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Microbiologia Caderno de estudos de micologia 1 Estrutura fúngica o Constituída pelos principais componentes encontrados nos organismos eucarióticos. o Podem ser uni ou multicelulares (quando as células são tubulares – hifas- cujo conjunto constitui o micélio). o São células eucarióticas. Principais estruturas da célula fúngica Parede celular o Responsável pela rigidez da célula fúngica. o Composta de polissacarídeos de natureza celulósica ou quitínica, proteínas e lipídios rigidez à parede celular. o As glucanas e as mananas estão combinadas com proteínas, formando as glicoproteínas, manoproteínas e glicomanoproteínas. o A quitina, um polímero (1,4) de 2- acetamida-2-deoxi--beta-D-glicose principal componente estrutural do exoesqueleto de invertebrados e da parede celular fúngica. o Não possui peptídeoglicanos. Parede celular o Composta de duas camadas de fosfolipídios revestidas por proteínas e inúmeras invaginações originam um sistema de vacúolos e vesículas (contato com meio interno e externo). o Proteínas servem como enzimas, que fornecem à membrana diferentes propriedades funcionais. o Membrana citoplasmática contendo esteróis na forma de ergosterol (não colesterol!) síntese de antifúngicos. Citoplasma o Onde ocorrem as sínteses e o metabolismo energético e plástico. o Contém: Inclusões de glicogênio principal substância de reserva de energia dos fungos Vacúolos de alimentos e gorduras; → Vacúolos são de vários tamanhos e podem ter a função digestiva ou de reserva, armazenando glicogênio. Mitocôndrios responsáveis pelos mecanismos energéticos; → Sítio da fosforilação oxidativa e contem DNA e ribossomos próprios. Ribossomos e retículo endoplasmático responsável pela síntese de proteínas. → Sistema comunicante que se espalha pela célula e é ligado à membrana nuclear, mas não à membrana plasmática e pode ser revestido externamente por ribossomos ou não. Aparelho de Golgi sistema de vesículas, canalículos e estruturas tubulares, está envolvido em processos de síntese e secreção, ligados à química de carboidratos. Núcleo o Podem ter um, dois ou mais núcleos. o Núcleo contendo carioteca. o O núcleo contém: Cromossomos lineares. DNA de fita dupla em hélice, de natureza proteica, contendo DNA e RNA. o Nucléolo: Corpúsculo. Sítio de produção do RNA ribossomal. Cápsula o Alguns fungos (como Cryptococcus neoformans) apresentam uma cápsula de natureza mucopolissacarídica com estrutura fibrilar composta de amilose. o A cápsula é importante na patogenia desse fungo por dificultar a fagocitose. Morfologia e reprodução dos fungos Morfologia o A identificação dos fungos é baseada principalmente em suas características morfológicas. o Apresentam uma variedade grande de tipos morfológicos, desde os mais simples até os mais complexos. o Fungos incluem as leveduras, os bolores e os cogumelos (fungos macroscópicos). Os bolores: formam colônias filamentosas de variados tipos morfológicos (algodonosas, pulverulentas, aveludadas e outros) e com grande variedade grande de pigmentos. → Multicelulares → Unidade estrutural representada pela hifa. → Estrutura tubular, cujo conjunto é denominado de micélio (se desenvolve no interior do substrato funcionando como elemento de sustentação e de absorção dos nutrientes micélio vegetativo). → O micélio que se projeta na superfície e cresce acima do meio de cultivo é o micélio aéreo. Micélio aéreo pode se diferenciar e formar o micélio reprodutivo (formação dos esporos ou propágulos origem sexuada e assexuada). O micélio reprodutivo é de importância fundamental na identificação morfológica da maioria das espécies fúngicas. O micélio vegetativo dos bolores é pluricelular filamentoso e pode ser septado ou contínuo (cenocítico) pode formar estruturas de resistência, propagação ou fixação em substratos. a) Artroconídio ou artrósporo fragmentação do micélio vegetativo em estruturas retangulares com formação de uma parede espessa ao redor. b) Clamidoconídio ou clamidósporo estruturas de resistência (apresentando células arredondadas, de parede dupla e espessa e volume aumentado, de localização apical ou intercalar em relação ao micélio). Formados em condições ambientais adversas, como escassez de nutrientes, de água e temperaturas não favoráveis ao desenvolvimento fúngico. c) Esclerócio corpúsculo duro e parenquimatoso de coloração escura, formado pelo entrelaçamento de hifas; d) Rizóide prolongamentos emitidos pelo micélio e que servem para absorver alimentos. e) Apressórios (órgãos de fixação) f) Outras estruturas, como hifas em espiral, hifas pectinadas, etc. funções não são bem conhecidas. Leveduras: → Apresentam colônias pastosas, de cor creme, branca, preta, rosa, dependendo da espécie, sendo que a maioria varia de branca a creme. → Unicelulares → Não apresentando diferenciação morfológica entre parte vegetativa e reprodutiva. → Células têm formas arredondadas, ovóides ou alongadas. o Principais estruturas de reprodução dos fungos leveduriformes e filamentoaoa: O micélio vegetativo Em determinados pontos se diferencia em estruturas de reprodução, com morfologias características importantes na identificação dos fungos. Essas estruturas constituem o micélio reprodutivo, que cumpre as funções de disseminação e preservação da espécie. No micélio reprodutivo há formação de células especiais denominadas esporos, que apresentam formas variadas: → Cilíndricos, elípticos, fusiformes, ovoides, baciliformes, piriformes e outras; hialinos ou pigmentados; simples ou septados, com septos transversais, longitudinais; lisos, verrucosos ou ciliados; grandes, pequenos. → A morfologia dos esporos e o modo de formação são características importantes na identificação de gêneros e espécies de fungos. Esporos o De acordo com sua origem, podem ser: Assexuados quando são formados por reprodução assexual ou agâmica. Sexuados quando formados pela fusão de células com caráter de sexualidade. o Os esporos sexuados e assexuados podem ser formados no interior (endósporo) ou fora (ectosporo) de estruturas do micélio reprodutivo. Ectosporo assexuados e sexuados Ectosporos assexuados: → Origem assexuada denominadas conídios. → Podem ser formadas na extremidade das hifas especiais (mais comum) conidióforos (ramificados ou não). → Podem ser formadas ao longo do micélio vegetativo conídios sésseis. Conídios representam o modo mais comum de reprodução assexuada e cumprem importante papel na dispersão dos fungos na natureza. Podem ser: a) Hialinos ou pigmentados e apresentam; b) Formas diferentes — esféricos, fusiformes, cilíndricos, piriformes etc.; c) Com parede lisa ou rugosa; d) Formados por uma única célula ou ter septos em um ou dois planos, apresentando-se isolados ou agrupados. Endósporo → Estrutura dos fungos assexuados filamentosos que possuem hifas não septadas. → Os endósporos assexuados originam-se em estruturas denominadas esporângios por um processo de clivagem do citoplasma e são chamados de esporangiosporos zigomicetos. Ectosporos sexuados (propagulos): → Originam-se da fusão de estruturas diferenciadas com caráter de sexualidade. → O núcleo haplóide de uma célula doadora funde-se com o núcleo haplóide de uma célula receptora, formando um zigoto. → Posteriormente, por divisão meiótica, originam-se quatro ou oito núcleos haplóides, alguns dos quais se recombinarão geneticamente. Propágulos sexuados externos: → Denominados basidióporos.→ São formados na extremidade de uma hifa fértil (basídio). Propágulos sexuados internos: → Endósporo: Denominados ascósporos e são formados no interior de células especiais (ascos). Podem ser simples, ou distribuir-se em locus ou cavidades do micélio. A reprodução sexuada entre os fungos contribui, através da recombinação genética, para a variabilidade necessária ao aperfeiçoamento da espécie. o A fase sexuada dos fungos é denominada teleomórfica ou perfeita e a fase assexuada, anamórfica ou imperfeita. Parassexualidade: Aspergillus. Fusão entre hifas e formação de hetocário que contém núcleos haplóides. Às vezes, esses núcleos fundem-se e originam núcleos diploides, heterozigóticos, cujos cromossomos homólogos sofrem recombinação durante a mitose. Pleomorfismo: dificuldade de identificação de determinadas espécies de fungos, devido perda das características morfológicas originais (diferenciação prejudicada). Taxonomia dos Fungos o A classificação dos fungos baseada, principalmente, em critérios morfológicos, reprodutivos e fisiológicos ou características comuns entre níveis taxonômicos. Cada nível apresenta um nome seguido de sufixo especial: Phylum ou filo: sufixo mycota; Subfilo: sufixo mycotina; Classe: sufixo mycetes; Ordem: sufixo ales; Família: sufixo aceae; Gênero e espécie: sem radicais específicos. o Os fungos patogênicos e oportunistas mais importantes estão distribuídos em três filos do reino Fungi: Zygomycota, Basidiomycota, Ascomycota e no grupo dos Deuteromycetes, atualmente denominados de fungos anamórficos. Filos o Filo Ascomycota → A principal característica presença de asco (estrutura em forma de bolsa ou saco, onde são produzidos os ascósporos esporos de origem sexuada), com várias formas e número, dependendo da espécie. → A maioria das espécies patogênicas para o homem é enquadrada nesse filo nas classes Hemiascomycetes, Loculoascomycetes e Plectomycetes. o Filo Basidiomycota: → Engloba os fungos superiores ou cogumelos. → Os fungos desse filo são caracterizados por ectosporos de origem sexuada, os basidiósporos, típicos para cada espécie. o Filo Zygomycota → Fungos com micélio cenocítico. → Representantes desse filo reprodução sexuada pela formação de zigosporos ou assexuada com a produção de esporos, os esporangiosporos, no interior de esporângios. → Os fungos de interesse médico são agrupados principalmente na classe dos Zygomycetes, ordens Mucolares e Entomophthorales. o Fungos anamórficos → pertencentes ao antigo grupo Deuteromycetes, atualmente denominado de fungos anamórficos ou fungos imperfeitos, fungos assexuados, fungos conidiais, ou fungos mitospóricos. → Grande parte destes fungos, atualmente, com os recursos da biologia molecular, está sendo reenquadrado principalmente no filo Ascomycota. → A maioria dos fungos deste grupo tem hábitat no solo e são os principais componentes da microbiota atmosférica e incluem fungos patogênicos e oportunistas, antigamente agrupados nas classes Blastomycetes, Coelomycetes e Hyphomycetes. o Filo Oomycota → Compreende aproximadamente 700 espécies que possuem características de parede celular com celulose e hábitat próprio, geralmente a água. → Nesse filo, é enquadrado o fungo Pythium insidiosum, de relativa importância em micologia médica. Ecologia dos fungos Habitat e vias de dispersão o Constituem nichos ecológicos nos mais variados ambientes. o Maioria encontrada no solo, junto a outros microorganismos ciclagem de nutrientes. → Fungos patogênicos também podem ser encontrados no solo. o Alguns fungos têm os vegetais como hospedeiros exclusivos (só se multiplicam em contato com esses). o Fungos associados à raízes de vegetais micorriza. → Micoses subcutâneas podem ser adquiridas através de ferimentos com fragmentos vegetais. o A água constitui um habitat para alguns grupos de fungos algumas espécies causam doenças em peixes, humanos e outros animais. → Não crescem em meios de cultivo usuais na clinica médica. o Alguns fungos fazem parte da microbiota endógena ou transitória do homem e de outros animais. → Espécies do gênero cândida habitantes natural do trato intestinal e cavidade vaginal. → Malassezia microbiota normal do couro cabeludo do homem e do conduto auditivo do cão. o Dispersão: → Eficiência da dispersão produção de propágulos, principalmente os esporos, em alta quantidade ou fragmentos de micélio vegetativo. → Ocorre através de várias vias: Ar atmosférico; Água; Insetos; Homens; Outros animais; a) Principal via de dispersão ar atmosférico (propágulos levados a grandes distâncias). Anemófilos. Causadores de alergias respiratórias asma brônquica e rinites alérgicas. São introduzidos a ambientes internos através do ar atmosférico colonizam ambientes anteriores, se multiplicam e aumetam o seu numero nesses mabientes. Em determinado momento uma espécie pode suplantar outra desequilíbrio doença. Causam micoses sistêmicas (Paracoccidioidomicose, Histoplasmose e Criptococose adquiridas pela aspiração dos propágulos). b) Água: Fungos presentes em água doce e salgada. São os mesmos fungos transportados pelo ar atmosférico, com pequenas diferenças. c) Homens e animais: Importantes dispersores. Fungos presentes na microbiota endógena e na superfície corporal (microbiota transitória). Podem ainda constituir-se em agentes primários de lesões oculares, otites e onicomicoses, entre outras micoses. Maioria dos fungos presentes na superfície corporal dos homens e animais mesmo verificados no ar atmosférico. d) Insetos: Importantes dispersores de fungos. o Habitat dos fungos e forma de dispersão importância diagnóstica. → Processo de dispersão: os fungos encontram um substrato adequado e condições ambientais favoráveis germinam multiplicam-se formam colônias, ou dependendo da espécie, permanecem invisíveis a olho nu, por longos períodos. o Fungos possuem uma grande variabilidade enzimática colonização de vários tipos de substrato (alimento, madeira, argamassas, tintas, vegetais, homem, animais e outros). o Em condições inadequadas permanecem invisíveis a olho nu. Síndrome dos edifícios doentes (SED) Sinais e sintomas relacionados à má qualidade do ar de interiores, principalmente em ambientes climatizados artificialmente, com concentrações acima do aceitável de contaminantes químicos e biológicos. Sinais e sintomas: congestão, ressecamento e prurido nasal, dispnéia, cefaléia, faringites, tonturas, fadiga, dificuldades de concentração, náuseas, urticária, letargia, prurido e ardor nos olhos, anormalidades na pele, irritação do nariz e garganta. Doenças relacionadas a edifícios (DRE) Doenças com causa definida geralmente, desencadeadas por agentes biológicos ou químicos presentes no ar de determinados ambientes. São relacionadas a mecanismos imunológicos, processos infecciosos ou toxicidade direta dos agentes causais. Asma brônquica, pneumonite alérgica, febre do umidificador, legionelose e aspergilose são alguns exemplos. Fisiologia dos fungos o Fungos: → Micro-organismos eucarióticos; → Amplamente distribuídos no solo, na água, em alimentos, nos vegetais, em detritos em geral, em animais e no homem. → Em sua maioria são aeróbios obrigatórios, com exceção de certas leveduras fermentadoras anaeróbias facultativas. → Não possuem mecanismos químicos fotossintéticos ou autotróficos para produção de energia ou síntese de constituintes celulares. o Metabolismo dos fungos: → Fungos absorvem oxigênio e desprendem anidrido carbônico duranteseu metabolismo oxidativo. → Meio com pouco oxigênio fungos se desenvolvem de maneira muito lenta crescimento vegetativo e reprodução assexuada. → Meios ricos me oxigênio reprodução sexuada. → Respiração oxidação da glicose (obtenção de energia). → Condições aeróbias: Via da hexose monofosfato 30% da glicose. → Condições anaeróbias: Via de Embden-Meyerhof formção do piruvato. Saccharomyces cerevisiae fermentação alcoólica importância econômica. → Não apresentam clorofila se nutrem de substâncias orgânicas não produzidas por eles. Podem ser: sapróbios, parasitas ou simbiontes. a) Sapróbios substâncias orgânicas inertes (muitas em decomposição). b) Parasitas se desebcilvem em outros organismos vivos (hospedeiros) e se nutrem de substâncias em suas células vivas. c) Simbiontes associam-se com outros organismos (funções mutuas). o Nutrição dos fungos: → Absorção: processo em que exoenzimas hidrolisam macromoléculas, tornando-as assimiláveis através de mecanismos de transporte. Principais enzimas encontradas em fungos: Lípases; Invertases; Lactases; Amilases; Proteinases; Alguns fungos conseguem hidrolisar substâncias complexas como: quitina, osso, couro e materiais plásticos. → Substâncias essenciais para o desenvolvimento de fungos: D-glicose, sacarose, amido, celulose, maltose; substâncias nitrogenadas (sais de amonia ou nitratos) inorgânicos. Peptonas e sais minerais de sulfatos e fosfatos orgânicos. Oligoelementos ferro, zinco, manganês, cobre, molibdênio e cálcio pouca quantidade. Alguns fungos requerem fatores de crescimento que não conseguem sintetizar, em especial vitaminas como tiamina, biotina, riboflavina, ácido pantotênico e outros. O meio artificial mais utilizado Sabouraud. Utiliza como fonte de carbono (C) a glicose Como fonte de nitrogênio (N), a peptona; A maioria dos fungos assimila essas duas substâncias conseguindo desenvolver-se nesse meio. Identificação de grupos de leveduras auxanograma (teste de assimilação de fonte de carbono e nitrogênio) baseado na capacidade e assimilação. o Unidade: → Faixa ótima: 75-95%. → Podem suportar uma grande de variação de temperatura extremamente baixos e altos. o Osmolaridade: → Todos os fungos necessitam de água para seu desenvolvimento. → Espécies halófilicas vivem em ambiente com alta concentração de sal. → Necessidades de crecmento do fungo medida pela atividade da água. Aa = p/po. Pressão de vapor de um determinado material (p) Pressão de vapor da água pura (po), nas mesmas condições. Valores da atividade de água oscilam entre 0 e 1. À medida que uma solução se concentra, a pressão de vapor e a atividade de água diminuem, a partir do valor máximo 1, que é o valor encontrado na água pura. Atividade mínima da água faixa de 0,80; abaixo de 0,60 de atividade de água, os fungos em geral não se reproduzem. o Temperatura: → Abrange uma larga faixa. → Há espécies psicrofilas, mesófilas e termófilas. → Importância medica fungos mesófilos (20°-30°). o A morfologia dos fungos varia de acordo com as condições nutricionais e temperaturas de seu desenvolvimento. o Dimorfismo fungico expressa por um crescimento micelial entre 22°C e 28°C e leveduriforme entre 33°C e 37°C. Em geral, essas formas são reversíveis. → Forma micelial (M, mould) ou saprofítica é a forma infectante e está presente no solo, nas plantas etc. → A forma leveduriforme (Y, yeast) ou parasitária é encontrada nos tecidos e in vitro em meios enriquecidos a 37°C. → Este fenômeno é conhecido como dimorfismo e se observa entre os fungos agentes de micoses sistêmicas e subcutâneas, como Histoplasma capsulatum, Paracoccidioides brasiliensis, Sporothrix schenckii, Blastomyces dermatitidis. → Na Candida albicans, a forma saprofítica infectante é a leveduriforme e a forma parasitária, isolada dos tecidos, é a micelial. o pH do meio: → Maioria dos fungos tolera um ampla variação de pH. → pH ótimo 5,6. → Os fungos filamentosos podem crescer em ampla faixa de pH variando de 1,5 a 11. → As leveduras não toleram pH alcalino. o Iluminação: → No desenvolvimento vegetativo, os fungos preferem a obscuridade ou luz difusa; → No desenvolvimento da parte reprodutiva, procuram a luz para a sua formação. → Luz solar direta fungicida (devido às radiações ultravioletas). o Interação ecológicas dos fungos: → Antagônicas: Antagonismo ativo: ocorre quando há inibição por contato ou inibição de crescimento pela produção de antibióticos, ácidos, etc. Antagonismo passivo: não há inibição de um micro-organismo pelo outro, ocorrendo a competição por espaço ou por nutrientes essenciais → Sinérgicas: Há o favorecimento de um ou ambos os micro-organismos que colonizam o mesmo substrato. Micoses Aspectos gerais das micoses o Doenças fúngicas causadas por elementos fúngicos e seus produtos metabolitos (alergias, intoxicação e doenças infecciosas). → Doença alérgica: Causada pela interação de um hospedeiro sensibilizado, com antígenos fúngicos imunologicamente reativos, existentes no ar Pode estar associada com elementos fúngicos de localização endógena no hospedeiro. → Doença toxigênica: Pode ser provocada pela ingestão de alimentos contaminados por fungos (produção de micotoxinas micotoxinases). Pode ser causada pela ingstão de fungos macroscópicos venenosos micetismos. → Doença infecciosa: Agente possui propriedade de agir como patógeno primário ou oportunista, ex.: paracoccidioidomicose ou candidíases. São as doença mais representativas. o As micoses são classificadas em; → Micoses superficiais pele e anexos. Micoses superficiais estritas: Localizam-se nas camadas superficiais da pele ou do pelo. Habitat principal é o homem, mas podem ser encontradas na natureza. Dermafitoses: Atingem a pele, pelo ou unhas. São causadas por fungos queratinofílicos, os dematofítos. Podem ser transmitidas de homem para homem ou de animal para animal. Hialo-hifomicoses: Localização: pele, unha ou mucosa. Produzidas por fungos filamentosos não dermatófitos hialinos. Feo-hifomicoses: Localização: pele, unha ou mucosa. Produzidas por fungos filamentosos não dermatófitos escuros. Micoses muco-cutâneas e Levduroses: Produzidas por leveduras, tendo origem endógena (quando parte da microbiota do hospedeiro) ou exógena (transmitida por outros individuos). → Micoses subcutâneas pele e tecidos subcutâneos. Geralmente adquirida por traumatismos com materiais contaminados (vegetais e madeiras), pode ser transmitida por picadas de insetos ou mordeduras de animais. Habitat: geralmente o solo. → Micoses sistêmicas profundas atingindo órgãos internos e vísceras (abrange muitos tecidos diferentes). Originadas principalmente pela inalação de propágulos fúngicos levados do solo pelos ventos. o Existem doenças micóticas oportunistas são manifestadas quando o paciente está em imunossupressão. o Idade, sexo e raça desempenham papel importante na frequência de certas micoses. o A atividade profissional influi na incidência de certas micoses que são conhecidas como doenças profissionais. o O tamanho da forma infectante do fungo é importante. → Partículas maiores do que 10 μm de diâmetro só alcançam as vias aéreas superiores, causando rinite. → Partículas de 5 a 10 μm atingem os brônquios e são responsáveis por quadros asmáticos. → Menores de 5 μm podem alcançar alvéolos pulmonares. o A quantidade do inóculo também é importante, principalmente na aquisição dasmicoses sistêmicas. o Medidas preventivas dependem do tipo da micose. → Uso de mascaras, luvas, cuidado no manuseio de determinados objetos, filtro, higiene local, assepsia, uso de roupas longas e fechadas, etc. Patogenicidade dos fungos o Causas da patogenicidade dos fungos: → Variabilidade fenotípica. → Aderência nos tecidos do hospedeiro. → Produção de toxinas e enzimas. o Os mecanismos de defesa do organismo envolvem mecanismos inespecíficos (imunidade inata) e específicos (imunidade adaptativa). Diagnóstico laboratorial o Feito pela verificação do fungo no material clínico, em preparações microscópicas, em exame histopatológico e em cultivos complementados por provas indiretas, como testes intradérmicos, pesquisa de anticorpos séricos e de antígenos circulantes. o O material clínico para exame microscópico depende do tipo da micose. → Nas micoses superficiais e cutâneas, são coletados principalmente pelos e escamas de pele ou de unha. → Nas micoses subcutâneas, o material inclui secreções, pus sangue, enquanto → Nas micoses profundas são examinados, por exemplo, escarro, fezes, urina e líquido cefalorraquidiano. → A biópsia também é bastante útil para elucidar o diagnóstico, principalmente das micoses subcutâneas e sistêmicas.