As bactérias normalmente são lembradas como causadoras de doenças e tidas como "inimigas", porém apenas uma parcela muito pequena do total está relacionada com as doenças em humanos, nos animais e vegetais. Existem benefícios que os microrganismos trazem para o homem e para todo o planeta como as bactérias produtores de antibióticos e antifúngicos, fixadoras de nitrogênio, controle biológico, produtoras de alimentos (como iogurte), produtoras de ácidos e vitaminas, sintetizadoras de hormônios por engenharia genética.

Relação entre o microrganismo e o hospedeiro

Infecção implica na colonização, multiplicação, invasão ou a persistência dos microrganismos patogênicos no hospedeiro.

Doença ocorre quando se verifica uma alteração do estado normal do organismo

Patologia ou patogênese modo como se originam e desenvolvem as doenças

Patogenicidade é a habilidade com que um microrganismo causa infecção, através dos seus mecanismos estruturais ou bioquímicos.

Virulência é o grau de patogenicidade de um microrganismo

Flora normal ou comensal microrganismos que permanecem no organismo sem produzirem doença e vivem em simbiose com o hospedeiro, ou seja, obtêm vantagens sem prejuízo para o hospedeiro.

Bactérias estritamente patogênicas estão sempre associadas à doença

Bactérias potencialmente patogênicas podem estar ao não associadas à doença

Bactérias oportunistas bactérias que normalmente não causam doença, exceto em situações que podem favorecer a sua proliferação

Portadores são indivíduos em que na sua flora normal existem bactérias patogênicas

Ocorrência da doença

O conhecimento da incidência e da prevalência de uma determinada doença permite aos epidemiologistas estimar a periodicidade da doença e a tendência de ser mais comum num ou noutro grupo da população

Incidência de uma doença é a fração de uma população que a contrai durante um determinado período de tempo

Prevalência de uma doença é a fração de uma população que tem a doença num tempo específico

Esporádica quando ocorre ocasionalmente

Endêmica quando está presente constantemente

Epidêmica quando atinge uma população num curto espaço de tempo

Pandémica uma doença epidêmica que ocorre em vários locais do mundo

Tipos de infecção

 As infecções podem ser classificadas de acordo com as zonas do organismo que são afetadas.

Colonização Bacteriana, Invasão Tecidual e Doença Clínica

Transmissão dos microrganismos

Zoonoses  são doenças que ocorrem primeiramente no mundo animal e que podem ser transmitidas ao homem. As doenças infecto contagiosas podem-se transmitir de um hospedeiro para outro de um modo direto (quando transmissão direta do agente por contato físico entre a fonte e o hospedeiro ou por aerossol) ou indireto (quando a transmissão do agente da doença ao hospedeiro é feita por intermédio de um objeto inerte). Reservatórios inertes solo, água e alimentos. Veículos de transmissão água e alimentos ar vetores: artrópodes.

Embora a maioria das bactérias sejam saprófitas e cresçam na matéria orgânica do meio ambiente, um pequeno número delas, denominadas bactérias patogênicas produzem doença e infecção em animais e humanos. O desenvolvimento e a gravidade das infecções por outras bactérias patogênicas são influenciadas por determinantes relacionadas ao hospedeiro, como estado fisiológico e competência imunológica.

Mecanismos de defesa do hospedeiro

Mecanismos de defesa definidos como naturais do hospedeiro são susceptibilidade para alguns agentes patogênicos.

 A pele é uma barreira de defesa importante, consistindo de várias camadas, inclusive de uma camada queratinizada mais externa. Doenças bacterianas também podem resultar de infecções oportunistas pelos comensais que normalmente colonizam sem efeitos deletérios. Infecções oportunistas também podem ser causadas por saprófitas ambientais, tais como Nocardia asteróides e Pseudomonas sp., que entram no organismo através de feridas ou por inalação.

*Barreiras anatômicas:  A superfície da pele quando intacta constitui uma barreira física à entrada dos microrganismos. As mucosas são essencialmente constituídas por células epiteliais que segregam muco, o que impede a secura e a invasão por alguns microrganismos. A Saliva ajuda a prevenir uma colonização exagerada de microrganismos. Secreções vaginais, o pH ácido, fluxo urinário, e acidez da urina dificultam a proliferação de microorganismos. A lágrima tem uma ação mecânica de lubrificação e de arrastamento dos microrganismos para o aparelho digestivo, através do canal nasal.

*Antagonismo microbiano como por exemplo à flora normal protege as superfícies que coloniza por competição e por antagonismo específico – bacteriocinas antagonismo não específico dos ácidos gordos e peróxidos.

*Atividade bactericida de alguns tecidos (lisozima encontra-se nas lágrimas, saliva, secreções nasais e suor). Produção de ácidos como o suco gástrico, suor, glândulas sebáceas. A transferrina, lactoferrina,  se ligam ao ferro, reduzindo o ferro livre necessário ao crescimento bacteriano

Interleucina 1 que existe nos vacúolos dos macrófagos e linfócitos, está na origem da febre e da ativação da resposta imunitária

*Interferon Proteínas solúveis produzidas por células T ativadas

*Proteína C reativa proteína produzida no fígado e que aparece nos estados agudos, promove a *opsonização e ativação do complemento (importante na inflamação e fagocitose)

 *Resistência natural entre indivíduos da mesma espécie

ausência de receptores celulares para bactérias e/ou seus produtos toxinas, temperatura do hospedeiro,  ausência de nutrientes específicos necessários ao crescimento bacteriano

*Resistência individual entre indivíduos da mesma espécie

idade e sexo, cansaço, má nutrição, deficiência em vitaminas e proteínas, associação com outras doenças e a terapêutica associada.

Os mecanismos de defesa são induzidos pelo agente patogênico e envolvem a resposta imunitária a bactéria pode ser rapidamente eliminada pela imunidade não específica (polimorfonucleares e macrófagos) ou pela imunidade específica pré-existente.

Pode multiplicar-se e eventualmente ser a fonte de uma infecção, mas ser eliminada sob influência da imunidade específica pode persistir dentro de algumas células resistindo parcialmente às reações imunitárias

A virulência de uma bactéria relaciona-se a habilidade de invadir e produzir doença em um animal normal. Microorganismos altamente virulentos produzem doenças graves e morte em muitos animais afetados, enquanto bactérias de baixa virulência raramente produzem doenças graves.

Adesinas nas extremidades das fímbrias das bactérias gram-negativas geralmente ligam-se a componentes do carboidratos das glicoproteínas e dos glicopeptídios da membrana celular das células do hospedeiro. As bactérias gram-positivas podem ligar-se a proteínas da matriz extracelular, como fibrinogênio, fibronectina, laminina e colágeno.

            Os patógenos ligados às células receptoras do hospedeiro devem replicar para evitar eliminação total em células por meio de células descamadas. Essa descamação na superfície é referida como colonização. A fim de replicar, os patógenos devem competir com sucesso pelos nutrientes com a flora normal, tolerar as condições dos meio ambiente do hospedeiro e evadir-se dos mecanismos de defesa do hospedeiro.

             A evasão ante aos mecanismos de defesa é essencial para o sucesso da invasão do hospedeiro pelo patógeno. Certas bactérias permanecem na infecção primária, com extensão somente local. As bactérias podem se disseminar pelo organismo através da corrente sangüínea, sem replicação. Na septicemia, os microorganismos patogênicos multiplicam-se e persistem na corrente sanguínea, produzindo doença sistêmica.

Fimbria ou "pilus" é uma estrutura cilíndrica helicoidal constituída por subunidades protéicas idênticas fímbria. A variação genética desta proteína confere à bactéria a capacidade para aderir a vários receptores.

Uma estirpe bacteriana é capaz de expressar vários tipos de fímbrias, permitindo à bactéria adaptar-se às diferentes superfícies da célula.

Fímbrias do tipo I : flexíveis

Escherichia coli : Fímbrias do tipo P rígidas ou Fímbrias do tipo IV

Adesinas não fimbriais

Proteínas existentes na membrana ou proteínas excretadas mas associadas à superfície da parede bacteriana que permitem a aderência da bactéria às células

Ácidos lipoteicóicos:

Nas bactérias de Gram positivo existem os ácidos lipoteicóicos na membrana citoplasmática e projetados para fora da parede.

Proteína M

promove a ligação a fibronectina, proteína encontrada em muitas células em especial das mucosas, presente no gênero Streptococcus

Clumping fator

componente da parede celular dos Staphylococcus aureus que permite a ligação ao fibrinogênio e formar agregados que dificultam a fagocitose.

Adesinas FHA

Homóloga a outras adesinas não fimbriais encontradas noutras estirpes bacterianas e capaz de reconhecer vários receptores na célula eucariótica. As células alvo destas proteínas são as células ciliadas e os macrófagos.

Presente na espécie Bordetella pertussis estirpe patogênica da mucosa respiratória que possui também adesinas fimbriais que não estão diretamente relacionadas com a sua patogenecidade.

Toxinas

Exotoxinas : São proteínas solúveis excretadas pelas bactérias  Gram negativo e Gram positivo, durante a fase exponencial de crescimento. Tem uma atividade semelhante às enzimas: podem ser desnaturadas pelo calor, ácidos e enzimas proteolíticos, têm uma atividade biológica elevada, têm especificidade de ação.

Na mesma espécie várias estirpes produzem a mesma toxina, noutras só algumas estirpes produzem uma determinada toxina. As exotoxinas variam entre si pela atividade e pelo local de ação.

a) Pelo local de ação

O local de ação pode ser um componente das células dos tecidos, órgãos, ou fluídos. A designação de enterotoxinas, neurotoxinas, hepatotoxina, cardiotoxina, leucocidinas ou hemolisinas indica o local de ação de algumas toxinas bem definidas

b)Pela sua atividade

Lecitinase: Podem ter mais que um nome: E. coli também conhecida como Verotoxina

Citotoxinas (hemolisinas e fosforilases) Atuam por desorganização da membrana celular. Este tipo de exotoxinas não têm uma atividade enzimática, o efeito tóxico dá-se por inserção na membrana celular provocando a sua ruptura. Proteínas, que levam à formação de poros na membrana citoplasmática, permitindo uma entrada de água na célula

Superantígenos

Toxina A-B. A toxina é produzida e excretada em 2 subunidades protéicas separadas: a fração B liga-se ao receptor da célula confere a especificidade da atividade toxinogénica. A fração A com atividade enzimática pode entrar na célula diretamente ou por endocitose associada à fração B.

            As enzimas hialuronidases, proteases não são consideradas exotoxinas, porque apesar de degradarem os componentes extracelulares danificando os tecidos, normalmente não levam à lise celular.

A produção de exotoxinas pode ser uma maneira da bactéria se adaptar ao meio, mas não é essencial para a sua viabilidade.

O papel das exotoxinas na doença:

*Intoxicação alimentar: a toxina é produzida no alimento e os sintomas devem-se à toxina e não ao desenvolvimento bacteriano no aparelho digestivo.

toxi-infecções  A bactéria coloniza a mucosa, não invade, mas produz a exotoxina que vai atuar localmente ou entra em circulação e vai atingir tecidos ou órgãos susceptíveis.

Infecções invasivas: a bactéria utiliza a toxina para danificar os tecidos ou destruir as células fagocitárias o que lhe permite multiplicar e invadir as células.

Endotoxinas A

A toxicidade do lipídeo A está relacionada com habilidade de ativar o complemento pela via alternativa e de estimular a atividades das citoquinas. Estas proteínas induzem a resposta imunitária do hospedeiro, no entanto tornam-se tóxicas quando produzidas em grande quantidade.

As bactérias libertam pequenas quantidades de endotoxinas na fase exponencial de crescimento, que permanecem associadas à parede celular e são libertadas após autólise da célula mediada por ação do complemento e digestão fagocitária.

Endotoxinas: menos potentes e com menor especificidade de ação, não têm atividades enzimática,  termoestáveis, degradam-se por ação de agentes oxidantes: peróxido, hipoclorito, fortemente antigênicos .Todas as endotoxinas produzem os mesmos efeitos biológicos no hospedeiro qualquer que seja a bactéria produtora.

Colonização

O destino da bactéria é determinado pela capacidade de explorar um habitat próprio e pelas adequadas defesas do hospedeiro. A colonização das mucosas requer que a bactéria: estabeleça uma proximidade com a superfície, evite o seu arrastamento, adquira nutrientes para crescer e multiplicar e resista às defesas locais.

As bactérias potencialmente patogênicas estão expostas a uma pressão seletiva das defesas específicas e não específicas do hospedeiro à competição com a flora comensal produtos antimicrobianos endógenos ou exógenos.

Invasão: capacidade das bactérias de penetrar e multiplicar-se nos tecidos

São Invasinas: proteínas extracelulares que atuam localmente danificando as células e facilitando o crescimento da bactéria.

Mecanismo invasivo: promovem, alterações na actina, proteína do citoesqueleto da célula, o que leva à formação de estruturas semelhantes aos pseudópodos, que envolvem as bactérias. Após ingestão pela célula, as bactérias saem da vesícula por degradação da membrana lipídica ou formação de poros e ficam livres no citoplasma. Além de terem abundância em nutrientes, estão protegidas dos anticorpos, complemento e de alguns antibióticos.