Pseudomonas aeruginosa

Prof. Adjunto Ary Fernandes Junior

Departamento de Microbiologia e Imunologia

Instituto de Biociências - UNESP

Distrito de Rubião Júnior s/n

CEP 18618-000/ Botucatu/ SP /Brasil

Tel. 14 3880.0412

ary@ibb.unesp.br

Pseudomonas

Em 1992, esse gênero foi subdividido em vários novos gêneros (ex. Burkholderia e Stenotrophomonas)

Gessard (1882) - Bacillus pyocyaneus

Migula (1894) - Pseudomonas

Dispostas em pares de células que lembram uma única célula

CLASSIFICAÇÃO

Família Pseudomonadaceae

Pseudomonas (P. aeruginosa e outras),

Stenotrophomonas (S. maltophilia),

Burkholderia (B. cepacia, B. pseudomallei),

Acinetobacter, Xanthomonas, Frateuria,

Zoogloea, etc.

Gênero Pseudomonas

223 espécies e 18 subespécies

Pouco exigentes nutricionalmente

Utiliza inúmeros compostos orgânicos como

fonte de C Grande versatililidade metabólica

Ampla distribuição na natureza

http://www.bacterio.net/pseudomonas.html

CLASSIFICAÇÃO

P. aeruginosa PAO1 6,3

milhões de pares de base;

5.570 genes (open reading

frames - ORFs); 8,4% dos

genes são de regulação

(Stover et al., 2000)

Pseudomonas clinicamente importantes

Taxonomia Similaridades RNAr e filogenia

Grupo I:

- Pseudomonas “verdadeiras”

- Exemplos: P. aeruginosa, P. fluorescens, P. putida

- espécies relacionadas

Grupo II:

- P. cepacia, P. mallei Burkholderia

- P. solanacearum, P. picketti Ralstonia

Grupo III:

- P. testosteroni Comamonas

- P. acidovorans Comamonas Delftia

- P. facilis Acidovorax

- P. palleronii Hydrogenophaga

- P. saccharophila

Grupo IV:

- P. diminuta, P. vesicularis Brevundimonas

Grupo V:

- P. maltophilia Xanthomonas Stenotrophomonas

Grupo Fluorescente (Pigmento pioverdina =

fluoresceína Difusível) P. aeruginosa,

P. fluorescens, P. putida)

Grupo Não Fluorescente P. stutizeri,

P. mendocina)

Pseudomonas

Bacilos Gram-negativos pertencentes ao

grupo de não-fermentadores (Aeróbios)

Ubíquos: Solo, matéria orgânica em

decomposição, vegetação, água, ambiente

hospitalar em reservatórios úmidos

Exigências nutricionais míninas: Acetato e

amônia como fontes de carbono e de nitrogênio

(Biorremediação)

Pseudomonas

É incomum a colonização persistente, como

parte da microbiota normal humana

Não resistem ao ressecamento e baixas

temperaturas

Pseudomonas

Pseudomonas aeruginosa

(± 70% das doenças por Pseudomonas)

Bacilos Gram negativos, retos ou ligeiramente

encurvados, isolados ou aos pares, curtos

( cocobacilos) (1,5 a 3,0 m de comprimento e

0,5 m de diâmetro)

Não esporulada

Fimbrias - Importante para patogenicidade

Móveis (monotríqueas) (as vezes 2 ou 3

flagelos)

Não fermentam carboidratos (BGNNF)(utilizam

poucos carboidratos (glicose, ribose e gluconato),

Catalase positiva (Aeróbias estritas) (algumas

crescem anaerobicamente na presença de Nitrato-

receptor de elétrons, sendo o nitrato reduzido a

nitrito).

O teste é revelado

através da adição

de 3 gotas do

reativo de Griess A

com 3 gotas do

reativo de Griss B

no caldo nitrato

Redução do

nitrato a nitrito e

nitrito a gás (após

a adição de zinco

em pó)

Escherichia coli. (Ann C. Smith,

University of Maryland, College Park, MD)

Pseudomonas aeruginosa (Ann C. Smith,

University of Maryland, College Park, MD)

?

Oxidam glicose pequena quantidade de

ácidos, citocromo oxidase positiva (Diferenciar

das enterobactérias)

Oxidação do Citocromo C pelo O2

Para fenilenodiamina é oxidado

pela enzima adquirindo cor

vermelha

Pseudomonas (+),

Enterobactérias (-)

Produção de pigmentos difusíveis (hidrosolúveis

- Piocianina - Azul, e Fluresceina (Pioverdina)

(algumas produzem também Piorrubina-vermelho)

Não exigentes nutricionalmente (cepas

multiplicam em água destilada e algumas podem

utilizar mais de 30 compostos orgânicos como

fonte de C e N)

Em Ágar Sangue hemólise

PIGMENTO PIOCIANINA

Resistente a corantes, muitos anti-sépticos e

drogas antimicrobianas (comum nos hospitais)

Patógeno oportunista Introduzida em áreas

desprovidas de defesas normais (mucosa ou pele

rompidas por lesões teciduais diretas; cateteres

intravenosos ou urinários, neutropenia quando na

quimioterapia de tratamento de câncer)

Cresce bem entre 37oC e 42oC

Quege GE, Bachion MM, Lino Junior RS, Lima ABM, Ferreira PS, Santos QR, Pimenta FC. Comparação da atividade de ácidos graxos essenciais

e biomembrana na microbiota de feridas crônicas infectadas. Rev. Eletr. Enf. [Internet]. 2008;10(4):890-905

Cápsula Polissacaridica

(Alginato)

Endotoxina (LPS)

Fímbrias

Flagelo

Outros

produtos

-Proteases:

Elastases (LasA, LasB)

Protease Alcalina

-Hemolisinas:

Fosfolipase C

Ramnolipídio

-Exotoxina A

-Exoenzima S

-Piocianina

Principais fatores de virulência de P. aeruginosa

Fator de virulência Efeito biológico

Fímbrias

(Neuraminidase)

Aderência ao epitélio respiratório

(Melhora adesão das fímbrias)

Cápsulas de polissacarídios

(Polimeros de ácido manurônico e

gulurônico) = Alginato ou alginolato

Aderência ao epitélio traqueal (receptor

ácido siálico da MP), anti -fagocitose

Endotoxina (LPS) (lipídeo A) Febre, oligúria, leucopenia ou leucocitose,

coagulação intravascular disseminada (CID),

anormalidades metabólicas, choque

Exotoxina A (mais importante

(Termo lábil e imunogênica)

Impede alongamento da cadeia polipeptídica

(Inibe síntese protéica) - danos a tecidos e

inibe ação de fagócitos

Exoenzima S (Termo estável e

imunogênica)

Ação semelhante da exotoxina A

Fatores de Virulência associados à P. aeruginosa

Fator de virulência Efeito biológico

Elastase Lesão do tecido vascular (quebra elastina e

colágeno) - lesões hemorrágicas (=éctima

gangrenoso), inibição da função dos

neutrófilos (interfere na resposta inflamatória

e imunológica)

Protease alcalina (atividade em pH

alcalino)

Lesão tecidual, anticomplementar,

inativação da IgG, inibição da função dos

neutrófilos (interfere na resposta inflamatória

e imunológica)

Fosfolipase C Hemolisina termo lábil, ação necrosante

(degradação de lipídeos e lecitina) (fosfatidil

colina da membrana de eritrócitos)

Leucocidina Inibe ação de neutrófilos e linfócitos (capaz

de matar o fagócito mesmo após a bactéria

ter sido fagocitada)

Bacteriocinas (Piocinas) Matar bactérias (microbiota normal)

Fímbrias do tipo IV

Receptor: Gangliosídeo GM1 quando desprovido

de ácido siálico

Sialidase (Neuraminidase)

Fatores de virulência

Flagelo Tipo “b” flagelina peso molecular de

53KDa

Tipo “a” pertence a um grupo heterogêneo

PM 45 a 52 Kda

Fatores de virulência

Lipopolissacarídeo (LPS) Liberação de citocinas

Obs. LPS adesão ao

tecido pulmonar e às células

da córnea

Febre, oligúria, leucopenia ou

leucocitose, coagulação intravascular

disseminada (CID), anormalidades

metabólicas, choque

Alginato Polímero de ácido α-L- gulurônico e β-D-

manurônico) Antifagocítico e de Adesão (liga-se ao acido

siálico do MP.

Produção de alginato (gene alg) - mutação gene muc –

condições normais inibe a expressão do gen alg

Fatores de virulência

Produção de alginato em meio

Luria-Bertani (LB) Agar sem NaCl

e incubados a 37°C durante 12 h,

e, a 25°C durante 24 h para

melhorar a pigmentação.

A. tipo selvagem (linhagem

PAO1). B. linhagem mucóide

isolada de paciente com fibrose

cística (FRD1 (mucA22).

Alginato/biofilme

Fatores de virulência

Em P. aeruginosa, os flagelos são necessários para aproximar a bactéria da superfície, enquanto o LPS

media as primeiras interações, havendo talvez a participação de proteínas da membrana externa. Quando

formam monocamadas, fímbrias tipo IV mediam o movimento pulsante, necessário à formação de

microcolônias. A produção destas fímbrias é regulada, em parte, por sinais nutricionais (Crc), havendo

ainda a ativação de genes envolvidos na síntese de alginato e repressão de genes flagelares. A formação

do biofilme maduro envolve a participação de homoserina lactonas sinalizadoras.

Microscopia eletrônica de P. aeruginosa em superfícies de vidro. Fracamente aderentes

formando uma monocamada (B e D) e moderada e fortemente aderente (A e C). (A e B; 7 e

14 h após a inoculação, respectivamente) e com o biofilme (C e D; 20 e 40 h,

respectivamente, após a inoculação) .

Deligianni et al. BMC Microbiology 2010 10:38

Elastase A (LasA) – serina protease

Elastase B (LasB) –metaloprotease –Zinco

Protease Alcalina

Fatores de virulência

Proteases

lesões de pele e tecidos

hemorragia e necrose

Elastina

Parede vascular

e tecido

pulmonar

LasA

LasBProtease

Alcalina

Lesão do tecido

vascular (quebra

elastina e colágeno) -

lesões hemorrágicas

(=éctima gangrenoso),

inibição da função dos

neutrófilos (interfere na

resposta inflamatória e

imunológica)

Fosfolipase C (Plc)

(hemolisina termo lábil)

Ramnolipídeo (Rhl) – Glicolipídeo (ramnose)

Fatores de virulência

Ação necrosante (degradação

de lipídeos e lecitina) (fosfatidil

colina da membrana de

eritrócitos)

surfactante pulmonar

Ramnolipídeo

Fosfolipase C

Ação

sinérgica

EF-2

Exotoxina A

Fator 2 de elongação

Exotoxina A (termo lábil e imunogênica) Inibe síntese

protéica Danos a tecidos e inibe ação de fagócitos

Fatores de virulência

Exotoxinas (ExoS (90% das cepas), ExoT, ExoU, ExoY)

(termo estável e imunogênica) Tóxicas para fagócitos

(macrófagos), danos teciduais)

Pigmentos

Piocianina

Catalisa a produção de superóxido e peróxido de

hidrogênio

-Danos aos tecidos endoteliais

-Impede o crescimento de outras bactérias

-Elimina a atividade ciliar respiratória

-Produz danos oxidativos nos tecidos oxigenados,

como o pulmonar

Pioverdina Sideróforo que se liga aos íons ferro e

pode regular secreção de outros FV (Exotoxina A)

Fatores de virulência

Leucocidina Inibe ação de neutrófilos e linfócitos

(capaz de matar o fagócito mesmo

após a bactéria ter sido fagocitada)

Fatores de virulência

Incapacidade de completar os primeiros passo da infecção

Não é capaz de invadi-las

Não conseguem manter a colonização persistente

concomitantemente com a produção de fatores tóxicos que

causariam danos ao indivíduo

Paradoxo da P. aeruginosa Muitos fatores virulência

Por que patógeno oportunista???

PACIENTES DE RISCO

-Queimaduras

-Fibrose cística

-Transplante de órgãos

-Traqueostomia

-Cateteres permanentes

-Neoplasia hematológica, diabetes, uso

corticóides, uso de antibióticos, próteses

intravascular, cateterização, etc.

Patogenicidade

Manifestações clínicas causadas por P. aeruginosa

Manifestação clínica Condições predisponentes

Endocardite Viciados em drogas injetáveis, indivíduo com prótese de válvulas

cardíacas, cirúrgias cardíacas (acometimento de valvas

cardíacas)

Sepsis Cirurgias, cateterização, queimaduras graves, leucemia,

diabetes mellitus

Infeções pulmonares

(Traqueobronquites,

Broncopneumonia

necrosante)

Pacientes com fibrose cística , pacientes entubados (lesão do

epitélio traqueal)

Infecções de ouvido

(otite)

Natação é um importante fator de risco

Infecções de feridas por

queimaduras

Infecções das vias

urinárias

Normalmente através de sondas vesicais (infecção nosocomial)

SNC - Meningites Via hematogênica, extensão de estruturas contíguas(ouvido, seios

paranasais) ou por via direta (punção lombar, traumatismo)

Infecções oculares

(ceratite e endoftalmite)

Associado a uso de lentes de contato, após cirurgias no olho

Dermatite por Pseudomonas aeruginosa

Ceratite por Pseudomonas aeruginosa

Infecção por Pseudomonas aeruginosa

Ectima gangrenoso

Vesículas eritematosas

que se tornam

hemorrágicas, necróticas e

ulceradas

cultura: isolamento e identificação

Material Clínico (lesões cutâneas, pús, urina, fezes, sangue,

líquido cefaloraquidiano, escarro, etc)

Gram: BGNÁgar sangue: hemolítica

McConkey: lactose negativa

série bioquímica

não fermentador

- oxidase positiva

- movimento positivo

- crescimento a 42º C

- pigmento

Diagnóstico

Bacterioscopia Método de Gram

Diagnóstico

ISOLAMENTO

Ágar sangue: hemolítica

McConkey: lactose negativa

Diagnóstico

Meio seletivo para P. aeruginosa para análise de água para

consumo humano.

Resistência à inúmeras drogas

Imipenem

Aminoglicosídeos (gentamicina)

Fluoroquinolonas (ciprofloxacina)

Polimixinas (caso de multiresistentes)

Tratamento

Gonçalves et al., 2009 Rev. Soc. Bras. Med. Trop. 42 (4), 2009

Taxa de portadores na comunidade: 0 a 6%

Taxa de portadores no hospital: 50%

Fontes de infecção diversificadas: flores, verduras,equipamentos respiratórios, água, medicamentos,endoscópios, anti-sépticos, prótese.

Fontes humanas do microrganismo podem serpacientes, profissionais de saúde ou visitantes.

Práticas efetivas de controle de infecção devem serconcentradas na prevenção da contaminação deequipamentos estéreis, como equipamento deventilação mecânica e máquinas para diálise.

Epidemiologia