Aula 8 - Microbiologia Ambiental
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Biofilmes – o resgate
Microrganismos envolvidos na formação do biofilme
•O biofilme pode ser formado por populações
constituídas a partir de uma única ou de
múltiplas espécies
•Quando o biofilme é composto por espécies diferentes, os produtos
metabolizados por uma das espécies podem servir de suporte para o
crescimento de outras, enquanto a adesão de algumas espécies pode
fornecer ligantes que promovem a ligação de outras.
•Em contra partida, a competição por nutrientes e o acúmulo de
produtos tóxicos produzidos pelos microrganismos primários podem limitar
a diversidade de espécies no interior do biofilme.
Microrganismos envolvidos na formação do biofilme
•Entre todos os microrganismos, são as bactérias que, mais
comumente produzem biofilme em condições favoráveis, mesmo que
algumas apresentem, naturalmente, uma maior aptidão que outras.
•Principais características que as tornam excelentes organismos
capazes de colonizar qualquer superfície, até mesmo em condições
extremas.
•tamanhos reduzidos
•elevadas taxas de reprodução
•grande capacidade de adaptação e de
produção de substâncias e estruturas extracelulares que as
protegem do meio
Microrganismos envolvidos na formação do biofilme
•Bactérias gram-negativas - principais formadoras de biofilme; porém,
sabe-se que as bactérias gram-positivas também estão presentes na
composição do biofilme, sendo em alguns casos as responsáveis pelo
problema.
•Em indústrias sucroalcooleiras mostram que os principais problemas
são causados por bactérias gram-positivas produtoras de gomas, como
por exemplo, a dextrana.
Microrganismos envolvidos na formação do biofilme
•Dentre os microrganismos que podem gerar problemas de saúde
pública ou de ordem econômica:
•Pseudomonas aeruginosa
•Pseudomonas fragi
•Pseudomonas fluorescens
•Micrococcus sp. e Enterococcus faecium
•Listeria monocytogenes
•Yersinia enterocolitica, Flavobacterium
•Salmonella thyphimurium, Alcaligenes
•Escherichia coli O157:H7,
•Staphylococcus aureus, Bacillus cereus
•As bactérias apresentam resistência adquirida por
mutação, aquisição de novas informações genéticas,
expressão de genes silenciosos que frequentemente é
manifestada fisiologicamente e estruturalmente,
mudanças na hidrofobicidade da superfície celular e em
componentes da membrana externa das bactérias
envolvidos na aderência - tais como pili e
lipopolissacarídeos, crescimento em biofilme e outras
alterações fenotípicas.
•A composição da membrana externa da parede
celular das bactérias, principalmente das bactérias
gram-, tem também um papel importante na resistência
à penetração das substâncias ativas dos biocidas.
Mecanismos de resistência de bactérias
Antimicrobianos e suas Aplicações
1. Antes de mais nada: O que é um antimicrobiano?
Antimicrobiano é toda a substância capaz de inibir ou destruir o
crescimento microbiano
Dois tipos de
antimicrobianos
Quimioterápicos
sintéticos
Quimioterápicos
Não – sintéticos (naturais)
2. Quem são os patógenos afetados?
Helmintos
Protozoários
Fungos
Bactérias
Vírus
3. Diferença entre controle com drogas antimicrobianas e outros tipos de controle microbiológico...
Drogas Antimicrobianas – ação bactericida ou bacteriostática;
envolvem apenas mecanismos químicos de controle; substâncias
químicas exercem ação seletiva sobre organismos ou células
invasoras patogênicas
Controle microbiológico de outros tipos envolvem métodos
físicos (temperatura, filtração, alta pressão, pressão osmótica,
dessecação, radiação) ou uso de desinfetantes e anti-sépticos
3. Histórico dos antimicrobianos
Documentos médicos antigos – preparações de plantas e
animais, pão/queijo mofados, soja fermentada, contra-
infecção com outros microrganismos.
Pouca esperança de cura antes da descoberta da
bactéria observada em microscópio em 1674 por A. V.
Leeuwenhoek. ????? ?
1928 – Alexander Fleming identifica potencial
antimicrobiano em componentes ativos de Penicillium
notatum – componente isolado mais tarde – penicilina
1935 – Descoberta da sulfanilamida (antimicrobiano)
corante vermelho (Bayer) → atividade in vivo (pró-
fármaco)
Paul Ehrlich (1872) – afinidade seletiva
de corantes por tecidos de microorganismos,
parasitas e células cancerosas em comparação
com o hospedeiro Pai da Quimioterapia
Pasteur/Joubert (1877) - B. anthracis por cultura
líquida de bactérias aeróbicas
Florey / Chain (1939) produção de penicilina
1944 - cultura submersa – rendimento > 1.000%
Medidas de saúde pública: purificação de água,
pasteurização do leite, higiene pessoal e educação
1945 - início da procura por novos antibióticos
1959 - obtenção do 6-APA (P. chrysogenum)
penicilinas semi-sintéticas
4. O que é um antibiótico?
Palavra derivada de “antibiose”- não-vida
Metabólitos microbianos capazes de inibir processos
vitais de outros organismos, mesmo em concentrações
diminutas, sem causar toxicidade elevada ao hospedeiro.
Hoje em dia, o termo muitas vezes se estende também
a análogos sintéticos
5. Fontes originárias de alguns antibióticos
Microorganismo Antibiótico
Bacilos Gram+
Bacillus subtilis Bacitracina
Bacillus polymyxa Polimixina
Actinomicetes
Streptomyces nodosus Anfotericina B
Streptomyces venezuelae
Cloranfenicol
Streptomyces aureofaciens
Clortetraciclina e tetraciclina
Streptomyces erytraeus Eritromicina
Streptomyces fradie Neomicina
Streptomyces griseus Estreptomicina
Micromonospora purpurea
Gentamicina
Fungos
Cephalosporium spp Cefalotina
Penicillium griseofulvum Griseofulvina
Penicilium notatum Penicilina
6. Espectro de atividade antimicrobiana
Baixo ou pequeno espectro
Amplo espectro
Gráfico de espectro de atividade antimicrobiana
7. Determinação da atividade e espectro
Concentração inibitória mínima (MIC) – concentração que inibe 99%
Determinação do halo de Inibição
Concentração inibitória mínima
Resumindo dados...
8. Modo de ação das drogas antimicrobianas
1. Inibição da Síntese da Parede celular
2.Inibição da Síntese Protéica
3. Inibição da Síntese de Ácidos Nucléicos
4. Dano à Membrana Plasmática
5. inibição da Síntese de metabólitos Essenciais
1. Inibição da Síntese da Parede celular
8. Modo de ação das drogas antimicrobianas
Penicilina e outros antibióticos impedem a síntese completa
do peptídeoglicano – fragilidade da parede
Células de eucariotos não são afetadas
2. Inibição da Síntese Protéica
8. Modo de ação das drogas antimicrobianas
Procariotos têm
ribossomos 70S,
eucariotos têm 80S; mas
nas mitocôndrias há 70S
– efeitos adversos no
hospedeiro
3. Inibição da Síntese de ácidos nucléicos
8. Modo de ação das drogas antimicrobianas
Inibição da transcrição
ou replicação em
microorganismos; pode
interferir também em
mamíferos
4. Dano à membrana Plasmática
8. Modo de ação das drogas antimicrobianas
Polimixina B causa ruptura ao se ligar na
membrana
Anfotericina B, miconazol e cetoconazol são
drogas anti-fúngicas, mas não agem sobre
bactérias
Não há intoxicação do hospedeiro
4. Dano à membrana Plasmática
8. Modo de ação das drogas antimicrobianas
Dano causado por ionóforo
5. Inibição da Síntese de Metabólitos Essenciais
8. Modo de ação das drogas antimicrobianas
Enzima bacteriana converte ácido paraminobenzóico (PABA) em ácido fólico
Drogas antibacterianas...Fármaco e modo de ação Comentários
Inibidores de parede celular
Penicilinas naturais Bactérias Gram+
Penicilinas semi-sintéticas Amplo espectro (ampicilina e amoxicilina; imipenema); bactérias Gram- (aztreonam)
Cefalosporinas Ação semelhante à penicilina
Antibióticos polipeptídicos Bactérias Gram+
Antimicobacterianos Inbidores/bloqueadores de ácido micólico
Inibidores de síntese protéica
Aminoglicosídeos Amplo espectro
Tetraciclinas Amplo espectro; aditivos de alimentos para animais
Macrolídeos Eritromicina
Estreptograminas Tratamento alternativo à Gram+ resistentes à vancomicina
Oxazolidinonas Bactérias Gram+ resistentes à penicilina
Lesão na Membrana Plasmática
Polimixina B Bactérias Gram-
Inibidores de Síntese de Ácidos Nucléicos
Rifamicinas Inibe síntese de RNA; tratamento da tuberculose
Quinolonas e fluoroquinolonas Inibe síntese de DNA
Inibidores da Síntese de Metabólitos Essenciais
Sulfonamidas Amplo espectro; usada em combinação com outras drogas
Drogas Antifúngicas, anti-virais, antiprotozoários e anti-helmínticas...
Fármaco e modo de ação Comentários
Drogas anti-fúngicas
Polienos, azóis e alilaminas Lesão de membrana e inibição de sintese, respectivamente
Equinocandinas Inibem síntese de parede celular
Flucitisina Inibição de RNA e síntese protéica
Griseofulvina Inibição da mitose
Droga anti-virais
Análogos de nucleotídeos e nucleosídeos
Inibem síntese de DNA ou RNA
Outros inibidores enzimáticos Inibem protease viral
Fixação e decapsidação Tratamento de gripe
Interferons Tratamento de hepatite viral
Drogas antiprotozoários
Cloroquina, metronidazol Inibem síntese de DNA e causa Dano, respectivamente
Drogas anti-helmínticas
Niclosamida Inibe geração de ATP
Praziquantel Altera permeabilidade de membrana
Mebendazol, albendazol Inibe absorção de nutrientes
Ivermectina Paralisa o verme
9. Uso racional de antimicrobianos
Situação atual e perspectivas....
Desenvolvimento de antibióticos decresceu de
uma forma alarmante
Surgimento de cepas multiresistentes
aumentou muito nos últimos 20 anosX
Uso por curto período de tempo, política de uso racional
Clínica
Política de redução de preços
Resistência aos antibióticos
Intrínseca ou adquirida
Emprego generalizado e indiscriminado
de antibióticos
Mutações e transferência genética
(plasmídeos para o cromossomo) – fator
importante em populações bacterianas
Mutações – pontuais, transposição de segmentos de genes,
inserção, deleção, inversão
Mecanismos de resistência
Biossíntese de enzimas para inativação do fármaco
Modificação no sítio alvo do fármaco
Perda da permeabilidade celular a um fármaco
Aumento na produção da enzima inibida/ metabólito
antagonista do fármaco
Abertura de rota alternativa que contorna a via
inibida
Diminuição do produto gerado pelo sistema inibido
Efeito inóculo – resistência devido à enzimas que atacam o
antibiótico – relacionado com o > número de bactérias que < a
potência do antibiótico
Persistência
Microorganismo diminui metabolismo, porém é susceptível
ao antibiótico
Formação de biofilme que impede a penetração do
antibiótico
Associação de antimicrobianos
Sem antim. Antim. A Antim. B Antim. A+B
9. Uso racional de antimicrobianos
Campanhas
institucionais, folders e
cartilhas pelo uso correto
dos antimicrobianos
Abordagem atual
Obrigada!
