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SÍNDROME DOS EDIFÍCIOS DOENTESSÍNDROME DOS EDIFÍCIOS DOENTES

IMPORTÂNCIA DAS CELULASES PRODUZIDAS

POR BASIDIOMICETOS CAUSADORES DE

PODRIDÃO BRANCA NA BIODEGRADAÇÃO

DE LIGNOCELULÓSICOS

MICROBIOLOGIA INDUSTRIAL:

MICRORGANISMOS COMO UNIDADES DE PRODUÇÃO

IMPORTÂNCIA DAS CELULASES PRODUZIDAS

POR BASIDIOMICETOS CAUSADORES DE

PODRIDÃO BRANCA NA BIODEGRADAÇÃO

DE LIGNOCELULÓSICOS

MICROBIOLOGIA INDUSTRIAL:

MICRORGANISMOS COMO UNIDADES DE PRODUÇÃO

Ciência in Foco

04abril/maio/junho - 2008

informativo sbm • ano 2 • www.sbmicrobiologia.org.br

A revista doMicrobiologista.

IS

SN

19

82

-13

01

PrezadoMicrobiologista,

Editorial

03

Índice

Expediente

Prezado leitor

É com muita satisfação que completamos, com esse número, o primeiro ano da

Revista Microbiologia in foco. Durante esse período, procuramos, de acordo com o

objetivo da revista, selecionar temas abrangentes, e que julgamos interessantes na

divulgação de atuação da Microbiologia. Pudemos ainda, colocar à disposição dos

leitores, os documentos de consenso surgidos das discussões de especialistas rea-

lizadas no simpósio da SBM-2006, e que se constituem em importantes fontes de

consulta.

Nesse número, incluímos artigos sobre temas atuais e não muito divulgados co-

mo, por exemplo, a utilização de bactérias em processos de biocalcificação como

forma de preservação de edificações históricas; microrganismos e síndrome dos

edifícios doentes; na área de microbiologia industrial, dois importantes artigos: mi-

crorganismos como unidades de produção e a importância de celulases produzidas

por basidiomicetos na biodegradação de lignocelulósicos.

Infelizmente, não temos recebido sugestões por parte dos leitores e da comuni-

dade científica microbiológica e isso tem limitado muito, a abrangência que idealiza-

mos para a Revista. Dessa maneira, solicitamos a sua colaboração mandando notí-

cias, sugerindo temas, pesquisadores, mandando notícias, enfim qualquer assunto

que envolva a microbiologia e que achar interessante para publicação e divulgação.

Somente com sua participação, a Revista Microbiologia in foco terá a possibilidade

de ser aprimorada e continuar no seu objetivo de atingir os mais variados setores e

divulgar a Microbiologia.

Reafirmamos o compromisso de que a política editorial da revista será democrá-

tica e os editores têm, com o apoio da diretoria da SBM, a prioridade de atender a co-

munidade microbiológica e os leitores.

Escrevam para [email protected] ou [email protected].

Marina B. Martinez

Presidente

Walderez Gambale

Carlos P. Taborda

Editores

Editores: Tiragem:Carlos Taborda e Walderez Gambale 2000 exemplares - Circulação Nacional

Distribuição gratuita para sócios SBMMarketing e Publicidade:Prix Eventos: Silvia Neglia - Diretora Responsabilidade editorial:Fone/fax: 51.32496164 Todos os artigos [email protected] são de responsabilidade dos

respectivos autores.Editoração e Impressão:Dolika Afa Artes Gráfica: (51) 3343.5533 Foto da capa: Diagramação: André Saboia Walderez Gambale

SBM in FocoRevista da Sociedade Brasileira deMicrobiologia

Ano 2, nº 4 (Abril, Maio, Junho)São Paulo: SBM, 2008

Periodicidade Trimestral

IMPORTÂNCIA DAS CELULASES PRODUZIDAS POR BASIDIOMICETOS CAUSADORES DE PODRIDÃO BRANCA NA BIODEGRADAÇÃO DE LIGNOCELULÓSICOS. . . . . . . 04

BIOCALCIFICAÇÃO MICROBIANA NO AMBIENTE CONSTRUÍDO . . . . . . 13

SÍNDROME DOS EDIFÍCIOS DOENTESASPECTOS MICROBIOLÓGICOS, QUALIDADE DE AR EM AMBIENTES INTERIORES E LEGISLAÇÃO BRASILEIRA . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

MICROBIOLOGIA INDUSTRIAL: MICRORGANISMOS COMO UNIDADES DE PRODUÇÃO . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

AMADEU CURYPEQUENA BIOGRAFIA DEUM GRANDE HOMEM. . . . . . . . . . 44

. . . . . . 46

. . . . . 48

Ciência in Foco

Homenagem

Agenda in Foco

Notícias in Foco

21

1. Pérola O. Magalhães

2. Adriane M. F. Milagres

Departamento de Ciências Farmacêuticas, Faculdade de Ciências da Saúde, Universidade de Brasília, Brasília, DF, Brasil.

E-mail: [email protected]

Departamento de Biotecnologia, Escola de Engenharia de Lorena,Universidade de São Paulo, Lorena, SP, Brasil.


04

1. INTRODUÇÃOA celulose é o principal componente es-

trutural das plantas e constitui uma das prin-cipais moléculas orgânicas da biosfera (Eriksson et al., 1990). A celulose vem sendo usada pelo homem por séculos, entretanto seu enorme potencial como fonte renovável de energia foi reconhecido somente após as enzimas degradadoras de celulose terem si-do identificadas. Durante as duas últimas dé-cadas, o uso de celulases aumentou consi-deravelmente, especialmente nas indústrias têxteis, alimentícias e de polpa e papel (Bhat, 2000). Enzimas celulolíticas podem ser obtidas de vários microrganismos, mas

IMPORTÂNCIA DAS CELULASES PRODUZIDAS POR BASIDIOMICETOS CAUSADORES DE PODRIDÃO BRANCA NA BIODEGRADAÇÃO DE LIGNOCELULÓSICOS

Ciência in Foco

devido à constituição física da molécula de celulose e ao fato de que na natureza a celu-lose ocorre sempre associada a outros mate-riais (lignina, hemicelulose), é necessária uma melhora na eficiência destas enzimas (Kubicek, 1992). As celulases são comu-mente usadas em várias aplicações industri-ais, e a demanda por enzimas mais estáve-is, com maior atividade e especificidade, vem crescendo rapidamente (Bhat, 2000).

Os mecanismos enzimáticos envolvidos na degradação da celulose vêm sendo parti-cularmente bem estudados em dois fungos: Trichoderma reesei e o fungo causador de podridão branca Phanerochaete chrysospo-

rium. A degradação da celulose ocorre pela ação de três grupos principais de enzimas que atuam sinergicamente. Estes grupos de enzimas compreendem as endo-1,4- -

glucanases, as exo-1,4- -glucanases e as

1,4- -glicosidases. Os grupos de enzimas

atuam de forma cooperativa, causando a hi-drólise da celulose até glicose (Kuhad et al., 1997). Esse modelo de biodegradação de celulose tem sido assumido como verdadei-ro para a maioria dos fungos, porém sabe-se que há fungos deficientes na produção de exo-1,4- -glucanases e a biodegradação

completa do polímero pela via enzimática pa-rece limitada.

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Baseado no modo de degradação da pa-rede celular vegetal os fungos podem ser classificados como de podridão branda (Soft-rot), podridão parda (Brown-rot) e po-dridão branca (White-rot) (Eriksson, 1980). Os fungos de podridão branda podem de-gradar lignina e carboidratos, porém em ve-locidades muito baixas, e pertencem às classes dos Deuteromicetos e Ascomice-tos. Os fungos de podridão parda degra-dam principalmente polissacarídeos e per-tencem à classe dos Basidiomicetos. Os fungos causadores de podridão branca, são os únicos com capacidade para degra-dar todos os componentes da parede celu-lar das plantas, incluindo a lignina e têm grande importância comercial na produção de cogumelos comestíveis (Silva et al, 2005, Yildiz et al, 2002), no aumento da di-gestibilidade de resíduos de cereais (Rodri-guez et al, 2008), na biorremediação de am-bientes contaminados (Machado et al, 2006), biopolpação de madeira (Ferraz et al, 2003) e biobranqueamento de polpas (Si-goillot et al., 2005), entretanto seu sistema enzimático ainda é pouco conhecido. A ex-tensão da degradação da lignina pode vari-ar entre estes fungos, sendo que esta ca-racterística facilita o acesso das enzimas produzidas por estes fungos até a celulose e a hemicelulose.

Os fungos de decomposição branca po-dem distinguir-se em três grupos: a) os que atacam precocemente a lignina e pentoses e retardam a decomposição da celulose; b) os que provocam a desintegração precoce da celulose e pentoses e retardam o ataque

à lignina; c) aqueles que pro-piciam a decomposição pre-coce da celulose e lignina, va-riando nas proporções.

Alguns fungos causado-res de podridão branca, tal co-mo P. chrysosporium e Tra-metes versicolor possuem um modo não seletivo de degra-dar a madeira, degradando celulose, hemicelulose e ligni-na simultaneamente, en-quanto outros como Phlebia tremellosa, Ceriporiopsis sub-vermispora e Phellinus pini, degradam os componentes da

lignina mais seletivamente. Ade-mais, o mesmo fungo pode causar

deslignificação seletiva em determinada área e a poucos milímetros dali causar a de-gradação simultânea de celulose e lignina. Existem relatos que alguns fungos causa-dores de podridão branca atacam tanto se-letivamente quanto não seletivamente em diferentes regiões de uma mesma porção de madeira (Akhtar et al., 1997; Kuhad et al., 1997). A ordem nas quais variadas quan-tidades de lignina, celulose e hemicelulose são degradadas é diferente entre as espé-cies dos fungos causadores de podridão branca e pode variar dependendo do tipo de substrato que está sendo atacado e do tempo de cultivo (Eriksson et al., 1990). Assim, um fungo pode causar uma degra-dação seletiva no início do cultivo, e com o passar do tempo tornar não seletivo, como foi encontrado em culturas de Ganoderma australe e de Phellinus viticola em madeira de abeto após dez semanas de cultivo (Ha-kala et al., 2004).

Os mecanismos distintos de degrada-

ção envolvidos em cada caso têm sido obje-to de muitos estudos e um aspecto a ser considerado é o modo de ação das celula-ses. Porém, o mecanismo de ação do com-plexo celulolítico destes fungos, na degra-dação da celulose na natureza, ainda não está totalmente esclarecido (Rabinovich et al., 2002 a). Assim, neste artigo estão des-critas as características de celulases de di-ferentes basidiomicetos causadores de po-dridão branca na tentativa de associar o mo-do de degradação com as características do complexo celulolítico produzido pelos fungos.

A celulose é um polímero linear, parte cristalino e parte amorfo, formado por uni-dades de -D-glicopiranose unidos por liga-

ções -1,4 (Fengel & Wegener, 1989) (Fi-

gura 1). Na parede celular da madeira a es-trutura altamente ordenada da macromolé-cula de celulose permite que polímeros de celulose adjacentes se ajustem formando uma estrutura longa como uma fibra cha-mada microfibrila. As macromoléculas de celulose na microfibrila são mantidas juntas por muitas pontes de hidrogênio intra e in-termoleculares. A estrutura altamente orde-nada da celulose e as pontes de hidrogênio intermoleculares são a base para muitas das propriedades físico-químicas da celulo-se nas plantas, incluindo a rigidez e a sua natureza geralmente insolúvel. As estrutu-ras das microfibrilas não são inteiramente cristalinas possuindo algumas regiões de-sordenadas (Figura 2) (Fengel & Wegener, 1989). Foi estimado que aproximadamente 70% da celulose de madeira nativa é crista-lina. A rigidez e a natureza cristalina das mi-crofibrilas de celulose são responsáveis tan-

2. CELULOSE

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Figura 1: Estrutura das microfibrilas da celulose, apresentando os monômeros de glicose formadores do polímero celulose.

Figura 2: Estrutura representando as regiões cristalina e amorfa de uma microfibrila de celulose.

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Figura 4: Estrutura da celulose e sua decomposição.Três classes de enzimas hidrolíticas são necessárias para a degradação da celulose.

to pelo seu papel funcional na parede celu-lar das plantas quanto pela sua resistência à decomposição microbiana (Sinsabaugh & Liptak, 1997). Devido a sua estrutura alta-mente compacta e resistente ao ataque en-zimático, a solubilização completa da celu-lose cristalina requer ações coordenadas de várias enzimas. Apesar de todas as celu-lases catalisarem a quebra das mesmas li-gações químicas elas têm desenvolvido mo-dos de ação diferentes no substrato cristali-no (Fengel & Wegener, 1989; Sinsabaugh & Liptak, 1997).

Em 1950, Reese e colaboradores, estu-dando a espécie Trichoderma spp., propôs o primeiro modelo da hidrólise da celulose, baseado no reconhecimento que enzimas capazes de hidrolisar derivados solúveis de celulose não eram amplamente efeti-vas na decomposição de celulose nativa. O seu modelo dos dois passos C -C per-1 x

maneceu o paradigma para a hidrólise da celulose por 20 anos (Figura 3). C era a de-1

signação para enzimas capazes de de-compor celulose nativa em moléculas não cristalinas menores; C designava enzi-x

mas que hidrolisavam celulose amorfa em produtos assimiláveis (Ryu & Mandels, 1980).

Em 1969, Eriksson sugeriu que o meca-nismo para degradação da celulose crista-lina proposto anteriormente estava inverti-do, ou seja, a enzima C atuava primeira-x

mente, clivando as ligações glicosídicas na cadeia de celulose aleatoriamente, au-mentando o número de extremidades redu-toras e não redutoras. A enzima C poderia 1

então agir liberando unidades de celobio-se ou glicose destas extremidades (Eriks-son et al., 1990). Quando as enzimas fo-ram isoladas e caracterizadas tornou-se claro que a hidrólise da celulose era mais complexa que o modelo dos dois passos C -C e que os termos C eC deveriam ser 1 x 1 x

evitados, pois poderiam causar confusão

3. ENZIMAS DEGRADADORAS

DE CELULOSE

Celulose cristalina

Celulose amorfa

Produtos solúveis

C1 Cx

Figura 3: Modelo dos dois passos C -C .1 x

(Eriksson et al., 1990). Foi então estabele-cido que a degradação da celulose na natu-reza ocorria por um complexo enzimático no qual os componentes individuais intera-giam sinergicamente para degradar a celu-lose em glicose. Três classes de enzimas hidrolíticas foram consideradas neste pro-cesso: exo-1,4- -glucanases [exocelula-

se ou celobiohidrolases (CBH); (EC 3.2.1.91)]; endo-1,4- -glucanases [endo-

glucanase (EG) ou endocelulase; (EC 3.2.1.4)]; e as 1,4- -glicosidases [(BGL)

ou celobiase (EC 3.2.1.21)] (Figura 4) (Sin-sabaugh & Liptak, 1997; Bhat & Bhat, 1997).

Acreditava-se que as endoglucanases clivavam a cadeia de celulose aleatoria-mente em regiões menos cristalinas, crian-do então novas extremidades de cadeia. Exoglucanases (celobiohidrolases) agiam em seqüência em tais extremidades, ou se-ja, eram capazes de se ligar aos domínios cristalinos e liberar celobiose ou glicose das extremidades não redutoras das moléculas de celulose. Embora celobiohidrolases eram freqüentemente categorizadas como

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exocelulases, medidas da atividade indica-ram que elas podiam também promover um endo-ataque inicial, criando extremidades onde iriam continuar a sua ação. A contribu-ição relativa e a significância da ação “en-do” da celobiohidrolase operando sob con-dições naturais ainda não foi confirmada. A hidrólise completa da celulose ocorria en-tão pela ação das â-glicosidases, as quais hidrolisavam celobiose e outras celodextri-nas solúveis em glicose (Tabela 1) (Muñoz et al., 2001).

Além das enzimas hidrolíticas acredita-va-se que a enzimas oxidativas, celobiose desidrogenase (CDH) (EC 1.1.9.18), tam-bém contribui para a degradação da celulo-se. A CDH oxida as extremidades de celobi-ose ou celodextrinas maiores na presença de adequado aceptor de elétrons. (Henriks-son et al., 2000 a; Sigoillot et al., 2002). Foi sugerido que CDH possa degradar celulo-se, hemicelulose e lignina, estando presen-te na degradação da madeira por estes fun-gos. Esta enzima aparece, em geral, sendo produzida sob condições em que há a pro-dução de celulases e hemicelulases. CDH apresenta propriedades de uma típica desi-drogenase com reações de oxidação e re-dução. Uma multiplicidade das principais classes de celulases tem sido detectada nos extratos de cultivo dos fungos e mais de uma proteína distinta de cada classe também tem sido encontrada.

07

Endo-1,4-â-D-glucanase

Exo-1,4-â-D-glucanase

Exo-1,4-â-D-glucanase

B-Glicosidase

TABELA 1: COMPONENTES DE CELULASES DE FUNGOS AERÓBICOS E SEUS MODOS DE AÇÃO NA CADEIA CELULOLÍTICA.

TIPO DE ENZIMA SINÔNIMO MODO DE AÇÃOCÓDIGO EC

EC 3.2.1.4

EC 3.2.1.91

EC 3.2.1.74

EC 3.2.1.21

Endoglucanase ou endocelulas

Celobiohidrolase ou exocelulas

Exoglucanase ou glicohidrolase

Celobiase

--G--G--G--G--

Cliva ligações aleatoriamente

G--G--G--G--G-

Libera celobiose de extremidades redutoras e não-redutoras

G--G--G--G--G-

Libera glicose de extremidades não-redutoras

G-G G-G-G-G

Libera glicose de celobiose e celoligosacarídeos de cadeias curtas

O sistema celulolítico do fungo causador de podridão branca P. chrysosporium (Figu-ra 5) tem sido extensivamente estudado e, fo-ram encontradas cinco diferentes endoglu-canases, uma exoglucanase e duas â-glicosidades (Eriksson & Pettersson, 1975; Wood & García-Campoyo, 1990). Estudos recentes com P. chrysosporium incluíram exocelulases ao complexo celulolítico deste fungo, CBH 58, CBH 62 e CBH 50 sendo as duas primeiras consideradas similares as CBH I e a última a CBH II de T. reesei (Hen-riksson et al., 2000 c).

O sistema celulolítico do basidiomiceto causador de podridão branca Irpex lacteus, também foi caracterizado e foram descritas três exocelulases, Ex-1, Ex-2 e Ex-3 e uma endocelulase En-1. A análise da seqüência de aminoácidos desta Ex-3 revelou signifi-cante homologia com as Ex-1 e Ex-2 do mes-mo fungo, com CBH I de P. chrysosporium e CBH I de T. reesei (Hamada et al., 1999).

Através das décadas, muitos dos esfor-ços para esclarecer a bioquímica da decom-posição da celulose ficaram direcionados pa-ra poucos gêneros de fungos: Trichoderma, Phanerochaete, Aspergillus, Penicillium, Fu-sarium solani e Sclerotium rolfsii (Eriksson et al., 1990). Estudos comparando os modelos para a hidrólise da celulose de T. reesei e P. chrysosporium na década de 80 já conside-ravam a existência de múltiplas enzimas nos complexos celulolíticos destes fungos. Nes-tes estudos já era evidente que a hidrólise da celulose cristalina requeria dois tipos de en-doglucanases diferindo na presença ou au-sência de centros adicionais de adsorção mais tarde chamados de CBD (Domínio de

Ligação à Celulose, da sigla em inglês). Foi sugerido que endoglucanases de ligações fracas à celulose hidrolisavam regiões amor-fas mais externas deixando as partes crista-linas intactas (Rabinovich et al., 2002 a). Estas endoglucanases foram tidas como componentes minoritários do sistema celulo-lítico do T reesei e P. chrysosporium. Mais tarde as enzimas destes fungos foram identi-ficadas como endoglucanase III e endoglu-canase 28, respectivamente e designadas como TrCel2A e PcCel12A na nomenclatura moderna das celulases. Porém, o papel cen-tral na decomposição da celulose cristalina foi dado às enzimas que possuíam uma liga-ção mais forte neste sistema, representadas

por endoglucanases I e II (Cel7B e Cel5A, respectivamente), e celobiohidrolases I e II (Cel7A e Cel6A, respectivamente) (Figura 6) (Rabinovich et al., 2002 a).

A multiplicidade destas enzimas tem leva-do a consideráveis problemas na designa-ção das verdadeiras especificidades aos substratos de componentes individuais do sistema celulolítico e assim na determinação do provável modo e seqüência de ataque pa-ra a completa solubilização da celulose (Wo-od & García-Campoyo, 1990). O modelo de ataque à celulose descrito acima inclui a pos-sibilidade de ataque preferencial, mas não explica detalhadamente como ocorre o si-nergismo.

Figura 5: Crescimento do fungo causador de podridão branca Phanerochaete chrysosporium em cavacos de madeira.

08

Estudos têm mostrado que a degrada-ção da celulose cristalina não ocorre quan-do os componentes do sistema celulolítico estão presentes individualmente no meio. No entanto, quando estão combinados agem de maneira sinérgica tornando a celu-lose solúvel. Quatro tipos de sinergismos têm sido reportados entre celulases de fun-gos. Incluindo: a) endo-exoglucanase; b) duas exoglucanases imunologicamente re-lacionadas e distintas; e c) entre -

glicosidase e endoglucanases ou exoglu-canases. As dificuldades para uma explica-ção satisfatória para as especificidades aos substratos dos componentes do sistema ce-lulolítico aparentemente purificados, o seu modo de ataque e a significância da ação si-nérgica têm levado a trabalhos considerá-veis de clonagem de genes, análises de se-qüências e análises estruturais para celula-ses fúngicas e bacterianas. Destes estudos têm sido concluído que a maioria das celu-lases são constituídas de três regiões prin-cipais: um domínio catalítico (CD), uma re-gião “dobradiça” altamente glicosilada rica em prolina, treonina e resíduos de serina, e um domínio de ligação à celulose (CBD) (Archer & Wood, 1994).

Os domínios catalíticos de todas as celu-lases são razoavelmente grandes e repre-sentam 70% da proteína total. Análise dos

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4. ORGANIZAÇÃO E

CLASSIFICAÇÃO DAS CELULASES

Figura 6: Mecanismo da decomposição da celulose por sistemas enzimáticos sugerido na década de 80. Ciclos abertos correspondem a endoglucanases de baixa ou alta afinidade por celulose (um segmento e dois segmentos, respectivamente). Ciclos cheios correspondem a celobiohidrolases caracterizadas por alta afinidade para celulose, as quais tem ambos sítios ativos e de adsorção (Wood & García-Campoyo, 1990).

domínios catalíticos baseando em sua se-qüência mostrou considerável variação en-tre as celulases. Porém, usando análise de grupos hidrofóbicos dos domínios catalíti-cos, as celulases foram classificadas em fa-mílias estruturalmente relacionadas. Mem-bros de cada família possuem a mesma configuração de proteína e mostram a mes-ma estereoseletividade, a qual sugere que elas compartilham o mesmo mecanismo de hidrólise. Portanto, pode ser especulado que a classificação das celulases em dife-rentes famílias pode ajudar a prever a es-trutura tridimensional das enzimas de uma mesma família, se a estrutura de um mem-bro desta família for conhecida (Bhat & Bhat, 1997).

Assim, as enzimas celulolíticas foram classificadas em pelo menos 15 famílias de proteínas e compreendem um dos maiores grupos na moderna classificação estrutural das glicosil hidrolases, a qual inclui [5(A), 6(B), 7(C), 8(D), 9(E), 12(H), 26(I), 44(J), 45(K), 48(L), 51, 60 e 61] e algumas subfa-mílias, das mais de 80 famílias estruturais de glicosil hidrolase identificadas (Henris-sat, 1998; Rabinovich et al., 2002 b). As fa-mílias 1 e 3 que incluem -glicosidases ou

as famílias 16 e 17 das 1,3 (4)- -

glucanases não são consideradas como membros da classificação da celulase, em-bora estas enzimas mostrem similar espe-cificidade de hidrólise das ligações glicosí-dicas -1,4 (Rabinovich et al., 2002 a). Os

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dados entre parênteses mostram o antigo código das correspondentes famílias pro-postas no início da década de 90 (Rabino-vich et al., 2002 a). Esta nomenclatura é aplicada somente para um tipo de domínio catalítico enzimático (CD); entretanto, a mai-oria das enzimas também contém outros do-mínios. Domínios de ligação à celulose (CBDs) são os mais abundantes entre eles. Estes foram também classificados em es-trutura de famílias e subfamílias, e não me-nos que 13 famílias separadas de CBD são correntemente descritas. A fim de diferen-ciá-los das famílias CD, as anteriores são designadas por numeral romano, enquanto suas sub-famílias são designadas por índi-ces com letras em latim (Rabinovich et al., 2002 b).

A estrutura das CBH I e II de T. reesei foi primeiro determinada por dispersão de Rai-os-X e verificou-se que ambas enzimas pos-suíam a forma de um girino com uma cabe-ça isotrópica e uma cauda longa e flexível (Figura 7). A região AB formava um domínio funcional, onde a parte A interagia com a ce-lulose enquanto a parte B proporcionava um braço flexível conectando as regiões ca-talítica e de adsorção da enzima ao subs-trato. A clivagem proteolítica do CBD levou a determinação da estrutura tridimensional do domínio catalítico da CBH I e II de T. ree-sei por cristalografia de raio X (Figura 8).

Duas endoglucanases do fungo causa-dor de podridão branca Schizophyllum com-mune, EG I e EG II, também mostram ter seu sítio ativo semelhante ao da CBH I de T. reesei (Paice et al., 1984). Estudos com P. chrysosporium classificaram a CBH 58, que é considerada a principal celulase produzi-da por este fungo, na família 7 das glicosil hi-drolases, junto com as CBH I e EG I de T. re-esei. A estrutura tridimensional do domínio catalítico da CBH 58 mostra que seu sítio de ligação é mais aberto do que o da CBH I de T. reesei, o que pode promover diferen-ças nas propriedades catalíticas. O sítio de ligação não é, porém, tão aberto quanto o das correspondentes endoglucanases (Mu-ñoz et al., 2001) (Figura 9).

O domínio de ligação à celulose (CBD) é o segundo mais importante e mais difun-dido elemento da estrutura de celulases en-volvido na transformação da celulose, sen-do responsável por um aumento na ativida-de enzimática e pela habilidade da enzima

09

Figura 7: Modelo baseado em dispersão de Raios-X de CBHs I e II de Trichoderma reesei. A = CBD; B = região de ligação. Reproduzido de Abuja et al (Bhat & Bhat, 1997).

Figura 8: Representação das principais configurações do domínio catalítico da celulase

de diferentes famílias: (a) CBH II do T. reesei (família 6); (b) endoglucanase de Trichoderma fusca (família 6); e (c) CBH I de T. reesei (família 7) (Bhat & Bhat, 1997).

Figura 9: Estrutura do domínio catalítico da CBH 58

de Phanerochaete chrysosporium. No desenho de fitas da enzima,

â-folhas são mostradas em roxo, segmentos tipo hélice em azul e regiões

de loop em cinza. Representação tipo bola-e-bastão dos resíduos

catalíticos estão em vermelho, enquanto resíduos do túnel de ligação ao

substrato estão em verde (triptofano e tirosina) ou amarelo (arginina).

O N-acetil glucosamina é mostrado em rosa (Muñoz et al., 2001).

Figura 10: Exemplo do CBD da família I da CBH I de T. reesei com os resíduos aromáticos importantes para a ligação à celulose.

se ligar à molécula de celulose insolúvel (Sakka et al., 2000). Estudos recentes com I. lacteus confirmam estas funções do CBD analisando a exoglucanase I (Ex I) produzi-da por este fungo (Hamada et al., 2001). Os CBDs da CBH I e II, EG II e III de T. reesei e da CBH I de P. chrysosporium foram carac-terizados contendo de 33 a 36 resíduos de aminoácidos. A determinação da estrutura bidimensional obtida para o CBD da CBH I de T. reesei revelou uma configuração em forma de cunha com planos hidrofílicos e hi-drofóbicos expostos (livres), os quais con-tém como uma estrutura base, folhas dis-

torcidas compostas de três fitas antiparale-las (Figura 10). Esta estrutura é estabiliza-da por pelo menos duas ligações dissulfeto e contém quatro resíduos aromáticos forte-mente conservados no lado hidrofóbico, três dos quais estão envolvidos na ligação com a superfície da celulose.

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A determinação da estrutura tridimensi-onal das celulases de diferentes famílias e a comparação da relação entre estrutura e função pode facilitar a precisa engenharia de proteína e o aperfeiçoamento da eficiên-cia catalítica para propostas específicas.

A produção de celulases parece ser con-trolada por mecanismos de indução e re-pressão. Uma das hipóteses é de que os mi-crorganismos apresentariam uma expres-são basal das enzimas celulolíticas, as qua-is seriam secretadas e, mesmo em peque-na quantidade seriam suficientes para cata-lisar a hidrólise de celulose produzindo um indutor solúvel capaz de penetrar na célula e provocar o aumento da transcrição dos ge-nes do sistema celulolítico (Mandels & Ree-se, 1960; Kubicek et al., 1993). Estudos re-

5. REGULAÇÃO DA PRODUÇÃO

DE CELULASE

centes de celulases em culturas do fungo causador de podridão branca Panus tigri-nus corroboram esta hipótese (Nazareth & Sampy, 2003). As maiores atividades de ce-lulase são normalmente encontradas quan-do celulose é a fonte de carbono. Na maio-ria dos microrganismos estudados, a sínte-se de celulase é induzida por celulose e ini-bida na presença de glicose. O indutor in-tracelular verdadeiro do sistema celulolítico ainda não foi identificado, acredita-se que o dissacarídeo soforose seja uma das subs-tâncias indutoras do sistema celulolítico ma-is potentes descritas até o presente mo-mento (Suto & Tomita, 2001). Desde a déca-da de 60, soforose já havia sido identificada como a molécula indutora de celulases. Este composto é encontrado no meio de cul-tura quando T. reesei é cultivado em pre-

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sença de celulose ou celobiose (Mandels & Reese, 1960). Acredita-se que a soforose seja produto de uma atividade secundária de transglicosilação atribuída à â-glicosidase (Suto & Tomita, 2001). Esta en-zima, além da sua capacidade de catalisar a hidrólise da celobiose em glicose, tam-bém transformaria a ligação do tipo â(1-4) da celobiose em ligação â(1-2) da soforose.

Estudos com celobiose mostraram que ela induz e inibe celulase de P. chrysospori-um dependendo da sua concentração no meio de crescimento, entretanto não mos-tra ser um indutor de celulase em T. reesei (Eriksson & Hamp, 1978). Porém, P. chrysosporium pode controlar a concentra-ção de celobiose no meio por pelo menos quatro vias (Eriksson, 1978). A primeira uti-liza a â-glicosidase, a qual hidrolisa celobio-se em glicose. Na segunda, celobiose pode ser eliminada por reações de transglicosila-ção. Os outros caminhos envolvem enzi-mas oxidativas que têm sido consideradas na degradação da celulose por P. chrysos-porium e mostram ser importantes na pre-venção da inibição da enzima por celobio-se.

Além do fenômeno da indução, o siste-ma de celulases ainda apresenta um outro tipo de controle. A repressão por glicose (re-pressão catabólica). Mesmo estando em condições indutoras, as células respondem à presença de glicose no meio de cultura através da repressão da transcrição dos ge-nes das celulases. Esta repressão irá pre-venir o fungo de sintetizar um excesso de celulase onde existir fonte de carbono assi-milável abundante e fácil (Suto & Tomita, 2001). Fontes de carbono facilmente assi-miláveis reprimiram a síntese de celulase inibiram de Phlebia gigantea, um fungo que coloniza a madeira com extrema velocida-de. (Ajay et al, 2007)

A produção de celulases em fungos tam-bém pode ser reduzida por outros fatores que não a repressão catabólica. Vários fe-nóis reprimem a síntese de celulases e xila-nases em S. commune (Kuhad et al., 1997). Porém, outros estudos demonstraram que a produção de celulase na maioria dos fun-gos causadores de podridão branca é esti-mulada por fenóis relacionados à lignina. Estudos com T. versicolor sugeriram como uma explicação para este fenômeno que o estímulo da atividade de celulase é devido

mais a uma indução indireta do que a uma indução direta pelos próprios fenóis (Müller et al., 1988). Por definição, todos os fungos causadores de podridão branca produzem fenol oxidases que oxidam compostos fenó-licos às suas quinonas correspondentes. Estas quinonas são então reduzidas a fe-nóis pela enzima celobiose desidrogenase (CDH). Nesta reação, celobiose é oxidada em celobiolactona (ácido celobiônico). Áci-do celobiônico e especialmente sua lactona são indutores potentes de celulases (Eriks-son et al., 1990). Em adição a estes com-postos orgânicos, íons metais divalentes têm mostrado inibir atividade catalítica celu-lases de alguns fungos. Nos fungos causa-dores de podridão branca íons mercúrio ini-biram a celulase de Coridus versicolor en-quanto tanto íons cobre como mercúrio ini-biram irreversivelmente celulases de S. commune (Clarke & Adams, 1987). O íon cádmio inibiu a produção do sistema celulo-lítico do P. chrysosporium, porém Pleurotus ostreatus mostrou ser tolerante à altas con-centrações de cádmio no meio (Baldrian & Gabriel, 2003).

No sistema celulolítico de P. chrysospo-rium foram detectadas cinco endoglucana-ses (EG), duas exoglucanases e duas -

glicosidades (Eriksson & Pettersson, 1975; Wood & García-Campoyo, 1990). As cinco EG de P. chrysosporium foram purificadas e caracterizadas por várias técnicas. O ponto isoelétrico variou de 4.2 a 5.32 e a massa molecular foi determinada por ultracentrifu-gação, e calculada com base em uma co-nhecida composição de aminoácidos e no conteúdo de carboidratos, variando entre 28300 e 37500 Da (Eriksson & Pettersson, 1975). Pequenas, mas significativas, dife-renças na composição dos aminoácidos das diferentes EGs foram encontradas, su-gerindo pequenas alterações funcionais (Eriksson & Pettersson, 1975). Khalil (2002), purificou uma endoglucanase de P. chrysosporium crescido em bagaço de ca-na e determinou sua temperatura ótima em 60ºC e seu pH ótimo em 4.6, semelhante ao pH ótimo obtido para EG de Phlebia radia-

6. CARACTERÍSTICAS

FÍSICO-QUÍMICAS E CINÉTICAS

DAS CELULASES DOS

FUNGOS CAUSADORES DE

PODRIDÃO BRANCA

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ta. As interações das cinco EG com a CBH produzida por P. chrysosporium vêm sen-do estudadas, na tentativa de se esclarecer o mecanismo de degradação da celulose. Foi visto que somente pequenas quantida-des de açúcares são liberados por exoglu-canase em algodão como único substrato, porém, um pré-tratamento com EG aumen-tou consideravelmente os açúcares libera-dos. Isto pode ser uma grande evidência da teoria que EGs agem aleatoriamente cli-vando a cadeia de celulose, iniciando o ata-que hidrolítico e abrindo extremidades na cadeia para a CBH agir (Streamer et al., 1975).

Na EG de S. commune dois resíduos de triptofano foram indicados como essenciais para o mecanismo catalítico da celulase. Um resíduo aparece estar diretamente en-volvido na ligação com o substrato, en-quanto o outro é apresentado sendo parte integrante de um sítio catalítico (Clarke, 1987). Investigação da produção de EGs por Dichomitus squalens e P. chrysospori-um, mostrou que em cultura líquida com ce-lulose cristalina como fonte de carbono este fungo produziu maior atividade de EG do que P. chrysosporium. Embora tenha sido encontrada atividade de EG e de Ex I e Ex II em culturas deste fungo, D. squalens não degradou celulose cristalina significativa-mente (Rouau & Odier, 1986 a). Sethura-man et al (1998) demonstraram que C. sub-vermispora em diferentes meios líquidos produziu consideráveis quantidades de EGs, mas não de CBH. Em experimentos com C. subvermispora cultivados em cava-cos de Pinus taeda baixa atividade de celu-lase total foi encontrada, podendo ser a fal-ta da CBH a justificativa para este fato (Fer-raz et al., 2003; Souza Cruz et al., 2004).

As Ex I e Ex II de D. squalens foram ca-racterizadas possuindo massa molecular igual a 39000 e 36000 Da, respectivamente e seus pI foram de 4.6 e 4.5. Máxima ativi-dade foi mostrada em pH 5.0 e a 60ºC. (Rouau & Odier, 1986 b).

O sistema celulolítico de I. lacteus, tam-bém foi caracterizado, sendo purificadas duas exocelulases e uma endocelulase, com massas moleculares variando entre 30000 e 65000 Da. (Hamada et al., 1999).

A produção e a atividade da enzima -

glicosidase de P. chrysosporium foi investi-gada e foi encontrado que a presença de ce-

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lobiose ou celulose no meio é necessária pa-ra causar indução desta enzima. Estudos com Coriolus pubescens, Lentinus tigrinus, S. commune e Volvariella volvacea, mostra-ram que a biosíntese de -glicosidase des-

tes fungos também é dependente da fonte de carbono do meio (Cai et al., 1998; Eli-sashvili et al., 2002). Uma -glicosidase de

P. chrysosporium foi caracterizada apresen-tando uma massa molecular de 116000 Da e um pH ótimo de 4,5. Os parâmetros cinéti-cos obtidos para essa enzima mostram um valor de Km (4,06 ± 0,85 mM) maior para a hidrólise de celobiose, quando comparado ao valor de Km (0,117 ± 0,006 mM) para hi-drólise de p-Nitrophenyl- -D-glicosídio

(pNPG), concordando com Deshpande et al. (1978), que também determinou valores de Km maiores para celobiose (Deshpande et al., 1978; Igarachi et al., 2003; Kawai et al., 2003). Volvariella volvacea produziu du-as -glicosidase (I e II) quando cultivada em

cultura líquida de várias fontes de carbono, incluindo celulose e celobiose. BGL I e BGL II apresentaram massas moleculares de 158000 Da e 256000, pH ótimo de 7,0 e 6,2 e temperatura ótima de 55ºC e 60º C, res-pectivamente. (Cai et al., 1998). Desrochers et al., (1981) purificaram uma -glicosidase

de S. commune com massa molecular esti-mada em 97000 Da, enquanto outros estu-dos descrevem duas -glicosidase produzi-

das por este fungo com massas molecula-res estimadas em 96000 e 102000Da (Cai et al., 1998). Contudo, estudos mostraram que as características das enzimas do com-plexo celulolítico de muitos Basidiomicetos causadores de podridão branca dependem da fonte de carbono presente no meio e do modo de cultivo do fungo.

A habilidade de degradar a celulose é um parâmetro de importância para muitos fungos degradadores de madeira. A hetero-geneidade física da celulose junto com a complexidade do sistema celulolítico pro-duzido por estes fungos, vem sendo estu-dada há anos. Os fungos causadores de po-dridão branca são considerados até o mo-mento os únicos que efetivamente degra-dam todos os componentes da madeira, sendo de grande interesse comercial. Basi-diomicetos de podridão branca, não seleti-vos, são importantes em processos de des-toca de eucalipto nas florestas, enquanto

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7. CONCLUSÃO

que os seletivos são utilizados em proces-sos industriais de biopolpação. Apesar dis-so, poucas enzimas celulolíticas de fungos causadores de podridão branca já foram pu-rificadas e caracterizadas e as descritas atu-almente possuem características físico-químicas e cinéticas semelhantes as celu-lases de P. chrysosporium. Há um enorme desconhecimento no número de isoenzi-mas presentes, suas estruturas e modo de ação. Talvez por esse motivo, tais aplica-ções fiquem restritas a um número reduzi-do de fungos. Um maior conhecimento do mecanismo de ação das enzimas e de suas propriedades estruturais possibilitaria am-pliar o uso de novas linhagens nestes pro-cessos, com certeza mais adaptadas a ca-da região ou país. Em ambas aplicações tor-na-se importante o conhecimento das ca-racterísticas das celulases produzidas pe-los fungos a fim de melhor controlar tais pro-cessos.

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Pérola de Oliveira e MagalhãesDepartamento de Ciências FarmacêuticasFaculdade de Ciências da SaúdeCampus Universitário Darcy Ribeiro,Universidade de Brasília, Brasília, DF, Brasile-mail: [email protected]

AUTOR CORRESPONDENTE:

13

4321

INTRODUÇÃOAs rochas carbonatadas incluem cerca

de 0,25% do volume da crosta terrestre, sen-do que no ambiente natural, em sua maioria são compostas por sedimentos, metamorfi-zados ou não, constituídas 50% ou mais de calcita, aragonita - ambos CaCO - e dolomi-3

ta - CaCO .MgCO - (Guimarães, 1998). As 3 3

rochas calcárias podem ser utilizadas direta-mente nas construções como ocorria nas edi-ficações históricas na Europa. Industrial-mente, os calcários são processados por cal-cinação para produção de cal virgem (CaO), e esta por sua vez, ao reagir com a água for-ma cal hidratada - Ca(OH) - utilizada como 2

aglomerante em argamassas. A reação da cal hidratada com o dióxido de carbono at-mosférico em presença de água regenera o carbonato de cálcio (CaCO ) no ambiente 3

construído pelo ser humano. Este artigo tem por objetivo divulgar a biocalcificação e suas aplicações nas edificações históricas e civis.

BIOCALCIFICAÇÃO MICROBIANA NO AMBIENTE CONSTRUÍDO

Ciência in Foco

1. Márcia Aiko Shirakawa

2. Maria Alba Cincotto

3. Kleber Hiedaki Kodama

4. Vanderley Moacyr John

Departamento de Engenharia de Construção Civil da Escola Politécnica da Universidade de São Pauloautor correspondente: [email protected]

Departamento de Engenharia de Construção Civil da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo

Engenharia de Materiais da Universidade Federal do ABC

Departamento de Engenharia de Construção Civil da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo

Na Europa muitas edificações históricas são de alvenaria de pedras calcárias. Com o intemperismo natural e a poluição, as pedras escurecem, na limpeza a camada superficial é removida e a superfície deste material tor-na-se fragilizada. Com objetivo de revesti-la com uma camada protetora, a Seção de Mi-crobiologia do Laboratório de Pesquisa dos Monumentos Históricos (LRMH) subordina-do ao Ministério da Cultura do governo da França, desenvolveu um procedimento de bi-omineralização adaptado aos monumentos históricos. Utilizando a capacidade natural de bactérias não patogênicas para sintetizar calcário, foi produzido artificialmente, um véu de calcita na superfície das pedras. Vári-as catedrais na França já foram tratadas por este médoto: a igreja Saint-Médard de Thou-ars (na região Poitou-Charentes), catedral de Bordeaux, castelo de Châteaudun (Cen-tro) e a catedral de Notre Dame em Paris, en-tre outras.

Segundo Geneviève Orial, dirigente da seção de microbiologia do LRMH, em repor-tagem para a revista France, a biocalcifica-ção é um método ecológico que se enqua-dra “na ética atual de conservação-restauração, privilegiando cada vez mais a conservação preventiva.”

Muitas cidades urbanizadas da Europa apresentam problemas de deterioração de edificações e monumentos históricos. As in-crustações enegrecidas são geradas pela poluição constituindo-se de nitratos e sulfa-tos, os quais induzem a deterioração acele-rada da matriz. Com o objetivo de pesquisar métodos para conservar o patrimônio cultu-ral europeu foi estabelecido um projeto de pesquisa pela Comissão Européia de Ener-gia, Ambiente e Programa de Desenvolvi-mento Sustentável. O projeto foi denomina-do de BIOBRUSH (Bioremediation for Buil-ding Restoration of the Urban Stone Herita-ge). O estudo, em cujas atividades integra-

14

Figura 2: Fotografia tirada em Janeiro de 2008 da Igreja de Thouars, cuja biomineralização - biocalcificação foi efetuda em Julho de 1993 (cortesia de Jean-François

Loubière da Sociedade Calcite Bio Concept).

Figura 1: Hotel Intercontinental Opéra, em Paris, maior área tratada por biomineralização - biocalcificação em Paris

2(cerca de 5000 m ) foto tirada por Jean-François Loubière da Sociedade Calcite Bio Concept, empresa que possui a licença para a aplicação da técnica.

ram processos de desulfuração, desnitrifica-ção, remoção de compostos orgânicos, con-solidação do fenômeno de biocalcificação, te-ve como finalidade investigar diferentes ma-teriais usados em patrimônio cultural e im-plementar estes conhecimentos na prática da conservação. O objetivo final foi promo-ver uma ferramenta biotecnológica para res-tauração e conservação de objetos artísticos rochosos.

O carbonato de cálcio é um dos biomine-rais mais abundantes na natureza e está pre-sente em muitos seres vivos, como nas con-chas de moluscos e casca de ovos. A sínte-se baseada em presença de espécies quími-cas orgânicas tem recebido muita atenção devido à sua grande aplicação em vários seg-mentos industriais como nas áreas de tintas, plásticos, papéis, e borrachas entre outros.

O termo geral biomineralização se refere à mineralização biologicamente induzida na qual os microrganismos criam um micro-ambiente local, com condições que permi-tem uma ótima precipitação química de fa-ses minerais (HAMILTON, 2003). A biocalci-ficação é um caso particular, tendo como pro-duto o carbonato de cálcio. Diversas bactéri-as são descritas como capazes de realizar processos de biocalcificação, entre as quais se destacam-se: Bacillus cereus, Bacillus pasterii, Bacillus sphaercicus, Bacillus subti-lis entre outras.

A biocalcificação é um fenômeno comum no solo, água doce e água marinha, BOQUET et al, (1973); isolaram 210 orga-

O QUE É A BIOMINERALIZAÇÃO

E A BIOCALCIFICAÇÃO?nismos capazes de precipitar calcita em me-io contendo acetato de cálcio, extrato de leve-dura e glicose, observaram também que to-das as bactérias da coleção de cultura do De-partamento de Microbiologia da Escola de Farmácia da Universidade de Barcelona fo-ram capazes de produzir cristais de carbo-nato de cálcio. Entre as quais incluiam-se : Salmonella spp., Azotobacter spp., Bacillus pumilus, B. subtilis, B. megaterium, B. cere-us, B. bulgaricus, B. globiggi, Pseudomonas aerugiona, P.fluorescens, Serratia spp. (li-nhagem sem pigmento), Citrobacter spp., Enterobracter aerogenes, E. faecaelis, e Staphylococcus aureus. Todas estas bacté-rias formaram carbonato de cálcio após 1 a 20 dias de incubação. Em processos biotec-nológicos somente bactérias não patogêni-cas podem ser utilizadas.

Em meio aquoso a reação de equilíbrio químico da precipitação da calcita pode ser descrita da seguinte maneira (STUMM & MORGAN, 1981, appud STOCKS-FISCHER, 1999):

2+ 2- Ca + CO CaCO i (1)3 3 a

A solubilidade do CaCO é função do pH 3

do meio e é afetada por forças iônicas do me-io aquoso. Em um meio com uréia e cloreto de cálcio que promova o crescimento micro-

+ - +biano, íons adicionais como NH , Cl , Na , 4

- +OH, e H , podem afetar a precipitação induzi-da do CaCO em diferentes pHs. A precipita-3

ção microbiologicamente induzida é um pro-cesso mais complexo que a quimicamente in-duzida. A célula da superfície bacteriana com uma variedade de íons pode favorecer, de for-ma não específica, a deposição mineral por promover um sítio de nucleação. É provável

2+ que os íons Ca não sejam utilizados pelo processo metabólico microbiano, acumulan-do-se fora da célula. No meio, é possível que microrganismos individuais produzam amô-nia como resultado da hidrólise da uréia ge-rando um micro-ambiente alcalino em torno da célula. O pH elevado destas áreas locali-zadas, sem o aumento do pH no meio todo, inicia o crescimento de cristais de CaCO em 3

torno da célula. A possível reação química no meio Uréia-CaCl para precipitar CaCO na 2 3

superfície celular pode ser sumarizada a se-guir (STOCKS-FISCHER et al., 1999).

15

2+ 2+ Ca + Célula bacteriana Célula-Ca (2) - - 2- Cl + HCO + NH NH Cl + CO (3) 3 3 4 3

2+ 2-Célula-Ca + CO gCélula-CaCO i (4) 3 3

Desde 1990 o Laboratório de Pesquisas de Monumentos Históricos da França efetu-ou um programa de estudos para aperfeiço-ar o processo de biocalcificação in situ, em condições reais de exposição, (www.lrmh.fr/ lrmh/w_publications/microbio/biomt.htm), vi-sando uma utilização industrial.

No projeto BIOBRUSH, anteriormente descrito, o consórcio envolveu também Insti-tutos e Universidades da Itália, Alemanha e Grécia. Este estudo evidenciou mais uma vez a importância da utilização de microrga-nismos no restauro de edifícios históricos em nível mundial (www.biobrush.org). Dife-rentemente da maioria de outros trabalhos publicados sobre biocalcificação, Pseudo-monas putida foi o microrganismo utilizado. Vários microrganismos têm sido usados pa-ra a biocalcificação por diferentes grupos de pesquisa (WEBSTER & MAY. 2006), porém como as condições dos testes não são as mesmas para as diferentes investigações, torna-se difícil comparar a capacidade das di-ferentes espécies (DE BELIE et. al, 2005).

Em estudo recente realizado por DICK et al (2006) linhagens de Bacillus sphaericus com potencial zeta bastante negativo apre-sentaram grande capacidade de degrada-ção inicial da uréia e de formação contínua da camada de carbonato de cálcio. Estas li-nhagens também apresentaram diminuição significativa da absorção de água por capila-ridade das pedras calcárias tratadas.

Um dos inconvenientes da biodeposição é a alteração da cor da nova camada forma-da devido à presença de alguns grupos de microrganismos por seus produtos de meta-bolismo, ou por outros microrganismos con-taminantes ambientais. Neste contexto, estu-da-se como alternativa a extração de genes e proteínas de bactérias capazes de realizar a biocalcificação e utilizar proteínas específi-cas ao invés das células vivas. Entre os me-canismos de biomineralização de carbona-tos de cálcio encontra-se o da formação de calcita por substâncias poliméricas extrace-lulares, isoladas de Bacillus firmus e Bacillus sphaericus. Em estudos realizados por ERCOLE et al (2007) foram isoladas estrutu-ras extracelulares bacterianas como exopo-lissacarídeos e polissacarídeos capsulares, sendo a influência destes avaliada na preci-

pitação da calcita. A microscopia eletrônica mostrou que a forma do cristal dependeu da fração utilizada, indicando que a composi-ção bioquímica do polissacarídeo influenci-ou a morfologia do cristal. No mecanismo de cristalização do carbonato de cálcio por po-lissacarídeos capsulares ou exopolissacári-des, muitas frações como proteínas, glico-proteínas e grupos aniônicos podem estar envolvidas.

A hipótese da formação dos calcários manteve-se durante muito tempo baseada na precipitação puramente físico-química, sem a intervenção dos seres vivos, até que alguns geólogos começaram a suspeitar da origem biológica das formações das pedras calcárias. O pesquisador Harold Drew evi-denciou a precipitação de carbonato de cál-cio em grande escala na Flórida por bactéri-as que, na época, foram identificadas como Bacillus calcis (HERDMAN, 1923), posterio-mente classificada como Pseudomonas cal-cis. A polêmica da precipitação puramente química manteve-se até 1960. (http:// www.lrmh.fr/lrmh/ w_publications/microbio/ biomb.htm).

Segundo CASTANIER (1999) a produ-ção de carbonatos por bactérias heterotrófi-cas segue diferentes vias, o fenômeno ocor-re por uma precipitação passiva ou ativa. A precipitação passiva envolve diversas vias metabólicas: a amonificação de aminoáci-dos, degradação de uréia e ácido úrico, a re-dução de nitratos e a redução de sulfatos. A amonificação de aminoácido tem como pro-duto final o íon amônio e sua liberação pro-voca a alcalinização do meio - este fenôme-no ocorre em aerobiose na presença de ma-téria orgânica. A degradação da uréia tam-bém gera íon amônio em aerobiose. A redu-ção de nitratos também gera íon amônio em presença de matéria orgânica em bai-xas concentrações de oxigênio, mas não na ausência deste; as bactérias capazes de efetuar esta via metabólica são bactérias aeróbias que também crescem em anaero-biose facultativa. A redução de sulfatos, uma via anaeróbia, ocorre em ausência de oxigênio, presença de matéria orgânica e sulfatos. A redução dos sulfatos gera gás sulfídrico e sua liberação para a atmosfera provoca a alcalinização do meio. A precipi-tação passiva depende da alcalinização do meio e da formação prévia de carbonatos

CARBONATOGÊNESE BACTERIANA

dissolvidos no entorno da bactéria. A preci-pitação ativa é um processo independente das vias metabólicas descritas anterior-mente, sendo um fenômeno essencialmen-te de trocas na membrana. Normalmente, a precipitação ativa é seguida pela passiva. A carbonatogênese gera inicialmente um car-bonato de cálcio ou de magnésio amorfo e fortemente hidratado que é precursor de uma das formas cristalográficas identifica-das pela difração de raios-X.

RAMACHANDRAN et al (2001) pesqui-saram a remediação de concreto utilizando microrganismos. Fissuras preenchidas com bactérias (Bacillus pasteurii) e areia de-monstraram significativo aumento nos valo-res de resistência à compressão e flexão quando comparados com os controles sem células. Através de microscopia eletrônica de varredura foi observado que a precipita-ção microbiológica de carbonato de cálcio ocorreu principalmente próxima às áreas superficiais das fissuras, com denso cresci-mento de cristais de calcita contendo célu-las embutidas.

Em ambiente extremamente alcalino da matriz do cimento, cujo pH é maior que 12, as bactérias usualmente utilizadas não cres-cem ativamente. Assim, foram posterior-mente estudados métodos utilizando Bacill-lus pasteurii imobilizados em poliuretano pa-ra proteger as células de pH extremo. BANG et al (2001) observaram que o poliu-retano é uma ferramenta que aumentou efe-tivamente a precipitação de carbonato de cálcio microbiologicamente induzida em fis-suras do concreto. Os autores supõem que a matriz de poliuretano deve ser capaz de estabilizar a atividade enzimática microbia-na por um período maior de tempo.

DE BELIE et al (2005) pesquisaram a bi-omineralização por lodo ureolítico e obser-varam que a redução da absorção de água mais pronunciada foi alcançada na arga-massa mais porosa entre as várias estu-das. Depois de 200 horas de incubação com a adição de nutrientes adequados a ab-sorção de água pela superfície da arga-massa decaiu de um fator cinco comparada com amostras não tratadas. Este tratamen-to causou uma redução significativa na po-rosidade total. A microscopia eletrônica de

A BIOCALCIFICAÇÃO EM MATERIAIS

CIMENTÍCIOS CONCRETOS E

ARGAMASSAS

16

varredura e a difração de raios-X evidencia-ram uma camada densa de cristais de calci-ta e vaterita na superfície da argamassa.

A necessidade de atender às deman-das multidisciplinares que integrem fenô-menos biológicos à aplicação em materiais inorgânicos fez surgir o primeiro evento ci-entífico - 1st BioGeoCivil Engineering (BGCE) conference que irá ocorrer nos di-as 23 a 25 de junho 2008 in Delft, Nether-lands. O objetivo dessa conferência é a tro-ca de conhecimentos fundamentais, meto-dologias e soluções práticas necessárias para a compreensão de fenômenos media-dos biologicamente e aplicados na geologia e engenharia. A rede de pesquisadores inte-ressados nesta área é crescente, pois os mi-crorganismos podem alterar favoravelmen-te as propriedades do subsolo e de materia-is de engenharia.

Segundo DE MUYNCK et al (2008) amostras de concreto e argamassas trata-das por biocacificação por Bacillus sphaeri-cus apresentam resultados de absorção ca-pilar semelhantes aos tratamentos por se-lantes penetrantes, à base de silicones, indi-cando o uso potencial da biocalcificação no tratamento de argamassas e concretos.

Através do Programa Jovens Pesquisa-dores em Centros Emergentes está sendo fi-nanciado pela Fundação de Apoio a Pesqui-sa do Estado de São Paulo - FAPESP o pro-jeto “Microbiologia aplicada à ciência dos ma-teriais de construção”, no qual um laborató-rio de microbiologia foi implantado no Depar-

BIOCALCIFICAÇÃO POR

MICROBIANA NO BRASIL

tamento de Engenharia de Construção Civil da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. Entre outros, um dos objetivos

do projeto é consolidar conhecimento em bio-calcificação de materiais, no momento volta-do para o fibrocimento.

Estudos preliminares realizados no Labo-ratório de Microbiologia no Depto de Eng. de Construção Civil da Escola Politécnica da USP evidenciam que várias cepas de Bacil-lus sphaericus, B. subtilis e Pseudomonas putida mantidas pela coleção de cultura do Instituto Nacional de Controle de Qualidade em Saúde INCQS - têm capacidade de pro-duzir carbonato de cálcio em meio de cultura sólido e líquido contendo acetato de cálcio (Figuras 3 a 6).

O fibrocimento é um material de cons-trução utilizado principalmente em caixas d'água e telhas. Devido à toxicidade ocu-

BIOCALCIFICAÇÃO EM

FIBROCIMENTO

Figura 3: Cristais de carbonato de cálcio produzidos em colônias de Bacillus sphaericus em meio de cultura B4 modificado por WEBSTER (2006).

e f

a

c

b

d

Figura 4: Microscopia óptica de colônias de diferentes cepas de Bacillus sphaericus em a), b), c) e d) com produção de carbonato de cálcio e fragmentos de colônias de Bacillus

subtilis com placas de carbonato de cálcio em e) e f) em meio B4 modificado.

17

pacional das fibras de amianto as indústri-as de fibrocimento têm utilizado fibras orgâ-nicas, naturais como a celulose ou sintéti-cas, como as fibras de poli vinil álcool (PVA). Após exposição ao ambiente o fi-brocimento sofre colonização por fungos dematiáceos (SHIRAKAWA et al, 2008) e a celulose tende a ser degradada. A coloni-zação por fungos é sempre proporcional a água absorvida do material, ou seja, à sua atividade de água.

O escurecimento dos telhados por fun-gos além de comprometer o desempenho estético aumenta o consumo de energia para refrigeração de ambientes internos por maior retenção de calor. A colonização das telhas é função da água absorvida e do tempo de molhagem do material. A utili-zação de bactérias capazes de precipitar carbonato de cálcio, diminuir a porosidade superficial e retardar a biodeterioração de materiais cimentícios como fibrocimento ainda não foi explorada.

O cimento por hidratação forma por-tlandita - hidróxido de cálcio. Isto faz com que o pH de um concreto fresco ou outro compósito à base de cimento seja extre-mamente alcalino após a sua produção com valor em torno de 13. A elevada alcali-nidade impede o crescimento de microrga-nismos em geral, dificultando inclusive o processo de biocalcificação. Com a expo-sição ao ambiente, o hidróxido de cálcio so-fre interação com CO atmosférico e pro-2

duz carbonato de cálcio fenômeno conhe-cido como carbonatação, diminuindo o pH para em torno de 9.

Estudos preliminares com Bacillus sphaericus INCQS 414 mostraram que a biocalcificação ocorreu com sucesso em amostras de fibrocimento previamente car-bonatadas em câmara acelerada e que, após 12 dias de incubação, a bactéria ino-culada foi recuperada nas condições com carbonatação prévia, mas não das amos-tras não carbonatadas (SHIRAKAWA et al, 2008a). A Figura 7 apresenta cristais de carbonato de cálcio na superfície de fibro-cimento e de fibras nas bordas dos corpos-de-prova.

A biocalcificação é um processo bas-tante estudado e a precipitação por inter-mediação microbiana é inegável. A utiliza-ção de microscópio eletrônico de varredu-ra em condições ambientais (Quanta FEG

a b

Figura 5: Microscopia óptica de diferentes cepas de Bacillus sphaericus em meio B4 líquido. Em a) cristais de carbonato de cálcio produzidos na lateral direita da

imagem com aglomerados de bactérias na região superior junto ao cristal; em b) pequenos cristais no centro da imagem.

Figura 6: Cristais de carbonato de cálcio após secagem do meio B4 produzidos por Pseudomonas putida em a) e Bacillus sphaericus em b), observando-se

morfologia diferenciada.

a b

Figura 7: Imagens obtidas em microscópio eletrônico de varredura de cristais de carbonato de cálcio produzidos por Bacillus sphaericus na superfície de fibrocimento em

(a) e produzidos sobre as fibras nas bordas de corpo-de-prova de fibrocimento em (b).

600), disponível no Laboratório de Carac-terização de Materiais do Depto de Enge-nharia de Minas da Escola Politécnica da USP tem possibilitado a avaliação de fenô-menos em tempo real com amostras hidra-tadas, e permitem a observação da biocal-cificação em função do tempo.

A influência dos processos bióticos e abióticos na produção de cristais de carbo-nato de cálcio e na absorção de água de fi-brocimentos é um dos temas estudados no projeto “Microbiologia aplicada à ciên-cia dos materiais de construção” financia-do pela FAPESP. Os resultados prelimina-

res são bastante promissores e há o po-tencial de aplicação industrial uma vez que alterando variáveis de processo há possi-bilidade de modificar a morfologia e tama-nho dos cristais e produzir superfícies con-troladas.

Existe um vasto campo para o empre-go da biocalcificação na engenharia de ma-teriais, incluindo reparo de materiais e pro-dução de superfícies controladas de calci-ta ou outros cristais polimórficos de carbo-nato de cálcio.

CONSIDERAÇÕES FINAIS

18

Figura 8: Espectroscopia de dispersão de energia das regiões evidenciadas na Fig. 7 (b). Confirmação da presença de cálcio, carbono e oxigênio, confirmando carbonato de cálcio. Pt é devido a platina utilizada no recobrimento das amostras para microscopia eletrônica.

AGRADECIMENTOS À Fundação de Amparo à Pesquisa do

Estado de São Paulo FAPESP - pelo finan-ciamento do projeto “Microbiologia aplicada à ciência dos materiais de construção” do Programa Jovens Pesquisadores em Cen-tros Emergentes,`a coleção de culturas do Instituto Nacional de Controle de Qualidade em Saúde da Fundação Oswaldo Cruz pelo fornecimento de diferentes cepas bacteria-nas, à Dra. Genèvieve Orial do Laboratório

Figura 9: Detalhe da Figura 7 - é possível observar que na região superior com maior colonização as bactérias estão embutidas no cristal e na região onde a colonização é inicial o cristal tem morfologia arredondada.

de Pesquisa dos Monumentos Históricos (LRMH) e Mr. Jean-François Loubière da Sociedade Calcite Bio Concept pela per-missão da divulgação de fotos de aplica-ções realizadas por tecnologia envolvendo biocalcificação.

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19

21

1. Cristiane Minussi Degobbi

2. Walderez Gambale

Doutoranda do Depto de Patologia da FMUSPE-mail: [email protected]

Depto de Microbiologia do ICBUSPDepto de Morfologia e Patologia Básica da FMJ


INTRODUÇÃONo início do século XX houve uma mu-

dança arquitetônica no padrão de edifíci-os, principalmente comerciais, que se tor-naram cada vez mais altos, envidraçados, sem ventilação natural e com maior quan-tidade de pessoas por metro quadrado. Essa alteração no padrão arquitetônico foi acompanhada, durante o decorrer desse século, por uma necessidade de utilização de materiais de construção diferenciados e sistemas de ventilação que reduzissem a entrada de poluentes provenientes do meio externo e garantissem uma tempera-tura agradável.

A utilização de materiais como carpe-tes, computadores, impressoras, apare-lhos de fax e móveis prensados levaram a uma liberação e conseqüente acúmulo de gases e outros compostos químicos que podem atuar isoladamente ou em sinergia resultando, muitas vezes, em reações ad-versas nos ocupantes. Ainda, a melhoria do isolamento térmico, associada a um acúmulo de umidade no ambiente e siste-

SÍNDROME DOS EDIFÍCIOS DOENTES

Ciência in Foco

Aspectos microbiológicos, qualidade de ar em ambientes interiores e legislação brasileira.

mas de climatização, também propiciou o desenvolvimento de contaminantes bioló-gicos, tais como fungos, bactérias, ácaros, protozoários e algas.

Com a crise energética na década de 70, essas questões passaram por um agra-vamento. A fim de facilitar o isolamento tér-mico dos edifícios, foram abolidas as aber-turas externas e as taxas de renovação do ar dos sistemas de climatização passaram

3 3a ser menores, de 17 m /h para 8,5 m /h.Todas essas mudanças foram tornan-

do os ambientes interiores quase total-mente desconectados do ambiente exteri-or, e eventualmente propiciando formação de microssistemas ecológicos diferencia-dos.

No entanto, o impulso nas pesquisas sobre doenças relacionadas aos edifícios ocorreu a partir de 1976 quando 250 legi-onários veteranos comemoravam o dia da independência dos EUA reunidos num hotel da Filadélfia e 182 foram acometi-dos por um quadro respiratório agudo sen-do que 29 foram a óbito. Esse quadro clí-

nico recebeu o nome de doença dos legi-onários ou Legionelose e as pesquisas re-sultaram na descoberta da bactéria Legi-onella, que havia sido aerolizada a partir do sistema de ar condicionado central do edifício.

A partir desse episódio, o problema tor-nou-se uma grande preocupação mundi-al sendo que a literatura assinalava no co-meço da década de 80, em torno de 5000 estudos relacionados à Síndrome dos edi-fícios doentes - SED (Stolwijk, 1984). Esse termo passou a ser vigente em 1982, quando o Comitê técnico da Orga-nização Mundial de Saúde definiu os prin-cipais sintomas de reconhecimento des-sa síndrome: fadiga, letargia, cefaléia, prurido e ardor nos olhos, anormalidades na pele, irritação do nariz e garganta e fal-ta de concentração em trabalhadores de escritórios (WHO in Santos et al., 1992). Apesar da ênfase dada a escritórios, es-ses sintomas podem ser observados tam-bém em outros ambientes, tais como resi-dências, bibliotecas, creches e escolas.

20

Em termos práticos a Síndrome é de-tectada quando em torno de 20% dos ocu-pantes desses edifícios apresentam os sin-tomas.

As causas desses sintomas não são bem definidas, sendo associadas a uma in-teração de fatores como: problemas no sis-tema de climatização artificial, substânci-as químicas e físicas e microrganismos. Dentre as substâncias químicas relevan-tes estão os gases, vapores, aminas e for-maldeídos (provenientes de colas, verni-zes de móveis, carpete e fumo); dentre as substâncias físicas está o material particu-lado (proveniente do ambiente externo, po-eira e fibras liberadas no ambiente inter-no); e finalmente, dentre importantes agen-tes biológicos estão os fungos, bactérias, algas, amebas e pólen (provenientes do ambiente externo ou de fontes internas que incluem o sistema de climatização).

Em um dos estudos importantes con-duzidos ainda na década de 80 por Ster-ling & Sterling (1983), foi feito o monitora-mento dos sintomas da Síndrome a partir de taxas de absenteísmo e reclamação dos ocupantes. Após mudança de um edi-fício com ventilação natural, para um edifí-cio “fechado”, houve aumento significativo nas taxas de absenteísmo, como mostra o gráfico 1.

Além da abordagem de questões de na-tureza inflamatória, alguns modelos de taxa

de renovação versus risco de infecções por rotas aéreas em trabalhadores podem ser encontrados na literatura. Em um deles, o aumento da taxa de renovação do ar em

30,057 m /min levaria a uma redução na in-fecção dos ocupantes, por Mycobacterium tuberculosis, em aproximadamente 52% (Nardell et al., 1991).

Além da baixa renovação do ar e acú-mulo de poluentes, outras características podem ser determinantes na etiologia da Síndrome. Entre os fatores importantes pa-ra observação de sintomas, estão os psi-cossociais, como a insatisfação com o tra-balho (Skov et al., 1989), o sexo - estudos mostram que as mulheres tendem a perce-ber ou reportar mais os sintomas (Santos et al., 1992)-, iluminação, temperatura e umi-dade relativa insatisfatórias, normalmente percebidas de forma diferenciada pelo gru-po de alérgicos, que tende a ser mais sensí-vel a tais mudanças (Graudenz et al., 2006).

Esses tipos de sintomas podem ser ob-servados em larga escala tanto em prédios antigos devido, por exemplo, à falta de ma-nutenção do sistema de ar condicionado e idade dos dutos, como em edifícios novos, que apresentam acúmulos de poluentes principalmente de natureza química libera-dos por vernizes, tintas, carpetes e outros acabamentos (Lundholm et al., 1990).

Outro termo que vem sendo utilizado atualmente é DER - doenças relacionadas a edifícios. Diferentemente da SED, são do-enças com causa definida, como é o caso da legionelose.

Essas doenças geralmente são desen-cadeadas por agentes biológicos ou quími-

Gráfico 1: Aumento da taxa de absenteísmo após mudança de funcionários para prédio novo.

TABELA 1: DIFERENÇAS ENTRE SÍNDROME DOS EDIFÍCIOS DOENTES E DOENÇAS RELACIONADAS AOS EDIFÍCIOS (ADAPTADO DE GRAUDENZ., 2001).

SÍNDROME DOS EDIFÍCIOS DOENTES. Etiologia não definida. Multicausal.

DOENÇAS RELACIONADAS A EDIFÍCIOS Etiologia definida.

SINTOMAS PATOLOGIA ETIOLOGIA E SINTOMAS

Legionella pneumophila - pneumonia.

Legionella pneumophila - febre e mialgia.

Principalmente fungos e bactérias - febre, tosse, pneumonia.

Principalmente fungos e bactérias - febre e mialgia.

Ácaros, fungos, bactérias, alérgenos de animais e outros - prurido nasal, espirros, tosses e faltas de ar.

Materiais irritativos, como produtos de limpeza - prurido, descamação da pele.

Legionelose

Febre de Pontiac

Pneumonite de hipersensibilidade

Febre do Umidificador

Rinite a asma

Dermatite de contato

Fadiga, letargia, cefaléia, prurido e ardor nos olhos, anormalidades na pele, irritação do nariz e garganta e falta de concentração.

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cos presentes no ar de determinados ambi-entes. São relacionadas a mecanismos imu-nológicos, processos infecciosos ou toxici-dade direta dos agentes causais.

Em resumo, a SED é multicausal e a DRE tem causa determinada. As principais diferenças entre elas estão explícitas na ta-bela 1.

A síndrome é bastante estudada em di-versos países e a bibliografia médica es-trangeira é extensa. Embora não seja cau-sa de morte e diminuição da expectativa de vida, seus sintomas causam desconforto e aumento do absenteísmo no ambiente de trabalho, reduzindo a eficiência e refletindo-se na economia geral do país. As estimati-vas do impacto econômico dos problemas relacionados a SED, como custos médicos, perdas decorrentes de absenteísmo e que-da na produtividade dos funcionários são da ordem de 10 bilhões de dólares ao ano nos Estados Unidos da América (Seltzer, 1994), indicando a dimensão do problema e justificando a preocupação mundial nes-se assunto.

FungosOs principais fungos relacionados a

problemas de qualidade do ar de ambien-tes internos são os bolores. A maioria das espécies de fungos é proveniente de ambi-entes externos onde habitam o solo e, ao lado de outros microrganismos, atuam na ciclagem dos materiais na natureza. Além do solo, os fungos também vivem nos ve-getais, outros são exclusivamente aquáti-cos e alguns fazem parte da microbiota nor-mal do homem e de animais.

Em seu hábitat natural, os fungos, com condições ambientais e de nutrição ade-quadas, multiplicam-se assexuada ou se-xuadamente de acordo com a espécie e seu ciclo de vida. Os fungos se dispersam na natureza por várias vias e a eficiência de sua dispersão está relacionada à alta produção de propágulos de disseminação, sendo os mais importantes os esporos, principalmente os de origem assexuada, que são formados em grande quantidade nesse processo. Além dos esporos, frag-mentos de micélio vegetativo ou outras es-

ASPECTOS MICROBIOLÓGICOS

RELACIONADOS À SÍNDROME DO

EDIFÍCIO DOENTE (SED) OU DOENÇAS

RELACIONADAS A EDIFÍCIOS (DRE).

truturas fúngicas, podem também se cons-tituir em elementos de disseminação dos fungos.

A via de dispersão mais utilizada pelos fungos é o ar atmosférico, onde os propá-gulos podem ser levados a grandes dis-tâncias pelos ventos. Entretanto, no pro-cesso de dispersão, outras vias podem ser utilizadas em um ou outro momento, como homem, animais, insetos, água (Figura 1). O homem e os animais, além de terem uma microbiota fúngica endógena, são também importantes vias de dispersão de fungos. Na sua superfície corpórea, princi-palmente, encontramos várias espécies de fungos em processo de dispersão, cons-tituindo uma microbiota transitória. Todas essas vias participam da entrada não so-mente de fungos, mas também de outros microrganismos para o ambiente interior de edifícios.

Quando depositados em ambientes in-ternos, encontrando condições ambienta-is favoráveis e nutrientes adequados, os fungos se reproduzem sucessivamente, formando colônias visíveis (comumente conhecidas com o nome de mofo). A sua variabilidade enzimática é grande e po-dem colonizar os mais variados substra-tos, como objetos de couro, roupas, col-chões, paredes, carpetes, lentes de câme-ras fotográficas (Block, 1953), argamas-sas, tintas, derivados de petróleo, papéis,

alimentos e outros materiais, eventual-mente deteriorando-os. Quando não há condições adequadas para a colonização, dependendo da espécie, permanecem invi-síveis a olho nu, por longos períodos. Nes-se processo de desenvolvimento, interfe-rem vários fatores importantes como tem-peratura, umidade relativa do ar, pH e ativi-dade de água do substrato entre outros. No entanto, a principal condição necessá-ria ao seu desenvolvimento é a umidade e, de forma geral, o crescimento de bolor é óti-mo com umidade relativa do ar acima de 95% e é inibido em umidades relativas aba-ixo de 50% (Clark et al., 2004).

Como umidade relativa, entende-se pressão de vapor d'água e está intima-mente relacionado à temperatura. O ar condicionado pode ser uma fonte interna de umidade e diminuição de temperatura, portanto de instalação de mofo. No inver-no, a temperatura das paredes e das jane-las é menor do que a temperatura do ambi-ente. Assim pode acontecer do vapor de água presente no ambiente transformar-se em gotículas de água quando entra em contato com superfícies mais frias (janelas e paredes), aumentando as chances de instalação de mofo nesses locais.

O problema de mofo geralmente é diag-nosticado quando a mancha é visível ou mesmo quando se é possível sentir o odor característico proveniente dos compostos

Figura 1: Habitat e vias de dispersão dos fungos.

22

orgânicos voláteis liberados no metabolis-mo do fungo.

Com concentração aumentada no am-biente interior, os fungos podem ocasio-nar respostas alérgicas (em indivíduos atópicos), tóxicas ou infecciosas. Deve-se ressaltar, no entanto que tais respos-tas dependerão da susceptibilidade do in-divíduo e até mesmo da espécie e con-centração do fungo com a qual se entra em contato.

Esporos de fungos podem variar entre 1 e 30µm (Jones et al., 2004) e depen-dendo do tamanho, podem ser deposita-dos no nariz, garganta, regiões superio-res do pulmão ou regiões mais profundas, como os alvéolos pulmonares. Quanto menor o esporo, mais profunda a região na qual ele pode penetrar.

Esporos e fragmentos são fontes pri-márias de alérgenos, sendo que mais de 80 gêneros estão relacionados a sinto-mas respiratórios (Burge et al., 2000). Em ordem de importância de citação na litera-tura estão Alternaria alternata (Licorish et al., 1985; Tariq et al., 1996; Fung et al., 2000; Bush et al., 2004;), Cladosporium herbarium (Tariq et al., 1996), Penicillium sp (Licorish et al., 1985; Gent et al., 2002), Dreschlera monoceras (Menezes et al., 1998), principalmente em estudos com as-máticos.

No caso de Alternaria, o principal alér-geno é Alt a 1, que possui atividades enzi-máticas (Saenz-de-Santamaria et al., 2006). Porém, um agente importante e presente em todos os fungos e algumas bactérias é o (1-->3)- -D-Glucano, um

composto de poliglicose constituinte da parede celular (Dillon et al., 1996). Diver-sos estudos realizam medições dessa substância e encontram respostas infla-matórias de aumento de linfócitos sanguí-neos nos indivíduos expostos (Beijer et al., 2002), Imunoglobulina E (Beijer in: Su et al., 2005), interferon á ou citocinas de resposta pró-inflamatória (Sigsgaard et al., 2000).

De forma geral, existem evidências sufi-cientes de que bolores são responsáveis por sintomas respiratórios do trato superi-or (congestão nasal, espirros, prurido na-sal, irritação na garganta e tosse seca) e no trato inferior (dificuldade de respirar, as-sociada a “chiado” no peito) (Clark et al., 2004) ou irritação nos olhos e na pele (Rylander et al., 1992).

Um estudo conduzido em escolas ame-ricanas mostrou uma prevalência signifi-cativamente maior de Penicillium sp em 41% das escolas onde havia queixas rela-tivas à Síndrome do Edifício Doente, mos-trando a importância desse fungo na defla-gração de sintomas (Cooley et al., 1998) gráfico 2. Outros estudos confirmam a im-portância do gênero (Mc Grath et al., 1999), e ressaltam a questão relativa ao potencial alergênico diferenciado entre os gêneros e portanto a relevância de identifi-cação dos mesmos em se tratando de qua-lidade do ar de ambientes internos.

Apesar das evidências citadas, estu-dos que relacionam componentes fúngi-cos à qualidade do ar de interiores nem sempre apresentam resultados diretos ou correlações positivas no que diz respeito às respostas inflamatórias e por vezes são difíceis de serem interpretados. Em parte, tal fato se deve à falta de uma metodologia de coleta de bioaerossóis padronizada e utilização de coletas de curta duração re-presentativas apenas de uma concentra-ção pontual, à ausência de uma curva do-se-resposta para a exposição a fungos (portanto não existe uma padronização aceita mundialmente de um limite de expo-sição) e a uma subestimação da freqüên-

â

Gráfico 2: Prevalência elevada de Penicillium sp em áreas escolares que apresentavam queixas de problemas de qualidade do ar.

cia de alérgicos. Por vezes, é possível iden-tificar uma relação entre sintomas e pre-sença de certos gêneros de fungos, no en-tanto, os indivíduos não apresentam resul-tados positivos nos testes cutâneos (Holst et al., 1983). Os extratos fúngicos disponí-veis no mercado apresentam limitações, existindo diferenças entre resultados de testes cutâneos e análise de IgE in vitro (Mari et al., 2003).

Outro aspecto que deve ser considera-do em relação aos fungos é a liberação de toxinas. Quando os nutrientes estão es-cassos ou o fungo encontra-se em situa-ção que dificulte o desenvolvimento, tais substâncias podem ser liberadas como um mecanismo de defesa contra outros fungos e bactérias e podem ser detecta-das em diversos tipos de materiais, poeira e carpetes.

Um fungo comumente relacionado à li-beração de micotoxinas é Stachybotrys chartarum. Em 1993-1994, foram descri-tos dez casos em crianças de Cleveland, Ohio, com hemorragia pulmonar, resultan-do em um óbito. Após descartar causas clássicas da doença, tais como alergia ao leite, malformações congênitas vascula-res e cardíacas e processos infecciosos (Clark et al., 2004), investigadores fizeram um estudo sobre as possíveis causas. A he-morragia foi associada a danos causados por água seis meses antes da doença e a altos níveis de contaminação fúngica nas residências, principalmente por Stach-ybotrys chartarum (syn. S. atra) (CDC, 2000), produtor da micotoxina safratoxina, um tricoteceno. Apesar de não existirem evidências suficientes que comprovem a associação, outros estudos mostram que a safratoxina é capaz de levar a inflama-ções intra-alveolares, bronquiolares e in-tersticiais com exudativos hemorrágicos em ratos expostos (Nikulin et al., 1996). Ainda, a toxina é capaz de promover a mor-te programada de células nervosas, princi-palmente aquelas responsáveis pela per-cepção olfativa, localizadas nas vias nasa-is de ratos (Islam et al., 2006).

Infecções também podem ser causa-das por fungos comumente encontrados no ar, acometendo principalmente imuno-comprometidos. Em geral, infecções por rota aérea representam 10% do total das infecções hospitalares (Beggs, 2003).

23

Aspergillus spp vêm adquirindo espe-cial atenção nesse âmbito, pois é um fun-go que pode ser encontrado em todos os ambientes e o ar é uma importante via de dispersão de seus propágulos e conse-qüentemente, de transmissão para paci-entes. Devido ao pequeno tamanho do co-nídio, este pode ficar em suspensão no ar por longos períodos de tempo e permane-cer viável por meses, mesmo em locais com pouca umidade (Warris et al., 2001). A aspergilose invasiva apresenta-se co-mo importante causa de mortalidade en-tre pacientes neutropênicos, principal-mente aqueles com leucemia e que rece-beram transplantes de órgãos, sendo que 70% das infecções fúngicas não causa-das por Candida spp. são causadas por Aspergillus spp, em especial A. fumigatus (Morrison, 1994). Estimativas mostram que 75% dos casos de aspergilose invasi-va resultam em óbito, principalmente devi-do à dificuldade de diagnóstico (Richard-son et al., 2000).

BactériasAlgumas espécies também podem

produzir esporos, porém nesse caso, não são utilizados para reprodução, mas sim como formas de resistência contra condi-ções adversas, tais como dessecamento, limitação de nutrientes, danos devido à ra-diação, à toxicidade oxidativa e ao ataque de radicais livres (Beggs, 2003). Isso ga-rante que o organismo permaneça no ar por longos períodos de tempo sem perda de viabilidade.

Algumas doenças são conhecidas tra-dicionalmente pela possível transmissão através do ar, como por exemplo, a tuber-culose (Mycobacterium tuberculosis) e pneumonia (causada por Streptococcus pneumoniae, Staphylococcus aureus, etc). Ainda, recentemente a bactéria Legi-onella pneumophila tem recebido aten-ção em ambientes internos, sendo res-ponsável pela Doença dos Legionários, caracterizada pela pneumonia grave, e pela Febre Pontiac, forma mais branda, com sintomas de febre e dores muscula-res (Seltzer, 1994). Até 30% das infec-ções esporádicas de pneumonia são cau-sadas por essa bactéria (Hart e Makin, 1991).

Legionella spp ocorrem naturalmente

nos ambientes, usualmente na água. O crescimento ótimo se dá em água quente, como a encontrada em tubos quentes, tor-res de resfriamento, tanques de água quente, sistemas amplos de encanamen-to, partes do sistema de ar condicionado de grandes edifícios (CDC, 2005) e até mesmo saunas (Den Boer et al., 1998) e chuveiros.

A infecção ocorre quando o indivíduo inala vapor d'água contendo a bactéria. Não ocorre transmissão de uma pessoa a outra. Apesar de terem sido reportados ca-sos em hotéis e na comunidade, incluindo navios (Regan et al., 2003) os maiores surtos ocorrem em hospitais, onde as en-fermidades e imunossupressão dos paci-entes levam à maior predisposição à in-fecção. Ainda, idosos e fumantes também compõem o grupo de risco.

O controle envolve medidas físicas de esterilização, adição de compostos quí-micos e boas práticas de controle dos en-canamentos (Hart e Makin., 1991), mui-tas vezes dificultada pelo fato de Legio-nella ser capaz de se reproduzir no interi-or de amebas (Nahapetian et al., 1991), por vezes imunes ao tratamento.

Apesar do senso comum relacionar bactérias primariamente a infecções, quando se trata de qualidade do ar de am-bientes internos, deve-se atentar para ou-tros tipos de reações nas vias respiratóri-as que podem ser geradas por elas. Um componente presente na parede celular de todas elas (especialmente em gram-positivas) é o peptidioglucano, conhecido por levar a reações inflamatórias.

Porém, um componente de especial in-teresse são as endotoxinas, lipopolissa-carídeos (LPS) da parede celular de bac-térias gram-negativas (Mueller-Anneling et al., 2004). A inalação de LPS pode levar à obstrução progressiva da passagem do ar pelas vias respiratórias e gerar sinto-mas como tosse, sensação de aperto no peito, espirros, febres e irritação das vias aéreas. Os sintomas são gerados devido à estimulação inespecífica do sistema imunológico (Szponar et al., 2001) levan-do à fagocitose por macrófagos alveola-res. Somente uma bactéria gram-negativa pode levar à estimulação signifi-cativa de 100 macrófagos alveolares, sen-do que são necessárias três vezes mais

bactérias gram-positivas para gerar o mesmo efeito (Becker et al., 2002). Pare-ce existir uma relação entre a exposição a endotoxinas e a exacerbação da asma (Schwartz, 2001).

Um estudo realizado em escritórios de-monstrou que edifícios considerados “do-entes” (com queixas de sintomas em mais de 15% dos ocupantes) também apresen-tavam concentração de endotoxina 6 a 7 vezes maior (Teeuw et al., 1992). As en-dotoxinas podem ser provenientes do am-biente externo, poeira e principalmente da microflora dos indivíduos. Estudos con-duzidos em escolas mostraram uma alta correlação entre concentração de endo-toxinas e CO (sendo este gás um produto 2

da respiração, o acúmulo no ambiente é um ótimo indicador de que a taxa de venti-lação está inadequada), e ainda, concen-trações de endotoxinas de 5 a 50 vezes maiores quando as salas de aulas encon-travam-se ocupadas, demonstrando que as crianças eram as principais fontes de liberação de bactérias (Fox et al., 2003).

Perfil microbiológico e

sua complexidadeO perfil microbiológico no ar é comple-

xo e merece algumas considerações.Bactérias e fungos não ocorrem de forma isolada e são inalados concomitantemen-te com freqüência. Assim, o (1-->3)- -D-

Glucano pode agir sinergicamente com en-dotoxinas na produção de resposta infla-matória (Di Luzio, 1985; Fogelmark et al., 1994). De fato, Douwes e colaboradores (2000) encontraram relação entre varia-ções diárias do PEF (volume de pico expi-ratório) de crianças asmáticas e exposição a endotoxinas e (1-->3)- -D-Glucano si-

multaneamente.A tabela 2 mostra a variação da razão

de chances de sintomas característicos da Síndrome do Edifício Doente quando ana-lisados modelos de exposição a fungos e endotoxinas isoladamente e de forma con-junta, denotando a importância da análise dos diversos contaminantes ambientais em um mesmo estudo (Park et al., 2006). Isso é especialmente importante quando se trata de fungos e bactérias, que geral-mente alcançam desenvolvimento ótimo em condições de umidade alta em ambi-entes internos.

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â

24

a 2 2 Os modelos sem interação incluem fatores demográficos (idade, sexo, raça, duração da ocupação e tabagismo), fungos cultiváveis/m de piso e endotoxina/m de piso.b 2Os modelos de interação incluem todos os fatores demográficos, fungos e endotoxinas/m de piso e interações entre fungos e endotoxinas. Existem quatro va-riáveis de interação nesses modelos - alta exposição a fungos e endotoxinas concomitantemente; alta exposição a fungos; alta exposição a endotoxinas; baixa exposição a ambos, que constitui a categoria de referência.cPisos nos segundo e terceiro quartis foram combinados e categorizados como “pisos de alta exposição” para variáveis dicotômicas.

*Teste valor de p para fungos pelos efeitos de interação com endotoxina = 0,18.

** Teste valor de p para fungos pelos efeitos de interação com endotoxina <0.05.

TABELA 2: MODELO DE INTERAÇÃO ENTRE ENDOTOXINAS E FUNGOS PRESENTES EM AMBIENTE INTERNO (PARK ET AL., 2006)

SINTOMASc

EXPOSIÇÃO

aSEM MODELOS DE INTERAÇÃO

RAZÃO DE CHANCES

(IC 95%) FUNGOS ENDOTOXINA

RAZÃO DE CHANCES

(IC 95%)

bMODELOS DE INTERAÇÃO

cEXPOSIÇÃO

1,2 (0,433,35)1,9 (0,685,33)3,8 (1,599,16)1,1 (0,462,69)1,3 (0,523,25)3,0 (1,426,32)0,7 (0,271,77)0,7 (0,251,93)2,4 (1,135,07)0,6 (0,211,75)0,9 (0,322,73)2,3 (0,995,24)1,2 (0,463,16)1,9 (0,735,00)2,7 (1,206,27)1,3 (0,662,38)1,9 (0,963,75)2,6 (1,504,53)1,5 (0,773,01)1,6 (0,793,34)2,2 (1,203,90)

BaixaAltaAltaBaixaAltaAltaBaixaAltaAltaBaixaAltaAltaBaixaAltaAltaBaixaAltaAltaBaixaAltaAlta

AltaBaixaAltaAltaBaixaAltaAltaBaixaAltaAltaBaixaAltaAltaBaixaAltaAltaBaixaAltaAltaBaixaAlta

FungosEndotoxina

FungosEndotoxina

FungosEndotoxina

FungosEndotoxina

FungosEndotoxina

FungosEndotoxina

FungosEndotoxina

Falta de ar

“Aperto no peito”*

Ataques de falta de ar**

Falta de ar quando em movimento intenso**

Tosse com catarro

Espirros, inchaço, irritação e secreção nasal

Irritação na garganta

1,8 (1,023,00)2,8 (1,624,81)

1,8 (1,123,04)2,2 (1,373,63)

2,0 (1,143,51)2,3 (1,353,85)

1,6 (0,892,93)2,5 (1,404,57)

1,4 (0,822,30)2,2 (1,303,65)

1,3 (0,901,96)2,0 (1,402,92)

1,4 (0,932,09)1,5 (1,002,15)

Os aerossóis são constituídos por uma série de componentes, entre eles, material particulado (MP), que apresenta em sua constituição, fuligem, metais, resíduos or-gânicos e contaminantes biológicos, sen-do os últimos, responsáveis por até um quarto da constituição total (Jones et al., 2004). Cada um dos componentes pode in-dividualmente ou sinergicamente induzir ou alterar a inflamação da via aérea. Assim, de acordo com a composição do MP, haverá uma toxicidade relacionada (Pandya et al., 2002).

Os contaminantes biológicos (i.e. fun-gos e bactérias) podem ser dispersos de forma isolada, porém freqüentemente ocorrem associados ao material particula-do inalável, em especial ao PM10 (partícu-las cujo diâmetro aerodinâmico é menor do que 10µm). No entanto, fragmentos pro-venientes dos microrganismos (material ci-toplasmático, paredes celulares) podem estar presentes em partículas ultrafinas

PM2,5 (diâmetro aerodinâmico menor do que 2,5µm) capazes de penetrar nos al-véolos pulmonares (Womiloju et al., 2003). Tais fragmentos também são fontes primá-rias de alérgenos (Burge et al., 2000).

Apesar de termos feito apenas algu-mas considerações sobre bactérias e fun-gos, outros microrganismos como ame-bas, protozoários, algas, estão relaciona-dos com a qualidade do ar interior e conse-quentemente com a SED ou DRE, mas, são pouco estudados.

Embora vários fatores estejam relacio-nados à SED, o fator climatização artificial está sempre presente nas pesquisas reali-zadas. Resumidamente, um sistema de cli-matização funciona da seguinte maneira: O ar exterior é captado, passa no condiciona-dor, sendo climatizado na temperatura de-sejada, e é insuflado para o interior através

SED E SISTEMAS DE

CLIMATIZAÇÃO ARTIFICIAL

de dutos de insuflamento. Do ambiente inte-rior, o ar é retirado através de duto de retor-no indo para uma câmara de mistura, onde é renovado com introdução de ar exterior. A Figura 2 mostra um esquema simplificado do sistema. Em relação aos agentes bioló-gicos, a premissa é de que, se o sistema não tiver uma manutenção adequada, pode funcionar como um amplificador de micror-ganismos para o ambiente interior. A água de condensação resultante do funciona-mento é coletada em bandejas e funciona como um nutriente (meio de cultura) para a multiplicação dos microrganismos, eventu-almente formando biofilmes compostos por vários tipos de microrganismos que são en-tão, insuflados para o ambiente interior.

Vários estudos mostram uma alta pre-valência de sintomas em locais com condi-cionamento de ar e principalmente relacio-nada com taxas de renovação de ar menor que 10 litros por segundo por pessoa (Men-zies, D & Bourbeau, 1997).

25

Figura 2: Esquema de climatizador artificial

ESTUDOS SOBRE A SED

E QUALIDADE DO AR INTERIOR

NO BRASILOs estudos sobre o tema no Brasil são

poucos. Na década de 80 as pesquisas no Brasil eram restritas à detecção de Legio-nelose e Legionella (Bethlem & Gusmão, 1982; Veronesi et al, 1984; Pereira Gomes et al., 1989; Mazzieri, 1990; Levin et al., 1991).

Em 1992, Santos et al. realizaram estu-do epidemiológico em 312 bancários de São Paulo mostrando alta prevalência de sintomas de irritação permanente de muco-sas e alta taxa de absenteísmo em edifício com sistema de climatização artificial. Mi-guel et al (1995) analisaram particulado to-tal, compostos orgânicos voláteis, formal-deido, acetaldeido, monóxido de carbono, carbono negro e nicotina em diferentes am-bientes internos e externos em São Paulo e no Rio de Janeiro e observaram que as concentrações de ambientes internos nor-malmente eram mais elevadas. Além dis-so, em muitos casos houve penetração de compostos provenientes de ambientes ex-ternos principalmente aqueles liberados por veículos. Em 1997, Santos et al anali-saram a presença de compostos orgâni-cos voláteis em restaurantes em São Pau-lo, Rio de Janeiro e Campinas e novamen-te observaram maior concentração da mai-oria dos poluentes nos ambientes inter-nos, sugerindo fontes internas de emissão como a partir de produtos de limpeza e tipo de procedimento de cozimento (ex. quei-ma de madeira). Em outra publicação, foi realizada uma avaliação a partir de questi-onários aplicados a funcionários de Shop-ping Centers e foi detectada uma maior prevalência sintomas como irritação e pru-rido ocular, dor de garganta, irritação nasal e na pele, dificuldade de respirar e espirros em funcionários que trabalhavam em loca-is providos de sistema de ar condicionado quando comparados a locais com ventila-ção natural (Costa & Brickus, 2000).

Nota-se que nenhum dos trabalhos apresentados faz referência a partículas bi-ológicas. No entanto, três estudos da déca-da de 90 merecem atenção por abordarem tais aspectos. Cardoso et al (1995), em es-tudo realizado em 30 escritórios na cidade de São Paulo isolaram fungos de água de bandeja de condensação e também do ar

atmosférico, concluindo que onze pontos estavam fora dos padrões, com UFC bem acima de 750 UFC/m3. Os fungos isolados foram os comumente encontrados no ar at-mosférico. Outro trabalho realizado em 1998 avaliou a presença de bactérias e fun-gos, em edifício do Rio de Janeiro que apresentava sistema de condicionamento central e observou-se uma semelhança do perfil microbiológico encontrado no ambi-ente interno e externo, concluindo que exis-te uma penetração de microrganismos a partir do ar exterior (Brickus et al., 1998). Em 28 bibliotecas de São Paulo, Gambale et al., (1993) mostraram que 49% dos tra-balhadores relataram sintomas de asma e rinite e 80% deles os atribuíram ao local de trabalho. Os testes cutâneos aos 20 princi-pais mofos encontrados revelaram que, 5% dos bibliotecários apresentavam sen-sibilidade.

Dada a relevância do assunto e o fato de que as pessoas passam mais de 90% do seu tempo em ambientes fechados, em 1998, a Agência Nacional de Vigilância Sa-nitária (ANVISA) mostrou preocupações com a qualidade do ar de ambientes inter-nos, através da Portaria 3523 MS/GM de 28/8/98, aprovando regulamento técnico contendo medidas básicas referentes aos procedimentos de verificação visual do es-tado de limpeza, remoção de sujidades por métodos físicos e manutenção do esta-do de integridade e eficiência de todos os componentes dos sistemas de climatiza-ção, além de estabelecer taxa de renova-ção no ar interior no mínimo de 27

3m /h/pessoa. Tais medidas visam garantir a qualidade do ar de interiores e preven-

ção de riscos à saúde dos ocupantes de ambientes climatizados.

Em 2000, a mesma Agência publica a Resolução 176, onde estabelece valores aceitáveis de temperatura, umidade relati-va e revisa as taxas renovação, adequan-do-as aos diversos ambientes e orienta-ções sobre os contaminantes biológicos, como bactérias, vírus e fungos, conside-rando como principais fontes, ambientes úmidos, sistemas de ar condicionado e contato entre pessoas. Essa resolução es-tabelece ainda a utilização de fungos co-mo marcadores epidemiológicos de quali-dade do ar interior. Como parâmetros de avaliação ficaram estabelecidos:

- Utilização de amostrador de ar por impactação com acelerador linear de 1, 2 ou 6 estágios com taxa de va-zão 25 a 35l/min, sendo recomen-dado 28,3l/min e tempo de amos-tragem 10 minutos.

- Utilização de meios de cultivo: ágar extrato de malte, ágar Sabouraud dextrose a 4%, ágar batata dextro-se ou outro, desde que cientifica-mente validado.

- Localização de amostra do ar exte-rior nas proximidades da entrada da tomada de ar externo a altura de 1,50 m do solo e também nas mes-mas condições no centro do ambi-ente ou em zona ocupada.

- As amostras devem ser colocadas em embalagem para proteção com nível de biossegurança.

Na resolução também fica estabeleci-do que a contagem de colônias de fungos dispersos pelo ar não deve ultrapassar

26

3750 UFC/m , sendo inaceitável a presença de fungos patogênicos e toxigênicos. Além disso, a relação I/E deve ser menor ou igual a 1,5, onde I = quantidade de fungos no ambiente interior e E = quantidade de fungos no ambiente exterior. Esses parâ-metros foram baseados em revisão feita por Kulcsar Neto & Siqueira, 1998. Como atualização da resolução, foi criada em

o2003, a Resolução n 09, sem alterações nos valores para contaminantes biológi-cos.

Em ambientes hospitalares, existem al-gumas ressalvas que podem ser conferi-das na Consulta Pública 109, de 2003. Fi-cam estabelecidas áreas de risco de ocor-rência de infecções, variando de nível 0 (área onde o risco não excede aquele en-contrado em ambientes de uso público e coletivo) a nível 3 (área onde existem for-tes evidências de alto risco de eventos ad-versos de seus ocupantes ou de pacientes que utilizam produtos manipulados nestas áreas, baseados em estudos experimen-tais, clínicos ou epidemiológicos bem deli-neados). De acordo com o nível, foram es-tabelecidas contagens máximas de unida-des formadoras de colônia, sendo listadas abaixo:

3- Nível 0: = 750 ufc/m 3- Nível 1: = 500 ufc/m3- Nível 2: = 200 ufc/m3- Nível 3: = 50 ufc/m

É importante ressaltar que, além do nú-mero máximo de UFCs, não devem ser aceitos microrganismos potencialmente

agressores que sejam transmitidos por via ambiental.

A partir da iniciativa da Anvisa em 1998, trabalhos foram feitos dirigidos prin-cipalmente a ambientes climatizados artifi-cialmente.

Dutra, 2000, pesquisou na cidade de São Paulo, bactérias e fungos em água de condensação de 200 máquinas de condi-cionamento e ar de ambientes internos. Na água de condensação detectou média

2 de fungos em torno de 1,0 x 10 UFC/ml, considerado dentro dos padrões. Em rela-ção às bactérias heterotróficas metade das bandejas de condensação não estava dentro dos padrões considerados normais

2para esse tipo de água (<10 UFC/ml). Em relação aos fungos do ar ambiente interno, apenas um apresentou-se fora dos pa-drões recomendados pela Anvisa, ou seja

3com mais que 750 UFC/m de ar. A média 2 3 para ar interno foi de 1,2 x 10 UFC/m e pa-

2 3ra o ar externo, de 3,4 x 10 UFC/m . Graundenz et al., 2002 realizaram estu-

do determinando a prevalência de sinto-mas respiratórios entre grupo de funcioná-rios de escritórios em São Paulo, realizan-do uma análise de fatores de risco associ-ados, assim como estabelecendo uma re-lação dos sintomas com a exposição aler-gênica a diferentes condições do mesmo tipo de sistema de condicionamento de ar. Os funcionários foram alocados em 3 gru-pos, sendo o grupo 1, em ambiente venti-lado por maquinário e tubulações do siste-ma com mais de 20 anos de uso; grupo 2,

Sintomas relacionados ao trabalho

Sintomas naso-oculares

Chiado no peito

Sintomas de sinus

Tosse persistente

Sintomas reportados (%)

pré-renovação pós-renovação controle

Gráfico 3: Redução dos sintomas respiratórios após renovação do sistema de ar condicionado.

por maquinário com mais de 20 anos e tu-bulações com menos de 2 anos e o grupo 3, com sistema total com menos de 2 anos de uso. Alérgenos de fungos, ácaros, pe-los de animais e de baratas dispersos no ar e depositados na superfície foram quan-tificados. A quantidade de fungos isolados mostrou-se dentro dos parâmetros norma-is. No entanto, os resultados mostraram as-sociação, entre sintomas respiratórios das vias aéreas superiores e exposição contí-nua e prolongada nos locais com sistemas de condicionamento de ar central com ma-is de 20 anos de uso. De forma interessan-te, após limpeza dos dutos, os sintomas respiratórios reportados foram 86,8% me-nores, os naso-oculares, aproximadamen-te 77% menores e os de tosse persistente, em torno de 93% menores, quando com-parados com os sintomas antes da inter-venção (Graudenz et al., 2004) gráfico 3.

Estimativas recentes mostram que me-didas de intervenção que visem à melhoria da qualidade do ar em 2 a 7 vezes levam a uma melhora na produtividade em escritó-rios, aprendizado na escola e diminuição dos sintomas alérgico e asmáticos em resi-dências (Fanger, 2006).

Távora (2004) realizou estudo em vári-as unidades do Hospital das Clínicas de São Paulo pesquisando os parâmetros de fungos do ambiente, sintomas da SED em 543 funcionários e 295 pacientes e vigilân-cia das infecções fúngicas e não encon-trou nenhuma relação entre as queixas e os fatores estudados. No Hospital como um todo, nas 150 coletas de fungos do ar, apenas uma estava fora do padrão reco-mendado pela Anvisa.

Existem dois princípios básicos de de-tecção de microrganismos em aerossóis: medição de partículas viáveis e de bio-massa total (microrganismos viáveis, não viáveis, fragmentos dos mesmos e bio-marcadores).

Detecção de partículas viáveisMedições de partículas viáveis envol-

vem a utilização de meios de cultura para contagem e identificação de gêneros, im-portantes para o estabelecimento de rela-ções entre gêneros e patogenia. Os apare-

METODOLOGIAS DE COLETA DE

MICRORGANISMOS EM AEROSSÓIS

27

lhos mais utilizados para a detecção de mi-crorganismos no ar estão listados na Tabe-la 3. De maneira geral as metodologias possuem algumas limitações: apenas 0.1 a 10% dos microrganismos presentes no ar são detectáveis em cultura (White, 1983); condições de estresse levam ao dessecamento, paralisação da replicação, oxidações, ataques por radicais livres e da-nos pela radiação principalmente em bac-térias, que permanecem viáveis, mas não cultiváveis (Beggs, 2003); no caso de bac-térias gram-negativas, endotoxinas po-dem ser derivadas de células vivas ou mor-tas, sendo que a estimação por colônias viáveis pode subestimar o risco real (Dillon et al., 1996); apesar dos fungos, serem ma-is resistentes ao estresse, o crescimento em cultura depende das condições de incu-bação, meio de cultura utilizado e densida-de de colônias nas placas (Saraf et al., 1997); esporos de fungos não cultiváveis ou danificados durante a amostragem, bem como fragmentos de hifas não são de-tectáveis em cultivo (Saraf et al., 1997).

Os amostradores de ar mais utilizados para cultura são Andersen e AGI-30. All-glass Impinger (AGI) possui vantagens co-mo baixo custo, facilidade de utilização e permite uma ampla medição em diferentes concentrações ambientais. Além disso, uma única amostra pode ser inoculada em diferentes meios de cultura e sujeita a aná-

lises químicas e de toxinas. Como desvan-tagens do AGI podem-se destacar queda da viabilidade dos microrganismos duran-te a coleta devido ao impacto e à hidrofobi-cidade causados dentro do aparelho, sen-do que esta pode gerar choque osmótico (Thorne et al., 1992).

O amostrador Andersen de seis estági-os (AMS) (Figura 3) tem como vantagens, a separação entre os tamanhos das partí-culas entre os seis estágios e o fato das mesmas caírem diretamente sobre o meio de cultura suprimindo passos como dilui-ções e plaqueamentos. O impacto gerado pela coleta, a aglomeração de microrga-nismos e a atração eletrostática na placa de Petri são as desvantagens do aparelho (Thorne et al., 1992), esta última podendo

Figura 3: Amostrador de Andersen

ser contornada utilizando-se placas de vi-dro ao invés de placas descartáveis (Andersen, 1958). De acordo com Thorne e colaboradores (1992), não há diferenças significativas na contagem de bactérias (apenas no caso de bactérias entéricas, em que AMS mostrou-se mais adequado), mas sim na contagem de fungos, em que o AGI mostrou-se mais eficiente. De acordo com outros estudos, AMS mostrou-se ma-is eficiente para a contagem de Staphylo-coccus epidermidis do que para Serratia marcescens (Lundholm, 1982 in Thorne et al., 1992). Desai e Ghosh (2003) constata-ram que a contagem de colônias de fungos por AMS foi maior do que em AGI, porém o número de espécies encontradas foi o mesmo.

TABELA 3: AMOSTRADORES DE AR PARA CULTURA. ADAPTADO DE: DILLON, 1996.

AMOSTRADOR LDQ** COMENTÁRIOSLDD*

All Glass Impinger (AGI)

Andersen (AMS)

Filter Cassete

Cyclone Scrubber

Surface Air System Sampler (SAS), High Flow Model - Pool Bionalysis Italiana, Milan, Italy

Reuter Centrifugal Sampler (RCS), Original Model Biotest Dagnostics Corp., Denville, NJ 07834

350 ufc/m

310 ufc/m

340 ufc/m

31 ufc/m

31 ufc/m

33 ufc/m

32000 ufc/m

3300 ufc/m

31000 ufc/m

330 ufc/m

330 ufc/m

3100 ufc/m

Volume de amostragem:12,5 L/min.Tempo: 30 minutos

Volume de amostragem:28,3 L/min.Tempo: 5 minutos

Volume de amostragem:4 L/min.Tempo: 30 minutos




LDD* (limite de detecção). É a concentração mínima que pode ser detectada em função do tipo de amostrador de ar, volume utilizado, processamento da amostra a número de UFC encontradas nas culturas.LDQ** (limite de quantificação). A partir do limite de detecção, calcula-se o LDQ, sendo considerado um mínimo de contagem de 30 colônias para se obter acurácia.

28

Amostragens em períodos curtos de tempo podem mostrar maior erro de con-tagem. De fato, um estudo realizado com o amostrador de Andersen mostrou que a variabilidade era 6 vezes maior em cole-ções de 1 minuto do que de 6 minutos (Dil-lon et al., 1996). Ainda, mais da metade da variabilidade se dá devido a variáveis ambientais (Dillon et al., 1996), tais como temperatura, umidade (Thorne et al., 1992), hora do dia, tipo de ventilação e ati-

vidade humana (Tavora et al., 2003). No entanto amostragens em períodos muito longos podem levar ao ressecamento do meio de cultura e queda do crescimento de colônias, especialmente de bactérias. Ainda, comparações entre diferentes mé-todos mostram que a eficiência de coleta é variável. Em uma comparação entre Andersen e RCS, foi constatado que am-bos são eficientes para contagem total de colônias, porém a diversidade de fungos

coletada no Andersen foi 4 vezes maior (Tavora et al., 2003).

Detecção de esporos de fungosComo alguns bolores apresentam es-

poros identificáveis à microscopia ótica, várias técnicas de captação de esporos e identificação são utilizadas na quantifica-ção desses microrganismos no ar atmos-férico. Os métodos estão apresentados na Tabela 4 e a análise na Tabela 5.

TABELA 4: MÉTODOS PARA AMOSTRAGEM DE ESPOROS TOTAIS. ADAPTADO DE: LEVETIN, 2004.

MÉTODO DE COLEÇÃO COMENTÁRIOSAMOSTRADOR

Impactação “slit”.

Impactação por braço rotatório.

Filtragem

Armadilha de esporos Burkard (Burkard Manufacturing, Ltd, Rickmansworth, UK)

Lanzoni VPPS 2000 (Lanzoni, S.r.L., Bologna, Italy)

Amostrador Kraemer-Collins (G R Electric, Manhattan , KS)

Amostrador Burkard contínuo (Burkard Manufacturing, Ltd, Rickmansworth, UK)

Allergenco MK-3 (Environmental Monitoring Systems, Charleston, SC)

Amostrador Burkard personalisado (Burkard Manufacturing, Ltd, Rickmansworth, UK)

Air-O-Cell cassette (Zefon, St. Petersburg, FL)

Cyclex-d (Environmental Monitoring Systems, Charleston, SC)

Amostrador Rotorod (Sampling Technologies/Multidata, St. Louis Park, MN)

Contagem total de esporos. Determinado pelo vento.

Contagem total de esporos. Determinado pelo vento.

Contagem total de esporos.Não determinado pelo vento. Melhor para ambientes internos.

Mais eficiente para partículas menores. Melhor para ambientes internos.

Contagem total de esporos.

Contagem total de esporos.

Armadilha única para contagem total de esporos.

Independente da velocidade do vento e direção. Melhor para pólens do que esporos.

Existem diversos tipos de filtros, variáveis em composição e tamanho dos poros.

TABELA 5: ANÁLISE DAS AMOSTRAS DE ACORDO COM O MÉTODO DE COLETA. ADAPTADO DE: LEVETIN, 2004.

MÉTODO DE ANÁLISE COMENTÁRIOSAMOSTRAGEM UTILIZADA

Microscopia

Bioquímica

Imunoquímica

Análise por PCR (polymerase chain reaction)

Impactadores “slit”/filtragem

Filtragem

Impactadores “slit”/ filtragem

Impactadores “slit”/ filtragem

Identificação de quantidade total de esporos, porém não é possível distingüir espécies no caso de esporos similares. P.ex. Penicillium e Aspergillus, fungos comuns e indistinguíveis pelo método.

Identificação da biomassa total*.

Para identificação de alérgenos, porém existe limitada disponibilidade de testes no mercado.

Elimina necessidade de microscopia. Mesmo assim, com uso limitado. Método dispendioso financeiramente.

29

TABELA 6: MARCADORES DE BIOMASSA DE BACTÉRIAS E MÉTODOS DE EXTRAÇÃO.

MARCADOR DE BIOMASSA EXTRAÇÃO

Endotoxinas

Ácido murâmico

- Limulus amebocyte lysate (LAL) (Saraf et al., 1997);- Limulus com utilização do fator C (Ding et al., 2001)- Espectrometria de massa-cromatrografia gasosa/CG-MS (Saraf et al., 1997)

- Cromatografia líquida de alta performance (HPLC) (Elmroth et al., 1992).- Espectrometria de massa-cromatrografia gasosa/CG-MS (Sebastian et al., 2003)

TABELA 7: MARCADORES DE BIOMASSA DE FUNGOS E MÉTODOS DE EXTRAÇÃO.

MARCADOR DE BIOMASSA EXTRAÇÃO

Ergosterol

(1-->3)-â- -Glucanoâ

- Cromatografia líquida de alta performance/ HPLC, mais utilizado em agricultura (Saraf et al., 1997).- Espectrometria de massa-cromatrografia gasosa/CG-MS (Saraf et al., 1997).

- Modificação do método de Limulus (Foto et al., 2004).- ELISA (Milton et al., 2001).

Detecção de biomassaA quantificação de biomassa total, em

geral, gera resultados complementares aos métodos tradicionais de forma a não subestimar a concentração de microrga-nismos no ar e riscos à saúde gerados pe-los mesmos.

Existem vários métodos que quantifi-cam a biomassa total de fungos e bactéri-as, sendo que não existe nenhuma meto-dologia ótima para todas as situações (Le-vetin, 2004). Assim, o condutor do experi-mento deve ser treinado de maneira efici-ente de tal forma a escolher o método mais satisfatório para análise dos resultados.

BactériasPara amostragem de biomassa total de

bactérias, é utilizada principalmente análi-se de endotoxinas, componentes da mem-brana externa da parede de bactérias gram-negativas. Para tanto, as amostras devem ser coletadas em filtros, sendo constituídos principalmente de acetato de celulose e cloreto de polivinila PVC (Dillon et al., 1996).

Atualmente, também estão sendo rea-lizados métodos para análise de ácido mu-râmico, que corresponde de 10 a 20% da massa do peptidioglucano. Bactérias gram-positivas contém quantidade signifi-cativamente maior de peptidioglucanos do que gram-negativas. Assim, comumente é chamado de “endotoxina das gram-positivas” (Martinez et al., 2004). Filtros de celulose podem ser utilizados para a cole-

ta (Sebastian et al., 2003).Os métodos de análise de marcadores

de biomassa de bactérias estão expressos na Tabela 6.

O Limulus é o método tradicionalmente utilizado para endotoxinas e produz resul-tados relativos à bioatividade da molécula. No entanto, estudos mostram necessida-de de padronização de acordo com a amostra e condições utilizadas (Milton et al., 1992; Milton et al., 1997; Thorne et al., 1997). Além disso, esse método possui li-mitações tais como chances de ocorrerem reações cruzadas e inibição da cascata en-zimática por contaminantes ambientais (Saraf et al., 1997). Assim, métodos alter-nativos, como CG-MS e rFC foram desen-volvidos. CG-MS apresenta-se como méto-do de detecção mais rápido, com possibili-dade de identificação de alguns gêneros de bactérias e mais reprodutível, porém identifica componentes do LPS indepen-dentemente da bioatividade e possui acu-rácia menor. Estudos mais recentes pro-curam relacionar o comprimento da cadeia lipídica detectada em CG-MS com o grau de atividade das endotoxinas (Park et al., 2004).

A utilização de rFC, a enzima de indu-ção da coagulação do LAL, oferece uma nova forma de detecção e quantificação de endotoxinas e alguns estudos come-çam a ser publicados (Ding et al., 2001; Ding et al., 2004).

No caso de ácaido murâmico, GC/MS é mais específico e sensível (Martinez et

al., 2004), sendo o mais utilizado atual-mente.

FungosExistem dois marcadores de biomassa

total em fungos: ergosterol e (1-->3)- -D-

Glucano, componentes da membrana e pa-rede celular dos fungos, respectivamente.

Os métodos de extração para cada um desses componentes estão representa-dos na Tabela 7.

Foto et al (2004) realizaram modifica-ções no método de Límulus para extração de glucanos e posteriormente (2005) fize-ram uma comparação do método com ex-tração de ergosterol e utilização de air-o-cell. Foi constatado que existia uma forte correlação entre níveis de glucanos, er-gosterol e fungos visíveis em residências. No entanto, ergosterol aerolizado estava mais relacionado com mofo visível do que os glucanos. Amostrador air-o-cell não foi relacionado a nenhum dos outros parâme-tros. Womiloju et al (2003) encontraram correlação entre o método de espectrome-tria de massa de alta resolução e medi-ções de amostrador Rotorod.

Saraf et al (1997) utilizaram GC-MS pa-ra determinação de ergosterol e encontra-ram, pela primeira vez, correlação entre er-gosterol e cultura de fungos. Até mesmo as metodologias utilizadas na análise e contagem de esporos no microscópio apre-sentam variações (Sterling et al., 1999).

Novos métodos estão sendo testados com a finalidade de melhorar os níveis de

â

30

detecção de biomassa. Milton et al (2001) desenvolveram um método de ELISA espe-cífico para fungos e insensível a agentes que causam interferência do Límulus. Po-rém os autores reconhecem que o proto-colo proposto é interessante para gluca-nos específicos e não para biomassa total.

Fungos como indicadores

biológicos de qualidade de ar interior?Em relação às recomendações técni-

3cas brasileiras, o índice de 750 UFC/m ar preconizado foi calculado com base em tra-balho experimental realizado por Licorish, 1985, de provocação de asma em indiví-duos atópicos, a partir de exposição a Peni-cillium e Alternaria, e considerando que es-ses dois fungos são os mais freqüentes respectivamente em ambientes interiores e exteriores no Brasil (Kulcsar Neto; Si-queira, 1999). Em termos nacionais, de acordo com os trabalhos realizados e dis-poníveis na literatura, Penicillium não é ne-cessariamente o mais prevalente em ambi-entes interiores nem Alternaria em ambi-entes exteriores no Brasil. Além disso, es-ses fungos não têm significado expressivo como agentes causadores de asma no Bra-sil, ao contrário do verificado nos Estados Unidos.

Embora o ar atmosférico seja a mais im-portante via de dispersão dos fungos, a in-trodução dos mesmos no ambiente interior é feita também por outras vias.

A diversidade de fungos nas várias re-giões geográficas é muito variada e é influ-enciada por inúmeros fatores peculiares de cada região. Esse aspecto se reflete nas várias vias de dispersão (ar atmosféri-co, água, homem, insetos), onde se obser-va também essa diversidade, além de con-centrações variáveis em função da região, época sazonal, período do dia e outros fa-tores agindo conjuntamente. Em São Pau-lo, por exemplo, a maior quantidade de fun-gos ocorre nos períodos de outono e inver-no, em função de pouca chuva e fortes ven-tos e no período vespertino, fato eventual-mente não verificado em outras regiões com características climáticas diferentes. Essas variações, que podem ser facilmen-te verificadas na literatura pertinente, limi-tam em muito, as tentativas de estabeleci-

ANÁLISE DAS NORMAS

TÉCNICAS BRASILEIRAS

mento de um índice de âmbito geral, base-ado em concentração de fungos, como controle de qualidade do ar.

Outro aspecto a ser considerado é em relação à técnica de coleta recomendada, que apresenta limitações. Estudos com-parativos mostram que há uma variação muito grande na concentração e na diver-sidade de fungos em vários pontos de um mesmo ambiente interior, pois os propágu-los não se distribuem uniformemente no ar ambiente. Propágulos menores, em caso de pouca movimentação de ar, ficam sus-pensos, e os maiores, mais pesados, se depositam. Em caso de movimentação in-tensa, essas partículas estão em constan-te movimentação e eventualmente, po-dem não ser captadas pelo aparelho cole-tor. Esses aspectos explicam as diferen-ças encontradas nos trabalhos e evidenci-am a necessidade de um número grande e concomitante de coleta no ambiente. Além disso, os estudos mostram que a escolha do aparelho coletor deve ser feita de acor-do com a situação, ao contrário da padro-nização da utilização de um tipo de amos-trador de ar recomendado pela nossa le-gislação.

A norma técnica brasileira preconiza ainda que é inaceitável a presença de fun-gos patogênicos e de toxigênicos. Nesse aspecto, as técnicas recomendadas não são suficientes para o isolamento de fun-gos sabidamente patogênicos e isso pode ser constatado na vasta literatura disponí-vel sobre isolamento de fungos do ar at-mosférico. Da mesma maneira, isso se ve-rifica em relação a fungos toxigênicos, po-is a cada dia são detectadas mais espéci-es de fungos produtores de micotoxinas e eventualmente esse aspecto tornaria, de acordo com a legislação, a maioria dos am-bientes inaceitáveis. Por outro lado, a sim-ples detecção de um fungo potencialmen-te produtor no ar, não quer dizer que ele es-teja produzindo essa micotoxina, pois pre-cisa de um substrato adequado para pro-duzi-la.

A exposição a agentes ambientais não ocorre de forma isolada, isto é, estamos ex-postos não somente a fungos e bactérias, mas também a outros microrganismos, co-mo ácaros e também a agentes químicos e material particulado. Estudos mostram que indivíduos pré-expostos a ozônio ou

endotoxinas necessitam de menores quan-tidades de alérgenos de ácaros para defla-grar resposta alérgica (Boehlecke, et al., 2003, Kerhl et al, 1999)

Fungos e bactérias sabidamente estão envolvidos em processos inflamatórios da vias respiratórias, mas nem sempre os es-tudos mostram uma relação direta entre ex-posição e resposta. Dessa forma, cada vez mais pesquisas são conduzidas a fim de se determinar os mecanismos envolvi-dos. Dentre as limitações atuais, destaca-se a não existência de um mecanismo do-se-resposta padronizado para a exposi-ção a fungos e bactérias (endotoxinas). No caso das últimas, existe a proposição de que baixas doses podem levar a resposta do tipo Th2 e altas, a respostas Th1, po-rém, maiores pesquisas são necessárias.

Tais trabalhos elucidam a dificuldade de serem estabelecidos limites de exposi-ção, dado que existem mecanismos de si-nergia que devem ser levados em consi-deração. Por essas razões, em termos de legislações internacionais, análises quali-tativas são predominantes em relação às quantitativas, pois, dependendo do gêne-ro de microrganismo estudado pode-se ob-servar um tipo de reação inflamatória, que também depende da susceptibilidade do indivíduo.

Deve ser ressaltado que o primeiro pas-so lógico para a detecção da SED é a exis-tência de queixa por parte dos usuários, se-guida por avaliação clínica. A partir desses dados, o passo seguinte é a análise do am-biente para busca das possíveis causas. A questão da qualidade do ar em ambientes internos é complexa e a correta avaliação dos fatores de risco para determinação dos agentes envolvidos não é tarefa fácil. Além da necessidade de maiores estudos na área, deve haver uma conscientização de que sistemas de climatização eventual-mente não sejam os grandes vilões da questão. Eles podem sim, ser importantes deflagradores de sintomas da Síndrome dos Edifícios Doentes, se não forem reali-zadas manutenções periódicas e imple-mentação de taxas de renovação adequa-das pelo sistema. No entanto, também po-dem ser importantes aliados, dado que fa-cilitam a manutenção de umidade e tem-peratura em patamares desfavoráveis à proliferação de microrganismos.

31

Os trabalhos de cunho científico reali-zados no Brasil e disponíveis na literatura atestam a não relação entre o índice esta-

3belecido de 750 UFC/m (fungos) e as quei-xas dos usuários, bem como o não encon-tro de fungos patogênicos. Essas ques-tões reforçam a necessidade de que o as-sunto seja discutido ampla e cientifica-mente pelos setores pertinentes.

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321

1. INTRODUÇÃOMicrobiologia industrial é a área da Mi-

crobiologia que utiliza microrganismos de in-teresse em processos industriais, como por exemplo, em fermentações industriais e em processos de tratamento biológico de resí-duos. O interesse da microbiologia industri-al está na aplicação de conhecimentos cien-tíficos básicos para a expansão e desenvol-vimento de microrganismos com potencial comercial, como antibióticos, enzimas, vita-minas, aromas, produtos lácteos, cerveja, vinho, bioinseticidas, biocombustíveis, etc. Uma produção economicamente viável é

MICROBIOLOGIA INDUSTRIAL:MICRORGANISMOS COMO UNIDADES DE PRODUÇÃO

1. Daniela de Borba Gurpilhares

2. Francislene A. Hasmann

3. Adalberto Pessoa Junior

Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós Graduação e Pesquisa de Engenharia Doutor-Pesquisador do Programa de Engenharia Química - UFRJ

Av Horácio Macedo, 2030, Bloco G, CEP 21949-900Rio de Janeiro RJ Brasil

[email protected]

Centro de Estudos Ambientais do Vale do Paraíba Professor Doutor da Faculdade de Roseira

Rodovia Pres. Dutra, km 77, CEP 12.580-000Roseira - SP Brasil

[email protected]

Departamento de Tecnologia Bioquímico-FarmacêuticaProfessor Titular da Faculdade de Ciências Farmacêuticas USP

Av. Prof. Lineu Prestes, 580, B16 - Cidade Universitária, CEP 05508-000 São Paulo SP Brasil

[email protected]

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Ciência in Foco

somente possível se realizada em largas es-calas. A fim de se produzir um produto eco-nomicamente competitivo por fermentação microbiana, o meio de cultivo utilizado deve apresentar baixo custo e, dependendo do produto e do tamanho do mercado consu-midor, os biorreatores devem ser de gran-des volumes. Os principais microrganismos utilizados em processos biocatalíticos cor-respondem aos fungos (leveduras e bolo-res), além de determinados procariotos, so-bretudo do gênero Streptomyces. Via de re-gra, os microrganismos de interesse indus-trial são passíveis de manipulação para cul-

tivo em de larga escala, os quais visam à produção de grandes quantidades de um ou mais produtos. As linhagens de micror-ganismos industriais são freqüentemente submetidas a alterações genéticas, que nor-malmente buscam preservar ou aumentar a quantidade gerada de um produto em par-ticular. A principal fonte de todas as linha-gens de microrganismos utilizados em pro-cessos biocatalíticos é a natureza. No en-tanto, linhagens industriais são geralmente transferidas para condições bastante distin-tas daquelas “selvagens”. A partir do desen-volvimento de microrganismos de interesse

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industrial, estes são conservados tanto por laboratórios de microbiologia industrial co-mo em grandes coleções de culturas micro-bianas, como a American Type Culture Col-lection (ATCC), nos Estados Unidos, ou a Deutsche Sammlung Von Mikroorganis-men und Zellkulturen (DSMZ), na Alema-nha. Quando um novo processo biocatalíti-co é patenteado, a linhagem capaz de reali-zar tal processo deve ser depositada em uma dessas coleções (Madigan et al, 2004).

O interesse nas atividades microbianas possibilitou grandes avanços, tanto na ob-tenção de produtos quanto de serviços. Pro-cessos tradicionalmente químicos têm si-do, com êxito, substituídos por bioproces-sos. Novos microrganismos têm sido des-cobertos com as ferramentas de bio-prospecção e, sobretudo, novas habilida-des têm sido desenvolvidas nos microrga-nismos conhecidos, graças à engenharia genética. No entanto, a cada dia novos de-safios surgem na microbiologia industrial e superá-los depende de esforços e avanços multidisciplinares, notadamente nas áreas de engenharia, bioquímica e genética.

A importância econômica, ambiental e social da microbiologia industrial está dire-tamente relacionada à utilização de micror-ganismos na produção de uma enorme ga-ma de produtos, os quais incluem desde simples bebidas, até fármacos de elevada tecnologia, como as vacinas que têm sido desenvolvidas. Estes produtos possuem em comum o fato dos custos globais asso-ciados à sua obtenção serem resultado dos custos da matéria-prima empregada na bio-produção, custos com utilidades industriais, mão-de-obra, e outros, mas principalmen-te, àqueles associados à purificação de bio-produtos (Mazzola et al. 2007; Hasmann et al. 2007).

Existem duas principais categorias de produtos obtidos através da microbiologia industrial: os de grande volume e baixo cus-to, e os de pequenos volumes e alto custo. Na primeira categoria estão os alimentos e bebidas cuja produção por microrganismos têm sido reportada ao longo da história da humanidade e, por serem os mais larga-mente produzidos, apresentam, portanto,

2. OS PROCESSOS

MICROBIOLÓGICOS INDUSTRIAIS

maior importância econômica. Como repre-sentantes da segunda categoria estão os fármacos e produtos de química fina.

Os processos industriais empregados para a obtenção de produtos microbianos são classificados de diferentes formas. Com base em suas aplicações, podem ser divididos em 5 principais categorias de pro-dução: i) produtos destinados à cuidados com a saúde; ii) produtos químicos industri-ais e combustíveis; iii) alimentos, bebidas, aditivos alimentares e suplementos; iv) agentes imunizantes e v) aplicações ambi-entais (Waites, et al. 2001). Os produtos in-dustriais obtidos com a utilização de micror-ganismos em bioprocessos podem ainda ser classificados como: i) biomassa empre-gada como aditivo alimentar (proteína mi-crobiana, por exemplo); ii) produtos do me-tabolismo ou metabólitos primários (antibió-ticos, aminoácidos e vitaminas); iii) produ-tos originários de biotransformação, e iv) en-zimas produzidas por microrganismos (lí-pases, amilases) (Doble et al., 2004).

O sucesso na condução de um proces-so microbiológico industrial depende da cor-reta definição de pilares inter-relacionados: o microrganismo, o substrato, a condução do processo em si, das etapas de recupera-ção e purificação empregadas e, ainda, do gerenciamento dos resíduos ou materiais gerados. Assim, torna-se necessário definir conjuntamente estes elementos essencia-is, considerando não somente aspectos bio-lógicos, mas, principalmente, aspectos de viabilidade técnica e econômica.

Com relação ao microrganismo empre-gado, o agente da transformação, este po-de ser uma bactéria, um fungo filamentoso, uma levedura, um protozoário, uma alga ou até mesmo um vírus. No entanto, algumas características são desejáveis (Schimidell, 2001):

a) Apresentar elevada eficiência na conversão de substrato em produto e elevada produtividade; refletindo na diminuição dos custos;

b) Permitir o acúmulo do produto no meio, (assim é possível obter-se) sendo possível à obtenção de con-centração final elevada do produto no biorreator;

c) Não produzir substâncias incompa-tíveis com o produto de interesse, o que ocasionaria perdas e prejuízos

ao processo; d) Apresentar estabilidade fisiológica,

o que permite manter as condições de condução pré-estabelecidas, mantendo a excelência na produ-ção;

e) Não ser patogênico (segurança) e não oferecer riscos à saúde humana ou ambiental;

f) Não ser exigente em termos nutrici-onais e físicos, diminuindo custos; entre outras.

Diversos são os substratos emprega-dos em microbiologia industrial, desde mei-os complexos e dispendiosos até resíduos agro-industriais que possuem custo prati-camente nulo (Nigam, 2002; Sharma, 2004; Felipe et al. 2004; Hasmann et al. 2008). O substrato a partir do qual o micror-ganismo sintetizará o produto também apre-senta diversas características desejáveis do ponto de vista industrial, dentre as quais merecem destaque (Schmidell, 2001).

a) Apresentar o menor custo possível, desde que atendidas as necessida-des nutricionais do microrganismo e bioprocesso;

b) Auxiliar no controle do processo, por exemplo, manutenção do pH (tam-ponante), contribuir para não forma-ção de espuma, dentre outros parâ-metros;

c) Não dificultar a etapa de purificação do produto de interesse;

d) Apresentar relativa estabilidade físi-ca, química e nutricional, evitando variabilidades no processo industri-al;

e) Não causar dificuldades na disposi-ção dos resíduos, como exemplo, re-síduos que necessitem de intenso tratamento, grandes volumes, ou to-xicidade, entre outras.

Atualmente, os processos microbiológi-cos industriais podem ser melhorados ou até mesmo “criados”, utilizando-se micror-ganismos modificados geneticamente, ou seja, “feitos sob encomenda” para um dado processo. Apesar destes avanços, ainda de-vem existir métodos eficientes para recupe-rar/purificar, em escala industrial, os produ-tos obtidos via Microbiologia Industrial; sem esquecermos, logicamente, da disposição correta dos resíduos destes processos (Schmidell, 2001). A Figura 1 representa a

35

condução de processo Microbiológico Industrial.

Cabe, conforme salientado anterior-mente, abordar alguns dos principais pro-dutos obtidos por Microbiologia Industrial em suas respectivas categorias.

2.1.1. Produtos destinados a

cuidados com a saúdeEm 1928, o médico microbiologista Ale-

xander Fleming fez uma descoberta que re-volucionaria a história da humanidade. Em seus experimentos ao inspecionar culturas antigas antes de destruí-las notou que colô-nias de fungos haviam crescido espontane-amente, como contaminantes, numa das placas de Petri semeadas com Staphylo-coccus aureus. Fleming observou outras placas e comprovou que as colônias bacte-rianas que se encontravam ao redor do fun-go (mais tarde identificado como Penicilli-um notatum) eram transparentes devido a uma lise bacteriana. A lise significava a mor-te das bactérias, e no caso, das bactérias patogênicas (S. aureus) crescidas na pla-ca. Fleming isolou o composto ou ativo com

característica antibiótica e o nomeou de pe-

nicilina. O cientista não patenteou sua des-coberta, pois acreditava que isto dificultaria difusão de um produto necessário para o tratamento das numerosas infecções que castigavam a população.

Em 1939, Howard Florey e Ernst Chain acataram o desafio de produzir a penicilina em quantidade e pureza suficientes para

Figura 1: Etapas Genéricas de um Processo Microbiológico Industrial.

sua utilização terapêutica. A condução des-te trabalho possibilitou que os cientistas: i) isolassem espécie boa produtora de penici-lina; ii) desenvolvessem a técnica de cultu-ra submersa com utilização de ar estéril co-mo suprimento de oxigênio ao meio de cul-tivo; iii) estabelecessem melhorias na com-posição do meio; iv) identificassem a ne-cessidade e benefícios da adição de pre-cursores ao meio; v) estabelecessem me-lhorias nos métodos de purificação empre-gados (Hogg, 2005).

O antibiótico é uma substância produzi-da por um microrganismo, em pequenas quantidades, que inibe o crescimento de ou-tro microrganismo. Além das drogas que são utilizadas no combate a bactérias, ou-

tras podem ser empregadas contra micror-ganismos como fungos, vírus, protozoári-os.

Atualmente, muitos antibióticos em uso são produzidos a partir de espécies do mi-crorganismo Streptomyces, bactéria en-contrada no solo (Tabela 1). Outros antibió-ticos são provenientes de bactéria do gêne-ro Bacillus e de fungos do gênero Cepha-losporium e Penicillium (Betsy e Keogh, 2005).

As drogas antimicrobianas podem ser classificadas quanto ao seu tipo de ativida-de, como:

a) Inibidores da parede celular: anti-microbiano responsável pela inibição do crescimento ou da funcionalidade da pare-de celular do patógeno (agente causador da doença); os mais comuns são: penicili-nas, monobactâmicos, cefalosporinas, car-bapênicos, bacitracina, vancomicina, isoni-azida, etambutol.

b) Inibidores de proteínas: este tipo de droga interfere na capacidade do pató-geno de sintetizar proteínas, como exemplo cita-se os aminoglicosídeos, tetraciclinas, cloranfenicol, macrolídeos.

c) Inibidores da membrana plasmá-

tica: são drogas que interferem na funcio-nalidade da membrana plasmática, por exemplo, o antibiótico Polymixym B, que combate bactérias Gram-negativas como Pseudomonas.

d) Inibidores de ácido nucléico: são drogas que interferem na formação dos áci-dos nucléicos, como exemplo, rifamicinas, quinolonas e fluoroquinolonas.

TABELA 1: ALGUNS ANTIBIÓTICOS E SUAS FONTES MICROBIANAS

ANTIBIÓTICO MICRORGANISMO

BACTÉRIA (GRAM-POSITIVA)

FUNGO

Bacillus subtilisBacillus polymixaActinomicetosMicromonospora purpureaStreptomyces parvulusStreptomyces erythreusStreptomycesStreptomyces nourseiStreptomyces mediterraneiStreptomyces griseusStreptomyces rimosusStreptomyces orientalis

Cephalosporium acremoniumPenicillium griseofulvumPenicillium chrysogenum

BacitracinaPolymixim

GentamicinaActinomicina DEritromicina

NistatinaRifamicinaStreptomicinaTetraciclinaVancomicina

CefalosporinaGriseofulvinaPenicilina

Hogg, 2005

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e) Antimetabólitos: interferem na pro-dução de metabólitos, necessários para o funcionamento do metabolismo celular, co-mo as sulfonamidas (Betsy e Keogh, 2005).

Os antibióticos citados são sintetizados por microrganismos e por isso denomina-dos biossintéticos, podendo ainda ser modi-ficados por síntese química, os quais cha-mamos de antibióticos semi-sintéticos.

Com o avanço das técnicas e procedi-mentos aplicados à biologia moderna um grande número de novos agentes terapêu-ticos, freqüentemente produzidos por pro-cessos microbiológicos foram desenvolvi-dos (Haraguchi et al, 2004). As tecnologias de DNA recombinante (DNAr) e anticorpos monoclonais oferecem excelentes oportu-nidades para desenvolvimento tanto de pro-dutos farmacêuticos quanto novas aborda-gens para diagnósticos, tratamento e pre-venção de doenças (Ansel et al. 2000). Os primeiros destes representantes comercia-lizados foram o hormônio de crescimento humano e a insulina.

Diversos produtos obtidos com a tecno-logia do DNA recombinante usam-se do sis-tema de expressão de células de microrga-nismos, dentre eles os descritos a seguir.

1. Fator Estimulador de Colônia (FEC)O FEC constitui-se de quatro glicoprote-

ínas reguladoras que se ligam a receptores de superfície específicos, e são capazes de controlar a proliferação e a diferenciação das células da medula óssea em macrófa-gos, neutrófilos, basófilos, eosinófilos, pla-quetas e eritrócitos. Esses FEC recombi-nantes humanos têm amplo potencial de uti-lização nas áreas de oncologia e doenças infecciosas como a AIDS. Os pacientes com baixas quantidades de FEC endóge-nos tendem a desenvolver infecções se-cundárias devido à resistência diminuída as-sociada a algumas formas de câncer ou, mais comumente, a supressão da função da medula após quimioterapia mielotóxica.

Um exemplo seria a obtenção de fator estimulador de colônia de granulócitos ma-crófagos (GM-FEC) pela tecnologia de DNAr no sistema de expressão de uma le-vedura, Saccharomyces cerevisiae. O GM-FEC é um fator de crescimento hematopoé-tico que estimula a proliferação e diferenci-ação das células-mãe (precursoras) hema-topoéticas em neutrófilos e monócitos. É

uma glicoproteína composta por 127 ami-noácidos. A seqüência do GM-FEC difere do GM-FEC humano natural na posição 23, onde a leucina é substituída (Ansel et al. al. 2000).

2. Hormônio de Crescimento Humano (hGH)

Este hormônio é secretado pela glându-la pituitária, e a sua deficiência em crianças pode vir a comprometer o alcance de uma estatura normal quando adultas. Tem se co-mo exemplo o hormônio de crescimento sis-têmico que é um polipeptídeo biossintético de cadeia simples com 192 aminoácidos, produzido por procedimentos de DNAr em Escherichia coli. Esse hormônio estimula o crescimento linear, afetando as áreas carti-lagíneas de crescimento de ossos longos. Também estimula o crescimento aumen-tando o número e o tamanho das células dos músculos esqueléticos, influenciando o tamanho dos órgãos e aumentando a mas-sa de eritrócitos pela estimulação da eritro-poetina (Ansel et al. al. 2000).

3. InterferonsSão glicoproteínas que exercem ativi-

dade antiviral não-específica ao vírus e sim específica ao hospedeiro, fazendo parte de uma grande rede reguladora da imunidade no organismo, que inclui linfocinas, monoci-nas, fatores de crescimento e hormônios peptídicos. Podem ser classificados em do-is tipos: tipo I (alfa e beta), que comparti-lham o mesmo receptor molecular, e tipo II (gama ou imune), que tem um receptor dife-rente. O interferon beta-1b (IFNB) é do tipo I, elaborado por E. coli, pela tecnologia re-combinante. O IFNB é eficaz no tratamento do tipo recorrente-remitente de esclerose múltipla, uma doença inflamatória desmieli-nizante do Sistema Nervoso Central (Ansel et al. al. 2000).

2.1.2. Produtos químicos e

combustíveisA microbiologia industrial tem sido usa-

da, mesmo que involuntariamente, a mais de 100 anos para a obtenção de produtos químicos para uso humano. Tais proces-sos foram aliados dos vencedores em am-bas as guerras mundiais. Estes produtos químicos podem ser divididos em dois gru-pos: aqueles que podem ser obtidos tanto

por síntese química quanto por microbiolo-gia industrial, e aqueles que são obtidos única e exclusivamente por microbiologia industrial.

Produtos químicos como etanol, ácido acético (vinagre), acetona, ácido butírico, e outros podem ser produzidos por síntese química ou através da microbiologia indus-trial. O método de escolha depende, dentre outros fatores, da matéria prima, mas, prin-cipalmente, da disponibilidade de tecnolo-gia industrial para conduzir o processo. Em alguns casos, a bioconversão microbiológi-ca apresenta menores custos, como na pro-dução de etanol, e em outros a conversão química, como no dos derivados do petró-leo (Pelczar et al., 2001).

Durante a primeira Guerra Mundial, o su-primento de acetona para a Inglaterra foi in-terrompido comprometendo a produção de pólvora, pois este ingrediente é crucial no processo. O bioquímico Chaim Weismann (mais tarde, primeiro presidente de Israel) desenvolveu o processo microbiológico pa-ra produção industrial de acetona. Hoje, o processo microbiológico de produção de acetona e butanol é mais viável, do ponto de vista econômico, a partir do petróleo. No entanto, sabemos que tais fontes estão se esgotando, e, muito provavelmente, tere-mos que optar por um processo alternativo como a tecnologia microbiológica. Outros produtos químicos de grande interesse co-mercial que podem ser produzidos via Mi-crobiologia Industrial são: ácido lático, áci-do ascórbico, ácido acético, metano, hidro-gênio, ácido poli beta hidroxibutírico, entre outros.

A Tabela 2 apresenta alguns produtos obtidos empregando microbiologia industri-al, os microrganismos envolvidos e as res-pectivas aplicações.

Questões de soberania nacional e ne-cessidade de aprofundar os processos base-ados em “tecnologias verdes”, em atendi-mento ao Protocolo de Kyoto, fizeram res-surgir o interesse no estudo de biocombustí-veis, destacando-se o bioetanol. O interesse pelo bioetanol emerge na necessidade de ce-nários de menores emissões de carbono, em especial, no setor de transportes e indus-trial e, ainda, visando alternativas para a anunciada e alarmante escassez de com-bustíveis fósseis no futuro. O etanol com-bustível pode ser produzido a partir de fontes

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TABELA 2: PRODUTOS INDUSTRIAIS OBTIDOS COM A UTILIZAÇÃO DE MICRORGANISMOS

PRODUTO MICRORGANISMO

BACTÉRIAS

Clostridium acetobutylicumBacillus polymyxa; Enterobacter aerogenesPseudomonas spGluconobacter oxydans

Solventes, produção de substâncias químicasSolvente, umectante, intermediário químico.Intermediário para produção de ácido isoascórbicoProdução de ácido ascórbico

Acetona e butanol2,3 butanodiolÁcido 2-cetoglucônicoSorbose

FUNGOS

Alimentos, bebidas, cosméticos, produtos de couroAlimentos e produtos de limpezaProdução de resinas acrílicasProdução de resinas alquídicas e agentes umectantes

Aspergillus NígerAspergillus NígerAspergillus terreusRhizopus nigricans

Ácido cítricoÁcido glucônicoÁcido itacônicoÁcido fumárico

(Pelczar et al., 2001)

APLICAÇÃO

Figura 2: Produção de Etanol Empregando Biomassa como Substrato.

renováveis, biomassa, como é feito no Brasil com a cana-de-açúcar e o nos Estados Uni-dos da América com o milho.

Nos Estados Unidos a demanda por eta-nol de milho está influenciando o preço dos alimentos. Uma parcela significativa do mi-lho produzido no país está sendo direciona-da para a produção de etanol, aumentando, assim, o seu preço. Adicionalmente, áreas plantadas com soja foram transferidas para o cultivo do milho, o que resultou efeitos so-bre os preços da soja no mundo, sentido nas prateleiras dos supermercados também no Brasil. Com o intuito de substituir estas duas fontes de substrato (que são usadas como alimento) grandes esforços tem se despen-dido em estudos de obtenção de etanol em-pregando celulose como substrato. Desta forma, resíduos de biomassa (da agricultura, indústria, e outros) poderiam ser emprega-dos. Entretanto, atualmente nem o etanol da celulose apresentam custos competitivos frente ao petróleo, mas países como EUA, Canadá, Brasil entre outros, tem concentra-do esforços para mudar esta realidade (OECD, 2002). A Figura 2 representa todo o ciclo para produção de etanol empregando a celulose como substrato.

Etanol é excretado pelos microrganis-mos, para o qual este produto é um resíduo do metabolismo. Microrganismos produzem etanol sob condições de insuficiência de oxi-gênio. Assim, o açúcar do substrato é consu-mido anaerobiamente, e juntamente com o etanol excretam o excesso de elétrons do in-terior das células. Na produção de etanol po-dem ser empregados tanto substratos con-tendo açúcares simples quanto complexos. Usualmente no bioprocesso são emprega-das leveduras (como a Saccharomyces cere-

visiae), mas existem bactérias (Zymomona mobilis, Escherichia coli recombinante) capa-zes de produzir etanol em quantidade apre-ciáveis comercialmente.

No Brasil, a produção industrial de eta-nol, atualmente, emprega caldo de cana-de-açúcar como substrato, sendo que o fluxo de produção de etanol pode ser sintetizado nas

seguintes etapas básicas (Carvalho et al. 2002):

a) Preparação do meio de cultivo: O bioprocesso é conduzido empregan-do caldo de cana com aproximada-mente 20% de açúcar, como subs-trato para o cultivo de microrganis-mo.

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b) O bioprocesso: A conversão micro-biológica do caldo é resultado da ação da levedura S. cerevisiae, que numa primeira etapa inverte a saca-rose em glicose e frutose (monossa-carídeo) e depois converte o mo-nossacarídeo em etanol e dióxido de carbono. Essa reação ocorre em uma dorna de fermentação, junta-mente com o caldo e a levedura.

c) Centrifugação: Após a conversão microbiológica, o produto é centrifu-gado para separar a levedura do me-io contendo o bioetanol (este conte-údo é chamado vinho), uma solução de aproximadamente 9%v/v (ºGL) de etanol.

d) Tratamento da levedura: A levedu-ra separada é tratada com ácido sul-fúrico e devolvida aos bioreatores para ser novamente utilizada.

e) Destilação: O vinho é destilado em colunas de destilação por pratos, se-parando a água do etanol. Esse pro-cesso ocorre basicamente devido às diferenças das temperaturas de ebulição do etanol e da água. Para a produção de etanol hidratado, duas colunas são utilizadas para se obter a concentração de 94%v/v (ºGL) de etanol. Na primeira coluna, separa-se o vinhoto, utilizado como fertili-zante na própria usina.

f) Desidratação: Para a produção de etanol anidro (concentração de 99%v/v (ºGL)), duas colunas de des-tilação adicionais são utilizadas. Na primeira, o excesso de água é sepa-rado num processo de extração por solvente utilizando ciclo hexano co-mo extratante.

2.1.3. Alimentos, bebidas,

aditivos alimentares e suplementosDiversos aspectos de nosso dia-a-dia

são de alguma forma, influenciados pelos microrganismos. Mas a aplicação mais anti-ga (milhares de anos) de microrganismos em benefício do homem sem dúvida é o uso destes organismos na produção de be-bidas e alimentos.

Quando se pensa na associação mi-crorganismos e alimentos, imagens negati-vas nos vêm à mente: frutas “embolora-das”, alimentos estragados, pães mofados.

Mas, não se pode esquecer que os micror-ganismos estão presentes na fabricação de pães, cerveja, molho de soja, pepperoni e até mesmo do chocolate!

A produção de alimentos como conse-qüência do metabolismo microbiano ocorre desde a pré-história. A descoberta aciden-tal que tais alimentos eram menos suscep-tíveis à degradação que alimentos frescos, fez com que os processos microbiológicos de produção de alimentos fossem conside-rados muito atrativos. Naturalmente, no iní-cio os processos eram conduzidos sem o devido controle e somente no século XIX técnicas de isolamento e cultivo foram de-senvolvidas. Atualmente, os processos mi-crobiológicos industriais empregam cultu-ras puras e, rigoroso controle microbiano que evita a formação de sub-produtos inde-sejáveis e também a contaminação do pro-cesso.

Diversos são os produtos alimentícios e bebidas os quais são produzidos por mi-crorganismos, dentre eles merecem desta-que: bebidas alcoólicas (cerveja, vinho, ca-chaça, vodka, whisky), produtos lácteos fer-mentados (iogurte, leite acidófilo, queijos), pães, vinagre, picles e azeitonas, chocola-te, e uma infinidade de outros.

Há evidências que bebidas alcoólicas, incluindo cerveja e vinho, sejam produzidas desde cerca de 1000 anos a.C., tornando-as um dos exemplos mais antigos da explo-ração de microrganismos pelo homem. A produção de etanol nestes processos ocor-re simultaneamente à conversão incomple-ta de açúcares (carboidratos) em dióxido de carbono e água:

C H O g 2 CH CH OH + 2CO6 12 6 (açúcar) 3 2 (etanol) 2

Para a produção de vinho emprega-se suco de uvas como fonte de açúcares e pa-ra certos vinhos é conduzida em duas eta-pas. Na primeira, cepas especialmente de-senvolvidas de Saccharomyces cerevisiae (var. elipsoideus) são comumente empre-gadas como agente e garantem alta produ-ção de álcool no meio. Na segunda etapa, ocorre a fermentação malolática, durante a qual o ácido málico é convertido em ácido lá-tico (Dorneles et al. 2005).

A cerveja por sua vez é produzida pela bioconversão de grãos de cevada, e logica-mente o processo industrial varia conforme

o tipo de cerveja que se deseja produzir. No processo de germinação da cevada, enzi-mas naturais do grão convertem o amido de sua composição em maltose. Uma vez dis-ponível este açúcar, duas espécies de leve-duras do gênero Saccharomyces são corri-queiramente empregadas no bioprocesso: S. cerevisiae e S. carlsbergensis, as quais fazem a bioconversão da maltose, produ-zindo etanol e diversos outros sub-produtos.

Cervejas, no geral, possuem aproxima-damente 4% de álcool, pequenas quantida-des de produtos secundários do metabolis-mo da levedura tais como álcool amílico e ácido acético os quais contribuem para o fla-vour da bebida.

O chocolate também é obtido graças à atuação de microrganismos que atuam nas amêndoas do cacau, matéria-prima pa-ra a fabricação desta delícia. Ainda na plan-tação, onde se faz a quebra do fruto, as amêndoas (ou sementes) são contamina-das naturalmente por microrganismos de várias espécies. Um bioprocesso de cerca de seis dias então acontece, existindo gran-des alterações microbianas nas diferentes fases. Desta atividade microbiana depen-derá em grande parte o sabor e aroma con-ferido ao chocolate. A sucessão de micror-ganismos durante o processo de biocon-versão do cacau está bem estabelecida. Leveduras predominam nas primeiras 24 horas quando começam a crescer bactéri-as produtoras de ácido lático. Quando toda a polpa do cacau se esgota, o oxigênio pe-netra nas caixas onde ocorre o processo e estas bactérias sobrepujam os demais mi-crorganismos e dominam o meio. Na fase seguinte, microrganismos formadores de esporos tais como fungos filamentosos co-meçam a crescer, e taninos começam a ser produzidos. Após a fermentação o ca-cau segue para o processamento do cho-colate. (Camu et al. 2008). Na Tabela 3 es-tão listados alguns alimentos e bebidas ob-tidos através do metabolismo de microrga-nismos.

A produção de aminoácidos a partir de microrganismos também é amplamente empregada na indústria alimentícia. Um destes, produzido em grandes quantida-des, é o ácido glutâmico, o qual é modifica-do a glutamato monossódico, ressaltando, assim, o sabor dos alimentos.

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TABELA 3: PRODUTOS DE ORIGEM MICROBIANA, FONTE E MICRORGANISMO EMPREGADO

PRODUTO FONTE MICRORGANISMO

Leuconostoc brevis, Lactobacillus plantarumL. brevis, L. plantarum, Lactobacillus brevisLactobacillus plantarum, Pediococcus pentosaceusLeuconostoc brevis, Lactobacillus plantarum, Pediococcus spp.Aspergillus oryzae, Saccharomyces rouxii, Pediococcus soyaeRhizopus oligosporusAspergillus oryzae, S. cerevisiaeAcetobacter, GluconobacterS.cerevisiae, Candida rugosa, Acetobacter, Geotrichum

ChucruteAzeitonasPepperoni

PiclesMolho de soja

TempehSaquêVinagre

Chocolate

RepolhoAzeitonas

CarnePepinoSojaSojaArrozVinhoCacau

Figura 3: Microbiologia Industrial Empregada na Produção de Glutamato Monossódico (Ajinomoto, 2008).

O glutamato monossódico, um ami-noácido importante para o organismo, in-tervém em várias funções neuroendócri-nas; dentre as quais a regulação das sen-sações de apetite e de saciedade, atuando também como neurotransmissor. Este ami-noácido é o produto da transaminação do á-cetoglutarato, participando então na pro-dução de metabolitos como o piruvato ou o oxaloacetato, que participam em vias meta-bólicas como a gluconeogénese, a glicóli-se ou o ciclo dos ácidos tricarboxílicos. São fontes ricas deste aminoácido o toma-te, algas marinhas, soja em grão, farinha, entre outras.

Atualmente, reconhece-se este ami-noácido adiciona um quinto sabor aos qua-tro conhecidos: doce, amargo, salgado e ácido. O nome deste quinto sabor é unami (a tradução mais próxima para o português seria saboroso) Calcula-se que na dieta ocidental existe um aporte de onze gramas de glutamato monossódio ao dia, oriundas de fontes protéicas naturais e menos de um grama como aditivo. Nosso organismo não diferencia a procedência deste ami-noáciodo, quer seja como aditivo, quer se-ja de fontes protéicas naturais Gimbun et al. 2004; Nampoothiri e Pandey, 1999). Co-mo aditivo, o glutamato monossódico é ex-plorado comercialmente pela marca Ajino-moto®, produzido através da microbiolo-gia industrial empregando principalmente as bactérias Corynebacterium glutamicum e Brevibacterium flavum. A Figura 3 mostra as etapas industriais de produção deste aditivo alimentar.

Outros aminoácidos como o ácido as-pártico e fenilalanina são componentes do adoçante artificial aspartame, são também sintetizados em larga escala. Vários ácidos orgânicos são produzidos industrialmente por microrganismos, em especial o ácido cí-

trico, o qual tem sido empregado como agen-te antioxidante, emulsificante e como inten-sificador do sabor de alimentos. As vitami-nas são substâncias químicas do organis-mo, essenciais em pequenas quantidades para a normalidade do metabolismo e usada terapeuticamente para suplementar o conte-údo vitamínico de alimentos. Certos micror-ganismos servem como fontes de vitaminas, como exemplos, a riboflavina e a vitamina B12 produzidas por processo fermentativo usando o fungo Ashbya gossypii e a bactéria Propionibacterium shermanii e Pseudomo-nas denitrificans, respectivamente (Hogg, 2005).

Fungos e Bactérias são capazes, ainda, de produzir polissacarídeos com proprieda-des físicas e químicas de interesse industrial como a goma xantana, produzida, principal-mente, pela bactéria Xanthomonas campes-tris. A xantana tem sido utilizada em produ-tos de padaria (espessante), comidas con-geladas (estabilizante) e em bebidas (esta-bilizante e espessante) (Katzauber, 1998).

2.1.4. Agentes imunizantesA varíola, flagelo milhares de pesso-

as, foi em 1979 uma das primeiras doen-ças infecciosas a ser erradicada. Isso se deveu a campanha mundial de vacina-ção promovida pela Organização Mundi-al de Saúde e foi possível pelo fato dos seres humanos serem o único reservató-rio do vírus. A vacinação é uma estraté-gia que objetiva a estimulação do siste-ma imune do hospedeiro através de sua exposição ao agente infeccioso em ques-tão (Hogg, 2005). Existem quatro clas-ses principais de vacinas obtidas a partir de vírus:

a) Atenuada: esta formulação con-têm vírus “vivos”, mas a patoge-necidade foi reduzida. Esta vaci-na mimetiza uma infecção e visa estimular a resposta imune sem que o indivíduo desenvolva a do-ença. Um exemplo famoso é a va-cina da poliomelite descoberta por Albert Sabin nos anos 60.

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b) Inativada: nesta o vírus foi previ-amente exposto a um agente de-naturante, como a formalina. A va-cina tem o efeito não-infeccioso, mas ao mesmo tempo, apresenta a capacidade de estimular o siste-ma imune. A vacina empregada contra a influenza é uma repre-sentante desta classe.

c) Subunidade: esta vacina contém parte(s) do vírus. Uma vez que o vírus completo não é utilizado, não há possibilidade de infecção. Com isso, este tipo de vacina apre-senta-se atrativa por ser bastante segura, sendo obtida a partir da técnica do DNA recombinante. A primeira aplicação desta tecnolo-gia aprovada para uso humano foi a vacina para a hepatite B, que consiste de parte de uma proteína do vírus produzidas em células de levedura modificadas genética-mente.

d) DNA: estas são produzidas atra-vés de técnicas modernas de bio-logia molecular. O DNA que codifi-ca antígenos do vírus é, direta-mente, injetado no hospedeiro, on-de é expresso, estimulando a res-posta imunológica. As vacinas pre-sentes nessa classe, ainda não fo-ram aprovadas para utilização em seres humanos.

2.1.5. Aplicações ambientaisOs seres humanos produzem e tem

contaminado os ecossistemas terrestres com incontáveis quantidades de subs-tâncias, naturais e sintetizadas por eles. Muitas destas substâncias se apresen-tam potencialmente tóxicas, canceríge-nas ou agressivas ao meio ambiente e a vida. Dentre estas substâncias podemos citar: metais pesados (cobre, ferro, mer-cúrio), compostos fenólicos, compostos orgânicos de diferentes naturezas, áci-dos, agrotóxicos, dentre outros.

A aplicação de conhecimentos de mi-crobiologia no âmbito ambiental abran-ge desde o controle da poluição até a bior-remediação. A microbiologia tem sido usada para degradar ou transformar, pro-dutos químicos e/ou materiais em subs-tâncias ambientalmente mais benignas a diversas décadas, como por exemplo, os sistemas de tratamento de esgotos sa-nitários que usam os princípios da micro-biologia industrial e bioprocessos para tratar seus efluentes, tornando-os lim-pos e seguros ao consumo; ou a com-postagem, prática muito conhecida e uti-lizada desde a Idade Média, que consis-te do uso de microrganismos para degra-dar matéria orgânica.

Recentemente, os objetivos das pes-quisas ambientais têm se voltado para a diminuição (ou até mesmo a eliminação) do potencial de toxicidade de substânci-

as presentes nos resíduos através da ação direta de determinados microrga-nismos. Existem ainda produtos oriun-dos do metabolismo de microrganismos os quais possuem mercados de impor-tância ambiental, estes podem ser dividi-dos em: destinados ao controle da polui-ção, para uso agrícola, destinados à bior-remediação e para recuperação de óleo.

1. BiorremediaçãoRefere-se ao uso de organismos inte-

iros (a maioria provenientes do solo) ou de produtos oriundos do metabolismo mi-crobiano (principalmente enzimas) na promoção de transformações químicas que tornam substâncias tóxicas em segu-ras ou de menor toxicidade. Idealmente, substâncias tóxicas seriam transforma-das em dióxido de carbono e água. Se ta-is substâncias contivessem um metal ou halogênio, cloretos ou fluoretos, por exemplo, estes seriam obtidos como sub-produtos utilizáveis da biorremediação, ou seja, átomos livres do metal ou seu íon, por exemplo.

Em biorremediação, são comuns a uti-lização de dois termos vinculados: mine-ralização, empregado para descrever a completa degradação de uma substân-cia química em dióxido de carbono e água; e bio-aumentação (adaptado do in-glês bioaugmentation), é o outro termo freqüentemente usado, envolve a adição proposital de microrganismos que foram cultivados, adaptados e crescidos em meio contendo um específico contami-nante e em condições ambientais com-patíveis com o do local a serem empre-gados. Pode-se praticar a biorremedia-ção de duas maneiras:

a) In situUsam-se microrganismos na promo-

ção da degradação no próprio local (so-bre ou abaixo da superfície) e evita esca-vações para transferir o solo contamina-do para tratamento. Na superfície onde ocorre a remediação adiciona-se micror-ganismos, nutrientes e água. Na sub su-perfície os microrganismos do próprio so-lo mais os nutrientes e água adiciona-dos, levam a cabo a biorremediação (Fi-gura 4).

Figura 4: Representação de um Processo de Biorremediação in situ.

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b) Ex situNeste processo ocorre a escavação

do solo e sua transferência para que rece-ba o tratamento apropriado, por exem-plo, num biorreator. O solo contaminado é aerado e suplementado com nutrientes para tornar o ambiente favorável ao mi-crorganismo de escolha. O tratamento se prolonga até que o solo esteja com as características desejadas e possa retor-nar ao lugar de onde foi retirado (Lima, 2004).

A escolha de uma forma de condução envolve diversos fatores, incluindo o con-taminante, o local, mas principalmente econômicos: o tratamento ex-situ é usu-almente mais oneroso, podendo custar até US$ 1 mil por metro cúbico de solo. Por outro lado, no tratamento in situ, o crescimento adequado do microrganis-mo ainda é um desafio que tem sido estu-dado largamente.

Microrganismos empregados em bior-remediação incluem aeróbios e anaeró-bios. Os primeiros têm sido os microrga-nismos de escolha para degradação de compostos perigosos presentes em resí-duos. Embora algumas pesquisas este-jam sendo conduzidas empregando mi-crorganismos geneticamente modifica-dos na biorremediação, geralmente, em-pregam-se microrganismos de ocorrên-cia natural. Ainda existem barreiras cien-tíficas, econômicas, regulatórias e de opi-nião pública que limitam o uso de OGMs.

Na Tabela 4 estão listados alguns compostos poluentes e os microrganis-mos comumente empregados na sua bio-degradação.

Dentre os microrganismos presentes em processos de biorremediação, mere-cem destaque as bactérias dos gêneros Pseudomonas, Achromobacter, Arthro-bacter, Microccoccus, Nocardia, entre outras; dentre os fungos Phanerochrate crysosporium, Aspergillus sp. Rhodoto-rula glutini e diversos outros.

2. Bioprocessamento mineralA extração e processamento de miné-

rios empregando microrganismos, co-nhecidos como bioprocessamento ou bio-hidrometalurgia, têm recebido maior atenção nos últimos anos devido ao au-mento nas necessidades de redução de

custos, aumento das restrições legais e maior conscientização ambiental de em-presas e da sociedade.

Existem poucas tecnologias sendo aplicadas comercialmente, no entanto, diversas alternativas estão sendo estu-dadas em diversas partes do mundo, sen-do a biolixiviação e o biobeneficiamento os principais processos em estudo (Bri-erly e Brierly, 2001).

a) BiolixiviaçãoO desenvolvimento desta técnica foi

impulsionado, além das pressões ambi-entais, pela crescente necessidade mun-dial de matéria-prima mineral e a explora-ção de minérios de baixos teores. Muito empregada na solubilização de minérios contendo sulfetos metálicos de cobre, zin-co, chumbo, níquel, ouro, entre outros. A biolixiviação consiste da extração do mi-nério de interesse, normalmente presen-te em rochas, através da oxidação bioló-gica (bio-oxidação), ou seja, um processo de dissolução hidrometalúrgica empre-gando microrganismo na obtenção de me-tais ou minérios concentrados (Mesquita et al. 2003). Os microrganismos mais co-mumente empregados são Leptospirilum ferrooxidans, Thiobacillus thiooxidans e o Thiobacillus ferrooxidans. Apesar de es-parsa a bio-hidrometalurgia, é emprega-da em diversos países: EUA, Chile, Peru, Espanha e África do Sul na extração do co-bre; no Canadá (desde a década de 60) para obtenção de urânio (Miller et al, 1999). Também muito empregada nos di-as atuais a biolixiviação tem sido usada no tratamento e disposição de pilhas e ba-terias, permitindo a recuperação de meta-

TABELA 4: COMPOSTOS QUE PODEM SER SUSCEPTÍVEIS À BIORREMEDIAÇÃO

COMPOSTOAERÓBICO ANAERÓBICO

PROCESSO PREFERIDO DE BIODEGRADAÇÃO

Compostos aromáticosBTX (benzeno, tolueno e xileno)Halogenados, fenólicos, cresóisAlcanos e alcenosÓleo combustívelBifenilasClorofenóisNitrogênio heterocíclicoOrganoclorados

PPPPPPPPP

P

PPPP

EPA. 1991

is e diminuindo os impactos causados por este resíduo bastante abundante.

b) BiobeneficiamentoO biobeneficiamento inclui proces-

sos de bioflotação e biofloculação, nos quais a remoção seletiva de um constitu-inte mineral de um minério é realizada mediante a interação com microrganis-mos os quais aderem de forma seletiva à superfície do mineral, promovendo a oxi-dação ou redução da superfície. Esta bio-xidação ou biorredução é possível devi-do à produção e excreção de agentes ati-vos, biosurfactantes, pelo microrganis-mo que solubilizam substâncias e pro-movem as alterações químicas deseja-das na superfície do mineral (Mesquita et al. 2003). Dentre os microrganismos usados estão Mycobacterium phlei, T. thi-ooxidans, Bacillus licheniformis, B. polymyxa, Pseudomonas sp, Alcalige-nes sp. No processo de bioflotação são separadas hematita-quartzo, corindum-quartzo, apatita-dolomita, pirita-carvão. Com a biofloculação, lamas fosfáticas, fi-nos de hematitas, carvão (floculação se-letiva da pirita e das cinzas).

O emprego da biohidrometalurgia, no entanto, não se restringe apenas aos pro-cessos de obtenção de minérios, neste ramo, tecnologias estão sendo desen-volvidas para viabilizar o tratamento de resíduos ricos em minérios, e concomi-tantemente recuperar-se metais precio-sos como ouro, cobre e cobalto, ou mes-mo, remover metais pesados e radioati-vos de águas subterrâneas, lixiviados e efluentes industriais, a Figura 5 ilustra ta-is processos.

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Figura 5: Processo de utilização de microrganismos no tratamento e disposição de efluentes contaminados com metais e espécies radioativas.

3. Tratamento Biológico de EfluentesNo controle da poluição hídrica, atra-

vés do tratamento de efluentes líquidos sanitários ou industriais, podem ser apli-cadas técnicas de tratamento nas quais microrganismos estão envolvidos na bio-conversão da matéria contida neste eflu-ente, resultando em um efluente descon-taminado. No efluente após o tratamen-to, os níveis dos compostos poluentes de-vem atender aos pré-requisitos da legis-lação ambiental aplicável e não apresen-tarem riscos ao ambiente e seres vivos.

Os efluentes não tratados, brutos, po-dem conter microrganismos nocivos à sa-úde tais como helmintos, vírus, bactéri-as, e outros causadores de doenças de veiculação hídrica. Também, costumei-ramente, carregam matéria orgânica em excesso que causam a diminuição dos ní-veis de oxigênio nos corpos receptores (os rios onde deságuam), nutrientes (N e P) que ocasionam a proliferação de al-gas (eutrofização), sólidos que causam o assoreamento de rios, e outros (Sper-ling, 1996).

O processo de tratamento biológico de efluentes baseia-se na utilização do metabolismo microbiano (processos bio-químicos de oxidação-redução que ga-

rante energia para processos de síntese, movimento e respiração) na remoção e/ou redução de diferentes compostos (matéria orgânica, nitrogênio, fósforo, e outros) presentes nos efluentes.

Para garantir que o processo seja bem sucedido, os microrganismos pre-sentes no processo de tratamento bioló-gico (PTB) de efluentes devem ter suas necessidades metabólicas supridas com relação a: i) fonte de energia: luz (se fototróficos) ou reações de oxi-redução (se quimiotróficos); ii) carbono para sín-tese celular: dióxido de carbono (se auto-tróficos) e compostos orgânicos (se hete-rotróficos), e iii) substâncias inorgâni-cas: nitrogênio, fósforo, enxofre, magné-sio, potássio, e outros.

Os PTB podem ser divididos em rela-ção à presença de oxigênio em: aeróbi-os, anaeróbios, facultativos e anóxicos. Podem ser conduzidos em processo con-tínuo, no qual o efluente bruto e o tratado fluem continuamente pelo sistema, ou em processo descontínuo (ou batelada), no qual certo volume acessa o sistema é tratado e descarregado. Os principais sistemas empregados são: sistema de lo-dos ativados, lagoas de estabilização e filtros biológicos.

a) Sistemas de lodos ativadosNeste, um tanque de aeração (o bior-

reator), um tanque de decantação e sis-tema de recirculação de lodo são partes integrantes do sistema. O efluente bruto entra no biorreator, onde a matéria orgâ-nica entre em contato com os microrga-nismos presentes no lodo, sendo depois de certo tempo conduzido ao decantador para ser clarificado após a sedimenta-ção dos sólidos. Este é formado por bac-térias, fungos, protozoários ainda ávidos por matéria orgânica e são enviadas no-vamente para o biorreator.

b) Lagoas de estabilizaçãoAs lagoas de estabilização são consi-

deradas como uma das técnicas mais simples de tratamento de esgotos. De-pendendo da área disponível, topografia do terreno e grau de eficiência desejado, as lagoas de estabilização podem ser: la-goas facultativas, lagoas anaeróbias (profundas para impedir que o oxigênio produzido pela camada superficial seja transmitido às camadas inferiores), lago-as aeradas (agita-se para garantir oxigê-nio), lagoa de maturação (empregada quando se deseja remover patogêni-cos), e outros.

c) Filtros BiológicosO filtro biológico é constituído de um

leito que pode ser de pedras, ripas ou ma-terial sintético sobre o qual o efluente bru-to é distribuído e percola através do leito formando sobre este uma película de mi-crorganismo, o biofilme. O efluente pas-sa rapidamente em direção ao dreno de fundo, porém o biofilme absorve a maté-ria orgânica e faz sua bioconversão mais lentamente. É considerado um processo aeróbio uma vez que o ar pode circular entre os vazios do material que constitui o leito fornecendo oxigênio para os mi-crorganismos (Sperling,1996). De um modo geral, nos processos de tratamen-to biológico as bactérias nitrificantes, desnitrificantes, acetogênicas, metano-gênicas, sulforedutoras, consumidoras de fósforo, de matéria orgânica, de com-postos orgânicos tóxicos entre outras; de diferentes morfologias, metabolis-mos e características fisiológicas fazem do reino Monera de grande importância

43

para o homem na área ambiental, ou se-ja, na preservação de seus rios.

Desde crianças, sempre que pensa-mos em microrganismos, a primeira ima-gem que nos vem à mente é a de germes causadores de doenças. No entanto, apesar de numa primeira instância aos microrganismos serem atribuídas doen-ças e perdas, a aplicabilidade deles na in-dústria é bastante diversa e estende-se a várias áreas, sendo a contribuição des-tes organismos vivos, particularmente importante para a humanidade.

Contrária a crença popular, de fato, vasta gama de microrganismos coexis-tem com animais e homem sem que cau-sem dano algum. Ao contrário, muitas ati-vidades de vital importância, como o reci-clo essencial de elementos, são diaria-mente realizadas por estes seres mi-croscópicos, sem os quais a vida em nos-so planeta não se manteria.

A exploração de microrganismos é atualmente feita em diversos ramos in-dustriais, os quais vão muito além da bior-remediação: desde a obtenção de ali-mentos (técnica ha muito conhecida pelo homem) até a manufatura de fármacos de última geração existem microrganis-mos envolvidos. São empregados em di-versas áreas como: médica, ambiental, alimentos e bebidas, agricultura, farma-cêutica, e outras. O que nos dá uma idéia da importância da microbiologia industri-al no mundo hoje.

Ajinomoto, Enciclopédia de Aminoácidos: ali-mentos do século 21, 2008, disponível em http://www.ajinomoto.com.br/enciclopedia/product.html, acessado em 14/04/2008.

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3. CONSIDERAÇÕES FINAIS

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Isaac RoitmanMembro Titular da Academia Brasileira de Ciências e

Conselheiro da Sociedade Brasileira para o Progresso da Ciência.

Amadeu Cury , filho de Espir e Naza-reth Cury, nasceu em Guaxupé, Minas Ge-rais no dia 13 de maio de 1917. Faleceu no dia 17 de maio de 2008, 04 dias depois de ter completado 91 anos. Cursou os estu-dos básicos no Liceu de Uberlândia e Giná-sio Mineiro de Uberlândia, Minas Gerais. Fez o curso de Medicina na Universidade do Brasil (1937-1942) onde ganhou o “Prê-mio Berchon dês Essarts”, distinção ao alu-no com o melhor desempenho durante to-do o curso médico. Em 1943, ingressou por concurso, em primeiro lugar, no Insti-tuto Oswaldo Cruz, e freqüentou o tradici-

AMADEU CURY

Homenagem

Pequena biografia de um grande homem

44

onal Curso de Aplicação do Instituto. A par-tir de 1944, teve intensa e efetiva participa-ção na produção pioneira de produção de penicilina no Brasil, sendo responsável por todas as etapas das atividades micro-biológicas relacionadas ao processo de produção do antibiótico: cultivo e seleção de amostras.A partir de 1947 começou sua carreira universitária na então Univer-sidade do Brasil, hoje Universidade Fede-ral do Rio de Janeiro (UFRJ), dividindo seu tempo entre a universidade e o Instituto Oswaldo Cruz. Permaneceu na UFRJ até 1971 quando assumiu o cargo de Reitor

da Universidade de Brasília. Na UFRJ exerceu muitos cargos, destacando-se o de Chefe do Departamento de Microbiolo-gia Geral do Instituto de Microbiologia (1950-1966); Membro do Conselho de Pesquisa e Ensino para Graduados (1966-1971); Membro do Conselho Uni-versitário (1966-1970); Sub-Reitor (Pró-Reitor) do Conselho de Pesquisa e Ensino para Graduados (1968); Vice-Diretor (1960-1965) e Diretor do Instituto de Mi-crobiologia (1966-1971). No exercício de diretor organizou e coordenou todo o pro-cesso para o credenciamento do Curso de Pós-Graduação mestrado e doutorado em Ciências (Microbiologia) o primeiro curso de pós-graduação strictu sensu do Brasil credenciado pelo Conselho Federal de Educação (fevereiro de 1970). Em para-lelo às suas atividades na Universidade, Amadeu Cury participou ativamente das primeiras ações do Conselho Nacional de Pesquisas e Desenvolvimento Tecnológi-co (CNPq). A partir de 1952 atuou na Assessoria do Departamento Técnico-Científico e direção do setor de Biologia. Foi membro do Conselho Deliberativo do CNPq a partir de 1966 permanecendo no cargo por quinze anos. De 1969 a 1974 presidiu a Comissão de Pós-Graduação do CNPq, que teve um papel fundamental na criação do sistema da pós-graduação brasileira, identificou e selecionou 188 Centros de Excelência, sendo 142 em ní-vel de mestrado e 46 em nível de doutora-do. O trabalho da Comissão representou o

Amadeu Cury.

45

início do financiamento e a consolidação da Pós-Graduação no Brasil, fundamental para a conquista do nível de excelência atual. Ainda no CNPq, exerceu o cargo de diretor (1979 1981) onde entre outras ati-vidades apoiou a consolidação de duas instituições da região Norte do País: Insti-tuto Nacional de Pesquisas da Amazônia (INPA) e o Museu Parense Emílio Goeldi. Amadeu Cury teve também uma intensa participação na Academia Brasileira de Ciências (ABC). Foi nomeado membro titu-lar a partir de 1954 e participou da Direto-ria pelo período de 22 anos (1955-1977), exercendo as seguintes funções: Primeiro Secretário, Tesoureiro, Secretario Geral e Vice-Presidente (1969-1977). Foi também o representante da Academia em Brasília, no período de 1991 a 2004. Outra institui-ção onde Amadeu Cury teve também um intenso trabalho, foi na Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal do Ensino Superior (CAPES). Membro de seu Con-selho Deliberativo entre 1966 e 1972, foi presidente desse colegiado entre 1969 e 1971 No período de 1984 a 2005, foi as-sessor especial da Diretoria e da Presi-dência da CAPES no período de 1984 a 2005. A partir de 1991, coordenou o Proje-to Norte de Pesquisas e Pós-Graduação (PNPG), que, com o apoio especial aos projetos da região, foi fundamental para o desenvolvimento das atividades de ensino e pesquisa no Norte do País. Vale lem-brar ainda que no período de 1971 a 1972, foi Presidente do Conselho de Reitores das Universidades Brasileiras (CRUB). Amadeu Cury mudou-se para Brasília em 1971, para assumir o cargo de Reitor da Universidade de Brasília (UnB), cargo que ocupou até 1976. A Instituição havia passado por vários períodos de crise na década de sessenta. Uma das primeiras missões do novo reitor foi providenciar a aprovação dos cursos de graduação junto ao então Conselho Federal de Educação. No período em que exerceu a reitoria, Ama-deu Cury reestruturou e criou novos de-partamentos, atraindo a vinda de novos professores, possibilitando assim a cria-ção de novos cursos. |Na UnB exerceu também o cargo de Decano de Pesquisa e Pós-Graduação entre 1976 e 1979 e 1981-1984. O período em que esteve na alta direção da UnB, foi também marcado

pelo grande estímulo dado às atividades de pesquisa, e à implantação de cursos de pós-graduação em nível de mestrado e doutorado. No âmbito de algumas socie-dades científicas brasileiras, o papel de Amadeu Cury teve grande destaque. Foi sócio fundador da Sociedade Brasileira pa-ra o Progresso da Ciência (SBPC), e lide-rou a criação do núcleo precursor da Soci-edade Brasileira de Microbiologia, quan-do, ainda na década de 50, por iniciativa sua, foi criado o “branch” do Rio de Janei-ro, da Society of American Bacteriologists (que em 1961 transformou-se na Ameri-can Society of Microbiology. Foi membro de inúmeras sociedades científicas nacio-nais e internacionais, entre elas, “Fellow” da American Academy of Microbiology (USA), The New York Academy of Science (USA), Biochemical Society (Inglaterra), Mycological Society of América (USA) e Society for General Microbiology (Inglater-ra). Amadeu Cury organizou e chefiou o pri-meiro laboratório de Fisiologia de Micror-ganismos no Brasil, no Departamento de Microbiologia Geral no Instituto de Micro-biologia Paulo de Góes na UFRJ. As prin-cipais linhas de pesquisa foram na área de Micologia, Micopatologia e na Análise Mi-crobiológica de Alimentos. Em 1957 traba-lhou com Seymour H. Hutner no Haskins Laboratories, New York, USA e foi co-autor de um trabalho clássico dentro da área de dosagens microbiológicas (Hutner, S.H.,

Cury, A., Baker, H. Microbiological as-says. 1958. Anal. Chem. 30, 849-867.). Em 1971 publicou uma revisão de grande impacto na área de leveduras termofílicas (Travassos, L.R., Cury, A. Thermophilic en-teric yeast. 1971. Ann. Rev. Microbiol., 49-74). Publicou mais de 60 trabalhos em pe-riódicos nacionais e do exterior. De seu la-boratório no Departamento de Microbiolo-gia Geral emergiu a primeira geração e ge-rações subseqüentes de um grande núme-ro de microbiologistas. Participou co-mo chefe e membro de várias delegações em missão no exterior para cooperação ci-entífica (USA, Portugal, Venezuela, Peru, França, Itália e Dinamarca). Amadeu Cury foi agraciado com inúmeras distinções. Entre elas, Ordem Nacional do Mérito Edu-cativo (1971), Ordem Rio Branco (1972), Ordem do Mérito de Brasília (2002), Ordem Nacional do Mérito Científico Grã Cruz (2002) e Prêmio Anísio Teixeira (1996). Foi casado por 70 anos com a Dra. Gilda de Góes Cury, que sempre o acom-panhou em suas atividades na educação e na ciência. Amadeu Cury sempre se des-tacou pela clareza na expressão oral e es-crita. Com postura simples e elegante era admirado por todos. Ele foi e sempre será um referencial para aqueles que tive-ram o privilégio de conviver com este admi-rável ser que dignifica a espécie humana. Até o fim de sua vida manteve o sonho e a utopia de um mundo sempre melhor.

Amadeu Cury ao lado de seus colegas da Sociedade Brasileira de Microbiologia.

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Agenda in Foco

Público Alvo:

Local do curso:

Calendário:

Seleção para o curso:

Duração:

Carga Horária:

Avaliação:

Coordenação:

Conteúdo Programático

Graduados da área de saúde, biologia e microbiologia com atuação na área de microbiologia médica.

Hospital Universitário - Cidade Universitária - ButantãAv. prof Lineu Prestes 2715

Início: 04/04/2008 | Término: 20/09/2008

Envio de curriculum e Ficha de Inscrição (www.sbmicrobiologia.org.br)

4meses, sendo que as aulas são quinzenais, nas sextas das 19:00h as 23:00 e nos sábados das 9:00 as 18:00h

180 horas

Provas durante o curso. O aluno será aprovado atendendo os seguintes critéri-os: média mínima 7,0 (sete) e freqüência mínima de 85%.

Profa. Dra. Marina B. MartinezProfa. Titular do Depto. de Análises Clínicas e Toxicológicas FCF-USP

1. Cocos Gram-Positivos 2. Bacilos Gram Negativos (Enterobacteriaceae)3. Bacilos Gram Negativos (Não Fermentadores)4. Haemophilus sp, Neisseria sp e Bordetella sp5. Vibrio, Campylobacter e Helicobacter6. Bacilos Gram Positivos - Archea, Actinomycetos e Streptomicetos7. Micobactérias8. Espiroquetídeos9. Anaeróbios10. Mycoplasma, Ricketsia, Chlamydia11. Patogênese da Infecção Viral 12. Controle da Infecção Viral 13. Características Gerais das Micosesa. Micoses superficiaisb. Micoses cutâneasc. Micoses Subcutâneasd. Micoses sistêmicase. Micoses Oportunistas e outras micoses.14. Diagnóstico microbiológico das infecções do trato genital feminino e masculino.15. Diagnóstico microbiológico das infecções das vias aéreas superiores e inferiores.16. Diagnóstico microbiológico das infecções do trato gastrointestinal17. Diagnóstico microbiológico das infecções do trato urinário18. Diagnóstico microbiológico das septicemias e das meningites19. Exudatos e Transudatos20. Diagnóstico microbiológico das infecções cutâneas 21. Diagnóstico Micológico 22. Infecção Hospitalar23. Resistência Bacteriana à Antimicrobianos24. Antibiograma 25. Automação em Microbiologia26. Biologia Molecular no Diagnóstico das Doenças Infecciosas27. Diagnóstico Laboratorial das Infecções Virais

NOVAS TURMASPARA 2009

Curso de Aperfeiçoamento em Microbiologia Clínica

Tem como foco o diagnóstico laboratorial das doenças infecciosas

Público Alvo:

Local do curso:

Calendário:


Duração:

Carga Horária:

Avaliação:

Coordenação:

Conteúdo Programático:

Graduados na área da Saúde, em biologia, veterinária, engenheiros de alimen-tos e Microbiologistas com atuação na área de alimentos

Faculdade de Ciências Farmacêuticas Bloco 13 ACidade Universitária - ButantãAv. Prof Lineu Prestes 580

Início: 04/04/2008 | Término: 20/09/2008

Envio de curriculumFicha de Inscrição (www.sbmicrobiologia.org.br)


180 horas


Dra Mariza Landgraf Prof. Livre-Docente do Departamento de Alimentos e Nutrição Experimental da FCF-USP

1. Parâmetros intrínsecos e extrínsecos do alimento que favorecem a multiplicação dos mi-crorganimos.

2. Microrganismos ou grupos de microrganismos importantes em MA. Microrganismos indi-cadores.

3. Microrganismos patogênicos de importância em alimentos:

4. Padrões microbiológicos de alimentos. Amostragem em análise microbiológica de ali-mentos

5. Microbiologia da água

6. Microbiologia de leite e derivados

7. Microbiologia de carne e derivados

8. Microbiologia de ovos e derivados

9. Microbiologia de pescados

10.Microbiologia de vegetais

11. Microbiologia de alimentos envasados

12.Controle do desenvolvimento microbiano

13.Métodos rápidos em análise microbiológica de alimentos.

Curso de Aperfeiçoamento em Microbiologia de Alimentos

Tem como foco a origem e estabelecimento da microbiota de alimentos cárneos, lácteos e vegetais.

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Agenda in Foco

Sociedade Brasileira de MicrobiologiaAv. Prof. Lineu Prestes 1374 sl.214 ICB IIFones: 11 3037-7095 e 3813-9647

Informações sobre os

cursos

Informações sobre os

cursos

Público Alvo:

Local do curso:

Calendário:


Duração:

Carga Horária:

Avaliação:

Coordenação:


Microbiologistas com atuação na área ambiental

Faculdade de Ciências Farmacêuticas Bloco 13 ACidade Universitária - ButantãAv. Prof Lineu Prestes 580

Início: 04/04/2008 | Término: 20/09/2008



180 horas


Dr. Adalberto Pessoa JrProf. Titular do Departamento de Tecnologia Farmacêutica da FCF-USP

- ObjetivosReferências BibliográficasDinâmica do CursoVantagens dos Processos MicrobianosConceitos ImportantesProcessos Microbianos GenéricosFatores que Influenciam os Processos MicrobianosSeleção dos MicrorganismosMeios de Cultivo de Interesse IndustrialEquipamentos Utilizados nos Processos Microbianos

- Tipos de Processos Microbianos Descontínuo, Descontínuo- Alimentado, ContínuoCrescimento CelularCinética de Processos MicrobianosAgitação e Aeração em Processos MicrobianosAmpliação de Escala de Processos MicrobianosPurificação de Produtos MicrobianosImobilização de Microrganismos e EnzimasProdutos de Origem MicrobianaEnzimasBebidas AlcoólicasVinhoCervejaEtanolFermento de Pão e Proteína MicrobianaVinagreAntibióticosVitaminasVacinasOutros Produtos de Origem MicrobianaAplicações Práticas de Microrganismos e seus ProdutosTratamento de Resíduos IndustriaisMineraçãoPetróleoBiossensores

Curso de Aperfeiçoamento em Microbiologia Industrial

Público Alvo:

Local do curso:

Calendário:


Duração:

Carga Horária:

Avaliação:

Coordenação:


Profissionais que atuas na área de microbiologia ambiental

Departamento de MicrobiologiaInstituto de Ciências Biomédicas-USPCidade Universitária - ButantãAv. Prof Lineu Prestes 1374

Início: 04/04/2008 | Término: 20/09/2008



180 horas


Dra. Vivian H. PelizzariProf. Doutora do Departamento de Microbiologia do ICB-USP

- Histórico e Discussão crítica sobre os conceitos de ecologia de microrganismos. Campo de atuação na Microbiologia Ambiental.

- Biodiversidade e biogeografia de microrganismos. Efeitos dos determinantes ambientais e sua importância na microbiologia do ar, ecossistemas terrestres e aquáticos. Interações microbiana.

- Ciclos biogeoquímicos. Geomicrobiologia suas aplicações.

- Ecologia Molecular Microbiana. Métodos e aplicações dos métodos moleculares na avali-ação de impactos antrópicos na biodiversidade.

- Medindo a biodiversidade microbiana. Métodos e índices de diversidade.

- Indicadores microbiológicos de poluição. Conceitos e metodologia.

- Pesquisa de patógenos no meio ambiente e Análise de Risco.

- Processos microbiológicos de tratamento de esgoto.

- Processos de controle microbiológicos de tratamento de água.

- Biofilme. Conceitos e aplicações.

- Microbiologia, biocombustíveis e mudanças climáticas globais.

- Importância do controle microbiológico de águas de reuso.

- Invasão e endemismo. Aplicações ao transporte por água de lastro dos navios.

- Microbiologia de ambientes extremos e suas aplicações em biocatálise e bioprospecção.

- Aspectos ecológicos do controle da deterioração ambiental.

- Biodegradação de poluentes xenobióticos e Biorremediação

Curso de Aperfeiçoamento em Microbiologia Ambiental

H. Dean Millard Prize, Oral Medicine:“Correlation between adhesion, enyme production, and susceptibility to fluconazole in Candida albicans obtained from denture wearers”

November 2006 • Volume 102 • Number 5 • pp 632-638Juliana P. Lyon and Maria Aparecida de Resende

FEDERAL UNIVERSITY OF MINAS GERAIS

Microbiologia 5ª EdiçãoQuatro anos após a publicação da 4ª. edição e sua re- Em alguns casos são aprofundados os estudos das intera-

impressão em 2005, foi recentemente publicada pela Edi- ções entre parasitas e hospedeiros.tora Atheneu a 5ª edição do livro “Microbiologia” de Trabulsi

Os editores setoriais Flavio Alterthum, Luiz Rachid Trabul-e Alterthum.

si, Marina Baquerizo Martinez, Leila Carvalho Campos, Trata-se de um livro texto abrangente 780 páginas onde Olga Fischman Gompertz e Maria Lúcia Rácz receberam a os microrganismos bactérias, fungos e vírus são apresen- colaboração de mais de 40 pesquisadores, professores e tados nos seus aspectos básicos e aplicados. Dividido em pós-graduandos, provenientes de nossas melhores univer-partes Bacteriologia Básica, Bacteriologia Médica Geral, sidades e centros de pesquisa renomados.Bactérias Patogênicas, Micologia Geral, Micologia Especial

Os aspectos formais foram revistos e, novas ilustrações e Clínica, Virologia Geral, Virologia Especial e Doenças Se-acrescentadas tornando a leitura e o estudo mais agradá-xualmente Transmissíveis cada uma destas divididas em vel.capítulos.

O livro é plenamente indicado para estudantes de gradua-Grande ênfase é dada para o estudo de famílias, gêneros ção, especialização e pós-graduação nas áreas médicas, e espécies de bactérias, fungos e vírus envolvidos em do-

enças humanas e suas principais manifestações clínicas. biológicas e afins com a microbiologia.

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Notícias in Foco

A Revista Microbiologia in foco parabeniza a Profa Maria Aparecida Resende, do Departamento de Microbiologia do Instituto de Ciências Biológicas da Universidade Federal de Minas Gerais e equipe, pela premiação de trabalho de pesquisa,em 2007, ao lado de renomados

pesquisadores internacionais, pela Revista Oral Surgery.

Maria Aparecida de Resende

Juliana P. Lyon

Entre 6 e 8 de agosto de 2008, será realizado nos salões do Othon Palace Hotel em Copacabana, Rio de Janeiro, o XIII Encontro Na-cional de Micotoxinas, organizado pelo Núcleo de Pesquisas Micológicas e Micotoxicológicas da UFRRJ e o Programa Nacional de Micotoxinas.

O evento reunirá micotoxicologistas de todas as regiões do Brasil para discussão de temas atuais da micotoxicologia.

Maiores informações acesse ou Telefones: ou - ramal 25 ou ramal 21 para pedir o sinal de Fax (Kelly) (Luiz). Emails: ou

http://www.npmmufrrj.com (21) 2682.2940 2682.2942 8665.0254 8816.2955 micotoxicologiaufrrj.com.br [email protected]

XIII ENCONTRO NACIONAL DE MICOTOXINASOTHON PALACE HOTEL - COPACABANA - RIO DE JANEIRO

Procedimento:

Valores:

Formas de pagamento:

O interessado deverá preencher a ficha de adesão, especificando a categoria (Estudante de graduação, Estudande de Pós-Graduação ou Profissional).

Estudantes: R$ 90,00 (Anual)Profissionais: R$ 175,00 (Anual)

1. Depósito bancário identificado em nome da SOCIEDADE BRASILEIRA DE MICROBIOLOGIA (CNPJ 43.323.484/0001-12) e envio de uma cópia do comprovante via FAX (11) 3813-9647:Banco do Brasil: 001 - Agência: 3559-9 - c/c: 16509-3

2. Enviar a ficha de adesão por E-mail ([email protected]), solicitando o boleto bancário.

COMO ASSOCIAR-SECOMO ASSOCIAR-SE

FICHA DE ADESÃOFICHA DE ADESÃO

DATA:___________________________________________________________ ANO DE REFERÊNCIA:___________________________

Categoria: ( ) Estudante de Graduação ( ) Estudante de Pós-Graduação ( ) Profissional

Nome completo:__________________________________________________________________________________________________

RG:______________________________________________________ CPF:________________________________________________

Endereço Res:____________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________ Bairro:___________________________________

Cidade:__________________________________________________________ UF:___________ CEP:__________________________

TEL.:____________________________________________________ FAX:________________________________________________

E-MAIL:_________________________________________________________________________________________________________

Instituição:_______________________________________________________________________________________________________

Departamento:___________________________________________________________________________________________________

Cargo que exerce:_________________________________________________________________________________________________

Titulação:________________________________________________________________________________________________________

Endereço:_______________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________ Bairro:______________________________________

Cidade:__________________________________________________________ UF:___________ CEP:__________________________

TEL.:____________________________________________________ FAX:________________________________________________

E-MAIL:_________________________________________________________________________________________________________

Microbiologia Especializada em:

1.Alimentos (MAL); 2.Ambiental (MAM); 3.Básica (BAS); 4. Biotecnologia (BIO); 5.Clínica (MC); 6.Industrial (MIN); 7.Micologia (MI);

8.Micotoxinas (MX); 9.Oral (MO); 10.Solo (MS); 11.Veterinária (MV); 12.Virologia (VI); 13.Outros (especificar):

Endereço para correspondência: Residencial ( ) Comercial ( )

Presidente

Vice-presidente

1º Secretário

2º Secretário

1º Tesoureira

2º Tesoureira

Conselho Fiscal:

Marina Baquerizo Martinez (USP-SP)

Maria José M. Giannini (UNESP-SP)

Carlos Taborda (USP-SP)

Loreny Giugliane (UNB-DF)

Adalberto Pessoa Jr. (USP-SP)

Alexandre S. Rosado (UFRJ-RJ)

Bernadete G. Franco (USP-SP)Sergio E. L. Fracalanzza (UFRJ-RJ)

Antonio Fernando Pestana de Castro (USP-SP)

Coleções de Cultura Micro Clinica Parasito-Hospedeiro- Lara D Sette, UNICAMP-SP - Lauro Santos Filho, UFPB-PB - Sandro R. de Almeida, USP-SP- Elisa Cupollilo, FIOCRUZ-RJ - Pedro D´Azevedo, FFFCMPA-RS - Marcelo Bozza, UFRJ-RJ

Ensino Micro Industrial Solo- Alexandre Lourenço, UNIP/UNISA/FMU -SP - José Gregório, USP-SP - Vivian H. Pelizzari, USP-SP- Maria Ligia C. Carvalhal, USP-SP - Eleni Gomes, UNESP-Rio Preto - Mariangela Hungria, EMBRAPA-PR

Infecção Hospitalar Micro Médica Veterinária- Ana Lúcia Darini, USP-RP - Elizabeth Marques, UERJ-RJ - Walter Lilenbaum, UFF-RJ- Jorge Sampaio Fleury, SP - Waldir P Elias Jr, I. Butantan, SP - Vasco Azevedo, UFMG-RJ

Micro de Alimentos Micologia Virologia- Bernadete G. Franco, USP - Rosana Puccia, UNIFESP-SP - Maurício L. Nogueira, FAMERP-SP- Ricardo Dias, FUNED -MG - Marilene Vainstein, UFRGS-RS

Presidente do CBM 2007Micro Ambiental Micotoxinas Prof. Dr. Marina B. Martinez- Irma Grivera, USP-SP - Marta Taniwaki ITAL-SP- Leda M. Hagler, UFRJ-RJ - Myrna Sabino Instituto Adolfo Lutz-SP

DiretoriaDiretoriaBiênio 2008-2009

Representantes de ÁreaRepresentantes de ÁreaSBM 2008-2009

ConvidadosAntoine Andremont - França • Ellen Jo Baron - USA • Laurent Poirel - França • Marcelo Gallas

- Argentina • Tyrone Pitt - UK • Afonso Luis Barth - HCPA-UFRGS/RS • Ana Cristina Gales - UNIFESP/SP • Ana Lúcia Darini – FCF-USP/SP • Ana Lucia Peixoto de Freitas - UFRGS/RS • Cássia

Zoccoli - Lab. Santa Luzia/SC • Cícero A. Gomes Dias - UFCSPA/RS • Elizabeth de Andrade Marques - UERJ/RJ • Igor Mímica - Probac do Brasil/SP • Jorge Luiz Mello Sampaio - Lab. Fleury/SP • Lauro Santos Filho - UFPB/PB • Libera Maria Dalla Costa - UFPR/PR • Lucia Martins Teixeira - UFRJ/RJ •

Marina B.Martinez - FCF-USP/SP - HU-USP • Pedro d’Azevedo - UFCSPA/RS • Vlademir Cantarelli - Lab. Weinmann/RS

sÍndrome dos edifÍcios doentes - sbmicrobiologia.org.br · alguns fungos causado-res de podridão...

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