biotecnologia - universidade de são paulo · os fungos surgiram na terra ~ mil milhões de anos...
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Docente:
Prof. Dr. Felipe S. Chambergo – [email protected]
Data: Quinta-feira 14 – 18 h / Sala Virtual: ACH5525 - MeetGoogle
USP – 2020
Biotecnologia
ACH5525 Microbiologia, Imunologia e Parasitologia
2o semestre 2020
Biotecnologia
ACH5525 Microbiologia, Imunologia e Parasitologia
2o semestre 2020
Micologia
Morfologia e fisiologia dos fungos; ecologia
dos fungos;
Fungos de importância em saúde humana,
veterinária e vegetal. Micotoxinas e
Micotoxicose
Vacinas
https://doi.org/10.1016/j.coi.2012.03.013
Antimicrobianos
É uma substância que mata (Bactericida) ou inibe o
desenvolvimento (bacteriostáticos) de microrganismos,
Resistência Bacteriana
A resistência antimicrobiana refere-se à "Resistência de
um micro-organismo a um antimicrobiano que era
originalmente eficaz para o tratamento de infecções
causado por este“
Mecanismos de resistência:
-Intrínseca (Resistência natural)
-Adquirida
-Mutações
-Processos de recombinação genética
(conjugação,transformação e transdução)
- Transposição (Transposons)
Antibióticos
Antibióticos de origem sintética
Antibióticos de origem natural
Mecanismos de ação de drogas antibacterianas1.Inibição da síntese da parede celular
2.Inibição da síntese proteica
3.Inibição da síntese de ácidos nucleicos
4.Destruição da membrana plasmática
5.Inibição da síntese de metabólitos essenciais
1. Inibição da síntese da parede celular: β-lactâmicos
2. Inibição da síntese proteica
3.Inibição da síntese de ácidos nucleicos
4. Destruição da membrana plasmática: Peptídeos
antimicrobianos, polimixinas
5.Inibição da síntese de metabólitos essenciais
A resistência aos antibióticos ocorre como parte
de um processo de evolução natural, ela pode
ser significativamente mais lenta, mas não
interrompida. Assim, estratégias de prevenção,
novos testes de diagnóstico e antibióticos,
podem oferecer suporte de tratamento mais
eficazes que podem diminuir a resistência a
antibióticos.
Resistência aos antibióticos
Dwyer et al.,2014. Unraveling the Physiological Complexities of Antibiotic LethalityAnnu Rev Pharmacol Toxicol. Sep 10. [Epub ahead of print
Dwyer et al 2014Antibiotics induce redox-related physiological alterations as part of their lethality
Antimicrobianos produzem ROS (espécies reativas de oxigênio)?
Sistema de resgate (SOS) em E. coli
Pol IV
Pol V
doi: 10.1056/NEJMra0904124
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Mechanisms of Resistance in Gram-Negative Bacteria, and
the Antibiotics Affected
Antibióticos e meio ambiente
Andersson and Hughe., 2014. Microbiological effects of sublethal evels of antibiotics. Nat Rev Microbiol. 2014 Jul;12(7):465-78.
Uso de sabonete antibacteriano ?
Yueh and Tukey. 2016, Triclosan: A Widespread Environmental Toxicant with Many Biological Effects. Annu. Rev.
Pharmacol. Toxicol. 2016. 56:251–72
Estratégias
-Derivados de Novos antibióticos (A modificação da estrutura básica do
conhecido agente ou desenvolvimento de inibidores de mecanismo de resistência
específica conhecidos (β-lactamases ou inibidores de bomba de efluxo).
-Descoberta de novos agentes antimicrobianos
-Drogas antivirulentas (Anticorpos ou compostos para bloquear ou inibir fatores
de virulência, exemplos: Adesinas, fímbrias etc)
- Uso de Bacteriófagos
- Uso de Nanopartículas
-Ecologia/provas biologicas evolucionarias (alvos da ecologia e resistência
bacteriana, incluindo inibidores de transferência de plasmídeo, e oligos antisensse
para o silenciamento do gene.)
Fungos
1.5 - 5.1 milhões de espécies de fungos
(Hawksworth et al., 2001; O’Brien et al., 2005).
120 mil espécies de fungos catalogadas (Hibbett et al., 2011).(Woese, 2000; Mora et al., 2011)
Árvore filogenética
(Hibett et al., 2007)
O Reino Fungi
(20 espécies)
(179 espécies)
( 206 espécies)
(40 espécies)
(277 espécies)
(1071 espécies)
(169 espécies)
Z
Y
G
O
M
Y
C
O
T
A
(1300 espécies) 1
(706 espécies) 2
3
4
5
6(64163 espécies)
(31515 espécies) 7
Os fungos surgiram na terra ~ mil milhões de anos atrás (na era neoproterozoica).
- Decompositores primários em todos os ecossistemas;
- Essenciais para a sobrevivência de muitos grupos de organismos com os quais se associam;
- Patógenos de humanos, plantas, fungos ou animais (~300 espécies);
- Importantes na agricultura e na produção de alimentos;
- Modelos genéticos com grande potencial para a biotecnologia.
(Baker et al., 2008; Voigt e Kirk, 2011)
Heterótrofos
Reprodução
SexuadaAssexuada
Metabolismo
Multicelular
(Filamentoso)Unicelular
Parede Celular
Quitina/Glicano
Fungos
SecundárioPrimário
Corpo de frutificação
Parte visível do fungo,
responsável pela reprodução
do mesmo.
Os esporos são as
estruturas de dispersão
dos fungos, são as suas
“sementinhas” .
Micélio
Conjunto de filamentos
(hifas), parte “invisível” do
fungo
Multicelulares
Nutrição
• Partículas de alimento são grandes para entrarem nas hifas e serem digeridas.
• Desta forma, as hifas liberam enzimas digestivas para o meio, ocorrendo digestão extracelular.
• Efetuada a digestão, os produtos são absorvidos, difundindo-se em todo o fungo.
• As vezes, o micélio libera substânciasmetabólicas (toxinas) → indisposiçãointestinal.
Pão mofado Laranja mofada Fruta mofada
Porque fazem
digestão
extracorpórea
Doenças em animais e seres humanosMucor sp; Rhizopus sp; Aspergillus sp; Fusariumsp;
Histoplasma sp; Candida sp; Paracoccidioides sp;
Cryptococcus sp; Trichophyton sp;
Pseudogymnoascus sp; Batrachochytrium sp
Deterioração de alimentosAspergillus sp, Penicillium sp, Mucor sp e
Rhizopus sp
Aflatoxina B1
Produção de TóxinasAmantia phalloides (alfa-amanitina),
Claviceps purpurea (ergotamine); Aspergillus
flavus (aflatoxina)
Amatoxina
Doenças em plantas e degradação de
MadeiraPhythium debaryanum; Phytophthora infestans;
Puccinia sp; Ustilago sp
Fungos e Sociedade: Inimigos
CLASSIFICAÇÃO DAS MICOSES
Superficiais e Cutâneas
1.As micoses superficiais e cutâneas estão entre as doenças transmissíveis mais
comuns.
2.A maioria das infecções fúngicas cutâneas e superficiais é causada pelas
espécies de malassézias, dermatófitos ou Candida (discutido adiante).
3.O crescimento dos dermatófitos é favorecido pela presença de soro e pela
temperatura corporal. Esses fungos raramente estão envolvidos em infecções
invasivas.
4.Os dermatófitos zoofílicos e geofílicos causam inflamação aguda, que
respondem a tratamento tópico dentro de algumas semanas e raramente há
recidiva.
5.Os dermatófitos antropofílicos causam lesões crônicas e relativamente
brandas, que podem necessitar de meses ou anos de tratamento e
frequentemente há recidiva.
Micoses subcutâneas
1.As micoses subcutâneas podem ser causadas por dezenas de fungos
filamentosos (bolores) ambientais associados a vegetais e ao solo.
2.Essas infecções são geralmente adquiridas após pequenos cortes ou arranhões,
introduzindo solo ou debris de plantas (p. ex. lascas e espinhos) contendo o fungo
patogênico. A infecção subsequente é crônica e raramente se dissemina
para tecidos mais profundos.
3.O Sporothrix schenckii, o agente etiológico da esportotricose, é um fungo
dimórfico que apresenta crescimento hifal, mas no hospedeiro adquire um
crescimento leveduriforme.
4.O diagnóstico das cromoblastomicoses se dá por observação microscópica dos
tecidos, exibindo aspecto semelhante e produzindo células de coloração dos
corpúsculos escleróticos esféricos e amarronzados (melanizados) no
interior das lesões.
5.O diagnóstico das feoifomicoses é a presença de hifas septadas amarronzadas
(melanizadas) no interior das lesões.
6.A característica típica de um micetona é o edema localizado e a formação de
fístulas que contêm grânulos compostos por hifas e tecido inflamatório
(macrófagos, fibrina)
MICOSES ENDÊMICAS
1.As micoses endêmicas (coccidioidomicoses, histoplasmoses, blastomicoses e paracoccidioidomicoses)
são caracterizadas por apresentarem áreas geográficas distintas de distribuição e por serem causadas por
fungos filamentosos dimórficosambientais.
2.Mais de 90% das micoses endêmicas são iniciadas pela inalação das conídias do agente etiológico
fúngico. Uma vez nos pulmões, as conídias se diferenciam em células leveduriformes (Histoplasma
capsulatum, Blastomyces dermatitidis e Paracoccidioides brasiliensis) ou esferular ( Coccidioides).
3.Em áreas endêmicas, as taxas de infecções por Coccidioides, H. capsulatum e P. brasiliensis são muito
altas, porém aproximadamente 90% dos casos ocorrem em indivíduos imunossuprimidos, sendo infecções
geralmente assintomáticas ou autolimitadas.
4.Indíviduos com comprometimento da imunidade de base celular têm risco significativamente maiorde
desenvolver infecções disseminadas (p. ex., pacientes que são imunodeficientes ou imunossuprimidos,
soropositivos para HIV, com predisposição congênita, desnutridos, muito novos ouidosos)
5.Para todas as infecções endêmicas, a incidência de infecções disseminadas é significativamente maior em
indivíduos do sexo masculino.
6.Testes sorológicos para pesquisa de anticorpos contra os fungos endêmicos apresentam valor de
diagnóstico e de prognóstico.
Ferrugem do café Micose de unha
Micose de pele ou pé-de-atleta Pé-de-atleta
Paciente com HIV e com a
candidíase (doença
oportunista)Recém-nascido com candidíase
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Estrutura da parede celular de fungos
http://dx.doi.org/10.1016/j.micres.2013.02.005 - 2013
Reconhecimento de Fungos
Signalling pathways in innate recognition of fungi. Pathogen-associated molecular patterns (PAMPs) and damage-associated
molecular patterns (DAMPs) that are present during fungal infections are recognized by pattern recognition receptors (PRRs).
The major PRRs are Toll-like receptors (TLRs); C-type lectin receptors (CLRs; such as dectin 1 (also known as CLEC7A), dectin
2 (also known as CLEC6A), DC-specific ICAM3-grabbing non-integrin (DC-SIGN), mincle and the mannose receptor); galectin
family proteins (such as galectin 3) and receptor for advanced glycation end-products (RAGE). TLRs and CLRs activate multiple
intracellular pathways upon binding to specific fungal PAMPs, including β-glucans (especially β-(1,3)-glucans with varying
numbers of β-(1,6) branches), chitin, mannans linked to proteins through N-or O-linkages, β-(1,2)-linked oligomannosides and
fungal nucleic acids.doi:10.1038/nri2939 - 2011
Mecanismos de evasão
do sistema Imune
(a) Increased cell size is an effective deterrent to
phagocytosis. C. neoformans accomplishes this by
both the polysaccharide capsule, pictured as the blue
halo around the cell, and the formation of Titan or
Giant cells. The multinucleate hyphae of C. albicans
can grow too large to be ingested by a single
phagocyte.
(b) Both species bind to complement regulators and
inhibit the formation of C3b. Host-derived proteins
are shown with a grey interior; fungal-derived
proteins are in solid colors.
(c) Both species have unique mechanisms for escaping
after phagocytosis. C. neoformans canbe expelled
from the macrophage (‘vomocytosis’) without
apparent damage to either cell, while C. albicans
hyphal growth ruptures the macrophage.
(d) Phagolysosomal function is impaired by a C.
neoformans-directed transient permeabilization,
stabilized by a flash of actin polymerization around
the organelle. C. albicans-containing organelles are
aberrantly trafficked, often resulting in an association
with the ER membrane
DOI 10.1016/j.mib.2011.09.007
Mecanismos de evasão do sistema Imune
doi:10.1016/j.it.2007.10.001
Antifungal Therapy: Treatment of Mycosis
https://doi.org/10.3389/fmicb.2017.00036
-Echinocandins (caspofungin) cause
disruption of cell wall, allowing other
antifungals (polyenes, azoles, and 5-FC) to
enter.
-Azoles (itraconazole (ITZ), fluconazole,
voriconazole (VRZ), posaconazole (PCZ),
ketoconazole, and miconazole ) and
polyenes (amphotericin B (AmB) and
nystatin), can inhibit or bind to ergosterol,
leading to cell lysis
-5FC to enter the cell and inhibit nucleic
acid synthesis.
Dashed arrows indicate the site of action for
each antifungal class.
DOI: 10.1128/CMR.18.1.163-194.2005
Local de ação dos
agentes Anti-fúngicos
Targets and mechanisms of action of systemic antifungal drugs.
Maubon, D., Garnaud, C., Calandra, T., Sanglard, D. & Cornet, M. Resistance of Candida spp. to antifungal drugs in the ICU:
Where are we now? Intensive Care Med. 40, 1241–1255(2014).
Tratamento
doi.org/10.1016/j.biopha.2018.10.075
Vacinas contra Fungos
doi.org/10.1016/j.biopha.2018.10.075-2019
Vacinas contra Fungos
Vídeos
IHARA
https://protejaseucultivo.com.br/home
Ferrugem e Mancha alvo
https://www.youtube.com/watch?v=w40-TisM-s8
Controle biológico
https://www.youtube.com/watch?v=OKtvOKMtNRc&feature=emb_rel_end
Manejo Integrado de Pragas MIP
https://www.youtube.com/watch?v=1pzYfprNHlU
FUNGOS
-Células
- Metabolismo
Primário
e Secundário
ALIMENTOS AMBIENTE
GENÉTICA
FÁRMACOS
ATIVIDADE
ENZIMÁTICA
BIOFÁBRICA
Antibióticos
Anticâncer
Antivirais
Fungicidas
Antiparasitários
Imunossupressores
Inibidores enzimáticos
Bloqueadores de
receptores
Protetor solar
Alcoóis, Ácidos graxos
Proteínas recombinantes
Biocombustíveis
Corantes
Ácidos orgânicos
Moléculas intermediárias
Genes
Vias Metabólicas
Micoremediação
Tratamento de efluentesEnzimas Industriais
Biocatalisadores
Fungos comestíveis
Proteína microbiana
Bebidas alcoólicas
Produtos fermentados
Antioxidantes
Micorrizas
Controle biológico
Biopesticidas
Resistência a
pragas
AGRICULTURA
Fungos e Sociedade: Amigos
Photograph: Stephanie Mounaud, J. Craig Venter Institute (http://blogs.jcvi.org/author/smounaud/)
Star: Talaromyces stipitatus; Tree: Aspergillus nidulans
Ornaments: Penicillium marneffei; Trunk: Aspergillus
terreus.
Hat, Eyes, Mouth, Buttons: Aspergillus niger; Arms: Aspergillus
nidulans; Nose: Aspergillus terreus with Penicillium marneffei;
Body: Neosartorya fischeri.
Fungos e Arte
Referências
ABBAS, Abul K.; LICHTMAN, Andrew H.; PILLAI, Shiv.. Imunologia celular e
molecular. 8. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2015.
BROOKS, Geo. F. et al. Microbiologia médica de Jawetz, Melnick e Adelberg. 26.
ed. Porto Alegre: AMGH, 2014.
BURMESTER & Antonio Pezzutto, Color Atlas of Immunology 2003.
HALL, John Edward; GUYTON, Arthur C. Guyton & Hall tratado de fisiologia
médica. 13. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2017.
LEVINSON, Warren. Microbiologia médica e imunologia. 10. ed. Porto Alegre:
AMGH, 2010.
SILVERTHORN, Dee Unglaub. Fisiologia humana: uma abordagem integrada. 7.
ed. Porto Alegre: Artmed, 2017.
TORTORA, Gerard J.; FUNKE, Berdell R.; CASE, Christine L. Microbiologia. 12.
ed. Porto Alegre: Artmed, 2017.
Apostila de Parasitologia: https://www.fernandosantiago.com.br/fic_papo.pdf