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IMUNO/MICRO FUNGOS IMPORTÂNCIA • Os fungos representam um diverso grupo de organismos ubíquos que tem como principal objetivo degradar a matéria orgânica. • Todos os fungos podem existir como: ➢ Heterotróficos ou saprófitas (se nutrem de materiais mortos ou em decomposição). ➢ Simbiontes (vivem em conjunto com benefício mútuo). ➢ Comensais (vivem em estreita relação em que apenas um organismo é beneficiado e o outro não é prejudicado). ➢ Parasitas (vivem à custa de outro e esta relação é prejudicial ao hospedeiro). • Os fungos emergiram ultimamente como a principal causa de doenças em humanos, principalmente em pessoas imunossuprimidas ou hospitalizadas com doenças de base graves. Nestes pacientes, os fungos atuam como patógenos oportunistas, causando infecções de altas morbidade e mortalidade. • A incidência total de micoses invasivas e a lista de fungos patógenos oportunistas aumentam a cada ano. • Logo, não existem fungos não patogênicos. Este aumento das infecções fúngicas pode ser atribuído ao crescente aumento do número de pacientes imunossuprimidos, incluindo: ➢ Transplantados. ➢ Portadores da síndrome da imunodeficiência adquirida (AIDS). ➢ Pacientes com câncer sob uso de quimioterapia. ➢ Aqueles com doença de base grave submetidos a procedimentos invasivos. TAXONOMIA, ESTRUTURA E REPRODUÇÃO DOS FUNGOS • Os fungos são classificados em seu próprio reino, o reino Fungi. • São organismos eucariotas. • Possuem parede celular rígida composta de quitina, glicana e uma membrana plasmática em que o ergosterol (esterol) é o principal componente que substitui o colesterol. • A taxonomia clássica dos fungos é baseada na morfologia e na formação dos esporos. Porém, cada vez mais as características estruturais, bioquímicas e moleculares são consideradas na classificação, gerando mudanças na denominação taxonômica original. • Os fungos podem ser uni ou multicelulares. • O agrupamento mais simples (de acordo com a morfologia) é composto por: ➢ Leveduras. ➢ Fungos filamentosos. LEVEDURAS: ➢ Célula que se reproduz por brotamento ou fissão, em que a célula progenitora ou “célula-mãe” se modifica e dá origem a uma descendência ou “célula-filha”. 2 ➢ As células-filhas podem alongar-se e formar estruturas com formato de salsicha chamadas pseudo-hifas. ➢ As leveduras são geralmente unicelulares e produzem colônias redondas, pastosas ou mucoides em ágar. ➢ 99 FUNGOS FILAMENTOSOS: ➢ São organismos multicelulares constituídos de estruturas tubulares, chamadas de hifas, que se alongam na extremidade em um processo conhecido como extensão apical. ➢ As hifas podem ser cenocíticas (asseptadas ou com poucos septos) ou septadas (divididas por paredes transversais). ➢ As hifas se mantêm unidas para produzir uma estrutura semelhante a um tapete chamada de micélio. ➢ As colônias dos fungos filamentosos são frequentemente descritas como filamentosas, aveludadas ou algodonosas. ➢ Temos as hifas vegetativas, que crescem sobre ou entre a superfície do meio de cultura, e também hifas aéreas que se projetam acima da superfície do meio. ➢ As hifas aéreas podem produzir estruturas especializadas conhecidas como conídios (estrutura de reprodução assexuada) que podem ser produzidos por um processo blástico (brotamento) ou processo tálico, em que fragmentos de hifas dão origem a células individuais ou artroconídios. Os conídios são facilmente dispersos pelo ar e servem para disseminar o fungo. ➢ Muitos fungos de importância clínica são denominados dimórficos, pois podem existir sob a forma de levedura ou de fungo filamentoso. • A maioria dos fungos apresenta respiração aeróbia, embora alguns sejam anaeróbios facultativos (fermentadores) e outros sejam estritamente anaeróbios. • Seu metabolismo é heterotrófico e são bioquimicamente versáteis na produção primária (p. ex., ácido cítrico, etanol e glicerol) e metabólitos secundários (p. ex., antibióticos [penicilina], amanitenos, aflatoxinas). • Em relação às bactérias, os fungos são de crescimento lento, com tempo de duplicação celular de horas em vez de minutos. • Cerca de 200 são conhecidos como causas de doença em humanos, embora este número pareça estar aumentando. CLASSIFICAÇÃO DAS MICOSES HUMANA • Além da classificação taxonômica formal dos fungos, as infecções fúngicas podem ser classificadas de acordo com os tecidos 3 infectados e com as características específicas dos grupos de organismos. • Estas classificações incluem: ➢ Micoses superficiais, cutâneas e subcutâneas. ➢ Micoses endêmicas (sistêmicas e Subcutâneas ou de implantação). ➢ Micoses oportunistas. MICOSES SUPERFICIAIS • São aquelas infecções que estão limitadas às superfícies da pele e dos pelos. • Elas não são destrutivas e são apenas de importância cosmética. • Pitiríase versicolor: caracterizada pela descoloração ou despigmentação e descamação da pele. • Tinea nigra: refere-se a manchas pigmentadas em castanho ou negro localizadas principalmente nas palmas das mãos. • Pedra negra e pedra branca: nódulos compostos por hifas que envolvem as hastes dos pelos. • Os fungos associados a estas infecções superficiais: incluem Malassezia spp., Hortae weneckii, Piedraia hortae e Trichosporon spp. MICOSES CUTÂNEAS • São infecções da camada queratinizada da pele, pelos e unhas. • Estas infecções podem provocar uma resposta do hospedeiro e se tornar sintomáticas. • Os sinais e sintomas incluem prurido, descamação, pelos tonsurados, lesões arredondadas na pele e unhas espessadas e opacas. • Dermatófitos são fungos classificados nos gêneros: Trichophyton, Epidermophyton e Microsporum. • As infecções da pele que envolvem estes organismos são chamadas de dermatofitoses. • Tinea unguium: refere-se a infecções nas unhas que envolvem estes agentes. • Onicomicoses: incluem infecções das unhas causadas pelos dermatófitos, assim como também fungos não dermatófitos, tais como Candida spp. e Aspergillus spp. MICOSES SUBCUTÂNEAS • As micoses subcutâneas envolvem as camadas mais profundas da pele, incluindo a córnea, os músculos e o tecido conjuntivo, e são causadas por um largo espectro de fungos taxonomicamente diversos. • Os fungos ganham acesso aos tecidos mais profundos normalmente por inoculação traumática e permanecem localizados, causando a formação de abscessos e úlceras que não cicatrizam. • O sistema imunológico do hospedeiro reconhece os fungos, resultando em destruição tecidual variável e frequentemente em uma hiperplasia epiteliomatosa. • As infecções podem ser causadas por fungos filamentosos hialinos tais como Acremonium spp. e Fusarium spp. e por fungos pigmentados ou dematiáceos, tais como 4 Alternaria spp., Cladosporium spp., e Exophiala spp. • As micoses subcutâneas tendem a permanecer localizadas e raramente se disseminam sistemicamente. MICOSES ENDÊMICAS • São infecções fúngicas causadas por fúngicos dimórficos clássicos: ➢ Histoplasma capsulatum. ➢ Blastomyces dermatitidis. ➢ Coccidioides immitis. ➢ Coccidioides posadasii. ➢ Paracoccidioides brasiliensis. • Estes fungos exibem dimorfismo térmico (existem como leveduras ou esférulas a 37 °C, e como fungos filamentosos a 25 °C) e geralmente estão confinados a regiões geográficas onde eles ocupam nichos ambientais ou ecológicos específicos. • As micoses endêmicas são frequentemente referidas como micoses sistêmicas, porque estes organismos são verdadeiros patógenos e podem causar infecções em indivíduos saudáveis. • O fungo dimórfico Penicillium marneffei foi adicionadoà lista de agentes causadores de micoses endêmicas. • Todos estes agentes produzem uma infecção primária no pulmão, com subsequente disseminação para outros órgãos e tecidos. MICOSES OPORTUNISTAS • São infecções atribuídas aos fungos que são normalmente comensais humanos ou no ambiente. • Com exceção de Cryptococcus neoformans, estes organismos exibem uma virulência inerentemente baixa ou limitada, e causam infecções em indivíduos que estão debilitados, imunossuprimidos, ou são portadores de aparelhos protéticos implantados ou cateteres vasculares. • Praticamente, qualquer fungo pode atuar como um patógeno oportunista. • Os patógenos fúngicos oportunistas mais comuns são as leveduras Candida spp. e Cryptococcus neoformans, o fungo filamentoso Aspergillus spp. e Pneumocystis jirovecii. • Devido à sua inerente virulência, Cryptococcus neoformans é frequentemente considerado um patógeno “sistêmico”. Embora este fungo possa causar infecção em indivíduos imunologicamente normais, ele é mais visto como patógeno oportunista na população imunocomprometida. PATOGÊNESE DAS DOENÇAS FÚNGICAS • O entendimento sobre a patogênese das infecções fúngicas é limitado. • Poucos fungos são suficientemente virulentos p/ serem considerados patógenos primários. • Patógenos primários: • São aqueles capazes de iniciar uma infecção em um hospedeiro normal, aparentemente imunocompetente. • Eles são capazes de colonizar o hospedeiro, encontrar um nicho microambiental adequado com substratos nutricionais suficientes, evitar ou subverter os mecanismos de defesa do hospedeiro, e então se multiplicar dentro do nicho microambiental. • Entre os patógenos fúngicos primários temos 4 fungos ascomicetos, os patógenos dimórficos endêmicos: ➢ Blastomyces dermatitidis. ➢ Coccidioides immitis (e C. posadasii). ➢ Histoplasma capsulatum. ➢ Paracoccidioides brasiliensis. 5 • Cada um desses microrganismos possui supostos fatores de virulência que lhes permitem romper ativamente as defesas do hospedeiro que normalmente restringem o crescimento invasivo de outros microrganismos. • Quando um grande número de conídios de algum desses quatro fungos é inalado por humanos, mesmo se esses indivíduos forem saudáveis e imunocompetentes, geralmente ocorrem infecção e colonização, invasão tecidual e disseminação sistêmica do patógeno. • Como ocorre com a maioria dos patógenos microbianos primários, esses fungos podem também agir como patógenos oportunistas, uma vez que as formas mais graves de cada uma dessas micoses são vistas mais frequentemente em indivíduos com comprometimento das defesas imunes inata ou adquirida. • Em geral, indivíduos saudáveis e imunocompetentes apresentam alta resistência inata à infecção fúngica, apesar de serem constantemente expostos às formas infecciosas de diversos fungos presentes como parte da microbiota normal (endógenos) ou no ambiente (exógenos). • Os patógenos fúngicos oportunistas, como Candida spp., Cryptococcus neoformans e Aspergillus spp., somente causam infecção quando ocorrem quebras nas barreiras protetoras da pele e membranas mucosas ou quando falhas no sistema imune do hospedeiro permitem a penetração, colonização e reprodução no hospedeiro. • Entretanto, mesmo nas infecções oportunistas, há fatores associados ao organismo, e não ao hospedeiro, que contribuem para a capacidade do fungo de causar doença. • Todos os patógenos fúngicos primários são agentes de infecções respiratórias e nenhum deles é parasita obrigatório. • Cada um tem uma fase saprofítica caracterizada por hifas septadas fragmentadas, normalmente encontradas no solo ou em vegetais em decomposição e que se disseminam pelo ar. • Da mesma maneira, a fase parasitária de cada fungo está adaptada ao crescimento a 37 °C e à reprodução assexuada no nicho ambiental alternativo da mucosa respiratória do hospedeiro. • Essa habilidade de existir em formas morfogenéticas alternadas (dimorfismo) é uma das várias características especiais (fatores de virulência) que permitem esses fungos competirem com as condições ambientais hostis do hospedeiro. BLASTOMYCES DERMATITIDIS • B. dermatitidis frequentemente causa uma infecção respiratória autolimitada. • Entretanto, a blastomicose se diferencia de outras micoses endêmicas pela alta incidência de doença clínica. • Os fatores importantes para a sobrevida in vivo de B. dermatitidis, como quaisquer patógenos dimórficos endêmicos, são: ➢ Capacidade de o patógeno inalado alcançar os alvéolos. ➢ Sofrer transformação para uma outra fase (levedura ou esférula) capaz de se replicar a 37 °C. ➢ Colonizar a mucosa respiratória. • Após a inalação de conídios ou fragmentos de hifas de B. dermatitidis, os elementos da fase saprofítica do fungo supostamente entram em contato e aderem à camada epitelial dos alvéolos, sofrendo transformação para a fase parasitária de levedura, em um processo chamado de dimorfismo térmico. 6 • Essa conversão de conídio para as formas maiores de levedura fornece uma importante vantagem à sobrevida ao fungo. • Enquanto os conídios são pequenos o suficiente para serem rapidamente ingeridos e destruídos pelos neutrófilos humanos, as leveduras são capazes de resistir ao ataque fagocítico dos neutrófilos e das células mononucleares durante os estágios iniciais da resposta inflamatória. • Em vez de se adaptarem ao microambiente intracelular dos fagolisossomas, as leveduras de B. dermatitidis desprendem seu antígeno imunodominante da superfície da célula e modificam a composição de sua parede celular, permitindo que escapem ao reconhecimento pelos macrófagos. Assim, eles são capazes de colonizar tecidos e se disseminar pela corrente sanguínea. MODULAÇÃO DAS INTERAÇÕES ENTRE AS LEVEDURAS E O SISTEMA IMUNE DO HOSPEDEIRO • O principal componente imunorreativo presente na superfície das células leveduriformes, mas não nos conídios de B. dermatitidis, é uma glicoproteína da parede celular de 120 kDa, WI-1. • Essa glicoproteína parece ter participação fundamental na patogênese de B. dermatitidis, promovendo adesão da célula leveduriforme ao macrófago e induzindo uma potente RI humoral e celular. • Cepas mutantes não virulentas de B. dermatitidis que expressam altos níveis de WI-1 em sua superfície celular são reconhecidas por macrófagos, fagocitadas, e rapidamente eliminadas do hospedeiro. Em contraste, cepas virulentas desse fungo desprendem grandes quantidades de WI-1 durante o crescimento, sendo capazes de evitar o reconhecimento pelos macrófagos por este processo. • A apresentação de WI-1, sendo associada à superfície celular ou desprendida da célula para o ambiente, é um aspecto fundamental da patogenicidade deste fungo. • A composição de carboidratos da parede celular da levedura desempenha uma função na apresentação e desprendimento de WI-1 e, portanto, na patogenicidade. • Um dos principais componentes da parede celular da levedura é a 1,3-α-glucana. • Há uma relação inversa entre a quantidade de 1,3-α-glucana presente na parede celular de B. dermatitidis e a quantidade de WI-1 na superfície celular. • Cepas virulentas de B. dermatitidis: produzem leveduras que possuem paredes celulares espessadas com muita 1,3-α-glucana e, quando maduras, apresentam pouca WI-1 na superfície celular. • Já as cepas não virulentas exibem paredes finas com ausência de 1,3-α-glucana, mas com WI-1 abundante em sua superfície. APRESENTAÇÃO DE ANTÍGENOS DE SUPERFÍCIE MODULA A VIA DAS CÉLULAS T AUXILIARES DA RESPOSTA IMUNE • Há diferentes subpopulações de células T auxiliares CD4 que secretam diversos padrões de citocinas em resposta a um estímulo antigênico. As células TH podemse tornar polarizadas, secretando predominantemente: ➢ IL-2 e interferon-γ (IFN-γ) (padrão TH1). ➢ IL-4, IL-5 e IL-10 (padrão TH2). • IFN-γ e IL-2 ativam respectivamente macrófagos e células citotóxicas T e NK (natural killer), para a eliminação de organismos intracelulares. • Já as citocinas TH2 favorecem o crescimento e diferenciação de células B, a mudança de isótipos para IgE e a diferenciação e ativação de eosinófilos. 7 • A resposta imune mediada por células T contra B. dermatitidis é essencial para imunoproteção contra esse patógeno. • Camundongos imunizados com WI-1 desenvolveram uma forte resposta TH2 contra os antígenos. É notável que os animais infectados que desenvolveram características de uma resposta TH2 morreram com uma infecção crônica e progressiva, enquanto os animais infectados que desenvolveram uma resposta TH1 restringiram a disseminação do patógeno e foram capazes de responder à terapia antifúngica e se recuperar da doença. • Portanto, uma forte resposta TH2 pode não ser útil na eliminação da infecção por B. dermatitidis, podendo até mesmo retardá-la. • Por liberar grandes quantidades do fragmento de WI-1, as células leveduriformes de B. dermatitidis podem enganar as duas vias da RI por evasão da resposta celular e pelo estímulo de uma resposta humoral dominante, porém ineficaz. MIMETISMO MOLECULAR • A produção de moléculas por um microrganismo patogênico que são estruturalmente antigênica e funcionalmente semelhantes a moléculas do hospedeiro é denominada mimetismo molecular. • Em alguns casos, a infecção pode resultar na geração de anticorpos que apresentam reação cruzada com tecidos do hospedeiro e produzem uma patologia do tipo autoimune. • Foi demonstrado que fungos produzem moléculas semelhantes funcionalmente, mas nem sempre estruturalmente, a moléculas do hospedeiro (“mimetismo funcional”). • Foram identificadas moléculas fúngicas que funcionam de maneira similar às integrinas, aos receptores de complemento e aos hormônios sexuais. • Uma proteína que se liga ao estrogênio foi isolada de frações citosólicas de C. immitis. Sabe-se que as concentrações fisiológicas de progesterona e 17-β-estradiol estimulam a taxa de crescimento de C. immitis e a liberação de endósporos. • Estas informações correlacionam com o reconhecimento de que a gravidez, principalmente durante o 3ª trimestre, apresenta um grande fator de risco para coccidioidomicose disseminada. PATÓGENOS OPORTUNISTAS • O estado do hospedeiro é de fundamental importância na determinação da patogenicidade de patógenos fúngicos oportunistas, como Candida spp., C. neoformans e Aspergillus spp. • Na maioria dos casos, esses organismos podem existir como colonizadores benignos ou saprófitas ambientais, só causando infecções sérias quando há uma diminuição das defesas do hospedeiro. • Existem fatores associados a estes organismos, que podem ser considerados “fatores de virulência”, por contribuírem para o processo patológico, e, em alguns casos, que podem explicar as diferenças entre as patogenicidades dos diversos organismos.