Microbiologia de Anaeróbios Prof. Adj. Ary Fernandes Junior Departamento de Microbiologia e Imunologia Instituto de Biociências - UNESP Distrito de Rubião Júnior s/n CEP 18618-000/ Botucatu/ SP /Brasil Tel. 14 3880. 0412/0413
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Aeração - Metabolismo energético
Aeróbio estrito Anaeróbio estrito (18-21% ) (<0,5%) P. aeruginosa, C.haemolyticum Mycobacterium
Microaerófilo Facultativo aeróbio (1-5%) (<0.5-21%) Enterobactérias Campylobacter, Neisseria
Microaerófilo anaeróbio (Aerotolerante) (2-8%) Bacteroides, Clostridium
Bactérias aeróbias e facultativas
O2
Metabolismo
Produtos tóxicos
Sistema de desintoxicação
Produtos não tóxicos
O2 + 2 e- + 2 H+ H2O2 O2 + e- O-2 O2 + H2O2 OH* O-2 + H2O2 O2 + OH2- + OH* H2O2 + e- + H+ H2O + OH*
Ação das enzimas superóxido dismutase, catalase e peroxidase. Estas enzimas eliminam radicais tóxicos do oxigênio que são inevitavelmente gerados em sistemas vivos na presença de O2. A distribuição destas enzimas nas células determina a capacidade destas células existirem na presença de O2 .
Bactérias anaeróbias estritas
O2
Metabolismo
Produtos tóxicos
O2 + 2 e- + 2 H+ H2O2 O2 + e- O-2 O2 + H2O2 OH* O-2 + H2O2 O2 + OH2- + OH* H2O2 + e- + H+ H2O + OH*
Ausência do sistema de desintoxicação
Morte bacteriana
Danos ao DNA, destroem componentes lipídicos, inativam enzimas
Teste da Catalase
Reação positiva produzida por Bacillus sp; Reação negativa produzida por Clostridium sp.
Visão geral das infecções por bactérias anaeróbias
Tétano
Toxinfecções Botulismo
Gangrena Gasosa Colite Pseudomembranosa
Determinam quadros clínicos específicos (infecções clássicas)
Bastonetes Esporulados Gram Positivos
Infecções Inespecíficas Cocos ou Bastonetes Gram Positivos ou Negativos
Principais bactérias anaeróbias de importância clínica Cocos
Bastonetes
Gram positivos
Peptococcus Peptostreptococcus
Gram negativos
Veilonella
Gram positivos não esporulados
Actinomyces, Propionibacterium
Gram positivos esporulados
Clostridium C. botulinum, C. tetani, C. difficile, C. perfringens
Gram negativos
Bacteroides fragilis, Prevotella, Fusobacterium, Porphyromonas
Anaeróbios predominantes da microbiota normal Pele Propionibacterium acnes, Peptostreptococcus
Trato genital feminino Bacteroides, Porphyromonas Peptostreptococcus; Clostridium; Lactobacillus
Cavidade oral e Trato respiratório superior Fusobacterium nucleatum Cocos anaeróbios Actinomyces
Intestino Grupo Bacteroides fragilis, Cocos anaeróbios, Clostridium; Eubacterium, Bifidobacterium
Bactérias anaeróbias e infecções associadas representativas Abscessos no cérebro -Peptostreptococos, Fusobacterium nucleatum e outros Infecções de orofaringe -Anaeróbios de orofaringe; Actinomyces, Prevotella melaninogenica, espécies de Fusobacterium Infecções de pleura e pulmões -Peptostreptococos, espécies de Fusobacterium, Prevotella melaninogenica, Bacteroides fragilis em 20 a 25% dos casos e outros
Infecções intra-abdominais -Abscesso de fígado: anaeróbios mistos em 40 a 90% dos casos, microrganismos facultativos -Abscessos abdominais: Bacteroides fragilis e outros da microbiota gastrintestinal Infecções do trato genital feminino
-Abscessos vulvares: Peptostreptococos e outros -Abscessos pélvicos e tubos ovarianos: Prevotella bivia e P. disiens, peptostreptococos, outros Pele, tecidos moles e infecções de medula -Microbiota anaeróbica mista; Propionibacterium acnes
Bacteriemia -Bacteroides fragilis; peptostreptococos; Propionibacterium; Fusobacterium; Clostridium e outros Endocardite -Bacteroides fragilis; Actinomyces
Localizações habituais de infecções causadas por bactérias anaeróbias Abscesso cerebral Infecções periodontais Abscesso pulmonar -pneumonia necrótica -empiema Infecções abdominais -pós-traumática ou pós-cirúrgica -posterior a ruptura visceral -tumor maligno Abscesso perirretal
Sinusite crônica
Bacteremia, septicemia, endocardite Abscessos subdiafragmático, hepático e sub-hepático
Na mulher, abscesso pélvico, endometrite, infecção pós-aborto, abscesso tubo ovariano
Celulite necrótica
Infecção vascular ou gangrena gasosa
Locais da infecção
Tipo de infecção
Sistema Nervoso Central
Abscessos cerebrais
Cabeça e Pescoço
Abscesso periodontal Outras infecções orais
Pleuro pulmonar
Pneumonia por aspiração Abscessos pulmonares Pneumonia necrosante
Intra-abdominais
Peritonites e abscessos
Trato genital feminino
Abscessos tubo-ovarianos Abscessos vulvo-vaginais Aborto séptico
Tecidos moles
Gangrena gasosa (mionecroses) Celulite crepitante Fascite necrosante
Características importantes das infecções inespecíficas por bactérias anaeróbias Geralmente são infecções endógenas
Geralmente são infecções mistas Geralmente o patógeno não apresenta fatores de virulência evidentes Geralmente existem fatores predisponentes característicos Geralmente existem dados clínicos sugestivos
Fatores predisponentes das infecções por anaeróbios Isquemia tecidual Presença de destruição tecidual
Presença de tecidos desvitalizados Presença de tecidos necrosados Infecção prévia por outras bactérias
Insuficiência vascular periférica “Traumas”
“Cirurgias”
Presença de corpo estranho nos tecidos Mordidas de animais ou humanas Processos obstrutivos (vias respiratórias ou biliares, trato intestinal)
Dados clínicos sugestivos Odor fétido (ácidos graxos e aminas) Necrose tecidual intensa e desproporcional a lesão Produção de gás em abscessos Produção de gás em tecidos moles (celulite crepitante); Próximo a superfície de mucosas (anaeróbios fazem parte da microbiota de mucosas);
Coloração negra em secreções contendo sangue;
Dados clínicos sugestivos Infecção depois de mordidas;
Infecção associada a tumor maligno, cirurgia intestinal ou ginecológica Endocardite com hemoculturas negativas Uso de aminoglicosídeos sem resultado terapêutico Visto na lâmina de microscopia e não cresceu no meio de cultura em cultivos normais;
BACTÉRIAS ANAERÓBIAS (Isolamento) Amostras Exsudato de abscessos profundos, biópsias teciduais;
Coleta Descontaminar adequadamente a superfície (sabão, álcool iodado, iodo polvidona ou clorexidina) (Aspiração com agulha e seringa) Transporte adequado Sem ou com mínima exposição ao oxigênio atmosférico Obs: Swab– devem ser, sempre que possível, rejeitados - São susceptíveis de serem contaminados, - ficam mais expostas ao O2 ambiente e à dissecação, - colhem pequenos volumes de produto para amostra, - não permitem a preparação de um bom esfregaço.
BACTÉRIAS ANAERÓBIAS (Tratamento de doenças inespecíficas) Seleção de agentes antimicrobianos apropriados Remoção de bactérias por drenagem de abscessos Eliminação de corpos estranhos Desbridamento de tecido necrótico
Bacilos anaeróbios Gram Positivos não esporulados Actinomyces (A. israelli); Propionibacterium; Eubacterium (E. lentum, E. timidum, E. brachy), Bifidobacterium (B. longum, B. breve) ; Arachnia; Rothia; Lactobacillus. -Membros da microbiota da pele e superfícies mucosas (boca, intestino, genitais) do Homem e animais -Muitas espécies são consideradas oportunistas -Crescimento lento: 3 ou + dias; Actinomyces (2 ou mais semanas)
Actinomyces Semelhante fungos (filamentos “ramificados”) Actinomyces israelli Agente da Actinomicose (60% cervicofacial, 15% torácica, 20% abdominal, 5% outros tipos ex. DIU)
Raramente isolado em cultura pura (crescimento lento) Típicos “grãos de enxofre” na descarga da lesão
Actinomyces
Actinomicose cervicofacial
Bifidobacterium sp
Propionibacterium acnes habitante da pele e cólon implicado em quadros de endocardite (próteses valvulares), septicemias acne em adolescentes
Bacilos anaeróbios Gram negativos Bacteroides; Fusobacterium; Prevotella; Porphyromonas; Wolinella; Leptotrichia; Desulfomonas; Butyrivibrio; succinivibrio, Anaerovibrio, Anaerobiospirillum, Selenomonas. Membros da microbiota normal de animais e humanos -boca - trato respiratório superior - intestino - aparelho genital Encontrados em mais de 50% das amostras clínicas que contêm anaeróbios
Bacteroides Grupo dos Bacteroides pigmentados e Porphyromonas (colônias pigmentadas) (B. corporis, B. denticola, P. asaccharolytica, P. gingivalis,, P. endodontalis:
-Microbiota normal da boca, aparelho intestinal e urogenital -São agentes frequentes de infecções: • dentárias • pescoço e cabeça • após mordedura
Bacteroides Grupo dos Bacteroides não pigmentados (bile sensíveis) Atualmente inclui Prevotella (P. melaninogenica) e B. bivius, B. disiens, B. oris, B. buccae, B. oralis Implicados em situações idênticas às referidas para os Bacteroides pigmentados
Bacteroides Grupo do Bacteroides fragilis (bile resistentes) Inclui, entre outros: B. fragilis; B. tethaiotaomicron, B. distasonis -Implicados em situações de infecções e sepsis com ponto de partida abdominal
Fusobacterium Fusobacterium longos, finos, pontas afiladas F. nucleatum Microbiota normal da boca, trato respiratório superior, intestino e aparelho genital; implicado no mesmo tipo de infecção que os Bacteroides pigmentados F. necrophorum Altamente virulento; em crianças e jovens: pode causar faringoamigdalite, complicações locais (abscesso periamigdalino, abscesso periapical, tromboflebite séptica veia jugular. Complicações à distância: abscessos metastáticos, pós bacteriemia pulmão, pleura, fígado, articulações. F. ulcerans (isolado a partir de lesões ulceradas )
Bacilos anaeróbios Gram negativos
3
1 - Fusobacterium nucleatum - microscopia eletrônica de transmissão; 2 - Bacteroides fragilis - microscopia eletrônica de transmissão; 3 - Fusobacterium nucleatum - coloração de Gram; 4 - Bactérias produtoras de pigmento negro - Porphyromonas e Prevotella.
Prevotella sp
Cocos anaeróbios Gram positivos Relevância clínicas Gêneros Peptostreptococcus (P. magnus, P. asaccharolyticus, P.prevotti, P.micros e P. anaerobius); Peptococcus (P. niger) Normalmente colonizam a cavidade oral, trato gastrintestinal, trato genito-urinário e a pele; Quando estes microrganismos se disseminam para locais normalmente estéreis eles causam infecções; -É necessário evitar a contaminação de amostras clínicas por peptostreptococos que existem na microbiota da mucosa; -A amostra colhida deve ser transportada num recipiente livre de oxigênio para impedir a perda dos microrganismos; -Os microrganismos necessitam de ser cultivados em meios enriquecidos e por um período longo, entre 5 a 7 dias.
Gênero Clostridium (* 202 espécies) * Euzéby (2012) www.bacterio.cict.fr/c/clostridium.html
Bastonetes Gram positivos (0,2 a 4 m por até 20m)
Endósporos (método
de Wirtz)
Endósporos Microscopia eletrônica
C. tetani
C. botulinum
C. difficile
Gênero Clostridium Normalmente móveis (peritríqueos)
cápsula
Cápsula (C. perfringens)
Cultivo em anaerobiose (Técnicas especiais)
Gênero Clostridium Patogênicos Meios Complexos e Enriquecidos (AS)
pH próximo do neutro; Incubação em torno de 37oC Colônias (1 ou 2 dias, Contornos Irregulares)
Maioria hemolíticos
C. perfringens
Gênero Clostridium Meio líquido (Tioglicolato ou Fragmentos de Tecidos) Odor pútrido em culturas ou lesões Produtos do Metabolismo Identificação de espécies Sensíveis ao estresse ambiental e desinfetantes
Espécies Patogênicas Exotoxinas (Neurotrópicas e Necrozantes)
Gênero Clostridium Não Invasivos Toxinfecção (C. tetani e C. botulinum) Invasivos Manifestações Regionais ou Sistêmicas
C. perfringens (Enterotoxemias; Infecções de Feridas)
C. septicum (Infecções de Feridas Edema maligno) C. difficile (Enfermidades diarrêicas em HO)
C. novyi (GG em HO) C. chauvoei , C. haemolyticum (Anaeróbio estrito), C. piliforme, C. sordelli , C. colinum , C. spiroforme,
Clostridium tetani (10 tipos sorológicos - Ag H) Solo ( Doença Telúrica) Transitório no intestino; Todos os mamíferos são susceptíveis
Período de Incubação x Mortalidade (incubação 3-5 dias mortalidade 90%) (incubação ± 20 dias mortalidade 3%)
Clostridium tetani Patogenia Toxinas (Tetanolisina e Tetanospasmina) Esporo (Lesão) Forma Vegetativa Toxina (Tetanospasmina) SNC Impede liberação Glicina e/ou Ácido Gama-Aminobutírico Paralisia Espástica Morte Som e Luz x Liberação de Glicina;
Riso Sardônico ou Trismo
Neurotoxinas de Clostridium Polipeptídeo 50 k Da (Pré-Toxina) Fração A (Active) (Leve) (50 kDA) - Efeito Tóxico Fração B (Binding) (Pesada) (100 kDA) - Fixação
Ativação quando quebra desta ligação bissulfeto Proteases-Tétano Tripsina - Botulismo
Ação da toxina tetanospasmina (Neurotoxina)
Glicina
Interneurônio inibitório Inibição Sinais excitatórios do Sistema Nervoso Central
Acetilcolina
Músculo
Toxina tetânica
Clostridium tetani -DiagnósticoClínico, Bacterioscopia, Cultura, Inoculação em Animais Sensíveis. -Tratamento Antitoxina (Soro antitetânico) (para Toxina livre) (Tratamento de suporte) -Sensibilidade a drogas Penicilinas, Cefalosporinas, Metronidazol -Imunização Toxóide Tetânico (Neurotoxina tratada)
Patogenia do
C. tetani
Paralisia Espástica
Opistótono A severe case of tetanus. muscles, back and legs are rigid muscle spasms can break bones can be fatal (e.g respiratory falure falure))
Paralisia Espástica
Clostridium botulinum
(Toxina potente x termolábil) Botulismo (Botulus = Salsicha)
Patogenia Esporo no alimento Forma Vegetativa Toxina (Tipos = A, B, C1, C2, D, E, F, G e H) Intestinos Circulação Nervos (Placa Mioneural) Inibe liberação de Acetilcolina Paralisia flácida Morte (18 a 36 horas) Resistente à Pepsina e HCL Sensível à Tripsina (Ativação da Toxina) Secura na boca e diplopia
Ação da toxina Botulínica(Neurotoxina) Sinais excitatórios do Sistema Nervoso Central
Músculo
Mecanismo da Toxina Botulínica
Patogenia do Botulismo
Botulismo Clássico ou por alimentos: Resulta da ingestão de toxina pré-formada em alimentos contaminados Os alimentos caseiros estão mais envolvidos do que os alimentos industrializados É observado tipicamente em adultos Botulismo infantil: Resulta da multiplicação in vivo de C. botulinum, com produção de neurotoxina no intestino do lactente Os lactentes ingerem esporos (do solo ou da poeira caseira), mas não a toxina pré-formada É a forma mais comum Dificuldade em sugar e deglutir, choro alterado, hipotonia e fraqueza muscular
Botulismo de feridas: Resulta da produção de toxina botulínica in vivo após multiplicação do C. botulinum numa ferida infectada É a forma mais rara
Ferida botulínica
Botulismo indeterminado: Não é possível implicar uma origem de C. botulinum alimentos ou feridas É observado em indivíduos com mais de 12 meses de idade
em
Clostridium botulinum -Diagnóstico Clínico Toxina no plasma ou em tecidos antes da morte
-Tratamento Soroterapia (Para toxina livre) Guanidina e Aminopiridina ( liberação de Acetilcolina)
-Imunização Toxóide (Necessário elevada quantidade da toxina)
Clostridium perfringens (Tipos A - E) (Clostridio Invasivo) Ocorre no trato intestinal de humanos, animais e solo. Capsulado
Manifestação Clínica Intoxicação (Enterotoxemias) (Rápida Multiplicação) Infecção com Gangrena Gasosa (Destruição Tecidual)
C. perfringens
Clostridium perfringens Patogenia Esporo Tecido (Lesão ou Via Digestiva) Toxinas e Enzimas Necrozantes (Forma Vegetativa) Necrose
Bacteremia (Linfáticos e Sanguíneo) Toxemia Morte do Indivíduo.
Clostridium perfringens -Toxinas (14 tipos) (Toxina alfa ou fosfolipase C) (Age sobre Lecitina do Tec. Conj. Necrose local)
-Diagnóstico Bacterioscopia, Pesquisa da toxina, (cultivo) -Tratamento Enterotoxemia Antitoxina
Penicilina G, Metronidazol, Macrolídeos, Ampicilina Oxigênio Hiperbárico
Toxinas de Clostridium perfringens
FERMENTAÇÃO TUMULTUOSA- STORMY FERMENTATION
IRON MILK O Clostridium perfringens É O ÚNICO MICRORGANISMO QUE PRODUZ ESTA REAÇÃO
Toxina alfa - lecitinase (fosfolipase C)
C. perfringens
enterotoxigênico
Gangrenas
Gangrenas
Gangrenas
Clostridium septicum Edema maligno
Celulite por
Clostridium
Colite (Clostridium difficile)
