacional baixa - quantidade de bactérias: logo após as refeições - cerca de 101 a 102 bactérias / grama de conteúdo estomacal após a digestão - praticamente indetetável. o Helicobacter pylori - habita o estômago de 50% da população mundial: Provavelmente co-evoluiu com o seu hospedeiro de forma a adaptar-se ao meio gástrico; Na maioria dos hospedeiros - comporta-se como comensal; Em determinados hospedeiros - pode provocar gastrite crónica ativa, úlcera péptica e até neoplasias. Intestino Microbioma - diverso e dinâmico (qualitativa/ e quantitativa/). Recém-nascidos e durante a amamentação predominam: ❖ E. coli Lactobacillus; ❖ Clostridium; ❖ Enterococcus; ❖ Bacteroides; ❖ Bifidobacterium Adulto: ❖ Duodeno – geralmente estéril (Streptococcus e Lactobacillus); ❖ Íleo - microbioma moderado - predomínio dos géneros Enterococcus, Lactobacillus, Bacteroides e Bifidobacterium; ❖ Cólon - população maior e mais complexa de bactéria com cerca de 109 a 1011 bactérias por grama de conteúdo; ❖ Atualmente foram identificadas cerca de 400 espécies bacterianas sendo 99% dessas bactérias anaeróbias estritas, com predomínio dos géneros Bacteroides, Bifidobacterium, Eubacterium e Clostridium.- é o maior reservatório de microrganismos. Bactérias do cólon- Microbioma residente compete com invasores potenciais pelos nutrientes e locais de adesão. Sintetizam: vitaminas do complexo B e vitamina K. Fermentam carboidratos indigeríveis (fibras) em ácidos gordos de cadeia curta que constituem fontes de energia para o hospedeiro. As bactérias no intestino cumprem uma série de funções úteis para os seres humanos, incluindo a digestão de substratos de energia não utilizada, estimulando o crescimento celular, reprimindo o crescimento de micro-organismos nocivos, treinando o sistema imunológico a responder apenas aos patógenos, e defesa contra algumas doenças. A microbiota intestinal tem um efeito contínuo e dinâmico no intestino e sistema imunológico sistêmico do hospedeiro. As bactérias são fundamentais na promoção do desenvolvimento inicial do sistema imunológico da mucosa do intestino tanto em termos de seus componentes físicos e funções e continuam a desempenhar um papel mais tarde na vida em sua operação. As bactérias estimulam o tecido linfoide associado à mucosa do intestino para produzir anticorpos a agentes patogênicos. O sistema imunitário reconhece e combate bactérias prejudiciais, mas deixa as espécies úteis sozinhas, uma tolerância desenvolvida na infância. Assim que uma criança nasce, as bactérias começam a colonizar o trato digestivo. As primeiras bactérias a se instalarem são capazes de afetar a resposta imune, tornando-a mais favorável à sua própria sobrevivência e menos para as espécies concorrentes; assim, as primeiras bactérias a colonizar o intestino são importantes na determinação da composição contínua da microbiota intestinal da pessoa. No entanto, há uma mudança na altura do desmame de espécies predominantemente anaeróbicas facultativas, tais como Streptococci e Escherichia coli, para obrigar principalmente espécies anaeróbicas. Infeções das vias digestivas- Enterocolites Transmissão/ infeção: o Transmissão fecal-oral; o Contacto com doentes ou portadores; o Surtos epidémicos; o Infeções alimentares. Agentes etiológicos de infeções digestivas no humano - Enterocolites agudas Processos invasivos:  Shigella spp;  Salmonella spp;  Campylobacter jejuni;  Yersinia enterocolíAca;  E. coli ECEI. Processos tóxicos:  Vibrium cholerae;  E. coli ECEP, ECEH, ECET;  Clostridium perfringens, C. difficile;  Bacillus cereus;  Campylobacter jejuni. Enterotoxinas das intoxicações alimentares:  Staphylococcus aureus;  Clostridium perfringens, C. botulinum;  Bacillus cereus. Dismicrobismo- Clostridium difficile. Patologias inflamatórias gástricas (úlceras, câncro, gastrites)– Helicobacter pylori Enterocolites necrosantes do recém-nascido E. coli ECEP; Klebsiella spp; Pseudomonas spp; Clostridium butyricum Enterocolites necrosantes do aulto Clostridium perfringens Enterocolites pseudomembranosas Desencadeadas por antibioterapia Enterocolites crónicas Mycobacterium tuberculosis TRATO URINÁRIO Normalmente estéril. Exceto no primeiro centímetro distal da uretra. Microrganismos: Lactobacillus; Staphylococcus epidermidis; Enterococcus spp; Corynebacterium spp; Escherichia coli; Proteus spp; Estirpes não-patogénicas de Neisseria Infeções do trato urinário Cistites – vias urinárias baixas:  Bexiga;  Uretra Pielonefrites – vias urinárias altas:  Parênquima renal Vias de infeção: ➔ Ascendente; ➔ Descendente; ➔ Iatrogénica. Agentes etiológicos de infeções urinárias  Escherichia coli;  Staphylococcus saprophyticus , S. spp;  Proteus spp;  Klebsiella spp;  Pseudomonas spp;  Serra:a spp;  Enterococcus spp;  Enterobacter spp. 3ª Aula- MORFOLOGIA E CITOLOGIA Morfologia bacteriana Morfologia individual  Cocos;  Bacilos;  Vibriões;  Espirilos Morfologia De Associação- forma como as células bacterianas se associam às adjacentes Morfologia colonial A célula bacteriana Estruturas obrigatórias ✓ Parede Celular; ✓ Membrana Cellular; ✓ Citoplasma; ✓ Nucleoide; ✓ Ribossomas; ✓ DNA (cromossomas e plasmídeos). Estruturas Facultativas  Flagelos;  Pilli;  Cápsula;  Endósporos- estruturas de resistência que permitem a sobrevivência em ambientes inócuos. Parede celular Normalmente, Bacilos- gram-negativo e Cocos- gram- positivos. Na coloração de gram - técnica simples, fácil e de baixo custo - as bactérias gram positivas coram de roxo e as grandes negativas de rosa. Permite distinguir as bactérias gram negativas das bactérias gram positivas. As bactérias gram negativas apresentam uma parede celular constituída por uma fina camada de peptidoglicano seguida de uma membrana semelhante à membrana plasmática (camada LPS). As bactérias gram positivas apresenta uma parede celular constituída por uma camada externa e espessa de peptidoglicano. Relativamente à membrana plasmática, esta é semelhante entre ambos os tipos de bactérias e à das células eucarióticas, sendo constituída por proteínas e fosfolípidos. Nutrição e Crescimento Tipos tróficos Fatores Ambientais Que Condicionam O Crescimento Bacteriano ➔ Oxigénio (O2 ); ➔ Temperatura; ➔ pH; ➔ Concentração De Solutos; ➔ Potencial De Oxidação/Redução (Potencial Redox). Oxigénio (O2 ) ▪ Bactérias aeróbias estritas ou obrigatórias- precisam de oxigénio Acetobacter ▪ Bactérias anaeróbias estritas ou obrigatórias- sem oxigénio Clostridium, Fusobacterium, Bacteroides ▪ Bactérias facultativas- com ou sem oxigénio Escherichia coli ▪ Bactérias microaerófilas- em ambientes com muito oxigénio crescem pouco ou não crescem e sem oxigénio não crescem. Tem que ser com pouco oxigénio Brucella, Campylobacter Temperatura  Bactérias psicrófilas ou criófilas » crescem a temperaturas entre 0 – 20º C;  Bactérias mesófilas » crescem a temperaturas entre 15 – 45º C;  Bactérias termófilas » crescem a temperaturas entre 45 – 80º C;  Bactérias termófilas extremas (Pyrodictium) » crescem a temperaturas entre 95 – 103º C.  Nota: bactérias que toleram o frio apesar de serem mesófilas, por exemplo, designam-se psicrotróficas. pH ➔ Bactérias neutrófilas (a maioria das bactérias...)- pH 6 a 8; ➔ Bactérias acidófilas- só crescem em meios ácidos (pH < 5), exemplo: lactobacilos; ➔ Bactérias alcalófilas- só crescem em meios alcalinos (pH >5), exemplo: Vibrio. Preferirem pH neutro não quer dizer que não tolerem outros pH. Concentração de solutos o Bactérias não halófilas- concentração de NaCl < 2%; o Bactérias halotolerantes- até 7%, exemplo: Staphylococcus aureus; o Bactérias halófilas- concentração de NaCl nos meios > 2%; o Bactérias halófilas extremas (osmófilas) não prescindem da presença de NaCl; Halococcus spp. e Halobacterium spp; Crescem em concentrações > 20%; Produzem a “coloração vermelha do bacalhau”.  Solutos e atividade da água A quantidade de água disponível para os microrganismos pode ser reduzida por interação com solutos.  Atividade da água (Aw) Água disponível para o desenvolvimento microbiano.  Relação existente entre a pressão do vapor da solução onde se encontram as bactérias(P sol) e a pressão do vapor a água pura (P água)à mesma temperatura:  Aw = Psol/Págua. Potencial redox ▪ Capacidade de o meio dar (como dador) ou receber (recetor) O2; ▪ Expressa-se em milivolts (mV)+ 800 mV (potencial do O2 ) até - 450 mV (potencial do H2 ); ▪ Quanto mais eletropositivo for o Eo, maior será o poder oxidante do sistema; ▪ Quanto mais eletronegativo for o Eo, maior será o poder redutor do sistema. Metabolismo bacteriano As bactérias necessitam de energia para: ✓ Construção do protoplasma (=citosol): citoplasma e demais componentes celulares; ✓ Síntese enzimas e outras biomoléculas; ✓ Reparação e homeostase celular; ✓ Crescimento e multiplicação; ✓ Acumulação de nutrientes e excreção de metabolitos; ✓ Motilidade. Catabolismo Metabolismo degradativo dos glúcidos  Via de Embden-Meyerhof-Parnas degradação da glucose a ácido pirúvico.  Via de Entner-Doudoroff permite converter, também, hexoses em ácido pirúvico.  Via das pentoses-fosfato pode operar aerobicamente ou anaerobicamente. Fermentação ➔ Processo anaeróbico de produção de energia; ➔ Um intermediário metabólico (derivado do substrato) é o aceitador final de eletrões e protões; ➔ Dadores e aceitadores de eletrões são compostos orgânicos. 4ª Aula- VARIAÇÕES FENOTÍPICAS Modificações, adaptações fisiológicas dos microrganismos às condições ambientais, em que o comportamento das bactérias reverte ao normal assim que as condições ambientais voltem ao normal. A caraterística mais marcante nas modificações é que a alteração fenotípica envolve a maior parte das células na cultura.  Variação H → O (do alemão Hauch -flagelo e ohne Hauch- sem flagelo) em Proteus com a inclusão de hidrato de cloral no meio de cultura. Ou seja, após esta inclusão ficam sem flagelo.  Enzimas indutíveis - representam, também, adaptações fisiológicas quando as bactérias são obrigadas a crescer em determinados tipos de substratos (utilização de lactose pelos coliformes, na ausência do glicose). VARIAÇÕES GENOTÍPICAS  Estas implicam alterações mais ou menos profundas no DNA e são conhecidas por mutações.  São alterações na sequência nucleotídica de um gene e ocorrem espontaneamente durante o processo de replicação do DNA.  As modificações genotípicas constituem um evento raro, verificando-se apenas numa simples célula.  Estas alterações ocorrem numa determinada frequência a que chamamos taxa de mutação.  A taxa de mutação de um determinado gene é a medida da probabilidade da ocorrência de alterações no DNA.  As mutações espontâneas nas bactérias, em condições normais de crescimento, acontecem a uma taxa de 10 6- 1o10/bactéria. CROMOSSOMA BACTERIANO Genoma bacteriano condensado e organizado no nucleoide, mas não delimitado por uma membrana. Um cromossoma; Circular; Plasmídeos- são cadeias circulares duplas de moléculas de DNA capazes de se reproduzir independentemente do DNA cromossômico- genes não essenciais; Transposões- considerados pequenos segmentos de DNA “saltadores”, saltam entre sítios específicos; Elementos de inserção (IS)- pequenos segmentos de DNA que têm nos seus terminais sequências repetidas, que estão envolvidas na transposição, ladeiam um grande segmento e permitem que ele se mova para diferentes locais do genoma. Os genomas bacterianos têm dois componentes: ✓ O genoma nuclear define uma classificação estável baseada na filogenia – ESPÉCIE; ✓ O genoma acessório é a parte importante do ponto de vista ecológico e é móvel – BIOVAR (não patogénico); ✓ ‘ECÓTIPOS’ (espécies ecológicas). Como é que as bactérias evoluem e se adaptam usando o seu genoma acessório? Existem 2 partes do genoma acessório  Elevado-GC acessório (estilo de vida-o que sempre conhecemos);  Baixo-GC acessório (individualidade). Genoma acessório o Plasmídeos; o Cromídeos- pode ser a característica distintiva de um novo género. Cromídeos (‘segundos cromossomas’) ➔ Derivam dos plasmídeos e tornam-se essenciais “roubando” genes nucleares ao cromossoma; ➔ Sistemas de manutenção e replicação plasmídicos; ➔ Composição nucleotídica similar à do cromossoma; ➔ Utilização de codões similar à do cromossoma; ➔ Genes específicos de género; ➔ Ex: Brucella e risóbios - tinham aquilo que parecia ser um segundo cromossoma. Ecologia versus Taxonomia A diferente ecologia destes organismos não está correlacionada com a sua taxonomia. Exemplo: genes ortólogos (genes homólogos duplicados de um ancestral comum, compartilhados pelas duas espécies irmãs subjacentes), diferentes funções.  Genomas nucleares semelhantes não correspondem necessariamente a genomas acessórios similares.  Bactérias filogeneticamente próximas podem ter estilos de vida (‘lifestyles’) bastante diferentes.  Ecóticos- mesma espécie, vivem em ambientes diferentes e têm funções diferentes. Evolução Bacteriana As espécies bacterianas existem? o Classificamos todos os organismos em espécies, mas os bacteriologistas sempre o fizeram de forma um pouco diferente. o Nas últimas duas décadas, adquirimos novos conhecimentos importantes sobre genomas bacterianos, diversidade e evolução, e creio que é tempo de repensar o conceito de espécie tal como aplicado às bactérias. o Por um lado, as bactérias têm espécies equivalentes às espécies de eucariotas sexuais, definidas por recombinação e barreiras à recombinação. o Por outro lado, a natureza dinâmica do património genético acessório bacteriano leva a uma elevada diversidade genética e fenotípica entre os membros da mesma espécie. o Podemos definir as espécies de uma forma consistente e estável, mas o nome da espécie não nos dirá tudo o que precisamos de saber sobre uma bactéria. o Precisamos também de uma lista dos seus módulos genéticos acessórios mais relevantes. o Isto tem implicações importantes para as atuais tentativas de descrever a diversidade das comunidades bacterianas, bem como para a nossa compreensão dos agentes patogénicos e da sua evolução. O dogma central- Novas descobertas alteraram o Dogma Central e hoje sabe-se que por transcrição reversa a informação passa do RNA para o DNA (nos retrovírus) e que o DNA pode ser traduzido diretamente em proteínas (em sistemas in vitro usando ribossomas de E. coli).- proposto por Francis Crick. Replicação do DNA Replicação Semi-Conservativa o Cada nova cadeia bicatenária de DNA contém uma cadeia antiga - cadeia molde. o A replicação começa sempre no mesmo local do cromossoma, designado por olho de replicação ou oric, locus genético constituído por 422 nucleótidos.  Replicação Bidirecional ▪ Cada cadeia de DNA possui uma direccionalidade, isto é, duas extremidades (5’ e 3’) e a replicação faz-se nos dois sentidos. As novas cadeias crescem através da incorporação de um nucleótido na extremidade 3’. ▪ Os substratos utilizados são: ATP, GTP, CTP, TTP. ➔ A dupla cadeia é desenrolada e separada pela helicase, formado a bolha de replicação. ➔ À medida que a cadeia dupla se vai separando formam-se os garfos de replicação. Como a replicação é bidirecional os 2 garfos movendo-se em sentidos oposto. ➔ Como as cadeias de DNA são antiparalelas e a DNA polimerase trabalha apenas na direção 5’ → 3’, uma das cadeias é sintetizada continuamente (cadeia leading) e a outra descontinuamente (cadeia lagging) por fragmentos de Okazaki. ➔ Proteínas ligantes – Ligam-se às porções abertas no DNA cromossómico, para que estas possam ser usadas como molde. ➔ Topoisomerases (girase) – Provocam um superenrolamento do DNA, facilitando, assim, a sua abertura durante a replicação. ➔ Helicase – Promove a abertura da dupla hélice no garfo de replicação. ➔ DNA Primase – É uma polimerase que funciona como iniciadora da replicação do DNA, formando pequenas peças de RNA (primers) para proporcionarem uma extremidade 3’; ➔ DNA Polimerase III – Forma a nova cadeia DNA e remove bases incorretamente inseridas; ➔ DNA Polimerase I – Remove as peças iniciadoras de RNA (5’→3’) e remove bases incorretamente inseridas; ➔ Ligase – Faz a união dos fragmentos monocatenários de DNA; ➔ DNA Polimerase II – Faz a reparação do DNA. MUTAÇÕES Alterações que se mantêm estáveis no genoma bacteriano. ▪ Mutação pontual - substituição de um nucleótido por outro; ▪ Mutação estrutural - perda ou adição de um ou mais nucleótidos que altera a estrutura de leitura da mensagem genética. A taxa de mutação do DNA é baixa por isso as bactérias evoluem, também, coexistindo. Podem absorver os plasmídeos e ilhas umas das outras. Elas competem por nutrientes e espaço de colonização, por isso, adaptam-se ao ambiente. Mecanismos de mutações As mutações podem acontecer por: uição-Troca de um nucleótido por outro Transição – Substituição de uma purina ou pirimidina por outra; Transversão – Substituição de uma purina por uma pirimidina ou vice-versa. - Perda de um ou mais nucleótidos; o - Adição de nucleótidos. Microbiologia Molecular DNA (organização genética) Genómica mRNA (regulação da expressão génica) Transcritómica Proteína (análise estrutural e funcional) Proteómica O que ocorre dentro de uma célula? Metabolómica Amplificação de DNA – PCR  Em 1983, Kary Mullis concebeu um processo novo in vitro para, de forma muito mais rápida, fazer a amplificação de genes, a Reação em Cadeia da Polimerase (PCR).  O PCR é um método rápido de síntese de DNA in vitro.  O DNA bicatenário é primeiro separado em cadeias simples por ação da temperatura. Curtos segmentos nucleotídicos servem como iniciadores (primers) para a replicação. A replicação é feita por uma polimerase de DNA extraída de uma bactéria termofílica (Thermus aquaticus) que estende os primers a partir de desoxirribonucleótidos.  As várias fases do processo de amplificação são realizadas no interior de um termociclador. PCR Componentes DNA molde; DNA polimerase termoestável; Primers; dNTPs; Tampão (catiões divalentes). Programa ▪ Desnaturação (92-96 °C); ▪ Emparelhamento dos primers (50 -65 °C); ▪ Extensão (68 -72 °C). 5ª Aula- GENÉTICA BACTERIANA Expressão Génica A expressão de um gene, ou seja, a quantidade final de uma proteína na célula depende da eficiência de cada passo e da velocidade de degradação do mRNA e da proteína. Procariotas  Produção de mRNA mais simples;  Transcrição e tradução ocorrem no mesmo compartimento, no citoplasma;  Tradução pode começar antes de transcrição estar completa. Transcrição-Síntese de RNA- Severo Ochoa e A. Kornberg Tipos de RNA O principal papel do RNA sintetizado é participar na síntese proteica. Três principais classes de RNA: ➔ RNA mensageiro (mRNA); ➔ RNA de transferência (tRNA); ➔ RNA ribossomal (rRNA). Outras classes de RNA incluem: ➔ Small RNA - < 200 nt de comprimento. Moléculas de RNA não codificadores. Papel no silenciamento de RNA. ➔ Ribozimas - molécula de RNA com capacidade auto-catalítica (~enzimas). RIBOSSOMA – rRNA As 2 subunidades de um ribossoma são constituídas por moléculas proteicas e RNA. As subunidades pesam mais em separado. Unidade S (Svedberg ) -tamanho proporcional à velocidade de sedimentação por centrifugação em gradiente de densidade de sacarose. A subunidade maior tem 2 rRNA+31 proteínas. A subunidade menor tem 1 rRNA+ 21 proteínas. Ribossomas Proteínas rRNA mRNA Em 1961, Francois Jacob e Jacques Monod apresentaram um modelo no qual propunham que o gene é transcrito num tipo específico de RNA, o RNA mensageiro (mRNA). Transcrição- Etapas da Síntese de RNA Ligação da RNA polimerase na sequência de DNA do início da transcrição – promotor;  Polimerases de procariotas reconhecem promotor e ligam-se diretamente; Desenrolar/desnaturar da dupla hélice de DNA pela helicase; Polimerases de procariotas têm atividade de helicase Síntese de RNA com NTPs; Terminação Mecanismo distinto em procariotas e eucariotas- [codão STOP no código genético=final da síntese proteica, não terminação de transcrição]. Transcrição  Promotor: região reguladora próxima da extremidade 5´ do gene, que atua como local de ligação da RNA polimerase ou fatores de transcrição;  RNA polimerase: 5 subunidades (duas α, uma β, uma β', uma s);  ou fator : reconhece promotor ou local de início da transcrição; atividade de helicase;  core polimerase: síntese nucleotídica;  "haloenzima”: enzima completo e funcional (core polimerase + fator ) Genes Housekeeping- Dão origem a enzimas ESTRUTURA DO GENE BACTERIANO  Só uma das cadeias de DNA codifica informação e dirige a síntese de RNA, a cadeia molde. O mRNA é sintetizado de 5’-3’.  Promotor - é o local de reconhecimento da RNA polimerase  Pribnow box - é o local onde a RNA polimerase se liga (região -10 do promotor)  Sequência leader – é a sequência inicial não traduzida; importante na iniciação da tradução e envolvida na regulação da transcrição  Sequência de Shine-Dalgarno - é complementar com a sequência no ribossoma (16S rRNA) e orienta a molécula de mRNA no ribossoma  Sequência trailor - é necessária para a expressão correta da região codificante do gene e está localizada a seguir a região codificante  Sequência terminator – é a sequência que para a transcrição se encontra, por vezes, depois da sequência trailor PROMOTORES ▪ Região do DNA de iniciação da transcrição - reconhecida por fatores de transcrição; ▪ Em procariotas: promotor reconhecido por fator s da RNA polimerase; ▪ Sequências de consenso: região -35 e -10 (Pribnow box). TERMINAÇÃO DA TRANSCRIÇÃO  2 Mecanismos o Mecanismo Rho-independente- Sinal de terminação é sequência de 30-40 resíduos, com muitos resíduos GC, seguidos de uma série de T (U no RNA transcrito). No RNA transcrito forma-se estrutura em hairpin-loop para terminar a transcrição. Forma-se uma estrutura de gancho logo a RNA polimerase já não consegue terminar. o Mecanismo Rho-dependente- Rho é uma proteína de cerca de 50 kDa, envolvida em cerca de metade das terminações de transcrição em E. coli. RNAs com terminação rho-dependente não têm a cadeia de resíduos U na extremidade 3′ e normalmente não têm hairpin-loops. Em vez disso, têm uma sequência de cerca de 40-60 nucleótidos rica em C e pobre em G, que inclui um segmento a montante chamado rut (rho utilisation). REGULAÇÃO DA TRANSCRIÇÃO Organização de genes em Procariotas: ✓ Operão: grupo de genes adjacentes, expressos em conjunto numa molécula única de mRNA. Ex: operão da lactose em E. coli. ✓ Operões podem ser monocistrónicos- origina1 péptido- ou policistrónicos- vários péptidos-, consoante o número de péptidos para que codificam. ✓ Genes ou operões de expressão constitutiva: que são expressos de forma constante na célula. ✓ Regulação positiva Por indução - operão lac ✓ Regulação negativa Por repressão - operão trp Diauxia Utilização sequencial de diferentes fontes de carbono.  A glucose é usada primeiro, de forma constitutiva.  Quando já não há glucose, para usar a lactose tem que se induzir a síntese de enzimas que a vão catabolizar. O fenómeno da Diauxia demonstra de forma insofismável o caráter suplativo dos enzimas indutíveis. Para fazer este fenómeno em laboratório: Meio com pouca glicose e lactose. Isto é, meio com 2 fontes de carbono para as bactérias crescerem no inicio com glicose e só depois trocarem de fonte de carbono. Regulação por indução Operão lac o Regulação positiva substrato-lactose o Regulação negativa proteína repressora Operador: -Região entre a seq. Pribnow no promotor e o nucleótido +1 -Local de ligação do repressor O operão de lactose sintetiza proteínas para a degradação. Regulação por repressão Operão trp- triptofano apo-repressor repressor inativo correpressor substrato repressor ativo complexo apo-repressor/correpressor O operão está sempre a ser expresso, é reprimido quando há excesso de triptofano. A proteína repressora está inativa (apo-repressor). REPRESSOR ATIVO – Substrato + Apro-repressor. TRADUÇÃO - SÍNTESE PROTEICA Iniciação Elongação Terminação Tradução: RNA – Proteína. Adição de um aminoácido à cadeia polipeptídica crescente durante a tradução do mRNA. Metionina-Primeiro aminoácido incorporado na síntese de péptido. Codão de iniciação AUG. Mas, o primeiro aminoácido de proteína funcional pode não ser metionina, devido a modificações pós-traducionais, como clivagem do terminal N (incluindo metionina). Em procariotas, como distinguir se AUG é codão de iniciação ou codão para metionina interna? Se tiver a sequência de Shine- Dalgarno (UAAGGAGG)a montante é um codão de iniciação. tRNA As moléculas de tRNA partilham muitas semelhanças estruturais, mas cada uma tem uma forma tridimensional única que permite o reconhecimento pela correta sintetase que catalisa a união de um tRNA com o seu aminoácido específico para formar um tRNA -aminoacil. Síntese proteica-iniciação Código Genético (Nirenberg, Khorana, Holley) ➔ Degenerado- um aminoácido pode ser codificado por vários codões. - ”wobble pairing” (3ª posição do codão é mais flexível. ➔ Não Ambíguo- um codão corresponde a um só aminoácido. ➔ Não ”Universal” (standard, mitocondrial, leveduras). ➔ ORF-Open Reading Frame: sequência de DNA do codão de iniciação até ao codão STOP que provavelmente, mas não necessariamente, codifica um polipéptido. Mecanismos de transferência de genes Transformação Conjugação Transdução Plasmídeos Fagos Transformação ➔ Quando as bactérias lisam, libertam o seu DNA nos meios onde crescem. Esse DNA retém a capacidade de dirigir a síntese de proteínas se forem introduzidas numa célula bacteriana viável. Algumas bactérias absorvem o DNA livre no meio exterior e incorporam-no no seu cromossoma, mediante um processo complicado que envolve a degradação de uma das cadeias por ação de nucleases. Como resultado, a célula recipiente por vezes adquire uma nova característica. O fenómeno da transformação foi descoberto por F. Griffith (1928), quando estudava a virulência de Streptococcus pneumoniae (Pneumococcus pneumoniae), bactéria associada à pneumonia no homem. Conjugação o Processo natural de transferência de material genético entre bactérias. o DNA passa da bactéria dadora para a recetora através dos pilli. o Associada à presença de plasmídeos. Plasmídeos ▪ Elementos genéticos extracromossómicos constituídos por DNA circular de cadeia dupla, com uma origem de replicação e capazes de replicação autónoma. ▪ Um epissoma é um plasmídeo que se pode integrar no cromossoma bacteriano. Transdução  As moléculas de DNA são transferidas de uma bactéria para outra usando fagos como vetores.  Estes montam-se dentro das bactérias, e podem incluir DNA da bactéria que lhes serviu de hospedeira.  Ao infetar outra bactéria, o fago que leva o DNA bacteriano transfere- o junto com o seu. Se a bactéria sobreviver à infeção fágica, pode passar a incluir os genes de outra bactéria no seu genoma. Outros mecanismos de transferência de genes o Transferência lateral/horizontal de genes; o Transposões; o Elementos/Sequências de inserção (IS). Ilhas de patogenicidade ✓ Segmentos de DNA inseridos no cromossoma bacteriano ou em plasmídeos, que codificam para diversos fatores de virulência: capacidade de aderir e invadir o epitélio da célula hospedeira; produzir toxinas; captar ferro do meio ambiente; sintetizar T3SS, que permitem a translocação de moléculas para o interior da célula hospedeira. Salmonella spp. Neisseria spp. Staphylococcus spp. Ilhas de patogenicidade-Staphylococcus  SaPIs: ilhas de patogenicidade de S. aureus;  Ilhas de patogenicidade móveis: 15-17 kb;  Codificam geralmente para 2 ou mais superantigénios e são responsáveis pela maioria das doenças humanas relacionadas com superantigénios, especialmente com a síndrome do choque tóxico estafilocócico;  As SaPIs têm uma organização geral do genoma altamente conservada, paralela à dos típicos fagos temperados;  Cada SaPI ocupa um local específico no cromossoma do qual é induzida a excisar-se e a replicar por um ou mais fagos estafilocócicos específicos;  Após a replicação, o DNA da SaPI é eficientemente encapsidado em partículas infecciosas do tipo fago de cabeça pequena, resultando em frequências de transferência extremamente altas. DNA recombinante – aplicações ❖ Biotecnologia Microbiana: Aplicações; ❖ Indústria Alimentar; ❖ Indústria Farmacêutica; ❖ Medicina e Medicina Veterinária: Doenças Genéticas; ❖ Animais Transgénicos; ❖ Plantas Transgénicas. 6ª Aula- Controlo da atividade bacteriana- Associações microbianas Os microrganismos na natureza, estabelecem relações entre si e com outrosorganismos. O seu crescimento é muitas vezes influenciado pela presença de outros microrganismos, com os quais competem com mais ou menos vantagem. 1. Associações neutrais Neutralismo: dois microrganismos a crescerem no mesmo meio não interferemum no outro 2. Associações positivas Mutualismo: quando os dois microrganismos beneficiam da associação Comensalismo: quando um beneficia e o outro não é prejudicado 3. Associações negativas Parasitismo: um dos microrganismos é beneficiado e o outro prejudicadoPredação: um dos microrganismos utiliza o outro como alimento Antagonismo (antibiose): um dos microrganismos produz e lança no meio substâncias (ácidos orgânicos, peróxidos, bacteriocinas e antibióticos) que impedem o crescimento de outro Bacteriocinas Complexos proteicos produzidos por algumas espécies bacterianas Atividade inibitória sobre outras espécies bacterianas mais ou menos próximastaxonomicamente Colicina: produzida por Escherichia coli Nisina: produzida por Lactococcus lactis Pediocina A: produzida por Pediococcus pentosaceous Bacteriocinas - Aplicações Bacteriocinas produzidas pelas bactérias lácticas – interessantes na alimentação e eficazes contra organismos patogénicos Biologicamente ativas prevenindo a deterioração dos alimentos Impedem o crescimento de bactérias patogénicas: Clostridium sp., Staphylococcus aureus e Listeria sp. Quimioterapia antimicrobiana As bacteriocinas são utilizadas como quimioterápicos antimicrobianos Histórico 1905 – Paul Ehrlich (Alemanha), procura das “balas mágicas” quimioterapia – 1º quimioterapêutico 1925 - Gerhard Domagk - Prontosil Vermelho (sulfonamidas) não tóxico para os animais – Nobel Medicina 1939 1928 – Alexander Fleming – substância com ação inibitória contra Staphylococcus aureus, produzida pelo fungo Penicillium notatum - Nobel Medicina 1945 Desenvolvimento da quimioterapia Paul Erlich em 1904 utilizou o trípano vermelho para combater as tripanossomoses; arsphenamine (Salvarsan) - composto 606 (arseniacal) no combate à sífilis (espiroqueta) Gerhard Domagk descobriu o Prontosil Vermelho não tóxico para os animais; proteçãocompleta dos ratinhos contra estreptococos e estafilococos patogénicos - Descoberta das sulfamidas Alexander Fleming descoberta da penicilina Em 1928 um esporo de Penicillium notatum caiu acidentalmente na superfície de uma placa de agar antes de ser inoculada com uma espécie de Staphylococcus - Começo de uma nova era, a era dos antibióticos Nota: Selman Waksman - Americano de origem ucraniana. Galardoado em 1952 com oPrémio Nobel da medicina pela sua descoberta da estreptomicina Antibióticos e agentes quimioterápicos sintéticos Antibióticos Substâncias químicas produzidas por microrganismos. Em concentrações muito baixas matam ou inibem seletivamente outros microrganismos. Podem ser aplicados internamente, ao contrário dos desinfetantes e antissépticos, quesão aplicados a materiais inertes ou nos tecidos externo. Microrganismos produtores: - Bactérias: Streptomyces spp, Micromonospora spp, Bacillus spp - Fungos: Penicillium spp Cephalosporium spp Antimicrobianos Substâncias químicas que inibem os microrganismos (incluindo antibióticos) Todos podem ser aplicados internamente, ao contrário dos desinfetantes eantissépticos, que são aplicados a materiais inertes ou nos tecidos externos. Espectro de ação Largo espectro: inibem uma grande variedade de bactérias Gram (+) e Gram (-)Cloranfenicol, tetraciclinas, etc Estreito espectro: inibem, principalmente, ou bactérias Gram (+) ou bactérias Gram (-)Bacitracina, gentamicina Espectro limitado: são efetivos contra um único organismo ou doença (só se deviamreceitar estes – contribuição para não aumentar a resistência antimicrobiana) Mecanismos de ação Inibição da síntese da parede celular β-Lactâmicos (penicilina e amoxicilina – impedem a formação de ligações cruzadas, pelo que não à síntese do polipetido), Polipeptídeos, Glicopeptídeos eFosfomicina Danificação da membrana citoplasmática Gramicidinas e Polimixinas (Lipopeptídeos) Inibição da síntese proteica Aminoglicosídeos – 30S Tetraciclinas – 30S Macrólidos, lincosamidas, streptograminas, ketolidos (MLSK) – 50S Cloranfenicol – 50S Inibição da síntese dos ácidos nucleicos Interferem na replicação do DNA (DNA girase e DNA polimerase) e na transcrição(RNA polimerase - síntese de RNA). Quinolonas, Metronidazole, Nitrofuranos e RifampicinaInibição do metabolismo celular Inibidor competitivo que atua na síntese de metabólitos essenciais (ácido fólico). Sulfamidas Trimetoprim Resistência aos Antimicrobianos Capacidade de um microrganismo para resistir aos efeitos de um antimicrobiano a queé normalmente, sensível. 1950 – Primeiras observações de Staphylococcus sp. resistente a penicilina. Uso abusivo e indiscriminado de antimicrobianos - seleciona bactéria geneticamenteresistente. 1. Resistência natural ou intrinseca As bactérias podem ser intrinsecamente resistentes a um determinado antimicrobiano que produz.. Streptomyces spp possui alguns genes que são responsáveis pela resistênciaao seu próprio antibiótico bactérias. Gram (-) membrana exterior é uma barreira impermeável a alguns antimicrobianos Decorrente de características inerentes à célula bacteriana e que já existe antes daexposição a um determinado antimicrobiano. Anaeróbios – aminoglicosídeos Aeróbios – metronidazol Gram positivo – polimixina Gram negativos – antimicrobianos hidrofóbicos (rifampicina e ácido fusídico) Parede celular Gram negativo e antibiorresistência natural: A parede celular gram negativo é uma barreira impermeável a alguns antimicrobianos. O LPS é uma estrutura fortemente hidrofóbica, devido à sua riqueza em lípidos, que apenas deixa passar moléculas hidrofílicas de baixo peso molecular. Os antimicrobianos com baixo peso molecular atravessam a parede celular através de porinas existentes na membrana exterior. Antimicrobianos de elevado peso molecular, como por exemplo a vancomicina, não conseguem atravessar a parede celular. 2. Resistência adquirida Surge quando estirpes resistentes emergem de populações bacterianasoriginalmente sensíveis, geralmente após exposição. Resulta de uma alteração genética que se expressa bioquimicamente. Modificações no genoma por dois processos:. Mutação e seleção evolução vertical. Troca de genes entre estirpes e espécies evolução horizontal Por mutação no cromossoma da bactéria patogénicaou Por transferência direta do fator plasmídico-R de estirpes resistentes para recetorassensíveis Cromossómica - Aquisição de genes (Mutação) Ex: alteração permeabilidade damembrana Plasmídica - Plasmídios de resistência (Plasmídio R) (Ex: produção de enzimas betalactamases, fosfotransferase) Mecanismos de resistência Redução da quantidade de antimicrobiano que atinge o alvo Alteração da permeabilidade das membranas ao antibiótico Mecanismo de efluxo do antimicrobianoAlteração da estrutura-alvo Mutação - não sendo assim afectado Desenvolvimento de um mecanismo para fazer o “by-pass” da reacção metabólicaatingida Inativação ou destruição do antimicrobiano Antimicrobianos e alimentação animal Os antimicrobianos durante mais de 20 anos usados extensivamente nas rações para animais aumento dos índices de crescimento. Metade dos antimicrobianos produzidos nos Estados Unidos destinavam-se à ProduçãoAnimal. Esta prática, infelizmente, tem selecionado para a sobrevivência de microrganismos resistentes a antimicrobianos, muitos dos quais contêm fatores-R. Intercâmbio de microrganismos - entre pessoas e - entre animais e pessoas que vivem no mesmoambiente Nota: A transferência horizontal de material genético, incluindo genes de resistência a antibióticos, através de conjugação e transdução é um acontecimento frequente no microbiota intestinal. Problema - Superbactérias ➔ não tratáveis - 700 000 pessoas morrem todos os anos de infeções por bactérias resistentes - 10 milhões de mortes por ano até 2050? Gestão de antimicrobianos - Intervenções coordenadas concebidas para melhorar e medir a utilização adequada de agentes antimicrobianos - Seleção do regime antimicrobiano: dose, duração da terapêutica, via deadministração - Obter resultados clínicos ótimos - Minimizar a toxicidade e outros acontecimentos adversos - Reduzir os custos dos cuidados de saúde para as infeções - Limitar a seleção de estirpes resistentes aos antimicrobianos Substituição de antimicrobianos - Higiene (Biossegurança) - Vacinação - Probióticos - Substâncias alternativas Uma abordagem de saúde -Utilização prudente e responsável dos antimicrobianos OMS - lista de antimicrobianos de importância crítica para a medicina humana Estes antimicrobianos são essenciais como tratamentos de último recurso para infecções multirresistentes em humano. Na quinta revisão da lista publicada em abril de 2017, os antibióticos considerados deprioridade máxima: - Quinolonas - Cefalosporinas de terceira geração e de geração superior - Macrólidos e cetolídeos - Glicopeptídeos e polimixinas (colistina) Nota: A OMS recomenda que os agricultores e a indústria alimentar deixem de usar antibióticos por rotina para promover o crescimento e prevenir doenças em animais saudáveis.