Microbiologia Médica - Volume 1 by Grupo Lidel

Índice Volume 1 Lista de autores ................................................................................................................

Lista de siglas e abreviaturas.........................................................................................

IX XIII

PARTE 1

FUNDAMENTOS DE MICROBIOLOGIA

António Meliço-Silvestre, Helena Barroso Principios gerais de bacteriologia ............................................................................... 3

Artur Marinho, Nuno Taveira

2 Princípios gerais de virologia: estrutura e replicação viral ................................... José Miguel Azevedo Pereira, João Gonçalves

3 Princípios gerais de micologia: estrutura e multiplicação de fungos ................ Teresa Gonçalves

4 Princípios gerais de parasitologia: estrutura e replicação de parasitas ............. Guilhermina Moutinho

5 Flora microbiana comensal no Homem ..................................................................... Patrícia Cavaco Silva

6 Priões ............................................................................................................................................................................... Leonor Orge

7 Epidemiologia das doenças infeciosas ....................................................................... Isabel Portugal

8 Esterilização, desinfeção e antissepsia ....................................................................... Luís Meirinhos-Soares, Luísa Vieira Peixe

Microbiologia forense .................................................................................................... 9 Helena Barroso

PARTE 2

CONCEITOS BÁSICOS DA RESPOSTA IMUNOLÓGICA 10

Fernando A. Arosa, Luís Taborda Barata Resposta imunológica inata .........................................................................................

11 Resposta imunológica humoral ................................................................................... Manuel Vilanova

108

12 Resposta imunológica celular ....................................................................................... Olga Lourenço, Ana Mafalda Fonseca, Luís Taborda Barata

116

13 Resposta imunológica a agentes infeciosos ............................................................. Alexandra Viana da Costa

129

Vacinas e imunoterapia ................................................................................................ 14 Anabela Cordeiro da Silva

144

PRINCÍPIOS DO DIAGNÓSTICO MICROBIOLÓGICO MÉDICO

PARTE 3

Rui Appelberg

Miguel Viveiros Identificação cultural e bioquímica de microrganismos ........................................

Aida Esteves, Filomena Martins Pereira, Maria da Luz Martins

161

16 Métodos de diagnóstico serológico ............................................................................ Marta Martins, Rita Castro, Maria Luísa Vieira

170

17 Diagnóstico molecular ................................................................................................... Miguel Viveiros, Isabel Couto, João Inácio

182

Microbiologia Médica

PARTE 4

BACTERIOLOGIA MÉDICA 18

Aida Duarte, Filomena Martins Pereira Mecanismos de patogénese bacteriana ....................................................................

João Castro e Melo

197

Agentes antibacterianos: mecanismos de ação e de resistência ......................... 19 Aida Duarte

211

Staphylococcus aureus e espécies relacionadas ....................................................... 20 Maria Miragaia, Hermínia de Lencastre

228

Streptococcus..................................................................................................................... 21 Ilda Santos Sanches

255

Enterococcus e outros cocos Gram-positivo .............................................................. 22 Rosario Mato

277

Bacilos Gram-positivo formadores de esporos: Bacillus e Clostridium .............. 23 Lurdes Monteiro

291

Bacilos Gram-positivo não formadores de esporos: 24

Corynebacterium, Listeria, Erysipelothrix e Nocardia ............................................

305

Mycobacterium ................................................................................................................ 25 Isabel Portugal, Miguel Viveiros

316

Neisseria e géneros relacionados ................................................................................. 26 Filomena Martins Pereira

332

Enterobacteriaceae ......................................................................................................... 27 Aida Duarte

342

Vibrio, Aeromonas e Plesiomonas .............................................................................. 28 Maria José Saavedra

358

Campylobacter e Helicobacter ..................................................................................... 29 Francisco Belmiro Rosa, Lurdes Monteiro

366

Acinetobacter, Pseudomonas e bactérias relacionadas ......................................... 30 Gabriela Jorge da Silva

382

Bordetella e Haemophilus .............................................................................................. 31 Joaquim Van Dúnem, Lurdes Monteiro

391

Francisella e Brucella ....................................................................................................... 32 Isabel Lopes de Carvalho, Fernando Boinas, Bruno Garin-Bastuji

406

Legionella .......................................................................................................................... 33 Maria José Saavedra, Anabela Portela Borges

419

Bactérias anaeróbias ....................................................................................................... 34 Helena Ramos

427

Treponema, Borrelia e Leptospira ................................................................................ 35 Rita Castro, Sofia Núncio, Maria Luísa Vieira

444

Mycoplasma e Ureaplasma ............................................................................................ 36 Maria José Saavedra, Artur Marinho, Aida Duarte

467

Rickettsia, Ehrlichia e Anaplasma ................................................................................. 37 Rita de Sousa

475

Chlamydia e Chlamydophila .......................................................................................... 38 Maria José Borrego, Filomena Martins Pereira

488

Infeção associada aos cuidados de saúde................................................................... ................................................................. 39 Filomena Martins

498

Ana Paula Castro

VII

PARTE 5

Índice Volume 2

VIROLOGIA MÉDICA

Nuno Taveira,Vítor Duque Mecanismos de patogénese viral

José Miguel Azevedo Pereira

41 Agentes antivirais Nuno Taveira, Pedro Borrego, Perpétua Gomes 42 Diagnóstico laboratorial das infeções virais José Miguel Azevedo Pereira 43 Poliomavírus Ana Miguel Matos, Vítor Duque 44 Papilomavírus Maria Clara Bicho 45 Adenovírus Helena Rebelo-de-Andrade, Marta Gíria 46 Herpesvírus humanos Vítor Duque, Paulo Paixão 47 Poxvírus João Piedade, Aida Esteves 48 Parvovírus e bocavírus Graça Rocha 49 Picornavírus José M. Cabeda, Mónica Pereira, Sandra João Fernandes, Ana Constança Mendes 50 Paramixovírus Maria Alcide Marques, Graça Rocha 51 Ortomixovírus Helena Rebelo-de-Andrade 52 Reovírus Maria São José Nascimento 53 Rhabdovírus Paulo Paixão, Sofia Almeida

54 Togavírus e flavivírus Aida Esteves, Ricardo Parreira 55 Coronavírus e norovírus Maria São José Nascimento 56 Bunyavírus e arenavírus Aida Esteves, Ricardo Parreira 57 Retrovírus Nuno Taveira, Cheila Rocha, Elizabeth Pádua, Ilesh V. Jani 58 Vírus da hepatite Ana Casaca, Carolina Alves, Celso Cunha, Cristina Luxo, Cristina Valente, Natália Freitas 59 Encefalopatias espongiformes transmissíveis – Priões Leonor Orge

VIII

Microbiologia Médica

PARTE 6

MICOLOGIA MÉDICA Graciete Freitas, Cidália Pina Vaz 60 Mecanismos de patogénese fúngica

Acácio Rodrigues, Cidália Pina Vaz

Agentes antifúngicos 61 Graciete Freitas, João Pedro Frade Diagnóstico laboratorial das infeções fúngicas 62 Graciete Freitas, Maria Manuel Lopes Micoses superficiais 63 João Maia Silva, Paulo Leal Filipe, Manuel Marques Gomes Micoses subcutâneas 64 Acácio Rodrigues, Cidália Pina Vaz 65 Micoses sistémicas por fungos dimórficos Acácio Rodrigues, Cidália Pina Vaz 66 Micoses oportunistas Acácio Rodrigues, Cidália Pina Vaz 67 Micotoxinas e micotoxicoses Maria Manuel Lopes, André Silvério 68 Papel dos fungos na doença Graciete Freitas 69 Outras infeções fúngicas ou semelhantes de etiologia ainda indefinida Acácio Rodrigues, Cidália Pina Vaz

PARTE 7

PARASITOLOGIA MÉDICA Luís Távora Tavira, Jorge Atouguia 70 Mecanismos de patogénese parasitária

Luís Távora Tavira, Jorge Atouguia

71 Agentes antiparasitários Jorge Atouguia 72 Diagnóstico laboratorial das doenças parasitárias Luís Távora Tavira, Sónia Centeno Lima 73 Protozoários intestinais e urogenitais Sónia Centeno Lima, Jorge Atouguia 74 Protozoários do sangue e dos tecidos Jorge Seixas 75 Nemátodos Jorge Atouguia, Ana Maria Almeida 76 Tremátodos Silvana Belo 77 Céstodos Teresa Baptista-Fernandes

PARTE 8

78 Artrópodes com importância médica Carla A. Sousa, João Pinto

INFEÇÕES EMERGENTES Nuno Taveira Doenças infeciosas emergentes Marta Gíria, Helena Rebelo-de-Andrade, Emília Valadas

Lista de Autores Coordenadores António Meliço-Silvestre – Faculdade de Medicina da Universidade de Coimbra Helena Barroso – Instituto Superior de Ciências da Saúde Egas Moniz Nuno Taveira – Instituto Superior de Ciências da Saúde Egas Moniz

DIRETORES Aida Duarte – Faculdade de Farmácia da Universidade de Lisboa António Meliço-Silvestre – Faculdade de Medicina da Universidade de Coimbra Cidália Pina Vaz – Faculdade de Medicina da Universidade do Porto Fernando A. Arosa – Faculdade de Ciências da Saúde da Universidade da Beira Interior Filomena Martins Pereira – Instituto de Higiene e Medicina Tropical da Universidade Nova de Lisboa Graciete Freitas – Faculdade de Farmácia da Universidade de Lisboa Helena Barroso – Instituto Superior de Ciências da Saúde Egas Moniz Jorge Atouguia – Instituto de Higiene e Medicina Tropical da Universidade Nova de Lisboa Luís Taborda Barata – Universidade da Beira Interior Luís Távora Tavira – Instituto de Higiene e Medicina Tropical da Universidade Nova de Lisboa Miguel Viveiros – Instituto de Higiene e Medicina Tropical da Universidade Nova de Lisboa Nuno Taveira – Instituto Superior de Ciências da Saúde Egas Moniz Vítor Duque – Faculdade de Medicina da Universidade de Coimbra

AUTORES

Acácio Rodrigues – Faculdade de Medicina da Universidade do Porto Aida Duarte – Faculdade de Farmácia da Universidade de Lisboa Aida Esteves – Instituto de Higiene e Medicina Tropical da Universidade Nova de Lisboa Alexandra Viana da Costa – Instituto Superior de Ciências da Saúde – Norte, CESPU Ana Maria Almeida – Escola Superior de Tecnologia da Saúde de Lisboa, Instituto Politécnico de Lisboa Ana Casaca – Instituto Gulbenkian de Ciência Ana Constança Mendes – Hospital de Santo António, Centro Hospitalar do Porto

Microbiologia Médica

Ana Mafalda Fonseca – Faculdade de Ciências da Saúde da Universidade da Beira Interior Ana Miguel Matos – Faculdade de Farmácia da Universidade de Coimbra Ana Paula Castro – Hospital de Santo António, Centro Hospitalar do Porto Anabela Cordeiro-da-Silva – Faculdade de Farmácia e Instituto de Biologia Molecular e Celular da Universidade do Porto Anabela Portela Borges – Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro André Silvério – Escola Superior de Turismo e Tecnologia do Mar de Peniche, Instituto Politécnico de Leiria António Meliço-Silvestre – Faculdade de Medicina da Universidade de Coimbra Artur Marinho – Universidade de Évora Bruno Garin-Bastuji – French Agency for Food, Environmental and Occupational Health & Safety (ANSES) Carla A. Sousa – Instituto de Higiene e Medicina Tropical da Universidade Nova de Lisboa Carolina Alves – Instituto de Higiene e Medicina Tropical da Universidade Nova de Lisboa Celso Cunha – Instituto de Higiene e Medicina Tropical da Universidade Nova de Lisboa Cheila Rocha – Faculdade de Farmácia da Universidade de Lisboa Cidália Pina Vaz – Faculdade de Medicina da Universidade do Porto Cristina Luxo – Faculdade de Farmácia da Universidade de Coimbra Cristina Valente – Serviço de Doenças Infecciosas do Centro Hospitalar e Universitário de Coimbra Elizabeth Pádua – Instituto Nacional de Saúde Dr. Ricardo Jorge Emília Valadas – Faculdade de Medicina da Universidade de Lisboa Fernando A. Arosa – Faculdade de Ciências da Saúde da Universidade da Beira Interior Fernando Boinas – Faculdade de Medicina Veterinária da Universidade Técnica de Lisboa Filomena Martins – Hospital de S. Francisco Xavier, Centro Hospitalar de Lisboa Ocidental Filomena Martins Pereira – Instituto de Higiene e Medicina Tropical da Universidade Nova de Lisboa Francisco Belmiro Rosa – Instituto Superior Técnico Militar, Luanda, Angola Gabriela Jorge da Silva – Faculdade de Farmácia da Universidade de Coimbra Graça Rocha – Faculdade de Medicina da Universidade de Coimbra Graciete Freitas – Faculdade de Farmácia da Universidade de Lisboa Guilhermina Martins Moutinho – Instituto Superior de Ciências da Saúde Egas Moniz Helena Barroso – Instituto Superior de Ciências da Saúde Egas Moniz Helena Ramos – Hospital de Santo António, Centro Hospitalar do Porto Helena Rebelo-de-Andrade – Instituto Nacional de Saúde Dr. Ricardo Jorge; Faculdade de Farmácia da Universidade de Lisboa Hermínia de Lencastre – Instituto de Tecnologia Química e Biológica da Universidade Nova de Lisboa

Lista de Autores

Ilda Santos Sanches – Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa Ilesh V. Jani – Instituto Nacional de Saúde, Maputo, Moçambique Isabel Couto – Instituto de Higiene e Medicina Tropical da Universidade Nova de Lisboa Isabel Lopes de Carvalho – Instituto Nacional de Saúde Dr. Ricardo Jorge Isabel Portugal – Faculdade de Farmácia da Universidade de Lisboa João Castro e Melo – Hospital de Santo António, Centro Hospitalar do Porto; Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar, Universidade do Porto João Gonçalves – Faculdade de Farmácia da Universidade de Lisboa João Inácio – Instituto Nacional de Investigação Agrária e Veterinária João Maia Silva – Faculdade de Medicina da Universidade de Lisboa João Pedro Frade – Faculdade de Farmácia da Universidade de Lisboa João Piedade – Instituto de Higiene e Medicina Tropical da Universidade Nova de Lisboa João Pinto – Instituto de Higiene e Medicina Tropical da Universidade Nova de Lisboa Joaquim Van-Dúnem – Hospital Pediátrico de Luanda, Angola Jorge Atouguia – Instituto de Higiene e Medicina Tropical da Universidade Nova de Lisboa Jorge Seixas – Instituto de Higiene e Medicina Tropical da Universidade Nova de Lisboa José Manuel Cabeda – Faculdade de Ciências da Saúde da Universidade Fernando Pessoa, Porto José Miguel Azevedo Pereira – Faculdade de Farmácia da Universidade de Lisboa Leonor Orge – Instituto Nacional de Investigação Agrária e Veterinária Luís Meirinhos-Soares – Laboratório de Biologia e Microbiologia do Infarmed Luís Taborda Barata – Faculdade de Ciências da Saúde da Universidade da Beira Interior Luís Távora Tavira – Instituto de Higiene e Medicina Tropical da Universidade Nova de Lisboa Luísa Vieira Peixe – Faculdade de Farmácia da Universidade do Porto Lurdes Monteiro – Faculdade de Ciências da Saúde da Universidade da Beira Interior Manuel Marques Gomes – Faculdade de Medicina da Universidade de Lisboa Manuel Vilanova – Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar, Universidade do Porto

Maria Alcide Marques – Serviço de Pneumologia do Centro Hospitalar e Universitário de Coimbra Maria Clara Bicho – Instituto Português de Oncologia de Lisboa Maria da Luz Martins – Instituto de Higiene e Medicina Tropical da Universidade Nova de Lisboa Maria José Borrego – Instituto Nacional de Saúde Dr. Ricardo Jorge Maria José Saavedra – Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro Maria Luísa Vieira – Instituto de Higiene e Medicina Tropical da Universidade Nova de Lisboa Maria Manuel Lopes – Faculdade de Farmácia da Universidade de Lisboa

XII

Microbiologia Médica

Maria Miragaia – Instituto de Tecnologia Química e Biológica da Universidade Nova de Lisboa Maria São José Nascimento – Faculdade de Farmácia da Universidade do Porto Maria Sofia Núncio – Instituto Nacional de Saúde Dr. Ricardo Jorge Marta Gíria – Faculdade de Farmácia da Universidade de Lisboa Marta Martins – Instituto de Higiene e Medicina Tropical da Universidade Nova de Lisboa Miguel Viveiros – Instituto de Higiene e Medicina Tropical da Universidade Nova de Lisboa Mónica Pereira – Hospital de Santo António, Centro Hospitalar do Porto Natália Freitas – University of Kansas Medical Center, EUA Nuno Taveira – Instituto Superior de Ciências da Saúde Egas Moniz Olga Lourenço – Faculdade de Ciências da Saúde da Universidade da Beira Interior Patrícia Cavaco Silva – Instituto Superior de Ciências da Saúde Egas Moniz Paulo Leal Filipe – Faculdade de Medicina da Universidade de Lisboa Paulo Paixão ‑ Faculdade de Ciências Médicas da Universidade Nova de Lisboa Pedro Borrego – Instituto Superior de Ciências da Saúde Egas Moniz Perpétua Gomes – Instituto Superior de Ciências da Saúde Egas Moniz; Hospital de Egas Moniz, Centro Hospitalar de Lisboa Ocidental Ricardo Parreira – Instituto de Higiene e Medicina Tropical da Universidade Nova de Lisboa Rita Castro – Instituto de Higiene e Medicina Tropical da Universidade Nova de Lisboa Rita de Sousa – Instituto Nacional de Saúde Dr. Ricardo Jorge Rosario Mato – Departamento Ciências da Vida da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa Rui Appelberg – Instituto de Biologia Molecular e Celular da Universidade do Porto Sandra João Fernandes – Hospital de Santo António, Centro Hospitalar do Porto Silvana Belo – Instituto de Higiene e Medicina Tropical da Universidade Nova de Lisboa Sofia Almeida – Centro Hospitar da Cova da Beira; Faculdade de Ciências da Saúde da Universidade da Beira Interior Sónia Centeno Lima – Instituto de Higiene e Medicina Tropical da Universidade Nova de Lisboa Teresa Baptista-Fernandes – Hospital de Egas Moniz, Centro Hospitalar de Lisboa Ocidental Teresa Gonçalves – Faculdade de Medicina da Universidade de Coimbra Vítor Duque – Serviço de Doenças Infecciosas do Centro Hospitalar e Universitário de Coimbra

Ilustração Carla Ascenso – Professora Associada do Instituto Superior de Ciências Egas Moniz

1 Princípios Gerais de Bacteriologia Artur Marinho, Nuno Taveira

Sumário As bactérias são procariotas que pertencem ao domínio Bacteria e apresentam três formas básicas: esférica, cilíndrica e helicoidal. As células podem associar-se, formando arranjos característicos de alguns géneros bacterianos. A parede celular, além de conferir a forma às bactérias, é responsável pela diferenciação entre bactérias Gram-positivo e Gram-negativo. Além disso, é um alvo preferencial para a atuação de alguns antibióticos. As bactérias patogénicas para o Homem obtêm a sua energia pelo catabolismo de diferentes tipos de nutrientes. Esta energia é utilizada, por exemplo, para a mobilidade bacteriana e para a síntese de macromoléculas. O catabolismo dos açúcares (pentoses e hexoses) ocorre essencialmente através das vias de Embden-Meyerhof-Parnas, das pentose-fosfato e de Entner-Doudoroff. O NADH e NADPH produzidos nestes processos têm de ser reoxidados a NAD+ e NADP+ para que a catabolização se processe continuamente. Isto é feito através da fermentação, da respiração aeróbica ou anaeróbica, processos em que há diferentes tipos de aceitadores finais dos eletrões e protões. A fermentação dos açúcares produz ácidos orgânicos e álcoois que permitem a identificação bacteriana ao nível da espécie. O crescimento microbiano depende ainda de múltiplos fatores ambientais onde se incluem a quantidade de água disponível, a temperatura, o pH, a tensão de oxigénio e a pressão. O material genómico bacteriano é constituído por 1-2 cromossomas e, acessoriamente, por plasmídeos. Estes podem conter prófagos, transposões, integrões e ilhas de patogenicidade que são responsáveis pela expressão de fatores de virulência, resistência a antibióticos e novas capacidades metabólicas. As bactérias adaptam-se facilmente ao meio em que vivem num processo evolutivo que envolve a aquisição e assimilação de mutações e/ou a transferência de ADN entre bactérias por um dos seguintes processos: transformação, transdução e conjugação.

Procariotas e eucariotas Procariotas e eucariotas diferem na complexi� dade da sua organização celular (Tabela1.1). Os procariotas, que incluem os microrganismos pertencentes aos domínios Bacteria e Archaea, constituem um grupo bastante heterogéneo de microrganismos unicelulares, com uma orga� niza�� ção celular �� muito simples, isto é�� , não pos� suem, como outros microrganismos eucariotas, sistemas de membranas a envolver organitos celulares. Entre outras características, a mais marcante, porém, é o facto de apresentarem o material gen�� é�� tico (ADN – á�� cido desoxirribo� nucleico) difundido no citoplasma (Figura 1.1). Não existe, assim, qualquer membrana a rodear

o material genético, contrariamente ao que sucede nas células eucariotas de fungos, proto� zoários, animais, algas e plantas.

As bactérias na árvore filogenética da vida

Durante muitos anos, as bactérias, apesar da sua grande diversidade, foram integradas num único reino, o reino Procaryotae. Contudo, o advento das técnicas moleculares na década de 1980 e particularmente os estudos conduzidos por Carl Woese no ácido ribonucleico (ARN) ribossómico 16S evidenciaram de uma forma clara alguma incoerência no relacionamento

Microbiologia Médica – Fundamentos de Microbiologia

TIPOS MORFOLÓGICOS

EXEMPLOS

diplococos (por exemplo, Streptococcus pneumoniae). Outros cocos crescem em cadeia (por exemplo, Streptococcus pyogenes); ou formam uma espécie de cacho de células (por exemplo, Staphylococcus aureus). Finalmente, alguns cocos formam tétradas ou arranjos cúbicos (por exemplo, Sporosarcina ureae e Deinococcus radiodurans).

Coco

Staphylococcus

Bacilo

Bacillus

Vibrião

Vibrio

Espirilo

Spirillum

Ultraestrutura bacteriana

Cocobacilo

Brucella

Forma filamentosa

Actinomyces

A matriz citoplasmática, ou citoplasma, é a substância que existe entre a membrana citoplasmática e o nucleoide. �� É maioritaria� mente constituída por água (70% da massa aquosa bacteriana) e contém os ribossomas e os corpos de inclusão cuja função é armazenar alguns compostos entre os quais se incluem car� bono, azoto, polifosfatos e enxofre. O nucleoide é uma região com forma irregular não delimi� tada por uma membrana, que contacta com a membrana citoplasmática. É composto por ADN cromossómico (60%), ARN e proteí� nas. Com poucas exceções, as bactérias têm um único cromossoma com estrutura circular fechada. Parte da informação genética bacte� riana ainda pode estar localizada em plasmí� deos, moléculas de ADN de cadeia dupla com estrutura circular que se replicam indepen� dentemente do ADN cromossomal e que, nal� guns casos, se podem integrar no cromossoma designando-se por plasmídeos epissómicos (ver Figura 1.1). A membrana citoplasmática das bactérias é�� uma estrutura com cerca de 8 nm de espes� sura que rodeia e delimita a célula bacteriana e determina em grande medida o seu relacio� namento com o meio que a rodeia. Neste sen� tido é essencial para a sua sobrevivência. Tem uma organização e composição semelhante à das células eucariotas mas em vez de coleste� rol possui hopanoides, compostos pentacícli� cos que lhe conferem rigidez e resistência (por exemplo, diplopteno). A membrana citoplas� mática é uma barreira permeável que permite

MORFOLOGIA DE ASSOCIAÇÃO

EXEMPLOS

Diplococo

Neisseria

Cocos em cadeia

Streptococcus

Cocos em tétrada Sporosarcina ureae

Cocos em cacho

Staphylococcus

Figura 1.3 Tipos morfológicos e formas da associação das bactérias.

removida as bactérias ficam esféricas ou sem forma definida. A maioria das bactérias cresce separadamente. Porém, algumas bactérias agrupam-se de forma caracter�� í�� stica e que está intrinsecamente rela� cionada com os seus planos de divisão celu� lar. Por exemplo, alguns bacilos podem agru� par-se em cadeias curtas (por exemplo, Bacillus sp.) ou dois a dois (por exemplo, Moraxella sp.). Alguns cocos crescem aos pares formando

10 Resposta Imunológica Inata Rui Appelberg

Sumário A imunidade inata é um sistema de deteção e combate a agentes infeciosos, rapidamente indu‑ zido e que precede e afeta a emergência de imunidade adaptativa. Como consequência destas respostas inatas, são ativados sistemas humorais e celulares de combate à infeção, nomeada‑ mente iniciando a resposta inflamatória que permite a acumulação de células e agentes solúveis nos tecidos infetados.

Introdução Os organismos multicelulares vivem rodeados de microrganismos contra os quais devem com‑ petir e com os quais coevoluíram. Ao longo da evolução surgiram sofisticados mecanismos de defesa, alguns dos quais se mantêm desde os animais mais simples como a mosca da fruta, Drosophila melanogaster, até ao Homem. Ape‑ sar de este e outros animais superiores terem desenvolvido um sistema linfoide capaz de se adaptar especificamente a uma variedade extraordinária de moléculas estranhas ao pró‑ prio organismo, mantêm, ainda, um sistema de defesa mais primitivo que responde rapida‑ mente a desafios microbianos ou outros estí‑ mulos lesivos. Este sistema é denominado de imunidade inata e utiliza um conjunto de sen‑ sores próprios para detetar o insulto, mas faz uso de muitos dos mecanismos efetores de imu‑ nidade que também são utilizados durante uma resposta imunológica adaptativa, regulada pelo sistema linfoide. O primeiro nível de defesa contra a infeção reside nas barreiras físicas que revestem o orga‑ nismo: a pele e as mucosas. É já a esse nível que se podem encontrar os primeiros sistemas antimicrobianos, sob a forma de diversos pro‑ dutos de secreção que restringem a prolifera‑ ção e a invasão microbianas (Tabela 10.1). As glândulas sebáceas libertam o sebo cujos tri‑ glicéridos, após digestão enzimática, libertam

ácidos gordos com ação antimicrobiana. O muco secretado pela mucosa intestinal confere uma barreira adicional à invasão microbiana. Diversos compostos polipeptídicos são secreta‑ dos por esta barreira mucocutânea para limitar o crescimento microbiano como, por exemplo, a lactoferrina, a lisozima e diversos péptidos catiónicos afins de certos antibióticos. A liso‑ zima é um exemplo de uma enzima dirigida especificamente contra bactérias pois hidrolisa o peptidoglicano, constituinte da parede celu‑ lar bacteriana. Caso se dê a entrada de um microrganismo, através desta barreira, para tecidos mais pro‑ fundos, um novo conjunto de defesas será recrutado: produtos solúveis (imunidade de tipo humoral) e células (imunidade de tipo celu‑ lar) atuarão em conjunto para eliminar poten‑ ciais agentes patogénicos. Alguns destes ele‑ mentos estão constitutivamente presentes no tecido invadido enquanto outros terão de ser recrutados de outros locais ou a sua síntese/pro‑ dução terá de ser induzida. Iremos descrever de seguida o modo como se despoletam estes mecanismos de defesa inata, como se recrutam células e fatores solúveis para o local da infeção e que mecanismos efetores levam diretamente à eliminação do microrganismo invasor. Final‑ mente, veremos como a imunidade inata afeta a indução de imunidade adaptativa.

104

Microbiologia Médica – Conceitos Básicos da Resposta Imunológica

os tecidos, as defensinas beta e alfa‑5 e 6 são secretadas para proteção da barreira mucocu‑ tânea. Para a ação destas últimas no intestino é necessária a ação proteolítica da matrilisina. Os péptidos antimicrobianos têm, por vezes, ações pleiotrópicas. Os péptidos derivados da catelicidina e as defensinas são capazes de pro‑ mover o recrutamento de leucócitos. Um pequeno péptido secretado pelo hepatócito (hepcidina) tem uma modesta atividade antimicrobiana, mas exerce um papel central na regulação do metabo‑ lismo do ferro, inibindo a sua absorção. Curio‑ samente, a lactoferrina pode ser clivada num pequeno péptido (lactoferricina) que tem ativi‑ dade antibiótica. A clivagem de outras proteínas (histonas, ubiquitina, hemoglobina) gera, tam‑ bém, péptidos com atividade antimicrobiana.

No meio intercelular, o sistema do comple‑ mento pode ser ativado mesmo na ausência de anticorpos que o façam através da via clássica. A colectina MBL pode reconhecer resíduos de manose sobre a superfície de microrganismos e iniciar a ativação do complemento, ativando proteases associadas que clivam os componen‑ tes C2 e C4 do complemento originando a con‑ vertase de C3. Outra convertase de C3 pode ser montada através de C3 que espontaneamente ligou uma molécula de água e sofreu as neces‑ sárias mudanças estruturais que lhe permi‑ tem ligar o fator B. A Figura 10.2 esquematiza a ativação do sistema do complemento pela via alternativa e pela via das lectinas. Como conse‑ quência da ativação do complemento forma‑se o complexo de ataque da membrana (contendo

MBL C3 H2O iC3

C3 Fator D

C3a

MAP MASP

C2 C4 C2b

C4a C8 C7

C2a Bb C3b

Convertase de C3

Bb C3b

C6 C4b

C5b

C3b

Convertases de C5

C5a

Figura 10.2 Esquema representando a ativação do sistema do complemento no contexto da imunidade inata (isto é, sem implicar a ação de anticorpos). A ativação pode ocorrer pela estabilização de C3 espontaneamente hidrolisado na superfície ativadora (esquerda) ou pela ação da lectina MBL e das proteases associadas (MAP e MASP) (ao centro). Formam‑se suces‑ sivamente as convertases de C3 e C5 que levarão à montagem do complexo de ataque da membrana (direita). Saliente‑se a formação de pequenos péptidos bioativos (C3a, C4a, C5a), com extrema importância na regulação da inflamação, e de fragmentos de C3 (C3b, iC3b) que, depositados sobre o microrganismo, facilitam a sua ingestão por fagócitos profissionais (funcionam como opsoninas). MASP – MBL – associated serine protease.

Resposta Imunológica a Agentes Infeciosos

Helmintas

Protozoários PAMP

139

Célula B

PRR IgE

Lise ROI RNI

ADCC Desgranulação

ROI RNI

Produção de anticorpos

IFN-γ

Célula dendrítica

Macrófago

IL-12 TNF

Célula NK

IL-4

Eosinófilos

IL-5 PMN

Th1

célula T cititóxica

Mastócito IL-4

IFN-γ Th2 IL-4

ADCC AAMacs

IFN-γ

Th1

Produção de anticorpos

Célula B

Th1 Eliminação de parasitas

Inflamação

Figura 13.3 Resposta imunológica contra parasitas. A resposta imunológica antiprotozoários inicia‑se através do reco‑ nhecimento de PAMP versus PRR, e a sua ativação leva à produção de ROI e RNI com ação microbicida. As células dendríti‑ cas ativadas produzem IL‑12 que induz a diferenciação em células Th1 e T citotóxicas. Estas produzem IFN‑γ que estimula e acentua os mecanismos microbicidas. Os linfócitos B produzem anticorpos que conjuntamente com os neutrófilos polimor‑ fonucleares e as células NK eliminam os parasitas por citotoxicidade (ADCC). Nas infeções por helmintas, a resposta imuno‑ lógica Th2 é maioritária, e estimula a produção de anticorpos classe IgE. As IgE ligam‑se a recetores nos eosinófilos e mas‑ tócitos, levando à sua desgranulação e libertando produtos tóxicos para os helmintas. A interleucina-4 (IL‑4) produzida, em níveis elevados, pelas células Th2 induz a produção de anticorpos pelas células B. Os AAMacs colaboram para e eliminação dos parasitas. PMN − neutrófilos polimorfonucleares; ROI e RNI – reactive oxygen/nitrogen intermediates; PAMP − patho‑ gen‑associated‑molecular‑patterns; PRR − pattern recognition receptors; ADCC – antibody‑dependent celullar cytotoxicity; AAMacs − alternatively activated macrophages.

os animais a situações letais. Notavelmente, esta resposta inicial em IL‑4 resulta do reco‑ nhecimento de um único epítopo no antigénio

LACK de Leishmania, por uma subpopulação de células T CD4+ recetor Vβ4‑Vα8 restritas. O predomínio de um fenótipo Th1 imunoprotetor

17 Diagnóstico Molecular Miguel Viveiros, Isabel Couto, João Inácio

Sumário O diagnóstico molecular, assente na pesquisa e análise de ácidos nucleicos, é hoje um inesti‑ mável auxiliar aos exames complementares de diagnóstico clínico. A sua elevada especificidade, sensibilidade e rapidez, comparativamente com os métodos convencionais de identificação, per‑ mitem abreviar o intervalo de tempo entre a suspeita clínica e a identificação do agente causal, o que traz enormes benefícios para o diagnóstico, o tratamento e a prevenção da disseminação de doenças infeciosas. Neste capítulo apresentam‑se os fundamentos dos principais métodos de diagnóstico molecular, as suas aplicações e limitações, bem como as vantagens e desvantagens que trazem ao diagnóstico microbiológico médico.

Introdução Apesar das evidentes diferenças macroscópi‑ cas e estilo de vida, todos os organismos vivos apresentam fortes semelhanças a nível molecu‑ lar. As estruturas moleculares e as atividades metabólicas que estão na base da unidade estru‑ tural de todos os seres vivos – a célula – depen‑ dem de um conjunto de biomoléculas universais que incluem os aminoácidos, os hidratos de car‑ bono ou açúcares, os lípidos e os nucleótidos. A universalidade destes compostos e das vias bioquímicas que os sintetizam e os degradam garante a redundância necessária em termos de fontes de matéria‑prima, energia e de métodos de degradação e síntese, de forma a que todos os seres vivos se possam inter‑relacionar estru‑ tural e funcionalmente. De entre as biomolécu‑ las universais, os nucleótidos destacam‑se ao garantir que, apesar das semelhanças molecu‑ lares, os seres vivos sejam diferentes uns dos outros e que possam transmitir essas diferen‑ ças de geração em geração. Compostos por uma base azotada, uma pentose e um grupo fosfato, os nucleótidos estão envolvidos em quase todos os aspetos da vida celular participando nas rea‑ ções de oxidação‑redução, nas vias de trans‑ ferência de energia, na sinalização intrace‑ lular e em todas as reações biossintéticas. Os

seus polímeros, os ácidos nucleicos, ácido deso‑ xirribonucleico (ADN) e ácido ribonucleico (ARN), são os elementos chave na codificação e armazenamento, bem como na descodifica‑ ção e transmissão da informação genética. O fluxo unidirecional de informação entre os áci‑ dos nucleicos e as proteínas é o garante da dinâ‑ mica celular, sendo do conteúdo dessa informa‑ ção que os microbiologistas moleculares fazem uso para detetar e identificar microrganismos em amostras de interesse. Em certas amostras, interessa apenas dete‑ tar a presença versus ausência de um determi‑ nado microrganismo, enquanto noutras inte‑ ressa diferenciar o conjunto de microrganismos presentes ou ainda discriminar, de entre os microrganismos da mesma espécie, quais os que são mais parecidos ou idênticos. Na micro‑ biologia convencional, as amostras são proces‑ sadas de forma a ser possível isolar em culturas puras os diferentes microrganismos presentes, que são depois submetidos a testes de identi‑ ficação baseados nas suas características tin‑ toriais, microscópicas, culturais, fisiológi‑ cas e bioquímicas, designadas no seu conjunto por características fenotípicas. Em contraste com estas, a identificação molecular baseia‑se principalmente na análise dos ácidos nuclei‑ cos e não no produto da sua expressão, ou seja,

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Microbiologia Médica – Princípios do Diagnóstico Microbiológico Médico

Molécula marcadora

Sonda de ADN G T G A A C G

G T G A A C G C A G C A C T T G C T A G

C A G C A C T T G C T A G

OCORRE HIBRIDAÇÃO

Sequência complementar

B G T G A A C G

G T G A A C G

A C G A T C G C T T C G A

NÃO OCORRE HIBRIDAÇÃO

A C G A T C G C T T C G A

Sequência não complementar

Figura 17.1 Esquema ilustrativo da hibridação entre sondas de ADN e ácidos nucleicos‑alvo. (A) Se existir no ácido nucleico‑alvo uma região complementar à sequência da sonda, verifica‑se o estabelecimento de ligações de hidrogénio entre as respetivas bases complementares (guanina com citosina e adenina com timina). As sondas podem ser marcadas com diferentes moléculas – por exemplo, biotina, moléculas luminescentes ou isótopos radioativos, permitindo a posterior deteção da ocorrência da hibridação numa reação colorimétrica, quimioluminescente ou por emissão de radiação, respeti‑ vamente; (B) Se a sequência nucleotídica da sonda e do ácido nucleico testado não forem complementares, não ocorre o seu emparelhamento.

(-)

(+)

Figura 17.2 Exemplos de diferentes formatos de hibridação em fase sólida. (A) Pesquisa de genes de virulência em estir‑ pes clínicas de Staphylococcus aureus por dot blot. Note‑se o uso de controlos positivo (+) e negativo (‑), correspondendo, respetivamente, a ADN extraído de estirpes com e sem o gene pesquisado; (B) Análise de polimorfismos dos fragmentos de restrição (RFLP) por Southern blot, após digestão do ADN genómico de Mycobacterium tuberculosis com a enzima de restrição PvuII e hibridação com uma sonda para a sequência de inserção IS6110; (C) Deteção de S. aureus diretamente em hemoculturas por hibridação in situ com sondas de ADN fluorescentes – FISH (à esquerda, fotografia em microscópio com contraste de fase; à direita, fotografia do mesmo campo em microscópio de epifluorescência).

Mecanismos de Patogénese Bacteriana

Muitas das toxinas que atuam em recetores específicos são diméricas, com unidades desig‑ nadas A e B (toxinas A‑B), sendo a unidade A a que se liga ao recetor na célula‑alvo e promove depois a transferência da unidade B para o inte‑ rior da célula onde esta induz o mecanismo de lesão. Estas toxinas têm tecidos-alvo muito específicos e restritos que atuam nos ribosso‑ mas, nos mecanismos de transporte e na sina‑ lização intracelular (produção de AMPc, na função da proteína G), com efeitos patogéni‑ cos que vão desde diarreia até à perda da fun‑ ção neuronal ou morte (ver Tabela 18.4). Nas intoxicações alimentares como o botulismo ou a intoxicação por S. aureus, os sintomas ocor‑ rem muito mais cedo do que noutras gastrente‑ rites visto que resultam da ingestão de toxinas

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ativas pré‑formadas no alimento, enquanto que nas outras formas a doença só ocorre após pro‑ liferação bacteriana e produção de lesão e de toxinas.

Superantigénios São um grupo especial de toxinas (Figura 18.3) que podem ativar linfócitos T CD4 de forma não específica (policlonal), ligando‑se simulta‑ neamente ao recetor da célula T (TCR) e a uma molécula do MHC da classe II de uma célula apresentadora de antigénio, e promovendo assim a interação TCR‑MHC II com ativação da célula T na ausência de antigénio endógeno.

Aumento da permeabilidade vascular

Hipotensão

Choque

Morte

Mediadores inflamatórios Mastócitos Células endoteliais

IgE

LBP

IL-1 TNF

LPS

Mϕ Febre

Plaquetas

Coagulação intravascular disseminada Trombose

Coagulação

C3a

Complemento

C5a

IFN- γ

PMN inflamação

Linfócito T

Linfócito B

Plasmócito

Anticorpos

Figura 18.2 Resposta inflamatória induzida pela endotoxina (lípido A) das bactérias Gram-negativo. LBP – LPS binding protein. (Adaptado de Playfair, J. et al., 1998)

Streptococcus

Atividade hemolítica Os organismos pertencentes ao género Strepto coccus podem ser subdivididos em grupos de espécies conforme a capacidade de hemólise. As espécies que produzem estreptolisina O ou S formam colónias, em gelose de sangue (5% de sangue de carneiro ou cavalo), rodeadas por uma zona de lise total dos glóbulos vermelhos, designada por β‑hemólise. As espécies que não produzem hemolisinas não têm a capacidade de lise total, mas ocorre uma destruição parcial dos glóbulos vermelhos, normalmente causada por peróxidos produzidos pela bactéria, libertando‑se hemoglobina para o meio; as colónias são de cor esverdeada em gelose de sangue, designando‑se esta hemólise parcial por α‑hemólise. A ausência de hemólise é designada por γ‑hemólise. Em condições de incubação das culturas na ausência de oxigénio, o peróxido não é formado e culturas α‑hemolíticas são visualizadas como γ‑hemolíticas (Figura 21.1).

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Grupos de L ancefield Streptococcus β‑hemolíticos podem ser divididos em grupos imunológicos, de acordo com a composição de hidratos de carbono antigénicos da parede celular. Este sistema de classificação serológica de Lancefield (método originalmente desenvolvido por Rebecca Lancefield) é baseado em reações que testam a reatividade serológica de antigénios específicos de grupo ou substâncias C que podem ser polissacáridos, ácidos teicoicos ou ácidos lipoteicoicos. Estes serogrupos (ou grupos Lancefield) são designados por letras, de A a H e de K a V. Alguns antigénios existem em mais do que uma espécie. É um método de classificação amplamente aceite para a identificação primária de espécies de Strepto coccus β‑hemolíticos. Pode ser útil a determinação do grupo D para identificação presuntiva de S. bovis, no entanto não é de grande utilidadade na identificação de Streptococcus não β‑hemolíticos, como S. pneumoniae, S. mutans

Figura 21.1 Tipos de hemólise em gelose de sangue (5% de sangue de carneiro); (A) Hemólise do tipo ß (hemólise total). (B) Hemólise do tipo α (hemólise total). (C) Hemólise do tipo γ (ausência de hemólise).

e outros Streptococcus do grupo viridans por não possuírem nenhum dos antigénios específicos. Adicionalmente têm sido descritas varian-