Problema 3: Bactérias

Problema 3

• Luísa, estudante universitária mora em república e certo domingo, quando voltou da casa de sua mãe, cansada e com fome, abriu a geladeira e lá estava uma maionese apetitosa. Não teve dúvida: comeu e achou bom. Segundona chegou e Luísa acordou indisposta e procurou a UPA do seu bairro com queixa de fortes dores abdominais e diarreia intensa. Ao avaliar a paciente, o médico suspeitou de infecção por enteropatógeno do tipo bacilo Gram-negativo, o que foi confirmado pelo rápido crescimento bacteriano na coprocultura. Explicou a importância de seguir corretamente o tratamento para evitar resistência bacteriana. Já que estava estudando imunologia na faculdade, Luísa quis entender porque seus mecanismos de defesa “haviam falhado” contra essa bactéria virulenta e se teria anticorpos contra outros microrganismos. Pelo que se lembra, até mesmo sua microbiota poderia ter evitado essa infecção.Luísa, estudante universitária mora em república e certo domingo, quando voltou da casa de sua mãe, cansada e com fome, abriu a geladeira e lá estava uma maionese apetitosa. Não teve dúvida: comeu e achou bom. Segundona chegou e Luísa acordou indisposta e procurou a UPA do seu bairro com queixa de fortes dores abdominais e diarreia intensa. Ao avaliar a paciente, o médico suspeitou de infecção por enteropatógeno do tipo bacilo Gram-negativo, o que foi confirmado pelo rápido crescimento bacteriano na coprocultura. Explicou a importância de seguir corretamente o tratamento para evitar resistência bacteriana. Já que estava estudando imunologia na faculdade, Luísa quis entender porque seus mecanismos de defesa “haviam falhado” contra essa bactéria virulenta e se teria anticorpos contra outros microrganismos. Pelo que se lembra, até mesmo sua microbiota poderia ter evitado essa infecção.

Objetivos de Aprendizagem

• Definir patógeno, patogenicidade, virulência e fatores de virulência
• Definir e localizar microbiota
• Definir e diferenciar infecção e inflamação
• Definir resistência e os mecanismos de recombinação genética
• Descrever a morfologia, estrutura e classificação das bactérias
• Diferenciar bactérias gram-positivas e gram-negativas
• Identificar e diferenciar os principais mecanismos de da imunidade inata e adaptativa
• Descrever os mecanismos de agressão e defesa das bactérias

Objetivo 1

• Definir patógeno, patogenicidade, virulência e fatores de virulência

Definir patógeno e patogenicidade

• Patógeno
• Em biologia, um agente patogênico ou patógeno, no sentido mais antigo e amplo, é qualquer organismo que pode produzir doença.
• Um patógeno também pode ser referido como um também chamado de agente infeccioso ou etiológico animado.
• O termo patógeno é tipicamente usado para descrever um organismo ou agente infeccioso, como um vírus, bactéria, protozoário, príon, viroide, ou fungo.
• Animais pequenos, como certos tipos de vermes e larvas de insetos, também podem produzir doenças.
• No entanto, esses animais são geralmente, na linguagem comum, referidos como parasitas em vez de patógenos.
• Existem várias vias pelas quais os patógenos podem invadir um hospedeiro.
• As principais vias têm diferentes intervalos de tempo episódicos, mas o solo tem o maior potencial ou o potencial mais persistente para abrigar um patógeno.
• As doenças em humanos causadas por agentes infecciosos são conhecidas como doenças patogênicas.
• Nem todas as doenças são causadas por patógenos; outras causas são, por exemplo, toxinas, doenças genéticas e o sistema imunológico do próprio hospedeiro.
• Patogenicidade
• Patogenicidade é a capacidade de um organismo em causar doença por meio da superação das defesas do hospedeiro.
• A patogenicidade relaciona-se com a virulência, que por sua vez denota o grau de patogenicidade.
• Por este padrão, um organismo pode ser considerado patogênico ou não patogênico em um determinado contexto, mas não "mais patogênico" do que outro. Essas comparações são descritas em termos de virulência relativa.
• A patogenicidade também é distinta da transmissibilidade do vírus, que quantifica o risco de infecção.
• Um patógeno pode ser descrito em termos de sua capacidade de produzir toxinas, invadir o tecido biológico, colonizar, sequestrar nutrientes e sua capacidade de imunossupressão.
• Patogenicidade dependente do contexto
• É comum se referir a uma espécie inteira de bactéria como patogênica quando esta é identificada como a causadora de uma doença.
• Contudo, a visão moderna é a de que a patogenicidade depende do ecossistema microbiano como um todo.
• Uma bactéria pode participar de infecções oportunistas em hospedeiros imunocomprometidos, adquirir fator de virulência por infecção de plasmídeo, ser transferida para um local diferente dentro do hospedeiro ou responder a mudanças no número total de outras bactérias presentes.
• Por exemplo, a infecção mesentérica de linfonodos de camundongos com Yersinia pode abrir caminho para a infecção contínua desses locais por Lactobacillus, possivelmente por um mecanismo de "cicatriz imunológica"

Definir virulência e fatores de virulência

• Virulência
• A virulência corresponde a capacidade relativa de um patógeno em provocar doenças, sendo resultado de interações patógeno-hospedeiro, e é influenciada pelas constantes alterações do patógeno, do hospedeiro e do ambiente.
• Nem a virulência do patógeno, nem a resistência relativa do hospedeiro são fatores constantes.
• Fatores de virulência
• Fatores de virulência são moléculas expressadas e secretadas por agentes patogênicos, tais como bactérias, vírus, fungos e protozoários, que lhes permitem:
• a colonização de um nicho no hospedeiro, incluindo a adesão às células;
• a evasão ao sistema imunitário do hospedeiro;
• a liberação de fatores tóxicos, que podem ser prejudiciais ao hospedeiro;
• a imunossupressão, a inibição da resposta imunitária do hospedeiro;
• a entrada e saída nas células, se o agente for intracelular;
• a obtenção de nutrientes a partir do hospedeiro.
• Os agentes patogénicos possuem uma grande variedade de fatores de virulência.
• Alguns são intrínsecos às bactérias (cápsulas e endotoxinas) enquanto outros são obtidos através de plasmídeos. (algumas toxinas).

Objetivo 2: Definir e localizar microbiota

• Microbiota é definido como um grupo de microrganismos que vivem em determinado ambiente.
• Englobam as bactérias, os fungos, os protozoários e apesar de vírus não serem capazes de se reproduzir sozinhos, eles também entram neste grupo.
• O corpo humano tem mais microrganismos que células humanas sendo de fundamental importância essa associação entre microrganismos e homem para a saúde humana.
• Comensalismo
• O termo Disbiose refere-se ao desequilíbrio na microbiota e está associado as doenças.
• Bactérias comensais têm coevoluído conosco por milhões de anos, proporcionando uma função protetora essencial contra mais espécies patogênicas pela ocupação dos nichos ecológicos que, de outra maneira, seriam ocupados por algo mais ameaçador.
• De fato, estima-se que o corpo humano contenha, aproximadamente, 10 vezes mais células bacterianas do que células humanas.
• A flora normal protege contra patógenos
• pela competição mais eficiente pelos nutrientes;
• pela produção de proteínas antibacterianas, chamadas colicinas; e
• pela estimulação de respostas imunes, as quais atuam na limitação da entrada do patógeno
• A manutenção desta flora protetora sem desencadear reações inflamatórias é um processo delicado e imunologicamente complicado, uma vez que mesmo estas bactérias não são imunologicamente inertes.
• O hospedeiro tenta minimizar o contato entre a bactéria e as células epiteliais do lúmen intestinal pela produção de mucinas e de moléculas efetoras, incluindo peptídeos antimicroianos e IgA seretória.
• Apesar disso, algumas bactérias comensais penetram por estas barreiras e são capturadas pelas células dendríticas intestinais, induzindo respostas imunes locais (mas não sistêmicas) que envolvem linfócitos T CD4 e linfócitos T reguladores.
• Quando a flora normal é perturbada por antibióticos, podem ocorrer infecções.
• Diversos estudos sugerem que a reintrodução de organismos “probióticos” não patogênicos, tais como lactobacilos no trato intestinal (ou mesmo, em circunstâncias extremas, da flora normal de uma pessoa saudável sob os demais aspectos) pode aliviar os sintomas, presumivelmente pela substituição dos isolados que foram eliminados pelos antibióticos.

Objetivo 3: Definir e diferenciar infecção e inflamação

• Inflamação
• A inflamação é uma resposta dos tecidos vascularizados às infecções e aos danos teciduais que recruta células e moléculas do sistema de defesa do hospedeiro da circulação para os locais onde são necessários, a fim de eliminar os agentes agressores.
• Embora, na linguagem médica comum e para os leigos, a inflamação sugira uma reação prejudicial, ela é, na verdade, uma resposta protetora essencial para a sobrevivência.
• A sua função é livrar o hospedeiro tanto da causa inicial da lesão celular (p. ex., microrganismos, toxinas) como das consequências dessa lesão (p. ex., células e tecidos necrosados).
• Os mediadores dessa defesa incluem os leucócitos, fagocíticos, anticorpos e proteínas do complemento.
• O processo inflamatório libera leucócitos e proteínas que são direcionados contra os agentes estranhos, como microrganismos e tecidos lesados ou necróticos, e ativam as células e moléculas recrutadas que, em seguida, exercem suas funções com a finalidade de eliminar as substâncias prejudiciais ou indesejadas.
• Sem a inflamação, infecções não seriam reconhecidas, feridas nunca cicatrizariam e tecidos lesados permaneceriam constantemente purulentos.
• Infecção
• Infecção é a invasão de tecidos corporais de um organismo hospedeiro por parte de organismos capazes de provocar doenças; a multiplicação destes organismos; e a reação dos tecidos do hospedeiro a estes organismos e às toxinas por eles produzidas

Objetivo 4: Definir resistência e os mecanismos de recombinação genética

• Resistência
• Os microrganismos são capazes de desenvolver mecanismos para que os fármacos não produzam o efeito desejado.
• Bactérias que possuem a capacidade de sobreviver mesmo quando são utilizados antibióticos certos para determinada doença.
• Elas possuem estratégias que permitem sua multiplicação mesmo quando submetidas a dosagens altas dessas substâncias.
• Recombinação genética
• Uma replicação exata do DNA é importante para a sobrevivência das bactérias, mas erros e danos acidentais ao DNA acontecem.
• As bactérias possuem eficientes sistemas de reparo do DNA, mas mutações e alterações no DNA ainda ocorrem.
• A maioria dessas mutações tem pouco efeito sobre a bactéria ou é deletéria, mas algumas mutações podem acarretar uma vantagem seletiva para a sobrevivência da bactéria quando desafiada pelo ambiente, pelo hospedeiro ou pela terapia
• Mutação
• Uma mutação é qualquer alteração na sequência de bases do DNA.
• Muitas mutações ocorrem espontaneamente na natureza (p. ex., por erros da polimerase); no entanto, agentes físicos e químicos também podem induzir mutações
• Reparo
• ​​​​​​​​​​​​​​Alguns mecanismos de reparo se desenvolveram nas células bacterianas para reduzir os danos ao DNA
• Recombinação

Intercâmbio Gênico em Células Procarióticas

• Diversas bactérias, principalmente espécies bacterianas patogênicas, são promíscuas com seu DNA. A troca de DNA entre as células permite o intercâmbio de genes e características entre elas, produzindo assim novas cepas bacterianas.
• Esse intercâmbio pode ser vantajoso para a célula receptora, principalmente se o DNA trocado codifica proteínas causadoras de resistência antimicrobiana.
• O DNA transferido pode ser integrado ao cromossomo do receptor ou ser mantido de forma estável como um elemento extracromossômico (plasmídeo) ou vírus bacteriano (bacteriófago) e ser passado às bactérias-filhas como uma unidade autônoma de replicação.
• Plasmídeos são pequenos elementos genéticos que se replicam independentemente do cromossomo bacteriano.
• Os plasmídeos carregam informações genéticas que podem não ser essenciais, mas que criam uma vantagem seletiva para as bactérias.
• Por exemplo, plasmídeos podem codificar a produção de mecanismos de resistência a antibióticos, bacteriocinas, toxinas, determinantes de virulência e outros genes que podem fornecer às bactérias vantagens únicas de crescimento em relação a outros microrganismos ou ao hospedeiro.
• Bacteriófagos são vírus bacterianos contendo genoma de DNA ou RNA normalmente protegidos por um envoltório proteico.
• Esses elementos genéticos extracromossômicos podem sobreviver fora de uma célula hospedeira e ser transmitidos de uma célula para outra.
• Alguns bacteriófagos lisogênicos podem carregar genes de toxinas (p. ex., o corineófago beta carrega o gene para a toxina diftérica).
• Transpósons (genes saltadores) são elementos genéticos móveis que podem transferir DNA dentro de uma célula, tanto de uma posição para outra no genoma, quanto entre diferentes moléculas de DNA (p. ex., de um plasmídeo para outro ou do plasmídeo para o cromossomo).
• Transpósons complexos podem carregar outros genes, como aqueles que originam resistência contra antibióticos.

Mecanismos de Transferência Genética entre Células

• O intercâmbio de material genético entre células bacterianas pode ocorrer por um desses três mecanismos
• Conjugação, que é o acasalamento ou troca “quasisexual” de informação genética de uma bactéria (o doador) para outra (o receptor);
• Transformação, que é uma absorção ativa e incorporação de DNA exógeno ou estrangeiro; ou
• Transdução, que é a transferência de informação genética a partir de uma bactéria para outra por um bacteriófago.
• Uma vez dentro da célula, um transpóson pode saltar entre diferentes moléculas de DNA (p. ex., de um plasmídeo para outro ou do cromossomo para o plasmídeo).

Mecanismos bacterianos de transferência gênica

Transformação

• A transformação é o processo pelo qual as bactérias captam fragmentos de DNA livres e incorporam-nos em seus genomas.

Conjugação

• A conjugação resulta na transferência em um único sentido de DNA a partir de uma célula doadora (ou macho) a uma receptora (ou fêmea), através do pili sexual.
• Muitos dos grandes plasmídeos conjugativos caracterizam produção de colicinas ou resistência a antibióticos.
• O tipo de mating (sexo) da célula depende da presença (macho) ou ausência (fêmea) de um plasmídeo conjugativo, tal como o plasmídeo F de E. coli.
• O plasmídeo F é definido como conjugativo porque transporta todos os genes necessários para a sua própria transferência, incluindo a capacidade de fazer pili sexuais e iniciar a síntese de DNA na origem de transferência (oriT) do plasmídeo.
• Os pili sexuais são um dispositivo de secreção do tipo IV especializado.
• Após a transferência do plasmídeo F, os receptores se tornam células-macho F + .
• Se um fragmento de DNA cromossômico foi incorporado no plasmídeo, ele é denominado plasmídeo prime F (F').
• Quando ele é transferido para a célula receptora, ele carrega esse fragmento consigo e converte a mesma em uma célula-macho F'.
• Se a sequência do plasmídeo F é integrada no cromossomo bacteriano, a célula é denominada célula Hfr (recombinação de alta frequência).
• O DNA que é transferido por conjugação não é uma dupla-hélice, mas uma molécula de cadeia simples.
• A conjugação resulta na transferência de uma parte da sequência do plasmídeo e uma porção do DNA cromossômico bacteriano.

Transdução

• A transferência genética por transdução é mediada por vírus bacterianos (bacteriófagos), que captam fragmentos de DNA e empacotam-nos em partículas de bacteriófagos.
• O DNA é entregue a células infectadas e é incorporado nos genomas bacterianos.
• A transdução pode ser classificada como especializada, se os fagos em questão transferem genes específicos (geralmente aqueles adjacentes aos seus locais de integração no genoma), ou generalizada, se a incorporação de sequências de DNA é aleatória devido ao empacotamento acidental do DNA do hospedeiro no capsídeo do fago.
• O DNA encapsulado, em vez do DNA do fago, é injetado uma nova célula hospedeira, onde ele pode recombinar-se com o DNA homólogo do hospedeiro.

Objetivo 5

• Descrever a morfologia, estrutura e classificação das bactérias

Morfologia bacteriana

• Bactérias são organismos unicelulares formados por células procariontes.
• Apresentam estruturas essenciais, comuns a todas as espécies, entretanto há grupos que apresentam estruturas específicas.
• Esférica: forma de bactérias denominadas Cocos.
• Cilíndrica: forma de bactérias denominadas Bacilos.
• Espiralada: bactérias denominadas Vibriões, Espirilos e Espiroquetas.
• As células bacterianas podem ser caracterizadas pelo tamanho, forma e arranjo.
• Os arranjos específicos dão nome à espécie bacteriana ou ao gênero à qual pertencem e que deve sempre ser escrito em itálico.

Morfologia bacteriana

Classificação Bacteriana

• As bactérias podem ser classificadas pelos seus aspectos macro e microscópico, pelas características de crescimento e
• propriedades metabólicas, pela sua antigenicidade e, finalmente, pelo seu genótipo.

Distinção Macroscópica e Microscópica

• A distinção inicial entre as bactérias pode ser feita pelas características de crescimento em diferentes meios nutrientes e seletivos.
• As bactérias crescem em colônias; cada colônia é como uma cidade de até um milhão ou mais de organismos.
• O somatório das características individuais dos organismos determina as características coloniais, tais como cor, tamanho, forma e cheiro.
• A aparência microscópica, incluindo o tamanho, a forma e a morfologia dos organismos (cocos, bacilos, curvos ou em espiral), e a sua capacidade de reter a coloração de Gram (Gram‑positivas ou Gram‑negativas) são as características primárias para diferenciar as bactérias.
• A coloração de Gram é um teste rápido, eficaz e fácil que permite aos clínicos diferenciar as duas principais classes de bactérias, desenvolver um diagnóstico inicial e começar a terapêutica com base nas diferenças inerentes às bactérias.
• As bactérias são fixadas a quente ou deixadas secar sobre uma lâmina, coradas com cristal violeta (Fig. 12‑3),um corante que é precipitado com iodo (lugol), e, em seguida, o corante não ligado ou em excesso é removido por lavagem com descorante à base de acetona e água. Um contracorante vermelho, a safranina, é adicionado para corar as células descoradas. Esse processo leva menos de 10 minutos.
• Para as bactérias Gram‑positivas, que se tornam roxas, o corante fica preso em uma estrutura grossa e emaranhada, acamada de peptidoglicano, que circunda a célula. As bactérias Gram‑negativas possuem uma fina camada de peptidoglicano que não retém o corante cristal violeta, e então as células são coradas com safranina e tornam‑se vermelhas.
• Uma estratégia mnemônica que pode ajudar é o “P‑PÚRPURA‑POSITIVO”.

Diferenciação Metabólica, Antigênica e Genéti

• Autotróficas
• As bactérias autotróficas obtêm suas moléculas de carbono apenas de dióxido de carbono.
• Heterotróficas
• São bactérias que obtêm seus átomos de carbono de moléculas orgânicas que captam do ambiente.
• Além do gás carbônico ela precisa de um carboidrato.
• Classificação segundo o metabolismo
• Se forem combinadas as classificações de fonte de energia e de fonte de átomos de carbono expostas acima, pode-se classificar as bactérias em quatro grandes grupos, quanto a suas necessidades nutricionais
• Fotoautotróficas
• Bactérias fotoautotróficas são capazes de produzir elas mesmas as substâncias orgânicas que lhes servem de alimento, tendo como fonte de carbono o gás carbônico e como fonte de energia a luz
• Fotoheterotróficas
• Utilizam luz como fonte de energia, mas não convertem exclusivamente o gás carbônico em moléculas orgânicas.
• Quimioautotróficas
• As bactérias quimioautotróficas utilizam oxidações de compostos inorgânicos como fonte de energia para a síntese de substâncias orgânicas a partir de gás carbônico (CO2) e de átomo de hidrogênio (H) proveniente de substâncias diversas.
• Quimioheterotróficas
• Saprofágicas: alimentam-se a partir de matéria orgânica sem vida, como cadáveres ou porções descartadas por outros seres vivos.
• Parasitas: alimentam-se a partir de tecidos corporais de seres vivos e podem ser patogênicas

Metabolismo Bacteriano: Exigência Metabólica

• ​​​​​​O oxigênio (O2 gasoso), embora essencial ao hospedeiro humano, é, na verdade, um veneno para muitas bactérias. Alguns microrganismos, como Clostridium perfringens, que causa gangrena gasosa, não são capazes de crescer em presença de oxigênio. Tais bactérias são denominadas anaeróbios obrigatórios.
• Outros organismos, como Mycobacterium tuberculosis, que causa tuberculose, necessitam da presença de oxigênio molecular para seu metabolismo e crescimento, sendo, portanto, denominados aeróbios obrigatórios.
• ​​​​​​​Bactérias aeróbicas produzem as enzimas superóxido dismutase e catalase, que são capazes de destoxificar o peróxido de hidrogênio e os radicais superóxido, subprodutos tóxicos do metabolismo aeróbico.
• A maioria das bactérias, no entanto, cresce tanto na presença quanto na ausência de oxigênio. Essas bactérias são denominadas anaeróbios facultativos.
• Bactérias que dependem exclusivamente de moléculas inorgânicas como fonte de energia e carbono (dióxido de carbono [CO2]) são denominadas autotróficas (litotróficas), enquanto muitas bactérias e células animais que necessitam de fontes orgânicas de carbono são conhecidas como heterotróficas (organotróficas).

Estrutura Bacteriana

Estrutura Bacteriana: Estruturas Citoplasmáticas

• O citoplasma da célula bacteriana contém o DNA cromossômico, o RNA mensageiro (RNAm), ribossomos, proteínas e metabólitos.
• Ao contrário dos eucariotas, o cromossomo bacteriano é uma fita única circular de cadeia dupla, que não está contido em um núcleo, mas em uma área definida conhecida como nucleoide.
• Os plasmídeos, que são fragmentos extracromossômicos menores de DNA circular, também podem estar presentes.
• Os plasmídeos, embora geralmente não sejam essenciais para a sobrevivência celular, frequentemente conferem uma vantagem seletiva: muitos conferem resistência a um ou mais antibióticos.
• O ribossomo bacteriano consiste nas subunidades 30S + 50S, formando um ribossomo 70S.
• A membrana citoplasmática tem uma estrutura de bicamada lipídica semelhante à estrutura das membranas eucarióticas, mas não contém esteroides (p. ex., colesterol); os micoplasmas são exceção a esta regra.

Estrutura Bacteriana: Parede Celular

• Componentes da parede celular também são únicos para as bactérias, e as suas estruturas repetitivas se ligam a receptores Toll-like de células humanas para induzir respostas da imunidade inata.
• As camadas rígidas de peptidoglicano (mureína) circundam as membranas citoplasmáticas da maioria dos procariotas.
• Como o peptidoglicano proporciona rigidez, ele também ajuda a determinar a forma particular de cada célula bacteriana.

Estrutura Bacteriana: Estruturas Externas

• Cápsulas
• Algumas bactérias (Gram-positivas ou Gram-negativas) são envolvidas por polissacarídeos soltos (não fixados à célula) ou por camadas de proteína denominadas de cápsulas.
• As cápsulas e o slime não são necessários para o crescimento das bactérias, mas são muito importantes para a sua sobrevivência no hospedeiro. A cápsula é fracamente antigênica e antifagocítica e é um importante fator de virulência (p. ex., Streptococcus pneumoniae).
• Cepas bacterianas que não possuem cápsula podem se originar durante crescimento sob condições laboratoriais, longe das pressões seletivas do hospedeiro e são, portanto, menos virulentas.
• ​​​​​​​Flagelos
• Os flagelos são estruturas propulsoras tipo hélices, compostas de subunidades de proteína helicoidal enrolada (flagelina), que estão ancoradas nas membranas bacterianas através de um gancho e estruturas do corpo basal e são orientadas por potenciais de membrana.
• As espécies bacterianas podem ter um ou vários flagelos nas suas superfícies, e eles podem estar ancorados em várias partes da célula.
• Os flagelos são compostos de um motor proteico dependente de trifosfato de adenosina (ATP), conectado a uma hélice tipo chicote formada de múltiplas subunidades de flagelina.
• Os flagelos promovem a motilidade para as bactérias, permitindo que a célula se movimente (quimiotaxia) na direção de nutrientes e fique distante de substâncias nocivas.
• Flagelos expressam determinantes antigênicos e de cepas, sendo os ligantes do receptor 5 Toll-like para ativar a proteção inata do hospodeiro.
• ​​​​​​​​​​​​​​Fímbrias
• As fímbrias (pili) (do latim, “franjas”) são estruturas semelhantes a pelos presentes na superfície externa das bactérias; elas são compostas de subunidades proteicas (pilina).
• As fímbrias promovem a adesão a outras bactérias ou ao hospedeiro (denominações alternativas são adesinas, lectinas, evasinas e agressinas).
• Como fator de adesão (adesina), as fímbrias são um importante fator de virulência para a colonização e infecção.

Tipos de flagelos

Dinâmica Populacional

• Quando bactérias são adicionadas a um novo meio, elas necessitam de um tempo para se adaptar ao novo ambiente antes de começarem a se dividir.
• Esse hiato é conhecido como fase lag de crescimento.
• Durante a fase logarítmica (log) ou exponencial, as bactérias crescem e se dividem com um tempo de duplicação característico da cepa e determinado pelas condições do meio.
• O número de bactérias crescerá a 2 n , em que n é o número de gerações (duplicações).
• Em um determinado momento, a cultura encontra-se sem metabólitos, ou uma substância tóxica aumenta sua concentração no meio; as bactérias param de crescer e entram na fase estacionária.

Fases do crescimento bacteriano

Objetivo 6

• Diferenciar bactérias gram-positivas e gram-negativas
• Coloração
• Bactérias Gram-positivas são aquelas cujas paredes celulares não perdem a cor azul-arroxeada quando submetidas a um processo de descoloração depois de terem sido coloridas pela violeta de genciana.
• As que assumem um tom róseo-avermelhado quando submetidas ao mesmo processo são ditas Gram-negativas.
• As bactérias podiam se coradas de azul ou vermelho devido a precipitação do cristal violeta com lugol no interior do citoplasma da célula.

Estrutura Bacteriana: Bactérias Gram-positivas

• A bactéria Gram-positiva apresenta uma parede celular espessa, de múltiplas camadas, que consiste principalmente em peptidoglicano em torno da membrana citoplasmática.
• A parede celular das bactérias Gram-positivas também podem incluir outros componentes, tais como proteínas, ácidos teicoicos e lipoteicoicos e polissacarídeos complexos (geralmente chamados de polissacarídeos C). ​​​​​​​
• Os ácidos teicoicos são polímeros aniônicos de fosfato de poliol hidrossolúveis, os quais estão covalentemente ligados ao peptidoglicano e são essenciais à viabilidade celular. Ácidos teicoicos são importantes fatores de virulência.
• Os ácidos lipoteicoicos possuem um ácido graxo e estão ancorados na membrana citoplasmática. Estas moléculas são antígenos comuns de superfície que distinguem os sorotipos bacterianos e promovem a fixação às outras bactérias e aos receptores específicos das superfícies de células de mamíferos (aderência). Ácidos lipoteicoicos são liberados no meio e no hospedeiro, e podem induzir respostas de defesa inata similar à endotoxina, embora de maneira mais fraca.

Estrutura Bacteriana: Bactérias Gram-negati

• Estrutura
• A parede celular das bactérias Gram-negativas é mais complexa do que a parede das células Gram-positivas, tanto estrutural quanto quimicamente.
• Estruturalmente, a parede celular Gram-negativa contém duas camadas externas à membrana citoplasmática.
• Imediatamente externa à membrana citoplasmática existe uma fina camada de peptidoglicano, que é responsável por apenas 5% a 10% do peso da parede celular das bactérias Gram-negativas.
• Ácidos teicoicos ou lipoteicoicos não estão presentes na parede celular de Gram-negativos.
• Externa à camada de peptidoglicano existe uma membrana externa, que é única para as bactérias Gram-negativas.
• A área entre a superfície externa da membrana citoplasmática e a superfície interna da membrana exterior é denominada de espaço periplasmático.
• Esse espaço é, na verdade, um compartimento que contém componentes do sistema de transporte de ferro, proteínas, açúcares e outros metabólitos, e uma variedade de enzimas hidrolíticas que são importantes na clivagem de macromoléculas para o metabolismo. Essas enzimas tipicamente incluem proteases, lipases, fosfatases, nucleases, e enzimas de degradação carboidratos.
• No caso das espécies Gram-negativas patogênicas, muitos dos fatores líticos de virulência, como colagenases, hialuronidases, proteases, e β-lactamases, localizam-se no espaço periplasmático.
• Sistemas de Transporte
• A parede celular das bactérias Gram-negativas também é atravessada por diferentes sistemas de transporte, incluindo os sistemas de secreção dos tipos I, II, III, IV, V.
• Os sistemas de transporte fornecem mecanismos para a captação e liberação de diferentes metabólitos e outros compostos.
• A produção de sistemas de secreção pode ser induzida durante a infecção e contribuir para a virulência do microrganismo transportando moléculas que facilitam a adesão bacteriana ou o crescimento intracelular.
• O sistema de secreção do tipo III é o principal fator de virulência para algumas bactérias, com uma estrutura complexa que atravessa tanto a membrana interna quanto a membrana externa e pode agir como uma seringa para injetar proteínas em outras células.
• ​​​​​​​Membranas externas
• Como mencionado, as membranas externas são exclusivas das bactérias Gram-negativas.
• A membrana externa é como um saco de lona rígida em torno das bactérias que mantém a estrutura bacteriana e funciona como uma barreira de permeabilidade a grandes moléculas (p. ex., proteínas, como a lisozima) e moléculas hidrofóbicas (p. ex., alguns antimicrobianos).
• Ela também proporciona proteção contra as condições ambientais adversas, como o sistema digestivo do hospedeiro.
• Presença de lipopolissacarídeos (LPS).
• ​​​​​​​Endotoxina
• LPS é também chamado de endotoxina, um potente estimulador das respostas imune e inata.
• O LPS é liberado pelas bactérias nos meios no hospedeiro.
• O LPS ativa as células B e induz macrófagos, células dendríticas e outras células a liberar interleucina-1, interleucina-6, fator de necrose tumoral e outros fatores.
• O LPS induz febre e pode causar choque.
• A reação de Shwartzman (coagulação intravascular disseminada) ocorre após a liberação de grandes quantidades de endotoxina na circulação sanguínea. ​​​​​​​

Membrana plasmática de bactérias gram-positivas e gram-negativas

Diferenças de bactérias gram-positivas e gram-negativas

Objetivo 7

• Identificar e diferenciar os principais mecanismos da imunidade inata e adaptativa

Imunidade Inata a Bactérias Extracelulares

• Os principais mecanismos de imunidade inata a bactérias extracelulares são a ativação do complemento, a fagocitose e a resposta inflamatória
• Ativação do complemento
• Os peptidoglicanos presentes nas paredes celulares de bactérias Gram-positivas e o LPS encontrado em bactérias Gram-negativas ativam o complemento pela via alternativa.
• As bactérias que expressam manose em sua superfície podem se ligar à lectina ligante de manose, a qual ativa o complemento pela via da lectina.
• Um resultado da ativação do complemento é a opsonização e a aumentada fagocitose das bactérias.
• Somando-se a isso, o complexo de ataque à membrana gerado pela ativação do complemento lisa as bactérias, e os subprodutos do complemento estimulam respostas inflamatórias via recrutamento e ativação de leucócitos.
• Ativação de fagócitos e inflamação
• Os fagócitos (neutrófilos e macrófagos) usam receptores de superfície, incluindo receptores de manose e receptores scavenger, para reconhecer bactérias extracelulares, e receptores Fc e de complemento para reconhecer bactérias opsonizadas com anticorpos e proteínas do complemento, respectivamente.
• Os produtos microbianos ativam receptores do tipo Toll (TLRs, do inglês, Toll-like receptors), além de diversos sensores presentes em fagócitos e outras células.
• Alguns destes receptores atuam principalmente promovendo a fagocitose dos microrganismos (p. ex.: receptores de manose, receptores scavenger);
• outros estimulam as atividades microbicidas dos fagócitos (principalmente TLRs); e ainda outros promovem tanto fagocitose como ativação de fagócitos (receptores Fc e do complemento).
• Em adição, as células dendríticas e os fagócitos ativados pelos microrganismos secretam citocinas que induzem infiltração de leucócitos em sítios de infecção (inflamação).
• Os leucócitos recrutados ingerem e destroem as bactérias.
• A maioria das bactérias extracelulares são suscetíveis ao killing pelos fagócitos, uma vez que os microrganismos não se adaptaram à sobrevivência no interior dessas células.
• As células linfoides inatas (ILCs, do inglês, innate lymphoid cells)
• também podem atuar na defesa inicial contra estes microrganismos.
• As ILCs do grupo 3 (ILC3s) podem ser ativadas pelas citocinas produzidas em resposta aos microrganismos e ao dano celular, sendo que as ILCs secretam interleucina-17 (IL-17), IL-22 e GM-CSF.
• Essas citocinas intensificam a função de barreira epitelial e recrutam neutrófilos para os sítios de infecção extracelular, em especial com bactérias e fungos.

Imunidade Adaptativa a Bactérias Extracelulares

• A imunidade humoral constitui uma das principais respostas imunes protetoras contra bactérias extracelulares, e atua bloqueando a infecção, eliminando os microrganismos e neutralizando suas toxinas.
• As respostas de anticorpo contra bactérias extracelulares são dirigidas contra os antígenos da parede celular e as toxinas, que podem ser polissacarídeos ou proteínas.
• Os polissacarídeos são antígenos T independentes que induzem respostas de anticorpo sem, contudo, ativar células T.
• Dessa forma, a imunidade humoral é o principal mecanismo de defesa contra bactérias encapsuladas ricas em polissacarídeos.
• Para esses microrganismos, incluindo Streptococcus pneumoniae, espécies de Neisseria e outros, o baço exerce papel importante tanto na produção de anticorpos como na eliminação fagocítica de bactérias opsonizadas.
• As pessoas que perdem o baço em decorrência de traumatismo ou distúrbios hematológicos correm grande risco de contrair infecções graves causadas por bactérias encapsuladas.
• Os antígenos proteicos, presentes ou secretados pela maioria das bactérias, induzem anticorpos mais potentes, bem como imunidade mediada por células.
• Os mecanismos efetores usados pelos anticorpos para combater as infecções incluem neutralização, opsonização e fagocitose, e ativação do complemento pela via clássica.
• A neutralização é mediada pelos isotipos de alta afinidade IgG, IgM e IgA, com este último atuando principalmente nos lúmens de órgãos revestidos por mucosa.
• A opsonização é mediada pelas subclasses IgG1 e IgG3 da IgG,
• enquanto a ativação do complemento é iniciada pela IgM, IgG1 e IgG3.
• Os antígenos proteicos de bactérias extracelulares também ativam células T auxiliares CD4 + , as quais produzem citocinas e expressam moléculas de superfície celular que induzem inflamação local, intensificam as atividades fagocítica e microbicida de macrófagos e neutrófilos, e estimulam a produção de anticorpo.
• As respostas Th17 induzidas por esses microrganismos recrutam neutrófilos e monócitos, promovendo assim inflamação local em sítios de infecção bacteriana.
• Embora algumas bactérias também induzam respostas Th1, e o IFN-γ produzido pelas células Th1 ative os macrófagos para destruírem os microrganismos fagocitados, as respostas Th1 são mais importantes para uma defesa contra bactérias intracelulares.

Respostas imunes adaptativas a microrganismos extracelulares

• 
• Legenda: As respostas imunes adaptativas a microrganismos extracelulares, como bactérias e suas toxinas, consistem na produção de anticorpo (A) e na ativação de células T auxiliares CD4 + , que atuam via citocinas secretadas (B) e ligante de CD40 (não mostrado). Os anticorpos neutralizam e eliminam microrganismos e toxinas por meio de vários mecanismos. As células T auxiliares produzem citocinas que estimulam inflamação, ativação de macrófagos e respostas de célula B. DC, célula dendrítica.

Imunidade a Bactérias Intracelulares

• Uma característica das bactérias intracelulares facultativas é sua habilidade de sobreviver e até replicar dentro dos fagócitos.
• Como esses microrganismos conseguem encontrar um nicho onde se tornam inacessíveis aos anticorpos circulantes, sua eliminação requer os mecanismos de imunidade mediada por células.
• Conforme discutiremos adiante, ainda nesta seção, em muitas infecções bacterianas intracelulares, a resposta do hospedeiro também causa lesão tecidual.

Imunidade inata e adaptativa a bactérias intr

• 
• Legenda: A resposta imune inata a bactérias intracelulares consiste em fagócitos e células NK, com as interações entre ambos mediadas por citocinas (IL-12 e IFN-γ). A resposta imune adaptativa típica a esses microrganismos é a imunidade celular, porém a eliminação das bactérias requer imunidade adaptativa. Esses princípios são amplamente fundamentados na análise da infecção por Listeria monocytogenes em camundongos; os números de bactérias viáveis mostrados no eixo y são valores relativos de colônias bacterianas que podem ser cultivadas a partir dos tecidos de camundongos infectados

Imunidade Inata a Bactérias Intracelulares

• A resposta imune inata a bactérias intracelulares é mediada principalmente por fagócitos e células natural killer (NK).
• Fagócitos
• Os fagócitos — inicialmente neutrófilos e depois macrófagos — ingerem e tentam destruir esses microrganismos, porém as bactérias intracelulares patogênicas são resistentes à degradação no interior dos fagócitos.
• Os produtos dessas bactérias são reconhecidos por TLRs e proteínas citoplasmáticas da família de receptores do tipo NOD (NLR, do inglês, NOD-like receptor), resultando na ativação dos fagócitos.
• O DNA bacteriano no citosol estimula respostas de interferon do tipo I através da via STING.
• Células natural killer (NK)
• As bactérias intracelulares ativam células NK por meio da indução da expressão de ligantes ativadores de células NK nas células infectadas, e também estimulando a produção por células dendríticas e macrófagos de IL-12 e IL-15, que são citocinas ativadoras de células NK.
• As células NK produzem IFN-γ que, por sua vez, ativa macrófagos e promove o killing das bactérias fagocitadas.
• Sendo assim, as células NK conferem uma defesa inicial contra esses microrganismos antes do desenvolvimento da imunidade adaptativa.
• ​​​​​​​ILCs
• As ILCs do tipo I também defendem contra bactérias intracelulares.
• Essas células não citotóxicas que expressam T-bet respondem à IL-12, IL15 e IL-18 produzida por outras células durante a resposta inata a bactérias e, então, secretam IFN-γ e TNF que ativam macrófagos e ajudam a eliminar os patógenos intracelulares.
• Como as ILCs residem nos tecidos, podem conferir a defesa inicial contra infecções nesses locais.

Imunidade Adaptativa a Bactérias Intracelulares

• A principal resposta imune protetora contra bactérias intracelulares é o recrutamento e ativação de fagócitos mediados pela célula T (imunidade celular).
• Indivíduos com imunidade celular deficiente, como pacientes com Aids, são extremamente suscetíveis a infecções com bactérias intracelulares (bem como por fungos e vírus intracelulares).
• As células T conferem defesa contra infecções por meio de dois tipos de reações
• ativação de fagócitos pelas células T CD4 + , por meio das ações do ligante de CD40 e do IFN-γ, resultando no killing de microrganismos ingeridos que sobrevivem dentro dos fagolisossomos dos fagócitos;
• ​​​​​​​As células T CD4 + se diferenciam em efetores Th1 sob influência de IL-12, produzida por macrófagos e células dendríticas.
• destruição de células infectadas por linfócitos T citotóxicos (CTLs) CD8 + , eliminando os microrganismos que escapam dos mecanismos de killing dos fagócitos.
• ​​​​​​​​​​​​​​As bactérias fagocitadas estimulam respostas de células T CD8 + se antígenos bacterianos forem transportados dos fagossomos para o citosol ou se as bactérias escaparem dos fagossomos e entrarem no citoplasma de células infectadas.
• No citosol, os microrganismos deixam de ser suscetíveis aos mecanismos microbicidas e, para a erradicação da infecção, as células infectadas devem ser eliminadas pelos CTLs.
• Assim, os efetores da imunidade mediada por células, a saber as células T CD4 + que ativam macrófagos e os CTLs CD8 + , atuam de modo cooperativo na defesa contra bactérias intracelulares
• As células T expressam ligante de CD40 e secretam IFN-γ, e esses dois estímulos ativam macrófagos para a produção de várias substâncias microbicidas, incluindo óxido nítrico, enzimas lisossômicas e espécies reativas do oxigênio. ​​​​​​​ ​​​​​​​

Objetivo 8

• Descrever os mecanismos de agressão e escape

Mecanismos de Patogenicidade Bacteriana

• Para as bactérias, o corpo humano é um conjunto de nichos ambientais que provê calor, umidade e os nutrientes necessários para o seu crescimento.
• As bactérias possuem características que a permitem penetrar (invadir) o ambiente, permanecer em um nicho (aderir ou colonizar), ganhar acesso a recursos de nutrientes (enzimas degradativas) e escapar da eliminação pelas respostas protetoras imunes e não imunes do hospedeiro (p. ex., cápsula).
• Quando um número suficiente de bactérias está presente (quorum), elas ativam funções para sustentar a colônia, incluindo a produção de biofilme.
• Infelizmente, muitos dos mecanismos que as bactérias usam para manter seus nichos e os subprodutos do crescimento bacteriano (p. ex., ácidos, gases) causam danos e problemas para o hospedeiro humano.
• Muitas dessas características são fatores de virulência, os quais aumentam a capacidade da bactéria de causar doença.
• Mecanismos de Virulência Bacteriana
• Aderência
• Invasão
• Produtos de metabolismo (ácidos, gases)
• Toxinas enzimas degradativas
• Proteínas citotóxicas
• Endotoxina
• Superantígeno
• Indução de excesso inflamatório
• Evasão fagocitária e depuração imunológica
• Cápsula Resistência a antibióticos
• Crescimento intracelular
• Produção de Doença Bacteriana
• A doença é causada por injúria produzida pela bactéria mais as consequências das respostas inata e imune à infecção.
• Os sinais e sintomas da doença são determinados pela função e importância do tecido afetado.
• O período de incubação é o tempo requerido para a bactéria e/ou a resposta do hospedeiro para causar injúria suficiente e causar desconforto ou interferir em funções essenciais.

Entrada no corpo humano

• Para uma infecção se estabelecer, a bactéria precisa primeiramente ganhar acesso ao interior do corpo.
• Os mecanismos de defesa e barreiras naturais, tais como pele, mucosa, epitélio ciliar e secreções, contêm substâncias antibacterianas (p. ex., lisozima, defensinas) que tornam difícil a penetração da bactéria no interior do corpo.
• No entanto, essas barreiras às vezes são quebradas (p. ex., um arranhão na pele, um tumor ou úlcera no intestino), promovendo um portal de entrada para a bactéria, ou a bactéria deve ter os meios para comprometer a barreira e invadir o corpo.
• Na invasão a bactéria pode se disseminar através do fluxo sanguíneo para outros sítios do corpo
• ​​​​​​​Pele
• A pele possui uma camada espessa e rígida (camada córnea) de células mortas que protegem o corpo da infecção.
• No entanto, cortes na pele, produzidos acidentalmente ou cirurgicamente ou mantidos abertos por cateteres ou outros dispositivos cirúrgicos, provêm meios de a bactéria ganhar acesso ao tecido suscetível subjacente mais profundo.
• ​​​​​​​Mucosa, epitélio ciliar e secreções
• A boca, o nariz, o trato respiratório, os ouvidos, os olhos, o trato urogenital e o ânus são sítios através dos quais a bactéria pode entrar no corpo.
• Essas aberturas naturais da pele e as cavidades corporais associadas são protegidas por defesas naturais tais quais o muco e o epitélio ciliar que limitam o trato respiratório superior, a lisozima e outras secreções antibacterianas na lágrima e no muco, e o ácido e a bile no trato GI.

Colonização, adesão e invasão

• Bactérias diferentes colonizam partes diferentes do corpo.
• Essa colonização pode ocorrer na proximidade do local de entrada ou devido à presença de condições ótimas de crescimento do sítio.
• A colonização de sítios que são normalmente estéreis implica a existência de um defeito nos mecanismos naturais de defesa ou uma nova porta de entrada.
• As bactérias podem utilizar mecanismos especiais para aderir e colonizar diferentes superfícies do corpo.
• Se as bactérias puderem aderir às camadas de células epiteliais e endoteliais da bexiga, intestino e vasos sanguíneos, elas não poderão ser removidas, e essa aderência as permite colonizar o tecido.
• Uma adaptação bacteriana especial que facilita a colonização, especialmente em equipamentos cirúrgicos tipo válvulas e cateter intravenosos, é o biofilme.
• Bactérias em biofilme são unidas por uma rede viscosa de polissacarídeos que conectam as células umas às outras e à superfície.
• A produção de biofilme requer um número suficiente de bactérias (quorum).
• A placa dental é outro exemplo de biofilme.
• A matriz do biofilme pode também proteger a bactéria de defesas do hospedeiro e antibióticos
• Diversas bactérias podem atravessar a membrana mucosa e outras barreiras dos tecidos para entrar em sítios normalmente estéreis e em tecidos mais suscetíveis.
• Essas bactérias invasivas podem destruir a barreira ou penetrar nas células da barreira.

Ações patogênicas das bactérias: Destruição

• Subprodutos do crescimento bacteriano, especialmente fermentação, incluem ácidos, gás e outras substâncias que são tóxicas ao tecido.
• Em adição, muitas bactérias liberam enzimas degradativas para romper o tecido, proporcionando nutrientes para o crescimento dos organismos e promovendo a disseminação da bactéria.
• p. ex., fosfolipase C, colagenase, protease, hialuronidase), diversas toxinas, ácidos e gases provenientes do metabolismo bacteriano, que destroem o tecido.

Ações patogênicas das bactérias: Toxinas

• Toxinas são produtos bacterianos que prejudicam diretamente o tecido ou desencadeiam atividades biológicas destrutivas.
• Toxinas e substâncias com atividade tipo toxinas são enzimas degradativas que causam a lise celular ou de proteínas específicas que se ligam a receptores, e assim iniciam reações tóxicas num tecido-alvo específico.
• Em adição, endotoxinas (porção lipídica A do polissacarídeo) e proteínas superantígenos promovem estimulação excessiva ou inapropriada das respostas inata ou imune.
• Em muitos casos, a toxina é completamente responsável por causar os sintomas característicos da doença.

Ações patogênicas das bactérias: Exotoxinas

• Exotoxinas são proteínas que podem ser produzidas por bactérias Gram-positivas e Gram-negativas e incluem enzimas citolíticas e receptores de proteínas que alteram a função ou destroem a célula.
• Toxinas citolíticas incluem enzimas que rompem as membranas, tais como
• α-toxina (fosfolipase C) produzida por C. perfringens, as quais rompem esfingomielina e outras membranas fosfolipídicas.
• Hemolisinas se inserem e rompem eritrócitos e outras membranas celulares.
• Toxinas formadoras de poros, incluindo estreptolisina O, podem promover vazamento de íons e água da célula e alterar as funções celulares ou causar lise da célula.
• Muitas toxinas são diméricas com subunidades A e B (toxinas A-B).
• A porção B da toxina A-B liga-se a receptores específicos da superfície celular, e depois a subunidade A é transferida para o interior da célula, onde ela age promovendo danos à célula (B de binding e A de action).
• Os tecidos-alvo dessas toxinas são bem definidos e limitados.
• Os alvos bioquímicos para toxinas A-B incluem ribossomos, mecanismos de transporte e sinalizadores intracelulares (produção de monofosfato de adenosina cíclico [AMPc], função de proteína G), com efeitos variando de diarreia até a perda de funções neurológicas e morte.
• Superantígenos são um grupo especial de toxinas.
• Essas moléculas ativam as células T ligando-se simultaneamente ao receptor de célula T e a uma molécula do complexo principal de histocompatibilidade classe II (MHC II) numa célula apresentadora de antígeno sem requerer o antígeno.
• Superantígenos ativam uma grande quantidade de células T, o que libera uma quantidade maior de interleucinas (tempestade de citocinas), incluindo IL-1, TNF, a IL-2, causando risco de morte por resposta autoimune.
• Essas estimulações por superantígenos da célula T podem também levar à morte células T ativadas, resultando em perda de clones de células T específicos e de suas respostas imunes.

O modo de ação de exotoxinas diméricas

• 
• Legenda: As toxinas bacterianas A-B frequentemente consistem em uma molécula de cadeia dupla. Acadeia B liga-se e promove a entrada da cadeia Anas células, e a cadeia Aapresenta atividade inibitória contra algumas funções vitais. ACH, Acetilcolina; AMPc, monofosfato de adenosina cíclico

Ligação de superantígeno às regiões externas do receptor de célula T e às

Endotoxina e Outros Componentes da Parede Celular

• A fração do lipídio A do lipopolissacarídeo (LPS) produzida por bactérias Gram-negativas é um ativador poderoso de fase aguda e reações inflamatórias, sendo denominada de endotoxina.
• É importante notar que endotoxina não é o mesmo que exotoxina e que apenas bactérias Gram-negativas produzem endotoxina.
• De forma mais fraca, respostas semelhantes às da endotoxina podem ocorrer devido a estruturas bacterianas de bactérias Gram-positivas, incluindo ácido teicoico e lipoteicoico.
• Bactérias Gram-negativas liberam endotoxina durante a infecção.
• A endotoxina liga-se a receptores específicos (CD14 e TLR4) em macrófagos, células B e outras, e estimula a produção e liberação de citocinas de fase aguda, tais como IL-1, TNF-α, IL-6 e prostaglandinas (Fig. 14-4).
• A endotoxina também estimula o crescimento (mitogênico) de células B
• Em baixas concentrações, a endotoxina estimula o desenvolvimento de respostas protetoras, tais como febre, vasodilatação e a ativação de resposta imune e inflamatória.
• No entanto, os níveis de endotoxina no sangue de pacientes com sepse devido a bactérias Gram-negativas (bactérias no sangue) podem ser muito altos, e a resposta sistêmica para isso pode ser avassaladora, resultando em choque e possível morte.
• Altas concentrações de endotoxina também podem ativar um caminho alternativo de complemento e produção de anafilatoxinas (C3a, C5a), contribuindo para vasodilatação e extravasamento capilar.
• Em combinação com TNFα e IL-1, isso pode levar a hipotensão e choque.
• Coagulação intravascular disseminada (CID) pode também resultar da ativação das vias de coagulação sanguínea.
• Febre alta, petéquias (manchas na pele resultantes de extravasamento capilar) e potenciais sintomas de choque (resultantes do aumento da permeabilidade capilar) associados à infecção por Neisseria meningitidis podem estar relacionados a grandes quantidades de endotoxina liberadas durante a infecção.
• Toxicidade Mediada por Endotoxina
• Febre
• Leucopenia seguida por leucocitose
• Ativação do complemento
• Trombocitopenia
• Coagulação intravascular disseminada
• Decréscimo de circulação periférica e perfusão para órgãos principais
• Choque
• Morte

Atividades do lipopolissacarídeo (LPS)

• 
• Legenda: Esta endotoxina bacteriana ativa quase todo o mecanismo imune, bem como a via de coagulação, os quais, juntos, tornam o LPS um dos mais poderosos estímulos imunes conhecidos. CID, Coagulação intravascular disseminada; IFN-γ, interferon- γ; IgE, imunoglobulina E; IL-1, interleucina-1; PMN, leucócito polimorfonuclear (neutrófilo);, TNF; fator de necrose tumoral

Mecanismos de Escape às Defesas do Hospedeiro

• Bactéria são parasitas, e a evasão às respostas protetoras do hospedeiro é uma vantagem seletiva.
• Logicamente, quanto mais a infecção bacteriana permanece no hospedeiro, mais tempo a bactéria tem para crescer e causar dano.
• Portanto, bactérias que podem evadir-se ou incapacitar as defesas do hospedeiro têm um potencial maior para causar doença.
• Bactérias evitam o reconhecimento e morte pelas células fagocíticas, inativam ou evitam o sistema do complemento e anticorpos, e até crescem dentro das células para se protegerem das respostas do hospedeiro
• Defesas Microbianas contra Depuração Imunológica pelo Hospedeiro
• Encapsulamento
• Mimetismo antigênico
• Mascaramento antigênico
• Alteração antigênica
• Produção de proteases anti-imunoglobulina
• Destruição de fagócitos
• Inibição de quimiotaxia
• Inibição de fagocitose
• Inibição de fusão por fagolisossomo
• Resistência às enzimas lisossômicas
• Replicação intracelular
• Cápsula
• A cápsula é um dos fatores de virulência mais importantes.
• Essas camadas viscosas funcionam protegendo as bactérias de respostas imunes e fagocitárias.
• As cápsulas são normalmente constituídas de polissacarídeos, que apresentam baixa imunogenicidade.
• A cápsula de S. pyogenes, por exemplo, é feita de ácido hialurônico, que mimetiza o tecido conjuntivo humano, portanto mascarando a bactéria e mantendo-a sem que seja reconhecida pelo sistema imune.
• A cápsula também atua como uma cobertura escorregadia que é difícil de ser agarrada e que se rompe quando é capturada por um fagócito.
• A cápsula também protege a bactéria da destruição dentro do fagolisossomo de um macrófago ou leucócito.
• O biofilme, que é feito de material capsular, pode evitar que o anticorpo e o complemento capturem a bactéria.
• ​​​​​​​Variação antigênica
• Bactérias podem evitar a resposta dos antibióticos pela variação antigênica, pela inativação de anticorpos ou pelo crescimento intracelular.
• Evitam a ação do complemento
• Bactérias evitam a ação do complemento prevenindo acesso de componentes à membrana, mascarando elas mesmas, e inibindo a ativação da cascata.
• Um espesso peptidoglicano nas bactérias Gram-positivas e o longo antígeno O do LPS da maioria das bactérias Gram-negativa fazem com que o complemento não tenha acesso e protegem a membrana bacteriana de ser danificada.
• ​​​​​​​​​​​​​​Fagócitos
• Fagócitos (neutrófilo, macrófago) são as mais importantes defesas antibacterianas, mas muitas bactérias podem evitar a morte por fagocitose de várias maneiras.
• Elas podem produzir enzimas capazes de promover a lise das células fagocitárias.
• Elas podem inibir fagocitose ou bloquear a morte intracelular.
• Mecanismos bacterianos para proteção de morte intracelular incluem bloqueio de fusão de fagolisossoma para prevenir contato com seus conteúdos bactericidas (espécies de Mycobacterium), resistência enzimática ou mediada pela cápsula às enzimas lisossômicas ou substâncias bacterianas, e a habilidade de sair do fagossomo dentro do citoplasma do hospedeiro antes de ser exposto às enzimas lisossômicas (Tabela 14-4 e Fig. 14-5). Produção de catalase por estafilococos pode quebrar o peróxido de hidrogênio pelo sistema da mieloperoxidase. Muitas bactérias que são internalizadas mas sobrevivem à fagocitose podem usar a célula para se abrigar para o crescimento e assim evitar a resposta imune; além disso, a capacidade de internalização permite que as bactérias se disseminem pelo corpo.

Imunoevasão por Bactérias Extracelulares

• A virulência das bactérias extracelulares foi associada a alguns mecanismos que permitem aos microrganismos resistir à imunidade inata.
• Bactérias com cápsulas ricas em polissacarídeos resistem à fagocitose e são, portanto, mais virulentas do que as cepas homólogas desprovidas de cápsula.
• As cápsulas de muitas bactérias Gram-positivas e Gram-negativas contêm resíduos de ácido siálico que inibem a ativação do complemento pela via alternativa
• Um mecanismo usado pelas bactérias para evadir a imunidade humoral é a variação dos antígenos de superfície.
• Alguns antígenos de superfície de bactérias como gonococos e Escherichia coli estão contidos em suas fímbrias.
• Essas são as estruturas responsáveis pela adesão bacteriana às células hospedeiras.
• O principal antígeno das fímbrias (ou pili) é uma proteína chamada pilina.
• Os genes de pilina de gonococos sofrem uma extensiva conversão gênica que permite à progênie de um único organismo produzir até 10 6 moléculas de pilina antigenicamente distintas.

Imunoevasão por Bactérias Intracelulares

• As bactérias intracelulares desenvolveram várias estratégias para resistir à eliminação pelos fagócitos.
• Entre estas, estão a inibição da fusão do fagolisossomo ou o escape para o citosol, que permite se esconder dos mecanismos microbicidas dos lisossomos; e também a remoção ou inativação direta das substâncias microbicidas, como as espécies reativas do oxigênio.
• O desfecho da infecção por esses organismos muitas vezes varia conforme prevaleçam os mecanismos antimicrobianos de macrófagos estimulados por células T ou a resistência microbiana ao killing.
• A resistência à eliminação fagócito-mediada também é a razão pela qual esse tipo de bactéria tende a causar infecções crônicas que podem durar anos, muitas vezes recorrentes após uma cura aparente e difíceis de erradicar.