Biologia geral dos fungos e micotoxinas

Biologia geral dos fungos e micotoxinas
Prof. Dr. Luiz Roberto Basso Junior
Setembro de 2014
Biologia geral dos fungos e micotoxinas
Estima-se que o reino Fungi possui cerca de 1,5 milhões de espécies
Excelentes decompositores
Simbiontes
Patógenos e parasitas
Biologia geral dos fungos e micotoxinas
Somente 150 espécies são capazes de causar doenças em
mamíferos;
Última década: aumento da frequência de infecções fúngicas (alta
morbidade e mortalidade);
Infecções disseminadas pelo sangue (>200%);
Aumento dos casos de resistência a antifúngicos;
Status de grande causa de infecções em humanos
(imunocomprometidos);
A proximidade evolutiva os torna um desafio terapêutico;
Últimos 20 anos: 1 nova droga (ecnocandinas) com novo alvo
(parede celular);
Necessidade de estudar mecanismos envolvidos na patogênese
virulência e resistência a drogas;
Biologia geral dos fungos e micotoxinas
São organismos eucarióticos, aeróbios (maioria) e heterotróficos que
se nutrem por absorção (após hidrólise enzimática), parasitando
organismos ou matéria orgânica em decomposição.
Apresentam reprodução assexuada e sexuada.
Em substratos apropriados os esporos germinam produzindo formas
diversas como Bolores (fungos pluricelulares) ou leveduras
(fungos unicelulares).
Características Nutricionais dos Fungos
A maioria dos fungos são aeróbios, fazendo oxidação da glicose
(mas também de sacarose, maltose) para a obtenção de energia;
Existem várias leveduras fermentadoras anaeróbias facultativas;
Necessitam de oligoelementos como fósforo, enxofre, magnésio,
sódio, potássio, ferro, cálcio, zinco, manganês, cobre e
molibdênio;
Fatores de crescimento que não sintetizam (vitaminas) e
aminoácidos;
Características Metabólicas dos Fungos
Algumas espécies são halofílicas (elevada concentração de sal);
Temperatura ótima de crescimento entre 20ºC a 35ºC (psicrófilas
e termófilas);
Crescem bem em pH neutro ou ligeiramente ácido (6,0). Capazes
de modificar o pH do meio ambiente;
O crescimento vegetativo ocorre principalmente na obscuridade,
mas a parte reprodutiva procura a luz para a sua formação
(pigmentos carotenóides estimulados com a luz);
As radiações ultravioleta da luz solar têm efeito fungistático.
Classificação morfológica dos fungos
Fungos filamentosos = Bolores
Hifa cenocítica
Leveduras
Hifa septada
37°C
25°C
Fungo dimórfico
Pseudohifa
Identificação de Fungos
Fungos filamentosos
Leveduras
Tempo de crescimento
Substratos cromogênicos
Morfologia macroscópica
Micromorfologia
Morfologia microscópica
Provas bioquímicas
Fungos Filamentosos
Morfologia Macroscópica
Meio de Sabouraud
Fungos Filamentosos
Morfologia Microscópica
Identificação de leveduras
Substratos cromogênicos
Micromorfologia
Provas bioquímicas
Ascomicetos
Zigomicetos
Basidiomicetos
Reprodução Sexuada e Assexuada
Taxonomia
Deuteromicetos
Biologia geral dos fungos e micotoxinas
Diferenças entre as células de mamíferos e células fúngicas
CÉLULA FÚNGICA
Parede Celular de Fungos
Espessura entre 80 a 600nm
Constituída de material fibrilar composto:
- Polissacarídeos (glucanas, mananas e quitina = virulência)
- Glicoproteínas (responsáveis pela adesão e antigenicidade)
Membrana Celular de Fungos
Lipídeos: barreira impermeável ao fluxo de moléculas solúveis em água.
Fosfolipídeos, ácidos graxos, glicolipídeos, ergosterol (confere
estabilidade para a bicamada e permite a fluidez sem cristalização).
Proteínas: transporte específico, enzimas catalizadoras de reações
associadas à membrana, ligação estrutural entre citoesqueleto, matriz
extracelular e receptores.
Ergosterol
Cápsula de Fungos
Cadeia frouxa fibrilar de polissacarídeos:
Glucoronoxylomanana (GXM),
Galactoxylomana e manoproteína.
Espessura de 1 a 50 m,
dependendo dos nutrientes e CO2.
Produção de Proteases por Fungos
Produção de Proteases por Fungos
Produção de Proteases por Fungos
Formação de Biofilmes
Produção de Melanina
Produção de Melanina
Bipolaris spicifera
Polimorfismo
Candida albicans
Polimorfismo
25C
Paracoccidioides
brasiliensis
37C
Polimorfismo
Polimorfismo
Amplificação gênica em Fungos
Infecções Fúngicas
Fontes de Infecção
1. Saprófitas da natureza
(solo, vegetais, madeira)
2. Água
3. Animais domésticos
4. Homem
Vias de Transmissão
1. Inalação
2. Traumatismo
3. Contato direto
4. Iatrogênica
(sondas, ventiladores,
cateter, manipulação)
Transmissão digestiva (Toxicoses) e Congênita
Infecções Fúngicas
Epidemiologia e Ecologia
Prevenção e Controle
Habitat natural
Notificação dos casos
Distribuição geográfica
Controle ambinetal
(geral e hospitalar)
Transmissão e porta de entrada
Hospedeiro
idade, sexo, profissão,
fatores de risco
Cuidados especiais com o
paciente imunodeprimido
Evitar exposição à fonte
Profilaxia anti-fúngica
Vacinas
História clínica – Diagnóstico e Contagiosidade
Frequência das Infecções Fúngicas
O Homem é naturalmente resistente
às infecções fúngicas
Micoses cutâneas: alta incidência ( 20 a 40% população)
Contagiosidade interhumana, animal e ambiental
Micoses sitêmicas: áreas endêmicas
Pbmicose
 20 casos novos/ano (14 H : 1 M)
Micoses oportunistas: 4º patógeno em Infecção Hospitalar
Candidíase oral = 90% pacientes com AIDS
Candidíase vaginal = 75% das mulheres em idade fértil
Criptococose = 15-30% pacientes com AIDS
Fatores de Virulência dos Fungos
Definição: fator que permite o crescimento do fungo sob
condições adversas do hospedeiro e que não é necessário
para crescimento em cultura.
Condições para patogenicidade:
• Entrar no hospedeiro (tamanho, adesão).
• Multiplicar no tecido do hospedeiro (mudança de forma,
composição, metabólica, termotolerância, resistência à drogas).
• Resistir ou não estimular os mecanismos de defesa do
hospedeiro (cápsula, crescimento intracelular, citocinas,
microbiota normal).
• Danificar o tecido do hospedeiro (granuloma, fibrose, necrose).
Fatores de Virulência dos Fungos
Componentes da parede celular
Adesão
Cápsula
Produção de enzimas
Variabilidade antigênica, genotípica e morfológica
Termotolerância
Receptores hormonais
Toxinas
Resistência a antifúngicos
Mecanismos de evasão da defesa do hospedeiro
Métodos para diagnótico micológico
Métodos diretos
1) Exame direto (KOH a 20%,
Coloração, Nankim, Calcofluor)
2) Histopatológico (HE, Giemsa,
Prata, Mucicarmim)
3) Isolamento em cultura
Meios de cultura (Sabouraud)
Identificação
Teste de sensibilidadea drogas
Tipagem
Métodos indiretos
1) Detecção de metabólitos
(D-arabinol, manana, -1,3-glucana,
enolases, aspartil proteinase)
2) Detecção de DNA
( PCR, Hibridização ‘in situ”)
3) Deteção de antígenos
(aglutinação com látex, IMH, IF)
4) Detecção de anticorpos
(Elisa e Western-blot)
4) Inoculação animal
Diagnóstico, Epidemiologia, Terapia, Controle. Prevenção
Drogas antifúngicas - Resistência
Natural ou adquirida: C. krusei e C. glabrata (fluconazol)
C. albicans (5-fluorocitosina)
Múltipla resistência: mesma família ou não relacionadas
Resistência à 5-fluorocitosina: genes FCY1 e FCY2
Resistência à Anfotericina B: redução do conteúdo de
ergosterol das membranas
Resistência aos Azóles = gene ERG11
transportadores de efluxo
Principais alvos para drogas antifúngicas
Drogas antifúngicas - Resistência
1) Superprodução da enzima alvo
2) Alteração do alvo da droga
3) Bomba de efluxo da droga
4) Barreira de entrada
da droga
5) Via alternativa
6) Inibição de enzimas
fúngicas que transformam
a forma
inativa em forma ativa
da droga
7) Degradação da droga no meio externo
Testes de sensibilidade a antifúngicos
1. Métodos de diluição (determinação da CIM)
Meios líquidos macrodiluição
microdiluição
Meios sólidos
2. Métodos de difusão
Discos com concentração fixa
(Halo de inibição)
Fitas com gradiente de densidade:
E-test (CIM)
3. Testes in vivo
Patologias causadas por Fungos
ALERGIAS: Decorrente da inalação do fungo ou de
antígenos destes, em indivíduos atópicos;
TOXICOSES: Micetismo (ingestão de fungos venenosos)
Micotoxicoses (ingestão de alimentos
contaminados com toxina pré-formada);
MICOSES: Decorrente da presença e crescimento
do fungo no tecido.
Toxicoses
Micetismo: sintomas resultantes da ingestão de cogumelos venenosos;
Calocybe gambosa
by Standa Jirásek
Agaricus campestris
Entoloma sinuatum
by Clive Shirley
by Laszlo Kaposvari
Micotoxicose: ingestão de alimentos contaminados por toxinas de
fungos (ou micotoxinas);
Micotoxinas são metabólitos secundários
(mais de 400 micotoxinas conhecidas).
Micotoxinas
Substâncias estáveis e resistentes;
Geralmente encontradas em produtos agrícolas:
Vegetais: Cereais, sementes oleaginosas, frutos, temperos.
Produtos de origem animal (leite e derivados, carne, embutidos).
Produtos obtidos por fermentação (cerveja, vinho, aditivos alimentares e vitaminas).
A contaminação pode ocorrer desde o cultivo até o armazenamento antes do
consumo.
Presença do fungo não é um
indicativo de que existe a toxina:
Alta umidade do ar atmosférico (> 85%);
Atividade de água inferior a 0,94;
Altas temperaturas;
Substrato rico em amido (cereais);
Integridade dos grãos.
Há cepas toxigênicas e não
toxigênicas.
Prevenção:
Armazenamento adequado;
Aplicação de antifúngicos;
Monitoramento sanitário.
Micotoxinas
Efeito sinergístico.
Efeito dose dependente e freqüência com que são ingeridas.
Contaminação aguda: Ataxia, alucinações, hemorragia, necrose e falênci
dos órgãos
Contaminação crônica:
Danos a diversos órgãos (fígado, rins, sistema nervoso e trato
gastrointestinal).
Alterações do sistema imunológico (aumento da susceptibilidade a
infecções).
Atividade estrogênica, mutagênica e teratogênica.
Micotoxinas
Fungos
Aspergillus spp
Penicillium spp
Claviceps spp
Fusarium spp
Toxinas
Aflatoxinas
Ocratoxina
Alcalóides Ergolínicos
Tricotecenos
Zearalenona
Fumonisina
Claviceps
by David Moore
Aspergillus
By Mississippi Genome Exploration Laboratory
Fusarium
By Don White, University of Illinois
Penicilium
By Don White, University of Illinois
Micotoxinas
Aflatoxinas:
Produzidas por Aspergillus spp;
Econtradas em cereais, nozes, frutas, leite e derivados;
Micotoxinas mais importantes:
Aflatoxina B1
By Romer labs
Frequência, Estabilidade e Toxicidade (B1 > G1 > M1 > B2 > G2);
Contaminação aguda: necrose do fígado;
Atividade mutagênica, teratogênica e imunosupressora;
Orgãos mais atingidos: fígado, rins e o cérebro;
Dose letal (DL50) = 0,5 a 10 mg/kg
Limite para aflatoxinas totais: 20 g/kg em alimentos e
0,5 g/L/kg em leite e derivados. Ração animal: 50 g/kg
Aflatoxina M1
By Romer labs
Micotoxinas
Aflatoxinas:
Fazem ligações covalentes com sítios nucleofílicos do DNA e RNA
formando adutos.
O
O
O
O
O
O
O2
O
P450
O
O
O
OCH3
O
OCH3
AFB1 epoxido
AFB1
O
DNA ou RNA
O
O
HO
O
N
N
O
O
OCH3
AFB1-N7-GUA-DNA
N
N
N
+
DNA
A formação de adutos de guanina é frequentemente observada no
gene supressor de tumor p53 em pacientes com câncer de fígado
que possuem altos níveis de contaminação de aflatoxinas.
Micotoxinas
Ocratoxinas:
Produzidas por Aspergillus spp e Penicillum spp;
Econtradas em cereais, café, frutas secas, vinho e carne;
Existem 7 tipos, sendo a ocratoxina A (OTA) a mais tóxica;
OTA afeta principalmente os rins e também no fígado;
Propriedades carcinogênicas, imunossupressoras e neurotóxicas;
Dificulta a coagulação do sangue;
Dose letal (DL50) = 3 mg/kg
Limite para ocratoxina A: 2-750 g/kg em alimentos e
2 g/L derivados da uva.
Ocratoxina
By Romer labs
Micotoxinas
Fusariotoxinas:
O gênero Fusarium é o grupo de fungos com maior capacidade
genética para produção de micotoxinas em condições adequadas de
desenvolvimento.
Principais fusariotoxinas:
Zearalenona;
Fumonisinas;
Zearalenona
By Romer labs
Tricotecenos.
Fumonisina B1
By Romer labs
Deoxinivalenol
By Romer labs
Micotoxinas
Ergotoxinas ou alcalóides do Ergot:
Produzidas por Claviceps spp;
Encontradas em cereais e gramíneas.
Ergotamina
Dois tipos de alcalóides: tipo clavina e derivativos do ácido lisérgico.
Ergotismo ou “fogo sagrado”: Gangrena, contrações uterinas,
perturbações do sistema nervoso central, náuseas e morte.
Primeiras micotoxinas utilizadas na medicina: indução do parto e
anti-hemorrágico.
Atualmente utilizadas no tratamento de enxaquecas, hemorragias
pós-parto, mastopatias e sedação do sistema nervoso central.
Efeitos complexos no sistema nervoso central: agonistas ou
antagonistas de receptores (adrenérgicos, dopaminérgicos).
Micotoxinas
Penicilina:
Produzida por Penicillium spp;
Descoberta em 1928 por Alexander Fleming e utilizada a partir de 1941.
Altamente eficiente contra bactérias Gram +
Não é tóxica ao homem
Cefalosporina:
Penicilina
By Romer labs
Produzida por Cephalosporum acremonium
Descoberta em 1946 por Giuseppe Brotzu e
utilizada como antibiótico
Altamente eficiente contra bactérias Gram + e Gram Não é tóxica ao homem
Cefalosporina
By Romer labs
Referências Bibliográficas
MINS, C. et al. Microbiologia médica. 5.ed. Elsevier, Rio de Janeiro, 2014
MURRAY, C. et al. Microbiologia médica. 6.ed. Elsevier, Rio de Janeiro, 2009
TORTORA, G.J. et al. Microbiologia . 10.ed. Artmed, Rio de Janeiro, 2012
VERONESE ,R. ; FOCACCIA, R. Tratado de infectologia . 4.ed. Atheneu, 2010