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Bacillus

Autor:
Instituição: UNI NILTON LINS
Tema: Microbiologia

Bacillus spp.

Manaus – 2004


I. Introdução

No Egito, conforme é visto no Livro do Êxodo os Bacillus são claramente descritos em documentos: Doença Infecciosa, conhecida desde a antiguidade. Foi uma das 7 pragas dos romanos.

O Bacillus anthraccis foi a primeira doença a ter demonstrada sua etiologia infecciosa conforme os postulados de Koch, que isolou o bacilo em 1876.

Em 1881, Pasteur usou uma cepa atenuada do B. anthracis para vacinar animais. Foi a primeira vacina desenvolvida em laboratório.

Desde o início do século 20 que o B. anthracis passou a ser estudado como arma biológica, aproveitando a sua virulência e capacidade de formar esporos com grande resistência ao meio. Foi usada apenas uma vez como arma durante a II Guerra Mundial pelo exército japonês na ocupação da Manchúria.


II. Bacillus

Segundo PATRICK R. MURRAY, 2000, as bactérias formadoras de endósporos são classificadas na família Bacillaceae. Os dois gêneros mais importantes são Bacillus e Clostridium. Na atualidade são reconhecidas 51 espécies do gênero Bacillus; entretanto, apenas uma é patógeno estrito (B. anthracis), e relativamente poucas espécies têm sido associadas à doença humana. Além de formarem esporos, todas as espécies de Bacillus são bacilos Gram-positivos ou Gram-variáveis, aeróbicos ou anaeróbicos facultativos, e a maioria é móvel e catalase-positiva. Estes microorganismos são saprófitos na natureza, sendo encontrados no solo do mundo inteiro. Em virtude de formarem esporos, sobrevivem no solo durante anos sem necessidade de se multiplicarem.

Ainda segundo GEO F. BROOL, 1998, cita-se o Bacillus cereus que provoca intoxicação alimentar e, alguns casos, infecções oculares ou outras infecções localizadas como também sendo um dos bacilos patogênicos ao homem, principalmente em pessoas imunocomprometidas.

A classificação taxonômica dos bacillus segue como (www.pragas.com.br):

  • Reino: Procariotae
  • Divisão: Bactéria
  • Família: Bacilaceae
  • Gênero: Bacillus

PATRICK R. MURRAY, 2000, cita de forma rápida cada tipo de Bacillus e a respectiva doença de acordo com a tabela abaixo:

Microorganismo

Doença

B. Antraccis

Antraz (cutâneo, por inalação, gastrointestinal).

B.Cereus

Gastroenterite (emética, diarréica), infecções oculares, sepse, infecção oportunista.

B. circulans

Infecções oportunistas

B. licheniformis

Infecções oportunistas

B subtilis

Infecções oportunistas


III. Morfologia e Identificação

Microorganismo típico: As bactérias características que medem 1 x 3 – 4 micrômetros, possuem extremidades quadradas e dispõe-se em cadeias longas. Os esporos localizam-se no centro dos bacilos imóveis. (JAWELS, MELNICK & ALDEBERG, 1998).

Cultura: As colônias de B. anthracis são redondas e possuem aspecto de vidro lapidado à luz transmitida. A hemólise é rara com B. anthracis, mais comum com os bacilos saprófitos. A gelatina é liquefeita, e o crescimento em gelatina solidificada assemelha-se a um pinheiro invertido. (JAWELS, MELNICK & ALDEBERG, 1998).

Característica do crescimento: Os bacilos saprófitos utilizam fontes simples de nitrogênio e carbono para energia e crescimento. Os esporos são resistentes a alterações ambientais, suportando o calor seco e certo desinfetantes químico por períodos moderados de tempo e persistem durante anos em terra seca. Os produtos animais contaminados com esporos do B. anthracis só podem ser esterilizados por autoclavagem. (JAWELS, MELNICK & ALDEBERG, 1998).

Variação: Podem ocorrer variações em relação à virulência, formação de esporos e aspectos das colônias (a virulência em geral esta associada com as colônias rugosas). Para reduzir as possibilidades de variações, são empregadas suspensões de esporos viáveis, a fim de preservar propriedades instáveis, tais como a virulência. (JAWELS, MELNICK & ALDEBERG, 1998).


IV. Bacillus anthracis

Fisiologia e Estrutura

Conforme citado por PATRICK R. MURRAY, 2000, Bacillus anthracis é um microorganismo grande que ocorre como bacilo único ou em pares em amostras clínicas e em longas cadeias e agregados em cultura. Embora os esporos sejam observados em cultura de 2 a 3 dias, não são detectados em amostras clínicas. Verifica-se a existência de uma cápsula de polipeptídio, que consiste em ácido glutâmico, em amostras clínicas; entretanto, está cápsula não é produzida in vitro, a não ser que sejam utilizadas condições especiais de crescimento. Além da cápsula, B. anthracis possui um antígeno de polissacarídeo da parede celular e uma toxina. A toxina do antraz consiste em três componentes termolábeis antigenicamente distintos: o antígeno protetor, o fator letal e o fator edema. Embora nenhum dos componentes seja ativo isoladamente, a combinação do antígeno protetor com qualquer um dos outros dois componentes possui propriedades tóxicas.

Patogenia e Fator de Virulência

Ainda segundo PATRICK R, MURRAY, 2000, os dois principais fatores de virulência de B. anthracis consiste na presença da cápsula e produção de toxina. A cápsula é antifagocítica, e os anticorpos dirigidos contra ela não são protetores. Foi identificado apenas um tipo de cápsula, presumivelmente pelo fato de ela ser composta apenas de ácido glutâmico. Foi constatado que a combinação do antígeno protetor da toxina do antraz e o fator de edema em animais experimentais, enquanto a combinação deste antígeno com o fator letal causa a morte. A Toxina do antraz também inibe a fagocitose e bloqueia a atividade oxidativa dos leucócitos.

Conforme citado por WARREN LEVINSON, 1996, o B. antracis invade o hospedeiro e produz a toxina do antraz, que consiste em três componentes, já citados à cima. O fator do edema, uma exotoxina, é uma adenilato ciclase dependente do antígeno protetor para a sua ligação e entrada na célula. O fator letal na presença do antígeno protetor tem uma ação letal em ratos. O mecanismo de ação do fator letal é desconhecido.

Resistência e Imunidade

Algumas cobaias de laboratório são altamente suscetíveis, enquanto outros se mostram resistentes à infecção pelo B. anthracis. Esse fato tem sido atribuído a uma variedade de mecanismo de defesa: atividade leucocitária, temperatura corporal e ação bactericida do sangue. Certos polipeptídios básicos que destroem os bacilos foram isolados dos tecidos animais. Uma polilisina sintética possui ação semelhante.

A imunidade ativa contra o B. anthracis pode ser induzida em animais através de vacinação com bacilos vivos atenuados, com suspensão de esporos ou antígenos protetores de filtrados de cultura. O soro com imune é algumas vezes injetado com bacilos vivos em animais. (JAWELS, MELNICK & ALDEBERG, 1998).

Formas de Contaminação por Bacillus anthracis

PATRICK R. MURRAY, 2000, diz que a doença humana é adquirida por uma de três vias: inoculação, inalação ou ingestão. Cerca de 95% das infecções por antraz resultam da inoculção de esporos de Bacillus, através da pele exposta, de solo contaminado ou de produtos de animais infectados como, pele, pêlo de cabra ou lã. O antraz por inalação, também denominado doença dos separadores de lã, resulta da inalação dos esporos. O antraz por ingestão é muito raro nos seres humanos, embora constitua uma via comum de infecção nos herbívoro. O microorganismo não é altamente contagioso, e não ocorre transmissão de pessoa para pessoa.

Manifestações Clínicas

JAWELS, MELNICK & ALDEBERG, 1998, citam que nos seres humanos o carbúnculo (B. anthracis) dá origem a uma infecção da pele (pústula maligna). No início surge uma pápula de 12 a 36 horas após a penetração dos microorganismos ou dos esporos através de uma solução de continuidade na pele. Está pápula transforma-se rapidamente numa vesícula e, a seguir, numa pústula, transformando-se finalmente em úlcera necrótica a partir da qual a infecção pode disseminar-se, dando origem à septicemia.

No carbúnculo por inalação, as manifestações iniciais podem consistir em mediastinite, sepse, meningite ou edema pulmonar hemorrágico. A pneumonia hemorrágica com choque constitui um evento terminal.

No quadro de ingestão e contaminação gastrointestinal é de ocasião muito rara nos seres humanos. Logos os sintomas podem ser a dor abdominal, os vômitos e a diarréia sanguinolenta.

Diagnóstico Laboratorial

Segundo PATRICK R. MURRAY, 2000, o B. anthracis pode ser detectado através de exame de microscópio e cultura de material obitido das pápulas ou úlceras cutâneas. São observados grandes bacilos Gram-positivos sem esporos no tecido. B. anthracis pode crescer em meios laboratoriais não-seletivos. As colônias, que são hemolíticas, crescem rapidamente e são aderentes. A ausência de hemólise, a consistência viscosa das colônias e os aspectos microscópio das cadeias filamentosas de bacilos (cabeça de medusa) são característica do B. anthracis que podem ser usadas para distinguir de outras espécies de Bacillus. A identificação definitiva requer testes bioquímicos selecionados e demonstração do microorganismo imóvel. Os testes sorológicos também podem detectar anticorpos dirigidos contra os fatores letal e de edema; todavia, a antibioticoterapia freqüentemente produz resultados falsos negativos.

Tratamento

Muitos antibióticos mostram-se eficazes contra o B. anthracis em seres humanos, mas é necessário iniciar o tratamento num estágio precoce. A penicilina constitui um tratamento satisfatório, exceto no carbúnculo por inalação, em que a taxa de mortalidade permanece elevada. Alguns outros bacilos Gram-positivos podem ser resistentes à penicilina, devido à produção de beta-lactamase. As tetraciclinas, a eritromicina ou clindamicina podem ser eficazes. (JAWELS, MELNICK & ALDEBERG, 1998).

Prevenção e Controle

Conforme mencionado por PATRICK R. MURRAY, 2000, o controle da doença humana consiste no controle do antraz animal. A melhor medida de controle do antraz animal consiste na vacinação do animal e do homem que vive em áreas propícias a contaminação que é lugares onde as pessoas trabalham com rebanhos, peles, farinhas de osso, lã e pêlo importado dos países com antraz endêmico.


V. Bacillus cereus

B. cereus é um gram-positivo, facultativamente aeróbico, um formador de esporos, produtor de dois tipos de toxina - diarréica (termo-lábil) e emética (termo-estável).

As espécies distintas do B. anthracis são principalmente patógenos oportunistas, com capacidade relativamente baixa de virulência. Embora a maioria destas espécies possa causar doença, B. cereus é geralmente o patógeno mais importante, e as doenças mais comumente observadas consistem em gastroenterite, infecções oculares e sepse ao uso de cateteres intravenosos. (PATRICK R. MURRAY, 2000).

São encontrados em praticamente todos os ambientes. O isolamento de bactéria de amostras clínicas na ausência de doença característica geralmente representa uma infecção insignificante. (PATRICK R. MURRAY, 2000).

Formas de Contaminação por B. cereus

Segundo WARREN LEVINSON, 1998, os esporos presentes em grãos como o arroz sobrevivem ao vapor e a frituras rápidas. Os esporos germinam quando o arroz é mantido morno (por exemplo: arroz requentado). A porta de entrada é o trato gastrointestinal.

Porém PATRICK R. MURRAY, 2000, cita meios de contaminação por objetos contaminados do solo que podem infectar o globo ocular, ou ainda, por agulhas contaminadas intravenosas usadas por usuário de drogas.

Patogenia

Segundo PATRICK R. MURRAY, 2000, a gastroenterite causada por B. cereus mediada por umas das duas enterotoxina. A enterotoxina termoestável provoca a forma emética da doença enquanto a enterotoxina termolábil causa forma diarréica. A enterotoxina termolábil assemelha-se a enterotoxina produzida por Escherichia coli e Vibrio cholera; cada um estimula o sistema de adenilato-ciclase-monofosfato de adenosina cíclico nas células epiteliais intestinais. Estas enterotoxinas podem ser analisadas medindo-se o líquido que se acumula nas alças ileais do coelho inoculado com a toxina. Desconhece-se o mecanismo de ação da enterotoxina termoestável.

A patogenia causada por B. cereus não está totalmente definida. Pelo menos três toxinas foram implicadas: a toxina necrótica (termolábil), a cereolisina (potente hemolisina) e a fosfolipase C (potente lecitinase). É provável que a rápida destruição do olho característica do B. cereus resulte da interação dessas toxinas e outros fatores não identificados.

As espécies de Bacillus, ainda conforme PATRICK R MURRAY, 2000, podem colonizar transitoriamente a pele, e são isoladas como contaminante insignificante em hemoculturas. Todavia, na presença de um corpo intravascular, estes microorganismos podem ser responsáveis por bacteremia persistente e sinais de sepse.

Manifestações Clínicas

PATRICK R MURRAY, 2000, O B. cereus é responsável por duas formas de intoxicação alimentar: a doença com vômitos (forma emética) e a doença diarréica (forma diarréica). A forma emética resulta do consumo de arroz contaminado. Durante o cozimento do arroz a maioria dos bacilos é destruída; entretanto, os esporos resistentes ao calor sobrevivem. Se o arroz cozido não for refrigerado, os esporos germinam e os bacilos podem multiplicar-se rapidamente. A enterotoxina termoestável liberada não é destruída quando o arroz é reaquecido. Após a ingestão da enterotoxina e um período de incubação de 1 a 6 horas surge uma doença de curta duração (menos de 24 horas). Os sintomas consistem em vômitos, náuseas e cólicas abdominais. Em geral, não há febre nem diarréia. B. sutbtilis pode produzir uma doença semelhante.

A forma diarréica de intoxicação alimentar por B.cereus, resulta do consumo de carnes, molhos ou vegetais contaminados. Verifica-se um período de incubação mais prolongado, durante o qual o microorganismo produz a enterotoxina termolábil; a seguir, surgem diarréias, náusea e cólicas abdominais. Em geral, está forma de doença dura um ou mais dias. B. licheniformis também pode provocar doença diarréica.

PATRICK R. MURRAY, 2000, continua relatando casos onde ocorre infecções oculares após lesões traumáticas penetrantes; todavia, foram também documentados casos com usuários de drogas intravenosas. O B. cereus em pacientes com lesões traumáticas podem provir do solo contaminado existentes no objeto que penetra no olho. A panoftalmite por Bacillus é uma doença rapidamente progressiva, que quase sempre termina em perda completa da percepção da luz dentro de 48 horas após a lesão.

Outras infecções causadas por Bacillus incluem infecções pelo uso de cateter intravenoso e derivação do sistema nervoso central e endocardite (mais comum em usuários de drogas), bem como pneumonite, bacteremia e meningite em pacientes gravemente imunodeprimidos.

Diagnóstico Laboratorial

Como o B. anthracis, outras espécies de Bacilllus podem ser rapidamente cultivados no laboratório. Para ter certeza por contaminação via alimentação é preciso efetuar cultura do alimento implicado. Não é comum isolar o microorganismo do paciente visto que a colonização fecal é comum. A enterotoxina termolábil pode ser detectada utilizando um modelo animal; todavia, a toxina emética termoestável só pode ser detectada quando o microorganismo é cultivado em meios preparados com arroz. As espécies de Bacillus crescem rapidamente e são facilmente detectadas em amostras obtidas de coelhos infectados, locais de cultura intravenosa e outros sítios. (PATRICK R. MURRAY, 2000).

Tratamento, Prevenção e Controle

Devida à evolução curta e não complicada da gastroenterite por B. cereus, o tratamento sintomático é adequado. O tratamento de outras espécies de infecções por Bacillus é complicado pela evolução rápida e progressiva e pela elevada incidência de resistência a múltiplos fármacos (B. cereus mostra-se resistente às penicilinas e cefalosporinas). Podem se utilizar vancomicina, ciprofloxacina e gentacina. A intoxicação pode ser evitada pela refrigeração adequada dos alimentos antes de servi-los e após o cozimento. (PATRICK R. MURRAY, 2000).


VI. Resumo

Há espécies de Bacillus Gram - positivas com importância médica, na qual se destaca o Bacillus anthraccis, seguido do Bacillus cereus e outras espécies ainda menos freqüentes e de menor importância.

Bacillus anthraccis

O B. antraccis é a espécie mais patogênica para o homem e seus sintomas podem ser percebidos quase que imediatamente após a intoxicação (um dos motivos pelo qual pode ser usado em guerra biológica).

O fator de virulência do B. anthraccis consiste de uma capa composta de ácido glutâmico antifagócito e pela produção de toxinas que dependendo de suas combinações pode ser letal. A contaminação pode ser por inoculação (ocorre uma fístula na pele que pode ulcerar e ocasionar uma sepse), ingestão ou inalação (as manifestações iniciais podem consistir em mediastinite, sepse, meningite ou edema pulmonar hemorrágico).

O tratamento mais comum é com antibiótico.

Bacillus cereus

O B. cereus também produz toxinas e também possui uma capa antifagócitica. Causas manifestações clínicas mais amenas que o B. anthraccis, a patogenia mais comum consiste em gastroenterite, infecções oculares e sepse ao uso de cateteres intravenosos.

O tratamento se dá por antibióticos.


VII. Quadro de Resumo

Resumo das Infecções Causadas por Bacillus Anthracis

TRANSMISSÃO

Inoculação (mais comum).

Inalação (rara mais comum em herbívoros).

Ingestão (rara).

GRUPOS DE ALTO RISCO

Pessoas que residem em áreas endêmicas ou que têm contato com animais contaminados ou solo contaminado.

Pessoas que trabalham com produtos animais (couro, pêlo, peles, lã) importados de áreas endêmicas.

DISTRIBUIÇÃO GEOGRÁFICA/SANZONAL

Prevalece em áreas pobres onde a vacinação não é praticada.

Nenhuma incidência sanzonal.

FORMAS DE CONTROLE

A penicilina é o fármaco de escolha; administra – se eritromicina ou clorafenicol em pacientes alérgicos à penicilina.

Vacinação dos rebanhos e das pessoas em áreas endêmicas.

Eliminação dos animais que morrem por antraz.


Resumo das Infecções Causadas por Bacillus cereus

FATORES BACTERIANOS

Os esporos podem sobreviver no solo.

Os fatores de virulência incluem enterotoxinas (termoestável, termolábil) cereolisina e fosfolipase C.

TRANSMISSÃO

Ingestão (intoxicação alimentar).

Penetração no olho ou disseminação sistêmica durante a bacteremia.

Infecção pelo uso de cateter intravenoso.

GRUPOS DE ALTO RISCO

Pessoas que ingerem alimentos contaminados (arroz, carne, vegetais, molhos).

Pacientes com lesão ocular penetrante.

Pacientes com corpos estranhos intravasculares (cateter)

DISTRIBUIÇÃO GEOGRÁFICA/SANZONAL

Ubíquo.

Nenhuma incidência sanzonal.

FORMAS DE CONTROLE

Os alimentos devem ser refrigerados após o cozimento.

Administram – se vancomicina, ciprofloxacina e gentamicina.



VIII. Conclusão

Foram observados inúmeros trabalhos já publicados em relação a Bacillus, principalmente após o surto endêmico que ocorreu nos Estados Unidos provocados por bioterrorismo no qual foi utilizado o Bacillus anthracis.

No entanto poucos relatos sobre as outras formas de Bacillus, como Bacillus cereus foram achadas, o que leva a uma conclusão de que pelo fato de não ser um microorganismo que causa doenças consideradas graves e também não têm uma disseminação infecciosa muito grande os grandes centros de pesquisas mundiais não se voltam a detalhar mais o mecanismo de ação do B. cereus.

O trabalho apresentado serviu como um cunho de base informativa que vem a se adicionar ao nosso conhecimento.


IX. Bibliografia

Murray, Patrick R. Rosenthal, Ken S. Kabayashi, George S. Pfaller, Michael A. Microbiologia Médica. 3.ed. Rio de Janeiro: Editora Guanabara Koogan S.A., 2000.

Jawetz, Melnick & Adeberg Brool, Geo F. Bustel, Janet S. Ornston, L Nichola. Microbiologia Médica. 20.ed. Rio de Janeiro: Editora Guanabara Koogan S.A., 1998.

Jawetz, Ernest Melnick, Joseph L. Aldeberg, Edward A. Microbiologia Médica. 2.ed. Rio de Janeiro: Editora Guanabara Koogan S.A., 1970.

Levinson, Warren Jawets, Ernest. Microbiologia Médica e Imunologia. 4.ed. Porto Alegre: Editora Artes médicas, 1998.

Trabulzi, Luiz R. Alterthum, Flávio Gomperts, Olga. F. Candeias, José Alberto R. Microbiologia. 3.ed. São Paulo: Editora Atheneu, 2002.

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