DIARRÉIA E DISENTERIA

MILHÕES DE MORTES TODO ANO CRIANÇAS

Fotos Sebastião Salgado Prof. Dario S. Zamboni. FMRP/USP

POBREZA

Fotos Sebastião Salgado

SINTOMAS MAIS GRAVES EM SUBNUTRIDOS

ROTA ORAL-FECAL

Fotos Sebastião Salgado

CONDIÇÕES BÁSICAS DE SANEAMENTO

CRIANÇAS

Fotos Sebastião Salgado

PPRINCIPAIS BACTÉRIAS QUE CAUSAM DIARREIA E/OU DISENTERIA

GRAM (-) Fam. Enterobacteriaceae E. coli Shigella sp Salmonella sp Yersinia sp Vibrio cholerae Campylobacter sp Pseudomonas sp (oportunista) GRAM (+) Clostridium difficile (oportunista) Clostridium perfringens Clostridium botulinum Staphylococcus aureus

•  Diarréia secretora e aquosa: –  Fezes líquidas abundantes, sem sangue e pus; –  Invasão de tecido ausente, normalmente intestino delgado; –  Ex: Vibrio cholerae, ETEC.

•  Disenteria: –  Pequeno volume fezes, presença de sangue, muco e pus; –  Invasão tecido (intestino grosso); –  Shigella, Entamoeba histolytica

•  Colite hemorrágica: –  Fezes abundantes, semelhante a sangue líquido, sem leucócito –  Invasão de tecido ausente (intestino grosso); –  Ex: EHEC

•  Diarréia aquosa sanguinolenta: –  Fezes abundantes, líquidas, sanguinolentas ou tingidas com

sangue, pus algumas vezes; –  Invasão tecido (íleo e cólon) –  Ex: Salmonella, Campylobacter jejuni, Yersinia enterocolitica.

MECANISMOS: ADESÃO E TOXINA

BACTÉRIA

TOXINA

Sais Água Muco

MECANISMOS: ADESÃO ÍNTIMA

BACTÉRIA

MECANISMOS: INVASÃO

MECANISMOS MOLECULARES: Tipo III de secreção de proteínas

MECANISMOS MOLECULARES: Tipo III de secreção de proteínas

Família Enterobacteriaceae > 40 gêneros e mais de 150 espécies

•  Escherichia •  Shigella •  Salmonella •  Citrobacter •  Klebsiella •  Enterobacter •  Serratia •  Proteus •  Morganella •  Yersinia •  Kluyvera •  Cedecea •  Hafnia •  Erwinia

•  Providencia •  Obesumbacterium •  Xenorhabdus •  Rahnella •  Tatumella •  Trabulsiella •  Ewingella •  Leclercia •  Leminorella •  Moellerella •  Pantoea •  Yokenella •  Edwardsiella

~20 espécies responsáveis por 95% das infecções

Família Enterobacteriaceae

•  Organismos ubiqüitários: - Solo, água, vegetação, flora intestinal.

•  Alguns são comensais Escherichia, Klebsiella, Proteus

•  Alguns são sempre associados a doenças S. typhi, Shigella, Y. pestis

Família Enterobacteriaceae

•  Bastonetes Gram-negativos

•  Podem crescer rapidamente de maneira aeróbia ou anaeróbia (em meios seletivos ou não).

•  Necessidades nutricionais simples:

fermentam glicose; reduzem nitrato; catalase positiva; oxidase negativa – (ver aula prática)

Família Enterobacteriaceae > 40 gêneros e mais de 150 espécies

•  Escherichia •  Shigella •  Salmonella •  Citrobacter •  Klebsiella •  Enterobacter •  Serratia •  Proteus •  Morganella •  Yersinia •  Kluyvera •  Cedecea •  Hafnia •  Erwinia

•  Providencia •  Obesumbacterium •  Xenorhabdus •  Rahnella •  Tatumella •  Trabulsiella •  Ewingella •  Leclercia •  Leminorella •  Moellerella •  Pantoea •  Yokenella •  Edwardsiella

~20 espécies responsáveis por 95% das infecções

Família Enterobacteriaceae ciclo de vida geral

Escherichia coli

E. coli O157:H7 adhering to intestinal cells

E.coli ENTEROPATOGÊNICAS •  Escherichia coli Enterotoxigênica (ETEC)

Intestino Delgado •  Escherichia coli Enteropatoxigênica Clássica (EPEC)

Intestino Delgado •  Escherichia coli Enteroinvasiva (EIEC)

Intestino Grosso •  Escherichia coli Enterohemorrágica (EHEC)

Intestino Grosso •  Escherichia coli Enteroagregativa (EAEC)

Intestino Delgado •  Escherichia coli Aderência Difusa (DAEC)

Intestino Delgado

Escherichia coli Enteropatogênica (EPEC) •  Infecção ocorre pela via oral-fecal. Dose infectante para adultos é

alta (108). Para crianças e recém-nascidos é baixa. Carreadores humanos;

•  Doença pediátrica (0 meses a 1 ano). Infecção nosocomial; •  Tempo de Incubação: 1 a 2 dias; •  Diarréia não absortiva que pode persistir por vários dias.

Intolerância alimentar; •  Sintomas: Diarréia aquosa, cólica, náusea, vômito e febre baixa.

Ocasionalmente são encontrados leucócitos nas fezes; •  Incidência alta principalmente em regiões de higiene precária. •  Tratamento: Reposição de fluidos e sais. Terapia com Antibióticos.

EPEC: FATORES DE PATOGENICIDADE

LESÃO “AE” •  “Attaching and Effacing”; •  Locus cromossômico “LEE”.

Mobilização proteínas do citoesqueleto celular (FAS+);

•  LEE (35kb) - Sistema secreção Tipo III, proteínas EspABD, adesina (Intimina: eaeA).

EPEC: FATORES DE PATOGENICIDADE

Sistema secreção TipoIII. Proteínas: EspABD,

adesina (Intimina: eaeA).

Colonização por EPEC

EPEC no pedestal

EPEC

Escherichia coli Enterotoxigênica (ETEC) •  Infecção ocorre por ingestão de água ou alimentos

contaminados; •  Maior incidência durante o verão; Dose infectante alta; •  Tempo de Incubação: 1 a 2 dias; •  Diarréia Secretória que persiste por 3 a 4 dias; •  Sintomas: Cólica abdominal, náusea, vômito, diarréia; •  Incidência moderada no Brasil; •  Ocorre geralmente em crianças. Diarréia do viajante em

adultos; •  Tratamento: Reposição de fluidos e sais. Fluoroquinolonas.

ETEC: FATORES DE PATOGENICIDADE

FÍMBRIAS •  Reconhecem receptores na

superfície de células da mucosa intestinal;

•  Responsáveis pela adesão bacteriana e colonização do tecido;

•  Vários tipos antigênicos; •  Conferem especificidade de

hospedeiro.

ETEC: FATORES DE PATOGENICIDADE

Toxinas •  Toxina Termo-estável (ST) •  Toxina Termo-lábil (LT)

ETEC: FATORES DE PATOGENICIDADE

•  Toxina Termo-estável (ST) -Pequenos peptídeos secretados pelas ETECs que são tóxicos. -Mantém a estrutura 3D quando aquecidos a mais de 100oC. -Diferentes STs são secretados e reconhecem receptores distintos na superfície celular. -Atuam em vias de sinalização celular. -Muitos deles ativam geralmente guanilato ciclase aumentando os niveis de GMP cíclico que levam a perda de eletrólitos e H2O.

ETEC: FATORES DE PATOGENICIDADE Toxinas Termo-estável (ST) •  Tipos STI (STp e STh) e STII; •  Ativa a guanilato ciclase.

Guanilina e Uroguanilina Agonistas dos receptores de guanilato ciclase. Uma vez ativados participam da regulação do equilibrio de eletrólitos e H2O no epitélio intestinal e renal

ETEC: FATORES DE PATOGENICIDADE

Toxina Termo-lábil (LT). •  Tipos LTI (LTh e LTp) e

LTII; •  Liga - se a r e cep to r e s

presentes na superfície dos enterócitos (GM1);

•  Subunidade A (catalítica) penetra na célula e induz secreção de fluidos.

TOXINAS DE ETEC: EFLUXO DE Cl-

Escherichia coli Enterohemorragica (EHEC)

•  Patógeno emergente de ocorrência no mundo todo; •  Transmissão pessoa a pessoa ou por ingestão de alimentos

contaminados (mal cozidos), leite não pasteurizado, etc; •  Responsável por vários surtos diarréicos e epidemias. Comum

em meses quentes e em crianças menores que 5 anos; •  Dose infectante baixa: 100 bacilos. Tempo de incubação é

geralmente de 3 a 4 dias; •  Diarréia sem gravidade à colite hemorrágica com dor

abdominal, presença de sangue nas fezes (4 a 10 dias). Febre baixa ou ausente;

•  Terapia de suporte. Terapia com antibióticos questionável.

EHEC: FATORES DE PATOGENICIDADE

TOXINA Stx (Shiga) Subunidade B

Subunidade A (vermelho)

Diversas bactérias diferentes codificam toxinas similares a Shiga

Cólera ETEC Shiga

EHEC: FATORES DE PATOGENICIDADE TOXINA Stx (Shiga)

•  Pertence ao grupo de toxinas AB; •  Responsáveis pela maioria dos

sintomas; •  Grupos não relacionados

imunologicamente: Stx1 e Stx2. Genes presentes no genoma de fagos lisogênicos

•  Pentâmero B liga-se ao glicolipídio Gb3 ou Gb4 (Stx2e);

•  Subunidade A é clivada e se liga a rRNA

•  Subunidade A1 (N-glicosidase). Inibe a síntese protéica por inativação 28S rRNA.

EHEC: FATORES DE PATOGENICIDADE

•  Toxinas: - EAST1 (termo-estável, homóloga a STI) - Enterohemolisina (homóloga à hemolisina de UPEC) * Gene ehxA presente em plasmídio 60MD.

•  Intimina: adesão e lesões “AE”; •  Outras adesinas (?); •  Sistema para captação de ferro.

Escherichia coli Enteroinvasiva (EIEC)

•  Transmissão de pessoa a pessoa ou por ingestão de água ou alimentos contaminados;

•  Geralmente associada com surtos e epidemias; •  Invasiva: processo inflamatório; •  Diarréia aquosa. Uma minoria dos pacientes apresentam

disenteria (sangue, muco e leucócitos nas fezes); •  Teste “Sereny”, sondas, PCR, ELISA.

Escherichia coli O104H4 bacterial outbreak (Maio-Junho 2011)

Escherichia coli O104H4 bacterial outbreak (Maio a Junho 2011)

Bactérias produtoras de Shiga Tox (EAEC, não EHEC). Autoridades alemãs indicaram inicialmente que pepinos importados da Espanha seriam as fontes de contaminação (prejuízo de 200M/semana).

3.950 pessoas afetadas, 53 mortes

Escherichia coli O104H4: Genoma publicado em 20/07/2011*

EAEC produtoras de Shiga Tox (não EHEC). Shiga toxin stx2 positive (duas cópias do prófago), provavelmente adquirido via transferencia horizontal. Não contem genes tem genes de eae (aderência intima)

Prospective Genomic Characterization of the German Enterohemorrhagic Escherichia coli O104:H4 Outbreak by Rapid Next Generation Sequencing Technology Mellmann A, Harmsen D, Cummings CA, Zentz EB, Leopold SR, et al. (2011) Prospective Genomic Characterization of the German Enterohemorrhagic Escherichia coli O104:H4 Outbreak by Rapid Next Generation Sequencing Technology. PLoS ONE 6(7): e22751. doi:10.1371/journal.pone.0022751

*

FIM

=Shigella

Escherichia coli Enteroinvasiva (EIEC)

•  Diarréia e/ou disenteria; •  Mecanismo de Patogenicidade

semelhante à Shigella: genes pInv; •  Invasão células da mucosa

intestinal; lise dos vacúolos endocíticos. Multiplica-se no interior da célula hospedeira;

•  Movimenta-se infectando células vizinhas.

Família Enterobacteriaceae > 40 gêneros e mais de 150 espécies

•  Escherichia •  Shigella •  Salmonella •  Citrobacter •  Klebsiella •  Enterobacter •  Serratia •  Proteus •  Morganella •  Yersinia •  Kluyvera •  Cedecea •  Hafnia •  Erwinia

•  Providencia •  Obesumbacterium •  Xenorhabdus •  Rahnella •  Tatumella •  Trabulsiella •  Ewingella •  Leclercia •  Leminorella •  Moellerella •  Pantoea •  Yokenella •  Edwardsiella

~20 espécies responsáveis por 95% das infecções

Shigella sp

•  Bacilos gram (-), anaeróbio facultativos, lisina descarboxialse negativos;

•  Invade células da mucosa intestinal (“M”); •  Disenteria bacilar. Fezes escassas com sangue, muco e pús; •  4 “espécies”: S.dysenteriae, S.flexnery, S.boydii e S.sonnei

(+ de 45 sorotipos); •  Filogenéticamente muito próxima a E. coli.

FATORES DE PATOGENICIDADE Shigella sp

•  Invasão células da mucosa (preferência para células M). Mobilização de proteínas do citoesqueleto;

•  Genes para invasão localizados em plasmídio de alto peso molecular. Sistema secreção tipo III: proteínas Ipa);

•  Genes ativados por condições encontradas nos intestinos: sais biliares, alta osmoralidade, temperatura corpórea (37°C).

Shigella: Tipo III de transporte de proteínas

Shigella: Tipo III de transporte de proteínas

Micróbio (não patógeno)

O encontro de uma célula do sistema imune e um micróbio (não patógeno)

Fusão com lisossomas

Morte do Micróbio

Patógeno

Escape do vacúolo

Shigella

Patógenos que escapam para o citoplasma celular

Shigella

Zona A Zona B Bactéria em divisão

Cauda IcsA

Shigella: Invasão e multiplicação intracelular

E. coli e Shigella: Epidemiologia

•  Habitante da flora normal de mamíferos;

•  in fecção ocor re por ingestão de alimentos ou água contaminados ou ainda por contato;

•  Predominante em áreas subdesenvolvidas.

Shigella EPIDEMIOLOGIA

•  Transmissão pela via oral-fecal (higiene precária). Transmissão por ingestão água ou alimentos menos freqüente;

•  Endêmica em áreas subdesenvolvidas. Dose infectante baixa (10 a 100 bacilos);

•  Maior incidência em crianças entre 1 e 10 anos; •  Em adultos a infecção é geralmente limitada;

Shigella sp: Síndromes •  Diarréia: associada à vômito e desidratação. Agente etiológico

mais freqüente: S.sonnei; •  Disenteria: presença de sangue, PMN e muco nas fezes.

Associada a dores abdominais. Grande perda de proteínas do soro (200-300ml/dia);

•  Ulcerações, inflamação e destruição de células da mucosa (cólon);

•  Sintomas aparecem dentro de 24 a 48 horas. Em adultos não tratados persistem aproximadamente 7 dias;

Shigella sp: Complicações

•  Bacteremia: recém-nascidos (S.dysenteriae sorotipo 1); •  Convulsões: 25% crianças abaixo 4 anos; •  Artrite: antígeno de histocompatibilidade HLA-B27; •  Síndrome Urêmica Hemolítica: S.dysenteriae sorotipo

1. Associada à expressão Stx e provavelmente ao LPS. Destruição de vasos sangüineos.

TRATAMENTO, PREVENÇÃO E CONTROLE

•  Reposição oral de fluidos (desidratação não seja freqüente);

•  Quadros mais graves: reposição fluidos por via intravenosa;

•  Terapia com antibióticos. Depende do paciente e da virulência bacteriana.

•  Educação. Condições básicas de saneamento e higiene.

Shigella navegando na actina celular...

Bactérias intestinais

•  Saneamento básico; •  Diminuição da pobreza; •  Informação e educação; •  Terapia com

antimicrobianos; •  Vacinas.

VACINAS

•  Bacterina; •  Toxóides •  Vacinas de subunidades:

- fímbrias - subunidade B de LT (LTb) - mutantes de LT

•  Linhagens vivas, atenuadas - Salmonella, Shigella, Vibrio.

PREVENÇÃO E CONTROLE

•  Saneamento básico;

•  Diminuição da pobreza;

•  Informação e educação;