IX Semana de Biologia da UFPB Mini-curso Laboratório de Genética de Microrganismos - DBM

GENOMAS PROCARIÓTICOS Microbiologia de Bactérias Gram-positivas: Uma Abordagem Etnofarmacológica GENOMAS PROCARIÓTICOS

Generalidades ► Comparação de células eucarióticas e procarióticas Microbiologia de Bactérias Gram-positivas: Uma Abordagem Etnofarmacológica Generalidades ► Comparação de células eucarióticas e procarióticas ● Procariotos: ▬ As bactérias: Eubactérias (E. coli), Algas Azul-esverdiadas; ▬ As Archaea: Arqueobactérias metanogênicas; ▬ Termófilas extremas  600ºC; ▬ Halófitas extremas  25% NaCl;

Generalidades Tipos de Elementos Genéticos Células Eucarióticas Microbiologia de Bactérias Gram-positivas: Uma Abordagem Etnofarmacológica Generalidades Tipos de Elementos Genéticos Células Eucarióticas Células Procarióticas ● Vários cromossomos complexos com histonas ● Presença de íntrons ● Mitocôndrias/Cloroplastos ● Cromossomo único e circular ● Raros íntrons Plasmídos Vírus Transposons

Generalidades Célula bacteriana Célula animal Microbiologia de Bactérias Gram-positivas: Uma Abordagem Etnofarmacológica Generalidades Célula bacteriana Célula animal

Organização Genética dos Genomas Procarióticos Microbiologia de Bactérias Gram-positivas: Uma Abordagem Etnofarmacológica Organização Genética dos Genomas Procarióticos ► E. Coli  2.400 Genes ► Organização: Nucleóide  DNA + Proteína ► Plasmídios ► Replicação dos Plasmídios a) Replicação de entidades independentes b) Replicação de epíssomo integrado

Tipos de Plasmídios ► Plasmídios de Fertilidade (F); Microbiologia de Bactérias Gram-positivas: Uma Abordagem Etnofarmacológica Tipos de Plasmídios ► Plasmídios de Fertilidade (F); ► Plasmídios de Resistência (R); ► Plasmídios de COL  Genes Colicinas; ► Plasmídios Degradativos; ► Plasmídios de Virulência;

POR QUE EXISTEM ELEMENTOS DE TRANSPOSIÇÃO? Microbiologia de Bactérias Gram-positivas: Uma Abordagem Etnofarmacológica Transposons ► Genes de resistência  Tn1amp ► Elementos de inserção POR QUE EXISTEM ELEMENTOS DE TRANSPOSIÇÃO? DNA Egoísta ► Aumenta a taxa de mutação da célula ► Adaptação

Recombinação  Transferência Gênica Microbiologia de Bactérias Gram-positivas: Uma Abordagem Etnofarmacológica Recombinação  Transferência Gênica 1 – Transformção 2 – Transdução 3 – Conjugação

Aspectos Genéticos da Resistência Bacteriana a Drogas Microbiologia de Bactérias Gram-positivas: Uma Abordagem Etnofarmacológica Aspectos Genéticos da Resistência Bacteriana a Drogas

QUIMIOTERÁPICOS x ANTIBIÓTICOS Microbiologia de Bactérias Gram-positivas: Uma Abordagem Etnofarmacológica Generalidades QUIMIOTERÁPICOS x ANTIBIÓTICOS ► Origem dos principais antibióticos Microrganismos Produtores Antibiótico Penicillium Penicilinas Cephalosporium Cefalosporina Streptomyces Estreptomicina, neomicina, canamicina, tobramicina, cloranfenicol, eritromicina, rifampicina, vancomicina, tienamicina Micromonospora Gentamicina, sisomicina Bacilus Polimixinas, bacitracina Chromobacterium Aztreonam

Ação dos Antimicrobianos Microbiologia de Bactérias Gram-positivas: Uma Abordagem Etnofarmacológica Ação dos Antimicrobianos ► Bacteriostática ► Bactericida

1940 – II Guerra Mundial  Antibióticos “Balas Mágicas” Microbiologia de Bactérias Gram-positivas: Uma Abordagem Etnofarmacológica Histórico 1928 – Alexander Fleming  Penicilina 1935 – Gerhard Domark  Sulfa 1940 – II Guerra Mundial  Antibióticos “Balas Mágicas” 1940 – Menos que 1% dos S. aureus  Resistentes a Penicilina 1946 – 60% Produtores de Penicilinases ► Estreptomicina, Tetraciclinas, Cloranfenicol, Eritromicina, Penicilinas semi-sintéticas ▬ RESISTÊNCIA NA ERA PRÉ-ANTIBIÓTICA ▬ Streptomyces

Resistência bacteriana a drogas Microbiologia de Bactérias Gram-positivas: Uma Abordagem Etnofarmacológica Resistência bacteriana a drogas ► Resistência natural  Ex. Escherichia coli  benzilpenicilina ► Resistência adquirida  Ex. E. coli  ampicilina “O antibiótico não induz resistência. A resistência adquirida é um fenômeno espontâneo da bactéria, sendo os antimicrobianos apenas agentes seletores de amostras resistentes.”

Bactérias que preocupam Microbiologia de Bactérias Gram-positivas: Uma Abordagem Etnofarmacológica Bactérias que preocupam Bactéria Resistência a antimicrobianos Doenças principais Staphylococcus aureus Todos Infecção de feridas, sistêmicas e endocardites Enterococcus Vancomicina, aminoglicosídeos, cefalosporinas, penicilinas Infecção de feridas, urinária, sistêmicas e endocardite Mycobacterium tuberculosis Aminoglicosídeos, isoniazina, rifamicina, pirazinamida Tuberculose Streptococcus pneumoniae Aminoglicosídeos, penicilina, cefalosporinas, cloranfenicol, tetraciclina Pneumonia, meningite Haemophilus influenzae Cloranfenicol, penicilina, tetraciclina, trimetoprim Meningite, pneumonia Pseudomonas ssp. Imipenem, quase todos Pneumonia, infecções

As causas da resistência Microbiologia de Bactérias Gram-positivas: Uma Abordagem Etnofarmacológica As causas da resistência ► Capacidade de adaptação ao novo ambiente  Variabilidade genética gerada por mutação e mecanismos de transferência ● Condições que favorecem a seleção e disseminação de genes de resistência aos antibióticos ► Uso abusivo dos antimicrobianos nos hospitais ► Venda livre/Aquisição direta pelo doente (Automedicação) ► Indicação indiscriminada por médicos ► Uso como aditivo em ração animal

As causas da resistência Microbiologia de Bactérias Gram-positivas: Uma Abordagem Etnofarmacológica As causas da resistência ► A tecnologia do DNA recombinante  organismos transgênicos  vetores plasmídios ► Pressão seletiva natural de muitos antibióticos (fungos e bactérias) ► Exposição a outros agentes seletivos como mercúrio ► Fatores atuais: Maior imunodepressão (decorrente da AIDS, quimioterapia anticâncer e maior freqüência de transplantes) ► Modernos meios de transportes

Cell wall synthesis

Como salvar os antimicrobianos Microbiologia de Bactérias Gram-positivas: Uma Abordagem Etnofarmacológica Como salvar os antimicrobianos ► Medidas tecnológicas ● A busca de novos antimicrobianos ● Modificar ou rejuvenescer drogas já existentes ● Obtenção de vacinas por técnicas convencionais ou moleculares ► Medidas ecológicas ● Admitir que a resistência bacteriana é sério problema de SAÚDE PÚBLICA (F=G + A) ● Adotar ações que reduzam o uso dos antimicrobianos: ▬ Só usá-los se indispensável  Diagnóstico ▬ Realizar ANTIBIOGRAMAS ▬ Programas de vigilância hospitalar e comunitária ▬ Usar vacinas que aumentem as defesas do organismo e reduzam as necessidades de drogas

Controle infecção hospitalar Microbiologia de Bactérias Gram-positivas: Uma Abordagem Etnofarmacológica Controle infecção hospitalar

Seleção de linhagens resistentes as antimicrobianos Microbiologia de Bactérias Gram-positivas: Uma Abordagem Etnofarmacológica Seleção de linhagens resistentes as antimicrobianos Transferência de genes de resistência para patógenos e não patógenos Falha da droga e aumento do custo do tratamento

Controle laboratorial do tratamento das infecções bacterianas Microbiologia de Bactérias Gram-positivas: Uma Abordagem Etnofarmacológica ► Determinação da sensibilidade das bactérias aos antimicrobianos ● Antibiograma com discos/Método de difusão em placas ● Determinação da concentração inibitória mínima (CIM ou MIC) Placa ágar Inóculo 24-48h Discos Plaqueamento