Microbiologia Médica I: Patógenos e Microbioma Humano

De Rogers Nilstrem, Allen Kuslovic e Andreas Vanilssen

Existem várias vias pelas quais os patógenos podem invadir um host. As principais vias têm diferentes períodos de tempo episódicos, mas o solo tem o potencial mais longo ou mais persistente de abrigar um patógeno. As doenças humanas causadas por agentes infecciosos são conhecidas como doenças patogênicas. O microbioma humano é o agregado de todos microbiota que residem em ou dentro de tecidos e biofluidos humanos, juntamente com os locais anatômicos correspondentes em que residem, incluindo pele, glândulas mamárias, placenta, fluido seminal, útero, folículos ovarianos, pulmão, saliva, mucosa oral, conjuntiva, vias biliares e trato gastrointestinal. Conteúdo deste livro: Patógeno, Príon, Vírus, Bactérias patogênicas, Fungo, Fungo patogênico, Parasita humana, Protozoários, Verme parasita, Lista de parasitas de seres humanos, microbiologia clínica, Interação hospedeiro-patógeno, Doença infecciosa, Lista de doenças infecciosas, Infecções associado a doenças, microbioma humano, projeto de microbioma humano, hipótese de biodiversidade em saúde, aquisição inicial de microbiota, microbiota viroma humano, gastrointestinal humano microbiota, Eixo intestinal-cérebro, Psicobiótica, Resistência à colonização, Flora da pele, Flora vaginal, Flora vaginal na gravidez, Lista de vaginose bacteriana microbiota, Microbioma placentário, Microbioma do leite humano, Ecologia oral, Microbioma salivar, Pulmão microbiota, Lista de humano microbiota, Probiótico, Probióticos em crianças, Psicobiótico, Bacillus clausii, Pós-biótico, Proteobióticos, Sinbióticos, Bacillus coagulans, Vaginose bacteriana, Bifidobacterium animalis, Bifidobacterium bifidum, Bifidobacterium breve, Bifidobacterium longum, Botryosphaeran, Clostridium butyricum, Escherichia coli Nissle 1917, fator de transcrição Gal4, Ganeden, Lactinex, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus casei, Lactobacillus crispatus .
Authors: Rogers Nilstrem, Allen Kuslovic, Andreas Vanilssen

• Idioma: Português
• Editora: Cambridge Stanford Books
• Data de lançamento: 20 de set. de 2020
• ISBN: 9781005432621

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Microbiologia médica

A microbiologia médica, o grande subconjunto da microbiologia aplicada à medicina, é um ramo da ciência médica preocupado com a prevenção, diagnóstico e tratamento de doenças infecciosas. Além disso, este campo da ciência estuda várias aplicações clínicas de micróbios para a melhoria da saúde. Existem quatro tipos de microorganismos que causam doenças infecciosas: bactérias, fungos, parasitas e vírus, e um tipo de proteína infecciosa chamada príon.

Um microbiologista médico estuda as características dos patógenos, seus modos de transmissão, mecanismos de infecção e crescimento. Usando essas informações, um tratamento pode ser planejado. Microbiologistas médicos costumam servir como consultores para médicos, fornecendo identificação de patógenos e sugerindo opções de tratamento. Outras tarefas podem incluir a identificação de riscos potenciais à saúde para a comunidade ou monitoramento da evolução de cepas de micróbios potencialmente virulentos ou resistentes, educando a comunidade e auxiliando em o desenho das práticas de saúde. Eles também podem ajudar na prevenção ou controle de epidemias e surtos de toda a espécie. Nem todos os microbiologistas médicos estudam a patologia microbiana; alguns estudam espécies comuns não patogênicas para determinar se suas propriedades podem ser usadas para desenvolver antibióticos ou outros métodos de tratamento.

A epidemiologia, o estudo dos padrões, causas e efeitos das condições de saúde e doenças nas populações, é uma parte importante da microbiologia médica, apesar da característica clínica do campo focar fundamentalmente na presença e no crescimento de infecções microbianas em indivíduos, seus efeitos no corpo humano e os métodos de tratamento dessas infecções. Nesse contexto, todo o campo, como ciência aplicada, pode ser conceitualmente subdividido em subespecialidades acadêmicas e clínicas, embora na realidade haja um continuum fluido entre a microbiologia da saúde pública e a microbiologia médica diagnóstica, assim como o estado da arte em laboratórios clínicos depende de melhorias contínuas na medicina acadêmica e nos laboratórios de pesquisa.

Doenças infecciosas comumente tratadas

Bacteriano

Faringite estreptocócica

Chlamydia

Febre tifóide

Tuberculose

Viral

Rotavírus

Hepatite C

Humano papillomavirus ( HPV)

Parasita

Malária

Giardia lamblia

Toxoplasma gondii

Fúngica

Candida

Histoplasmose

Causas e transmissão de doenças infecciosas

As infecções podem ser causadas por bactérias, bactérias, fungos e parasitas. O patógeno que causa a doença pode ser exógeno (adquirido de uma fonte externa; ambiental, animal ou de outra pessoa, por exemplo, Influenza) ou endógeno (da flora normal, por exemplo, Candidíase).

O local em que um micróbio entra no corpo é conhecido como portal de entrada. Isso inclui o trato respiratório, o trato gastrointestinal, o trato geniturinário, a pele e as membranas mucosas. O portal de entrada de um micróbio específico depende principalmente de como ele se desloca de seu habitat natural até o hospedeiro.

Existem várias maneiras pelas quais tudo pode ser transmitido entre indivíduos. Esses incluem:

Contato direto - Tocar em um hospedeiro infectado, incluindo contato sexual

Contato indireto - tocando uma superfície contaminada

Contato com gotículas - tosse ou espirro

Via fecal-oral - ingestão de alimentos ou fontes de água contaminados

Transmissão aérea - esporos que transportam patógenos

Transmissão de vetores - Um organismo que não causa a própria doença, mas transmite a infecção ao transportar patógenos de um hospedeiro para outro

Transmissão de fômitos - Um objeto inanimado ou substância capaz de transportar germes ou parasitas infecciosos

Ambiental - infecção adquirida em hospital (infecções nosocomiais)

Como outros patógenos, os animais usam esses métodos de transmissão para entrar no corpo, mas diferem porque também devem entrar nas células reais do hospedeiro. Depois de ter obtido acesso às células do hospedeiro, o 'material genético (RNA ou DNA) deve ser introduzido na célula. A replicação entre os dois é muito variada e depende do tipo de genes envolvidos neles. A maioria dos DNAes se reúne no núcleo, por outro lado, a maioria dos RNAes se desenvolve exclusivamente no citoplasma.

Os mecanismos de infecção, proliferação e persistência de a nas células do hospedeiro são cruciais para sua sobrevivência. Por exemplo, algumas doenças, como o sarampo, utilizam uma estratégia pela qual ele deve se espalhar para uma série de hospedeiros. Nessas formas de infecção viral, a doença é frequentemente tratada pela própria resposta imune do corpo e, portanto, é necessário se dispersar para novos hospedeiros antes de ser destruída pela resistência imunológica ou hospedeiro death. Considerando que, alguns agentes infecciosos, por exemplo, o felino leukemia, são capazes de resistir a respostas imunes e são capazes de alcançar residência de longo prazo em um hospedeiro individual, ao mesmo tempo que retêm a capacidade de se espalhar em hospedeiros sucessivos.

Testes de diagnóstico

A identificação de um agente infeccioso para uma doença menor pode ser tão simples quanto a apresentação clínica; por exemplo, doenças gastrointestinais e infecções da pele. Para fazer uma estimativa fundamentada de qual micróbio pode estar causando a doença, fatores epidemiológicos precisam ser considerados; por exemplo, a probabilidade do paciente de exposição ao organismo suspeito e a presença e prevalência de uma cepa microbiana em uma comunidade.

O diagnóstico de doenças infecciosas é quase sempre iniciado pela consulta do histórico médico do paciente e pela realização de um exame físico. Técnicas de identificação mais detalhadas envolvem colheita microbiana, microscopia, testes bioquímicos e genotipagem. Outras técnicas menos comuns (como raios-X, varreduras CAT, varreduras PET ou RMN) são usadas para produzir imagens de anormalidades internas resultantes do crescimento de um agente infeccioso.

Colheita microbiana

A colheita microbiológica é a principal operação usada para isolar doenças infecciosas para estudo em laboratório. Amostras de tecido ou fluido são testadas quanto à presença de um patógeno específico, que é determinado pelo crescimento em um meio seletivo ou diferencial.

Os 3 principais tipos de mídia usados ​​para teste são:

Colheita sólida: uma superfície sólida é criada usando uma mistura de nutrientes, sais e ágar. Um único micróbio em uma placa de ágar pode então crescer em colônias (clones onde as células são idênticas entre si) contendo milhares de células. Eles são usados ​​fundamentalmente para cultivar bactérias e fungos.

Colheita líquida: as células são cultivadas dentro de um meio líquido. O crescimento microbiano é determinado pelo tempo que o líquido leva para formar uma suspensão coloidal. Esta técnica é usada para diagnosticar parasitas e detectar mycobacteria .

Colheita de células: Colheitas de células humanas ou animais são infectadas com o micróbio de interesse. Essas colheitas são então observadas para determinar o efeito que o micróbio tem nas células. Esta técnica é usada para identificar.

Microscopia

As técnicas de colheita geralmente usam um exame microscópico para ajudar na identificação do micróbio. Instrumentos, por exemplo, microscópios ópticos compostos, podem ser usados ​​para avaliar aspectos críticos do organismo. Isso pode ser realizado imediatamente após a amostra ser retirada do paciente e é usado em conjunto com técnicas de coloração bioquímica, permitindo a resolução de características celulares. Microscópios eletrônicos e microscópios de fluorescência são igualmente usados ​​para observar micróbios em maiores detalhes para fins de pesquisa.

Testes bioquímicos

Testes bioquímicos rápidos e relativamente simples podem ser usados ​​para encontrar agentes infecciosos. Para a identificação bacteriana, o uso de características metabólicas ou enzimáticas são comuns pelo motivo de sua capacidade de fermentar carboidratos em padrões característicos de seu gênero e espécie. Ácidos, álcoois e gases são comumente detectados nesses testes quando as bactérias são cultivadas em meio líquido ou sólido seletivo, conforme mencionado acima. Para realizar esses testes em massa, são utilizadas máquinas automatizadas. Essas máquinas realizam vários testes bioquímicos simultaneamente, usando placas com vários poços contendo produtos químicos desidratados díspares. O micróbio de interesse reagirá com cada produto químico em um processo específico, auxiliando na sua identificação.

Os métodos sorológicos são testes laboratoriais altamente sensíveis, específicos e frequentemente extremamente rápidos, usados ​​para encontrar tipos diferentes de microorganismos. Os testes são baseados na capacidade de um anticorpo se ligar em particular a um antígeno. O antígeno (geralmente uma proteína ou carboidrato produzido por um agente infeccioso) é ligado ao anticorpo, permitindo que esse tipo de teste seja usado para organismos diferentes de bactérias. Essa ligação então inicia uma cadeia de eventos que podem ser facilmente e definitivamente observados, dependendo do teste. Mais técnicas serológicas complex são conhecidas como imunoensaios. Usando uma base semelhante à descrita acima, os imunoensaios podem revelar ou medir antígenos de agentes infecciosos ou das proteínas geradas por um hospedeiro infectado em resposta à infecção.

Reação em cadeia da polimerase

Os ensaios de reação em cadeia da polimerase( PCR) são a técnica molecular mais comumente usada para revelar e estudar micróbios. Em comparação com outros métodos, o sequenciamento e o escrutínio são definitivos, confiáveis, precisos e rápidos. Hoje, quantitativo PCR é a principal técnica usada, pois esta operação fornece dados mais rápidos em comparação com um ensaio padrão PCR. Por exemplo, técnicas tradicionais PCR requerem o uso de gel electrophoresis para visualizar moléculas DNA amplificadas após o término da reação. Quantitativo PCR não requer isso, pois a ordem de detecção estabelecida usa fluorescência e sondas para revelar o DNA moléculas à medida que estão sendo amplificadas. Além disso, o quantitativo PCR também remove o risco de contaminação que pode ocorrer durante os procedimentos PCR padrão (transporte do produto PCR para PCRs subsequentes). Outra vantagem de usar PCR para revelar e estudar micróbios é que as sequências DNA de micróbios ou cepas infecciosas recém-descobertas podem ser comparadas àquelas já listadas em bancos de dados, o que por sua vez ajuda a aumentar a compreensão de qual organismo está causando o infeccioso tudo e, conseqüentemente, quais os possíveis métodos de tratamento que poderiam ser usados. Esta técnica é o padrão atual para detectar infecções virais, por exemplo AIDS e hepatite.

Tratamentos

Assim que uma infecção for diagnosticada e identificada, as opções de tratamento adequadas devem ser avaliadas pelo médico e pela consulta a microbiologistas médicos. Algumas infecções podem ser tratadas pela própria ordem imune estabelecida do corpo, mas as infecções mais graves são tratadas com medicamentos antimicrobianos. As infecções bacterianas são tratadas com antibacterianos (muitas vezes chamados de antibióticos), ao contrário das infecções fúngicas e virais são tratadas com antifúngicos e antivirais, respectivamente. Uma ampla classe de medicamentos conhecidos como antiparasitários é usada para tratar doenças parasitárias.

Microbiologistas médicos geralmente fazem recomendações de tratamento ao médico do paciente com base na cepa do micróbio e suas resistências aos antibióticos, o local da infecção, a toxicidade potencial dos medicamentos antimicrobianos e quaisquer alergias a medicamentos que o paciente tenha.

Além de as drogas serem específicas de um determinado tipo de organismo (bactérias, fungos, etc.), algumas drogas são específicas de um determinado gênero ou espécie de organismo e não funcionam em outros organismos. Com base nessa especificidade, os microbiologistas médicos devem considerar a eficácia de certos medicamentos antimicrobianos ao fazer recomendações. Além disso, as cepas de um organismo podem ser resistentes a um determinado medicamento ou classe de medicamento, mesmo que seja comumente eficaz contra a espécie. Essas cepas, denominadas cepas resistentes, representam um sério problema de saúde pública de crescente importância para a indústria médica à medida que a disseminação da resistência aos antibióticos piora. A resistência antimicrobiana é uma questão cada vez mais problemática que leva a milhões de mortes todos os anos.

Embora a resistência ao medicamento geralmente envolva micróbios que inativam quimicamente um medicamento antimicrobiano ou uma célula que interrompe mecanicamente a absorção de um medicamento, outra forma de resistência ao medicamento pode surgir a partir da formação de biofilmes. Algumas bactérias são capazes de formar biofilmes aderindo a superfícies em dispositivos implantados, por exemplo, cateteres e próteses e criando uma matriz extracelular para a adesão de outras células. Isso fornece a eles um ambiente estável a partir do qual as bactérias podem se dispersar e infectar outras partes do hospedeiro. Além disso, a matriz extracelular e a densa camada externa de células bacterianas podem proteger as células bacterianas internas de drogas antimicrobianas.

A microbiologia médica não está apenas relacionada ao diagnóstico e tratamento de todas as doenças, mas também ao estudo de micróbios benéficos. Os micróbios demonstraram ser úteis no combate a doenças infecciosas e na promoção da saúde. Os tratamentos podem ser desenvolvidos a partir de micróbios, conforme demonstrado pela descoberta da penicilina por Alexander Fleming, além do desenvolvimento de novos antibióticos do gênero bacteriano Streptomyces, entre muitos outros. Os microrganismos não são apenas uma fonte de antibióticos, mas alguns também podem atuar como probiotics para proporcionar benefícios à saúde do hospedeiro, por exemplo, proporcionando melhor saúde gastrointestinal ou inibindo patógenos.

Patógeno

Em biologia, um patógeno no sentido mais antigo e amplo é qualquer coisa que pode produzir tudo. Um patógeno também pode ser referido como um agente infeccioso ou simplesmente um germe.

O termo patógeno começou a ser usado na década de 1880. Comumente, o termo é usado para descrever um microrganismo ou agente infeccioso, por exemplo, uma bactéria, protozoário, viróide ou fungo. Animais pequenos, por exemplo, certos tipos de vermes e larvas de insetos, também podem produzir toda a doença. No entanto, esses animais são comumente, na linguagem comum, referidos como parasitas em vez de patógenos. O estudo científico de organismos microscópicos, incluindo organismos patogênicos microscópicos, é chamado de microbiologia, por outro lado, o estudo de tudo que pode incluir esses patógenos é chamado de patologia. A parasitologia, por sua vez, é o estudo científico dos parasitas e dos organismos que os hospedam.

Existem várias vias pelas quais os patógenos podem invadir um hospedeiro. As principais vias têm intervalos de tempo episódicos díspares, mas o solo tem o potencial mais longo ou persistente para abrigar um patógeno. Doenças em humanos causadas por agentes infecciosos são conhecidas como doenças patogênicas, embora nem todas as doenças sejam causadas por patógenos. Algumas doenças, por exemplo, a doença de Huntington, são causadas pela herança de genes anormais.

Patogenicidade

A patogenicidade é a capacidade potencial causadora de doenças dos patógenos. A patogenicidade está relacionada ao significado da virulência, mas algumas autoridades descobriram que é um termo qualitativo, ao contrário do último é quantitativo. Por este padrão, um organismo pode ser considerado patogênico ou não patogênico em um determinado contexto, mas não mais patogênico do que outro. Essas comparações são descritas no lugar em termos de virulência relativa. A patogenicidade é igualmente diferente da transmissibilidade do, que quantifica o risco de infecção.

Um patógeno pode ser descrito em termos de sua capacidade de produzir toxinas, entrar no tecido, colonizar, sequestrar nutrientes e sua capacidade de imunossuprimir o hospedeiro.

Patogenicidade dependente do contexto

É comum falar de uma espécie inteira de bactéria como patogênica quando é identificada como a causa de uma doença (cf. os postulados de Koch). No entanto, a visão moderna é que a patogenicidade depende do ecossistema microbiano como um todo. Uma bactéria pode participar de infecções oportunistas em hospedeiros imunocomprometidos, adquirir fatores de virulência por infecção de plasmídeo, ser transferida para um local distinto dentro do hospedeiro ou responder a mudanças no número predominante de outras bactérias presentes. Por exemplo, a infecção das glândulas linfáticas mesentéricas de camundongos com Yersinia pode limpar o processo de infecção contínua desses locais por Lactobacillus, possivelmente por um mecanismo de cicatriz imunológica.

Conceitos relacionados

Virulência

A virulência (a tendência de um patógeno de reduzir a aptidão de um hospedeiro) evolui quando um patógeno pode se espalhar de um hospedeiro doente, apesar de o hospedeiro ficar debilitado. A transmissão horizontal ocorre entre hospedeiros da mesma espécie, enquanto a transmissão vertical, que tende a evoluir em direção à simbiose (após um período de alta morbidade e mortalidade na população), vinculando o sucesso evolutivo do patógeno ao sucesso evolutivo do organismo hospedeiro. A biologia evolucionária propõe que muitos patógenos desenvolvem uma virulência ótima na qual a aptidão obtida por taxas de replicação aumentadas é equilibrada por compensações na transmissão reduzida, mas os mecanismos exatos subjacentes a essas relações permanecem controversos.

Transmissão

A transmissão de patógenos ocorre por meio de muitas rotas díspares, incluindo via aérea, contato direto ou indireto, contato sexual, através do sangue, leite materno ou outros fluidos corporais e pela via fecal-oral.

Tipos de patógenos

Príons

Os príons são proteínas mal dobradas que podem transferir seu estado mal dobrado para outras proteínas principalmente dobradas do mesmo tipo. Eles não contêm nenhum DNA ou RNA e não podem se replicar a não ser para converter proteínas normais já existentes para o estado mal dobrado. Essas proteínas anormalmente dobradas são encontradas definitivamente em algumas doenças, por exemplo, scrapie, encefalopatia espongiforme bovina (doença da vaca louca) e Creutzfeldt-Jakob ail.

Vírus

Os vírus são pequenas partículas, comumente entre 20 e 300 nanômetros de comprimento, contendo RNA ou DNA. E exigem uma célula hospedeira para se replicar. Algumas das doenças causadas por patógenos virais incluem varíola, gripe, caxumba, sarampo, varicela, ebola HIV e rubéola.

Os patogênicos são estritamente das famílias: Adenoviridae, Picornaviridae, Herpesviridae, Hepadnaviridae, Flaviviridae, Retroviridae, Orthomyxoviridae, Paramyxoviridae, Papovaviridae, Polyomavirus, Rhabdoviridae e Togaviridae. HIV é um membro notável da família Retroviridae que afetou 37,9 milhões de pessoas em todo o mundo em 2018.

Bacteria

A grande maioria das bactérias, que podem variar entre 0,15 e 700 μM de comprimento, são inofensivas ou benéficas para os humanos. No entanto, uma lista relativamente pequena de pode causar doenças infecciosas. Eles têm várias maneiras de causar a doença. Eles podem afetar diretamente as células do hospedeiro, produzir endotoxinas que danificam as células do hospedeiro ou causar uma resposta imune forte o suficiente para danificar as células do hospedeiro.

Uma das doenças bacterianas com o maior fardo de todas as doenças é a tuberculose, causada pela bactéria Mycobacterium tuberculose, que matou 1,5 milhão de pessoas em 2013, normalmente na África Subsaariana. Contribuir para outras doenças globalmente significativas, por exemplo pneumonia, que pode ser causada por bactérias, por exemplo Streptococcus e Pseudomonas, e doenças transmitidas por alimentos, que podem ser causadas por bactérias, por exemplo Shigella, Campylobacter e Salmonella. Da mesma forma, causa infecções, como tétano, febre tifóide, difteria, sífilis e lepra.

Fungi

Fungos são organismos eucarióticos que podem servir como patógenos. Existem aproximadamente 300 fungos conhecidos que são patogênicos para humanos, incluindo Candida albicans, que é a causa mais comum de sapinhos, e Cryptococcus neoformans, que pode causar uma forma grave de meningite. O tamanho típico dos esporos de fungos é <4,7 μm de comprimento, mas alguns esporos podem ser maiores.

Algas

As algas são plantas unicelulares claramente não patogênicas, apesar da existência de variedades patogênicas. Protothecosis é uma Protothecosis doença encontrada em cães, gatos, gado e humanos, causada por um tipo de alga verde conhecida como prototeca que carece de clorofila.

Outros parasitas

Alguns organismos eucarióticos, incluindo vários protozoários e helmintos, são.

Hospedeiros patogênicos

Bacteria

Embora as próprias bactérias possam ser patógenos, também podem ser infectadas por organismos patogênicos, também conhecidos como fago, que infectam bactérias que geralmente levam ao death da bactéria que foi infectada. Comum incluem o fago T7 e Lamda. Existem bactérias que infectam todos os tipos de bactérias, incluindo gram-negativas e gram-positivas. Mesmo que infecte outras espécies, incluindo humanos, pode ser infectado com um fago.

Plantas

As plantas podem hospedar uma ampla variedade de tipos de patógenos, incluindo, bactérias, fungos, nematóides e até mesmo outras plantas. Plantas notáveis ​​incluem a mancha anelada de mamão, que causou milhões de dólares em danos aos fazendeiros do Havaí e do sudeste da Ásia, e o mosaico do tabaco que fez com que o cientista Martinus Beijerinck cunhasse o termo vírus em 1898. Patógenos bacterianos de plantas são igualmente graves problema que causa manchas nas folhas, manchas e podridões em muitas espécies de plantas. Os dois principais patógenos bacterianos para plantas são P. Syringae e R. Solanacearum, que causam escurecimento das folhas e outros problemas em batatas, tomates e bananas.

Os fungos são outro tipo importante de patógenos para as plantas. Eles podem causar uma grande variedade de problemas, por exemplo, altura da planta mais curta, crescimentos ou covas nos troncos das árvores, podridão de raízes ou sementes e manchas nas folhas. Os fungos vegetais comuns e graves incluem o fungo da brusone do arroz, o olmo holandês, a podridão da castanha e as doenças do nó preto e da podridão parda das cerejas, ameixas e pêssegos. Estima-se que, por si só, cause redução de até 65% na produtividade da lavoura.

No geral, as plantas têm uma grande variedade de patógenos e estima-se que apenas 3% da doença causada por esses patógenos pode ser controlada.

Animais

Os animais costumam ser infectados com muitos patógenos iguais ou semelhantes aos humanos, incluindo, bactérias, fungos e bactérias. Por outro lado, os animais selvagens freqüentemente contraem doenças, o maior perigo é para os animais domésticos. Estima-se que, em ambientes rurais, 90% ou mais das mortes de animais podem ser atribuídas a patógenos. A encefalopatia espongiforme bovina, normalmente conhecida como doença da vaca louca, é uma das poucas doenças que afetam os animais. Outras doenças animais incluem uma variedade de distúrbios de imunodeficiência que são causados ​​por sintomas relacionados à imunodeficiência humana ( HIV), incluindo BIV e FIV .

Humanos

Os seres humanos podem ser infectados com muitos tipos de patógenos, incluindo bactérias, bactérias e fungos. As bactérias e bactérias que infectam humanos podem causar sintomas, como espirros, tosse, febre, vômito e até mesmo levar a death. Alguns desses sintomas são causados ​​pela própria doença, por outro lado, outros são causados ​​pela ordem imune estabelecida da pessoa infectada.

Tratamento

Prion

Apesar de muitas tentativas, até o momento nenhuma terapia mostrou interromper a progressão das doenças.

Vírus

Existe uma variedade de opções de prevenção e tratamento para alguns patógenos virais. As vacinas são uma medida preventiva comum e eficaz contra uma variedade de patógenos virais. As vacinas preparam a ordem imune estabelecida do hospedeiro, de modo que, quando o hospedeiro em potencial encontra o na natureza, a ordem imune estabelecida pode se defender contra a infecção rapidamente. Existem vacinas para por exemplo o sarampo, caxumba e rubéola e a gripe. Alguns, por exemplo HIV, dengue e chikungunya não têm vacinas disponíveis.

O tratamento de infecções virais geralmente envolve tratar os sintomas da infecção em vez de fornecer qualquer medicamento que afete o próprio patógeno viral. O tratamento dos sintomas de uma infecção viral dá ao hospedeiro tempo de ordem imune estabelecida para desenvolver anticorpos contra o patógeno viral, que irão então eliminar a infecção. Em alguns casos, o tratamento contra o é necessário. Um exemplo disso é HIV, onde a terapia anti-retroviral, também conhecida como ART ou HAART, é necessária para prevenir a perda de células imunes e a progressão para AIDS .

Bacteria

Assim como os patógenos virais, a infecção por certos patógenos bacterianos pode ser prevenida por meio de vacinas. As vacinas contra patógenos bacterianos incluem a vacina anthrax e a vacina pneumocócica. Muitos outros patógenos bacterianos não têm vacinas como medida preventiva, mas a infecção por essas bactérias muitas vezes pode ser tratada ou evitada com antibióticos. Os antibióticos comuns incluem amoxicilina, ciprofloxacina e doxiciclina. Cada antibiótico tem bactérias díspares contra as quais é eficaz e tem mecanismos díspares para matar essas bactérias. Por exemplo, a doxiciclina inibe a síntese de novas proteínas em bactérias gram-negativas e gram-positivas, o que leva ao death das bactérias afetadas.

Devido em parte à prescrição excessiva de antibióticos em circunstâncias em que não são necessários, alguns patógenos bacterianos desenvolveram resistência aos antibióticos e estão se tornando difíceis de tratar com os antibióticos clássicos. Uma cepa geneticamente desigual de chamada MRSA é um exemplo de um patógeno bacteriano que é difícil de tratar com antibióticos comuns. Um relatório divulgado em 2013 pelo Center for ail Control( CDC) estimou que a cada ano nos Estados Unidos, pelo menos 2 milhões de pessoas contraem uma infecção bacteriana resistente a antibióticos e pelo menos 23.000 pessoas morrem por causa dessas infecções.

Fungi

A infecção por fungos patogênicos é tratada com medicamentos antifúngicos. Infecções fúngicas, como pé de atleta, jock coceira e micose, são infecções da pele e podem ser tratadas com medicamentos antifúngicos tópicos como o clotrimazol. Outras infecções fúngicas comuns incluem infecções pela cepa de levedura Candida albicans. Candida pode causar infecções na boca ou na garganta, geralmente conhecidas como candidíase, ou pode causar infecções vaginais. Essas infecções internas podem ser tratadas com cremes antifúngicos ou com medicação oral. Os medicamentos antifúngicos comuns para infecções internas incluem a família de medicamentos Echinocandin e Fluconazole .

Algas

As algas normalmente não são consideradas patógenos, mas o gênero Prototheca é conhecido por causar doenças em humanos. O tratamento para esse tipo de infecção está atualmente em investigação e não há consistência no tratamento clínico.

Interações sexuais

Muitos patógenos são capazes de interação sexual. Entre elas, a interação sexual ocorre entre células de uma mesma espécie pela ação da transformação genética natural. A transformação envolve a transferência de DNA de uma célula doadora para uma célula receptora e a integração do doador DNA no genoma receptor por recombinação. Exemplos de patógenos bacterianos capazes de transformação natural são Helicobacter pylori, Haemophilus influenzae, Legionella pneumophila, Neisseria gonorrhoeae e Streptococcus pneumoniae .

Os patógenos eucarióticos são freqüentemente capazes de interação sexual por uma ação envolvendo meiose e singamia. A meiose envolve o pareamento íntimo dos cromossomos homologous e a recombinação entre eles. Exemplos de patógenos eucarióticos capazes de sexo incluem os protozoários parasitas Plasmodium falciparum, Toxoplasma gondii, Trypanosoma brucei, Giardia intestinalis e os fungos Aspergillus fumigatus, Candida albicans e Cryptococcus neoformans.

Os vírus também podem sofrer interação sexual quando dois ou mais genomas virais entram na mesma célula hospedeira. Essa ação envolve o emparelhamento de genomas homologous e a recombinação entre eles por uma ação conhecida como reativação de multiplicidade. Exemplos de doenças que sofrem essa ação são herpes simplex, imunodeficiência humana e vaccinia.

Os processos sexuais em bactérias, eucariotos microbianos e andes envolvem recombinação entre genomas homologous que parece facilitar o reparo de danos ao genoma infligidos ao genoma dos patógenos pelas defesas de seus respectivos hospedeiros-alvo.

Prion

Os príons são proteínas mal dobradas com a capacidade de transmitir sua forma mal dobrada para variantes normais da mesma proteína. Eles caracterizam várias doenças neurodegenerativas transmissíveis e fatais em humanos e muitos outros animais. Não se sabe o que faz com que a proteína normal se dobre incorretamente, mas suspeita-se que a estrutura tridimensional anormal confere propriedades infecciosas, colapsando moléculas de proteína próximas na mesma forma. A palavra deriva de partícula infecciosa proteica. O papel hipotético de uma proteína como um agente infeccioso permanece, ao passo que para todos os outros agentes infecciosos conhecidos, tais como, bactérias, fungos e parasitas, todos os quais contêm ácidos nucléicos (DNA, RNA ou ambos).

Variantes de príon da proteína( PrP), cujo serviço específico é incerto, são hipotetizados como a causa de encefalopatias espongiformes transmissíveis (EET), incluindo scrapie em ovelhas, doença debilitante crônica( CWD) em veados, encefalopatia espongiforme bovina( BSE) em bovinos (comumente conhecida como "doença da vaca louca) e Creutzfeldt-Jakob ail( CJD) em humanos. Todas as doenças conhecidas em mamíferos afetam a estrutura do cérebro ou outro tecido neural; todos são progressivos, não têm nenhum tratamento eficaz conhecido e são sempre fatais. Até 2015, todas as doenças conhecidas em mamíferos eram consideradas causadas pela proteína( PrP); no entanto, em 2015, atrofia de ordem múltipla estabelecida( MSA) foi considerada transmissível e foi considerada como sendo causada por uma forma de alfa-sinucleína.

Os príons formam agregados anormais de proteínas chamadas amiloides, que se acumulam no tecido infectado e estão associados a danos nos tecidos e células death. As amilóides são igualmente responsáveis ​​por várias outras doenças neurodegenerativas, como a doença de Alzheimer e a doença de Parkinson. Os agregados são estáveis ​​e esta estabilidade estrutural significa que são resistentes à desnaturação por agentes químicos e físicos: eles não podem ser destruídos pela desinfecção comum ou pelo cozimento. Isso dificulta o descarte e a contenção dessas partículas.

A ail é um tipo de proteopatia, ou todas as proteínas estruturalmente anormais. Em humanos, acredita-se que s seja a causa da doença de Creutzfeldt-Jakob( CJD), sua variante( vCJD), síndrome de Gerstmann-Sträussler-Scheinker( GSS), insônia familiar fatal( FFI) e kuru. Da mesma forma, há evidências que sugerem que podem desempenhar um papel na ação da doença de Alzheimer, da doença de Parkinson e da esclerose lateral amiotrófica( ALS), e essas foram denominadas doenças semelhantes. Diversas proteínas de levedura também foram identificadas como propriedades terogênicas. A replicação está sujeita à epimutação e seleção natural, assim como para outras formas de replicação, e sua estrutura varia ligeiramente entre as espécies.

Proteína príon

Estrutura

A proteína de que é feita( PrP) é encontrada em todo o corpo, mesmo em pessoas e animais saudáveis. No entanto, PrP encontrado em material infeccioso tem uma estrutura díspar e é resistente a proteases, as enzimas no corpo que podem quebrar principalmente as proteínas. A forma normal da proteína é chamada de PrP C, por outro lado a forma infecciosa é chamada de PrP Sc- o C se refere a 'celular' PrP, por outro lado, o Sc se refere a 'scrapie', a doença prototípica, ocorrendo em ovelhas. Por outro lado, a PrP Cé estruturalmente bem definidas, a PrP Scé essencialmente polidispersa e definida a um nível relativamente pobre. PrP podem ser induzidos a fold em outras isoformas mais ou menos bem definidas in vitro, e sua relação com a (s) forma (s) que são patogênicas in vivo ainda não está clara.

PrP C

PrP C é uma proteína normal encontrada nas membranas das células. Possui 209 aminoácidos (em humanos), uma ligação dissulfeto, uma massa molecular de 35-36 kDa e uma estrutura estritamente alfa-helicoidal. Existem várias formas topológicas; uma forma de superfície celular ancorada via glicolipídeo e duas formas transmembrana. A proteína normal não é sedimentável; o que significa que não pode ser separado por técnicas de centrifugação. Seu serviço é um problema complex que continua a ser investigado. PrP Cliga íons cobre (II) com alta afinidade. O significado desta descoberta não é claro, mas presume-se que esteja relacionado à estrutura ou serviço PrP. PrP Cé prontamente digerido por proteinase K e podem ser liberados da superfície celular in vitro pela enzima fosfoinositídeo phospholipase C (PI-PLC), que cliva a âncora glicolipídica glicofosfatidilinositol( GPI). Foi relatado que PrP desempenha papéis importantes na adesão célula-célula e sinalização intracelular in vivo e, portanto, pode estar envolvido na comunicação célula-célula no cérebro.

PrP res

Resistente a protease PrP Scproteína -like (PrP res) é a denominação dada para qualquer isoforma de PrP Cque é estruturalmente alterada e convertida em um misfolded proteinase forma-resistente K in vitro. Para modelar a conversão de PrP Cem PrP Scin vitro, et al. Saborio converteu rapidamente PrP Cem um PrP respor um processo que envolve a amplificação cíclica da proteína et al. mal dobrada. O termo PrP res foi usado para descobrir entre a PrP Sc, que é isolado a partir de tecido infecciosa e associada com o agente de encefalopatia espongiforme transmissível. Como, ao contrário do PrPSc, PrP respodem não ser necessariamente infecciosos.

PrP Sc

A isoforma infecciosa de PrP, conhecida como PrP Sc, ou simplesmente o, é capaz de converter normais PrP C proteínas para a isoforma infecciosa, alterando a sua conformação ou forma; isso, por sua vez, altera o processo de interconexão das proteínas. PrP Scsempre causa tudo. Apesar da estrutura exacta 3D de PrP Sc não é conhecida, tem uma maior proporção de estrutura β-folha em vez da estrutura normal α-hélice. As agregações dessas isoformas anormais formam fibras amyloid altamente estruturadas, que se acumulam para formar placas. A extremidade de cada fibra atua como um modelo ao qual as moléculas de proteína livres podem se anexar, permitindo que a fibra cresça. Na maioria das circunstâncias, apenas PrP moléculas com uma sequência de aminoácidos idêntica à infecciosa PrP Scsão incorporadas na fibra crescente. No entanto, a rara transmissão entre espécies também é possível.

PrP de serviço normal

O serviço fisiológico da proteína continua mal compreendido. Por outro lado, os dados de experimentos in vitro sugerem muitos papéis diferentes, os estudos em PrP camundongos knockout forneceram apenas informações limitadas com o fundamento de que esses animais exibem apenas anormalidades menores. Em pesquisa feita em camundongos, foi descoberto que a clivagem das proteínas PrP nos nervos periféricos causa a ativação do reparo myelin nas células de Schwann e que a falta das proteínas PrP causou a desmielinização nessas células.

PrP e morte celular regulada

MAVS, RIP1 e RIP3 são proteínas semelhantes às encontradas em outras partes do corpo. Da mesma forma, polimerizam em fibras filamentosas amyloid que iniciam a célula regulada death no caso de uma infecção viral para prevenir a disseminação de vírions para outras células circundantes.

PrP e memória de longo prazo

Uma revisão das evidências em 2005 sugeriu que PrP pode ter um serviço normal na manutenção da memória de longo prazo. Além disso, um estudo de 2004 descobriu que camundongos sem genes para proteína celular normal PrP apresentam potencialização alterada de longo prazo do hipocampo. Um estudo recente que pode explicar por que isso é descoberto que a proteína neuronal CPEB tem uma sequência genética semelhante às proteínas de levedura. A formação semelhante de CPEB é essencial para manter as mudanças sinápticas de longo prazo associadas à formação da memória de longo prazo.

PrP e renovação de células-tronco

Um artigo de 2006 do Whitehead Institute for Biomedical Research indica que o modo PrP ou forma de expressão nas células-tronco é necessário para a auto-renovação da medula óssea de um organismo. O estudo mostrou que todas as células-tronco hematopoiéticas de longo prazo expressam PrP em sua membrana celular e que os tecidos hematopoiéticos com células-tronco nulas de PrP exibem sensibilidade aumentada à depleção celular.

PrP e imunidade inata

Há alguma evidência de que PrP pode desempenhar um papel na imunidade inata, visto que o modo ou maneira de expressão do PRNP, o gene PrP, é regulado positivamente em muitas infecções virais e PrP tem propriedades antivirais contra muitas, incluindo HIV .

Replicação de príon

A primeira hipótese que tentou explicar como se replicam de uma forma apenas de proteína foi o modelo de heterodímero. Este modelo assume que um único PrP Scse liga a uma única molécula de PrP Cmolécula e catalisa a sua conversão em PrP Sc. Os dois PrP Scmoléculas então se separam e pode ir para converter mais PrP C. No entanto, um modelo de replicação deve explicar os dois modos de propagação e por que seu aparecimento espontâneo é tão raro. Manfred Eigen mostrou que o modelo de heterodímero requer que PrP Scseja um catalisador extraordinariamente eficaz, aumentando a taxa da reação de conversão por um fator de cerca de 10 ¹⁵. Este problema não surge se PrP Scexiste apenas em formas agregadas, por exemplo amyloid, onde a cooperatividade pode atuar como uma barreira para a conversão espontânea. Além disso, apesar do esforço considerável, monomérico infecciosa PrP Scnunca foi isolado.

Um modelo alternativo assume que a PrP Scexiste apenas como fibrilas, e que as extremidades de fibrila ligam a PrP Ce convertê-lo em PrP Sc. Se isso fosse tudo, a quantidade de s aumentaria linearmente, formando fibrilas cada vez mais longas. Mas o crescimento exponencial de ambas a PrP Sc e da quantidade de partículas infecciosas é observada durante ail. Isso pode ser explicado levando-se em consideração a quebra da fibrila. Uma solução matemática para a taxa de crescimento exponencial resultante da combinação de crescimento de fibrila e quebra de fibrila foi encontrada. A taxa de crescimento exponencial depende popularmente da raiz quadrada do PrP Cconcentração. O período de incubação é determinado pela taxa de crescimento exponencial e os dados in vivo sobre doenças em camundongos transgênicos correspondem a esta previsão. A mesma dependência da raiz quadrada também é vista in vitro em experimentos com uma variedade de proteínas amyloid díspares .

O mecanismo de replicação tem implicações para o desenvolvimento de drogas. Como o período de incubação das doenças é muito longo, um medicamento eficaz não precisa eliminar todos, mas simplesmente diminuir a taxa de crescimento exponencial. Os modelos prevêem que o processo mais eficaz para alcançar isso, usando um medicamento com a menor dose possível, é descobrir um medicamento que se liga às extremidades da fibrila e bloqueia seu crescimento.

Doenças

Doenças causadas por

Animal (s) afetado (s)

aflição

Ovelha, cabra (animal (s) afetado (s))

aflição

Scrapie

Bovinos (animal (s) afetado (s))

aflição

Doença da vaca louca

Camelo (animal (s) afetado (s))

aflição

Encefalopatia espongiforme de camelo( CSE)

Mink (animal (s) afetado (s))

aflição

Encefalopatia de vison transmissível( TME)

Veado-de-cauda-branca, alce, veado-mula, alce (animal (s) afetado (s))

aflição

CWD Emagrecimento crônico( CWD)

Gato (animal (s) afetado (s))

aflição

Encefalopatia espongiforme felina( FSE)

Nyala, Oryx, Grande Kudu (Animal (s) afetado (s))

aflição

Encefalopatia ungulada exótica (EUE)

Avestruz (animal (s) afetado (s))

aflição

Encefalopatia espongiforme (não demonstrou ser transmissível).

Humano (animal (s) afetado (s))

aflição

Creutzfeldt – Jakob ail( CJD)

Iatrogenic Creutzfeldt – Jakob ail (iCJD)

Variante Creutzfeldt – Jakob ail( vCJD)

Familial Creutzfeldt – Jakob ail (fCJD)

Esporádico Creutzfeldt – Jakob ail (sCJD)

Síndrome de Gerstmann-Sträussler-Scheinker( GSS)

Insônia familiar fatal( FFI)

Kuru

Encefalopatia espongiforme familiar

Variavelmente sensível à protease (VPSPr)

Os príons causam doenças neurodegenerativas por agregação extracelular dentro da ordem estabelecida do sistema nervoso central para formar placas conhecidas como amyloid, que rompem a estrutura normal do tecido. Esta ruptura é caracterizada por buracos no tecido com arquitetura esponjosa resultante devido à formação de vacúolos nos neurônios. Outras alterações histológicas incluem astrogliose e ausência de reação inflamatória. Por outro lado, o período de incubação das doenças é relativamente longo (5 a 20 anos), uma vez que os sintomas aparecem, a doença progride rapidamente, levando a danos cerebrais e death. Os sintomas neurodegenerativos podem incluir convulsões, demência, ataxia (disfunção de equilíbrio e coordenação) e alterações comportamentais ou de personalidade.

Todas as doenças conhecidas são intratáveis ​​e fatais. No entanto, uma vacina desenvolvida em ratos pode fornecer informações sobre o fornecimento de uma vacina para resistir a infecções em humanos. Além disso, em 2006, os cientistas anunciaram que tinham bovinos geneticamente modificados sem um gene necessário para a produção - consequentemente, tornando-os teoricamente imunes a BSE, com base em pesquisas que indicam que camundongos sem proteína predominante são resistentes à infecção pela proteína scrapie. Em 2013, um estudo revelou que 1 em 2.000 pessoas no Reino Unido podem abrigar a proteína infecciosa que causa vCJD .

Muitas espécies díspares de mamíferos podem ser afetadas por doenças, visto que a proteína( PrP) é muito semelhante em todos os mamíferos. Pela razão de que pequenas diferenças em PrP entre espécies díspares, é incomum que um todo transmita de uma espécie para outra. A variante da doença humana Creutzfeldt-Jakob ail, no entanto, é considerada como sendo causada por um vírus que comumente infecta o gado, causando encefalopatia espongiforme bovina e é transmitido pela carne infectada.

Até 2015, todas as doenças conhecidas em mamíferos eram consideradas causadas pela proteína, PrP ; em 2015, descobriu-se que a atrofia de ordem múltipla estabelecida era transmissível e foi considerada como sendo causada por uma nova forma mal dobrada de uma proteína chamada alfa-sinucleína. A forma endógena devidamente dobrada da proteína é denotada PrP C(para Comum ou Celular), em contraste a forma ligada à doença, mal dobrada é denotada PrP Sc (para Scrapie), após uma das doenças primeiro ligada a e neurodegeneração. A estrutura precisa do não é conhecida, embora eles possam ser formados pela combinação de PrP C, ácido poliadenílico e lipídios em uma reação de amplificação cíclica com dobramento incorreto de proteína (PMCA). Além disso, esta operação é uma evidência de que a replicação não é dependente de ácidos nucleicos.

Transmissão

Foi reconhecido que as doenças podem surgir de três maneiras diferentes: adquirida, familiar ou esporádica. Freqüentemente, presume-se que a forma doente interage diretamente com a forma normal para fazê-la reorganizar sua estrutura. Uma ideia, a hipótese de Proteína X, que é um que ainda não identificado-proteína celular (Proteína X) permite a conversão da PrP Ca PrP Scpor trazendo uma molécula de cada um dos dois em conjunto num complex .

A principal operação de infecção em animais é a ingestão. Pensa-se que pode ser depositado no meio ambiente através de restos de animais mortos e via urina, saliva e outros fluidos corporais. Eles podem então permanecer no solo ligando-se à argila e a outros minerais.

Uma equipe de pesquisa da Universidade da Califórnia forneceu evidências para a teoria de que a infecção pode ocorrer a partir de estrume. E, como o estrume está presente em muitas áreas ao redor dos reservatórios de água, além do uso em muitos campos de cultivo, aumenta a possibilidade de transmissão generalizada. Foi relatado em janeiro de 2011 que os pesquisadores descobriram propagação por transmissão aérea em partículas de aerossol, em um experimento de teste em animais em conexão com a infecção do tremor epizoótico em ratos de laboratório. Em 2011, foram publicadas evidências preliminares que apoiam a noção de que isso pode ser transmitido por meio do uso de gonadotrofina humana menopáusica derivada da urina, administrada para o tratamento da infertilidade.

Príons nas plantas

Em 2015, pesquisadores do Centro de Ciências da Saúde da Universidade do Texas, em Houston, descobriram que as plantas podem ser um vetor para. Quando os pesquisadores alimentaram hamsters com grama que cresceu no solo onde um cervo que morreu com doença debilitante crônica( CWD) foi enterrado, os hamsters ficaram doentes com CWD, sugerindo que isso pode se ligar às plantas, que então os levam para a folha e estrutura do caule, onde podem ser consumidos pelos herbívoros, completando o ciclo. Conseqüentemente, é possível que haja um número progressivamente acumulado de insetos no ambiente.

Esterilização

Partículas infecciosas que possuem ácido nucléico dependem dele para direcionar sua replicação contínua. No entanto, são infecciosas por seu efeito nas versões normais da proteína. A esterilização, portanto, requer a desnaturação da proteína a um estado em que a molécula não é mais capaz de induzir o dobramento anormal das proteínas normais. Comumente, os s são bastante resistentes a tratamentos com proteases, calor, radiação ionizante e formaldeído, embora sua infectividade possa ser reduzida por tais tratamentos. A descontaminação eficaz depende da hidrólise da proteína ou redução ou destruição da estrutura terciária da proteína. Os exemplos incluem hipoclorito de sódio, hidróxido de sódio e detergentes fortemente ácidos, por exemplo LpH. Descobriu-se que 134 ° C (273 ° F) por 18 minutos em uma autoclave a vapor pressurizado é algo eficaz na desativação do agente de todos. A esterilização por ozônio está sendo estudada atualmente como uma operação potencial para desnaturação e desativação. A renaturação de um estado completamente desnaturado para infeccioso ainda não foi alcançada; no entanto, parcialmente desnaturados podem ser renaturados para um status infeccioso sob certas condições artificiais.

A Organização Mundial da Saúde recomenda qualquer um dos três procedimentos a seguir para a esterilização de todos os instrumentos cirúrgicos resistentes ao calor para garantir que eles não estejam contaminados com:

Mergulhe em hidróxido de sódio 1N e coloque em uma autoclave de deslocamento de gravidade a 121 ° C por 30 minutos; limpar \ limpo; enxágüe em água; e então realizar processos de esterilização de rotina.

Mergulhe em hipoclorito de sódio 1N (20.000 partes por milhão de cloro disponível) por 1 hora; instrumentos de transferência para a água; aquecer em autoclave com deslocamento de gravidade a 121 ° C por 1 hora; limpar \ limpo; e então realizar processos de esterilização de rotina.

Mergulhe em hidróxido de sódio 1N ou hipoclorito de sódio (20.000 partes por milhão de cloro disponível) por 1 hora; remover e enxaguar em água, depois transferir para uma panela aberta e aquecer em autoclave com deslocamento de gravidade (121 ° C) ou carga porosa (134 ° C) por 1 hora; limpar \ limpo; e então realizar processos de esterilização de rotina.

Resistência à degradação na natureza

Evidências esmagadoras mostram que eles resistem à degradação e persistem no meio ambiente por anos, e as proteases não os degradam. Evidências experimentais mostram que os não ligados se degradam ao longo do tempo; por outro lado, os limites do solo permanecem em níveis estáveis ​​ou crescentes, sugerindo que provavelmente se acumulam no ambiente.

Fungi

Proteínas que apresentam comportamento de tipo também são encontradas em alguns fungos, o que tem sido útil para ajudar a entender os mamíferos. Os fungos não parecem causar a doença em seus hospedeiros. Na levedura, o redobramento da proteína para a configuração é auxiliado por proteínas chaperonas, por exemplo, Hsp104. Todos os conhecidos induzem a formação de um amyloid fold, no qual a proteína polimeriza em um agregado que consiste em folhas beta compactadas. Os agregados amilóides são fibrilas, crescendo em suas extremidades e se replicam quando a quebra faz com que duas extremidades de crescimento se tornem quatro extremidades de crescimento. O período de incubação das doenças é determinado pela taxa de crescimento exponencial associada à replicação, que é um equilíbrio entre o crescimento linear e a quebra de agregados.

Proteínas fúngicas exibindo mudança conformacional Saccharomyces cerevisiae modelada foram descobertas na levedura Saccharomyces cerevisiae por Reed Wickner no início de 1990. Por sua semelhança mecanicista com os mamíferos, eram chamados de leveduras. Posteriormente a isso, a também foi encontrado no fungo Podospora anserina. Estes se comportam além do PrP, mas, comumente, não são tóxicos para seus hospedeiros. O grupo de Susan Lindquist no Instituto Whitehead argumentou que alguns dos fungos não estão associados a nenhum estado de doença, mas podem ter um papel útil; no entanto, pesquisadores do NIH também forneceram argumentos sugerindo que os fungos podem ser considerados um estado doente. Há evidências de que as proteínas fúngicas desenvolveram funções específicas que são benéficas para o microrganismo e aumentam sua capacidade de adaptação a seus diversos ambientes.

A pesquisa em fungos deu um forte apoio ao conceito de apenas proteína, uma vez que a proteína purificada extraída de células com um estado demonstrou converter a forma normal da proteína em uma forma mal dobrada in vitro e, na ação, preservar as informações correspondentes para diferentes cepas do estado. Da mesma forma, lançou alguma luz sobre os domínios, que são regiões em uma proteína que promovem a conversão em a. Os fungos ajudaram a sugerir mecanismos de conversão que podem se aplicar a todos, embora os fungos pareçam diferentes dos mamíferos infecciosos na falta do cofator necessário para a propagação. Os domínios característicos podem variar entre as espécies - por exemplo, domínios característicos de fungos não são encontrados em mamíferos.

Príons fúngicos

Proteína

Hospedeiro natural

Função normal

Estado de prião

Fenótipo de prião

Ano identificado

Ure2p Hospedeiro natural - Ure2p (proteína)

Saccharomyces cerevisiae

Função normal - Ure2p (Proteína)

Repressor catabólico de nitrogênio

Estado de prião - Ure2p (proteína)

(URE3)

Fenótipo de prião - Ure2p (Proteína)

Crescimento em fontes pobres de nitrogênio

Ano identificado - Ure2p (Proteína)

1994

Hospedeiro natural - Sup35p (proteína)

S. Cerevisiae

Função normal - Sup35p (proteína)

Fator de terminação de tradução

Estado de prião - Sup35p (proteína)

(PSI +)

Fenótipo Prion - Sup35p (Proteína)

Níveis aumentados de supressão sem sentido

Ano identificado - Sup35p (Proteína)

1994

Hospedeiro natural - HET-S (proteína)

Podospora anserina

Função normal - HET-S (proteína)

Regula a incompatibilidade heterokaryon

Estado de prião - HET-S (proteína)

(Het-s)

Fenótipo Prion - HET-S (Proteína)

Formação de heterocários entre cepas incompatíveis

Ano identificado - HET-S (Proteína)

Nada

Hospedeiro natural - Rnq1p (proteína)

S. Cerevisiae

Função normal - Rnq1p (proteína)

Fator de molde de proteína

Estado de prião - Rnq1p (proteína)

(RNQ +), (PIN +)

Fenótipo de prião - Rnq1p (proteína)

Promove a agregação de outros

Ano identificado - Rnq1p (Proteína)

Nada

Hospedeiro natural - Swi1 (proteína)

S. Cerevisiae

Função normal - Swi1 (proteína)

Remodelação da cromatina

Estado do prião - Swi1 (proteína)

(SWI +)

Fenótipo Prion - Swi1 (Proteína)

Fraco crescimento em algumas fontes de carbono

Ano identificado - Swi1 (Proteína)

2008

Hospedeiro natural - Cyc8 (proteína)

S. Cerevisiae

Função normal - Cyc8 (proteína)

Repressor transcricional

Estado de prião - Cyc8 (proteína)

(OCT +)

Fenótipo Prion - Cyc8 (Proteína)

Desrepressão transcricional de múltiplos genes

Ano identificado - Cyc8 (Proteína)

2009

Hospedeiro natural - Mot3 (proteína)

S. Cerevisiae

Função normal - Mot3 (proteína)

Fator de cópia nuclear

Estado de prião - Mot3 (proteína)

(MOT3 +)

Fenótipo Prion - Mot3 (Proteína)

Desrepressão transcricional de genes anaeróbicos

Ano identificado - Mot3 (Proteína)

2009

Hospedeiro natural - Sfp1 (proteína)

S. Cerevisiae

Função normal - Sfp1 (proteína)

Fator de cópia putativo

Estado de prião - Sfp1 (proteína)

(ISP +)

Fenótipo Prion - Sfp1 (Proteína)

Anti-supressão

Ano identificado - Sfp1 (Proteína)

2010

Tratamentos

Não existem tratamentos eficazes para doenças. Os ensaios clínicos em humanos não tiveram sucesso e foram dificultados pela raridade das doenças. Apesar de alguns tratamentos potenciais terem se mostrado promissores em laboratório, nenhum foi eficaz depois que a doença se instalou.

Em outras doenças

Domínios semelhantes a príons foram encontrados em uma variedade de outras proteínas de mamíferos. Algumas dessas proteínas foram implicadas na ontogenia de doenças neurodegenerativas relacionadas à idade, por exemplo, esclerose lateral amiotrófica( ALS) um neurônio motor ail, degeneração lobar frontotemporal com inclusões ubiquitina-positivas (FTLD-U), doença de Alzheimer, doença de Parkinson e doença de Huntington. Eles também estão implicados em algumas formas de amiloidose sistêmica, incluindo amiloidose AA que se desenvolve em humanos e animais com doenças inflamatórias e infecciosas, como tuberculose, doença de Crohn, artrite reumatóide e HIV AIDS. A amiloidose AA, como todas as outras, pode ser transmissível. Isso deu origem ao 'paradigma do príon', em que proteínas inofensivas podem ser convertidas em uma forma patogênica por um pequeno número de proteínas nucleantes mal dobradas.

A definição de um domínio do tipo a surge do estudo de fungos. Na levedura, as proteínas ogênicas têm um domínio portátil que é necessário e suficiente para auto-modelagem e agregação de proteínas. Isso foi demonstrado ao anexar o domínio a uma proteína repórter, que então se agrega como uma proteína conhecida. Além disso, a remoção do domínio de uma proteína fúngica inibe a gênese. Esta visão modular do comportamento levou à hipótese de que domínios semelhantes estão presentes em proteínas animais, além de PrP. Esses domínios fúngicos têm várias características de sequência características. Eles são comumente enriquecidos em resíduos de asparagina, glutamina, tirosina e glicina, com um viés de asparagina sendo especificamente conducente à propriedade agregativa de s. Historicamente, a ogênese tem sido vista como independente da sequência e dependente apenas do conteúdo relativo dos resíduos. No entanto, isso foi mostrado para ser falso, com o espaçamento de prolinas e resíduos carregados tendo se mostrado crítico na formação de amyloid .

Os rastreios bioinformáticos previram que mais de 250 proteínas humanas contêm domínios semelhantes (PrLD). Esses domínios são hipotetizados como tendo as mesmas propriedades amiloidogênicas transmissíveis de PrP e proteínas conhecidas de fungos. Como na levedura, as proteínas envolvidas no modo ou modo de expressão do gene e RNA na ligação RNA parecem ser especificamente enriquecidas em PrLDs, em comparação com outras classes de proteínas. Especialmente, 29 dos 210 conhecidas proteínas com um RNA reconhecimento motif do mesmo modo ter um domínio putativo. Enquanto isso, várias dessas proteínas de ligação a RNA foram independentemente identificadas como patogênicas em casos de ALS, FTLD-U, doença de Alzheimer e doença de Huntington.

Papel na doença neurodegenerativa

A patogenicidade de s e proteínas com domínios semelhantes é a hipótese de surgir de sua capacidade de auto-modelagem e do crescimento exponencial resultante de amyloid fibrilas. A presença de fibrilas amyloid em pacientes com doenças degenerativas foi bem documentada. Essas fibrilas amyloid são vistas como o resultado de proteínas patogênicas que se autopropagam e formam agregados não funcionais altamente estáveis. Por outro lado, isso não implica necessariamente uma relação causal entre amyloid e doenças degenerativas, a toxicidade de certas formas de amyloid e a superprodução de amyloid em casos familiares de doenças degenerativas sustentam a ideia de que amyloid a formação é claramente tóxica.

Especificamente, a agregação de TDP-43, uma proteína de ligação a RNA, foi encontrada em ALS pacientes / MND, e mutações nos genes que codificam essas proteínas foram identificadas em casos familiares de ALS / MND. Essas mutações promovem o dobramento incorreto das proteínas em uma conformação semelhante a a. A forma mal dobrada de TDP-43 forma inclusões citoplasmáticas em neurônios afetados e é encontrada depletada no núcleo. Além disso, para ALS / MND e FTLD-U, a patologia TDP-43 é um aspecto de muitos casos de mal de Alzheimer, mal de Parkinson e mal de Huntington. O mal dobrado do TDP-43 é popularmente dirigido por um domínio semelhante. Este domínio é inerentemente propenso a dobramento incorreto; por outro lado, mutações patológicas em TDP-43 aumentam essa propensão ao dobramento incorreto, explicando a presença dessas mutações em casos familiares de ALS / MND. Como na levedura, o domínio semelhante de TDP-43 mostrou ser necessário e suficiente para o dobramento incorreto e agregação da proteína.

Da mesma forma, mutações patogênicas foram identificadas nos domínios semelhantes de riboproteínas nucleares heterogêneas hnRNPA2B1 e hnRNPA1 em casos familiares de degeneração de músculo, cérebro, osso e neurônio motor. A forma selvagem de todas essas proteínas mostra uma tendência a se auto-agrupar em amyloid fibrilas, por outro lado, as mutações patogênicas exacerbam esse comportamento e levam ao acúmulo excessivo.

Etimologia e pronúncia

A palavra, cunhada em 1982 por Stanley B. Prusiner, é um portmanteau derivado de proteína e infecção, inevitavelmente, e é abreviação de partícula infecciosa proteica, em referência à sua capacidade de se autopropagar e transmitir sua conformação a outras proteínas. Sua pronúncia principal é / ˈpriːɒn / (ouvir), apesar de / ˈpraɪɒn /, como a denominação homográfica do pássaro é pronunciada, também é ouvida. Em seu artigo de 1982 introduzindo o termo, Prusiner especificou que fosse pronunciado antes.

Vírus

Um vírus é um agente infeccioso submicroscópico que se replica apenas dentro das células vivas de um organismo. O es pode infectar todos os tipos de formas de vida, de animais e plantas a microorganismos, incluindo bactérias e arquéias. Desde artigo de Dmitri Ivanovsky de 1892 que descreve um patógeno não bacteriano infectando as plantas do tabaco e a descoberta do mosaico do tabaco por Martinus Beijerinck em 1898, mais de 6.000 espécies foram descritas em detalhes, dos milhões de tipos de fumos no meio ambiente. As espécies são encontradas em quase todos os ecossistemas da Terra e são o tipo de entidade biológica mais numeroso. O estudo deles é conhecido como virologia, uma subespecialidade da microbiologia.

Quando infectada, uma célula hospedeira é forçada a produzir rapidamente milhares de cópias idênticas do original. Quando não estão dentro de uma célula infectada ou na ação de infectar uma célula, estes existem na forma de partículas independentes, ou vírions, consistindo em: (i) o material genético, ou seja, moléculas longas de DNA ou RNA que codificam a estrutura das proteínas pelas quais o atua; (ii) uma capa protéica, o capsídeo, que envolve e protege o material genético; e em alguns casos (iii) um envelope externo de lipídios. As formas dessas partículas variam de formas helicoidais e icosaédricas simples a mais estruturas complex. A maioria das espécies tem vírions muito pequenos para serem vistos em um microscópio óptico, pois eles têm um centésimo do tamanho da maioria das bactérias.

As origens da história evolutiva da vida não são claras: alguns podem ter evoluído de plasmídeos - pedaços de DNA que podem se mover entre as células - enquanto outros podem ter evoluído de bactérias. Na evolução, os es são um meio importante de transferência horizontal de genes, o que aumenta a diversidade genética em um processo análogo à reprodução sexual. Os es são considerados por alguns biólogos como uma forma de vida, por carregarem material genético, se reproduzem e evoluem através da seleção natural, apesar de não possuírem características-chave (como a estrutura celular) que são claramente consideradas necessárias para enumerar como vida. Com o fundamento de que possuem algumas, mas não todas essas qualidades, foram descritos como organismos no limite da vida e como replicadores.

Os vírus se espalham de várias maneiras. Uma via de transmissão é por meio de organismos transmissores de doenças, conhecidos como vetores: tais como, são freqüentemente transmitidos de planta para planta por insetos que se alimentam de seiva de planta, por exemplo, pulgões; andes em animais podem ser carregados por insetos sugadores de sangue. A gripe se espalha pela tosse e espirro. Norovírus e rotavírus, causas comuns de gastroenterite viral, são transmitidos pela via fecal-oral, transmitidos por contato e entrando no corpo na comida ou na água. HIV é uma das várias formas transmitidas por contato sexual e pela exposição a sangue infectado. A variedade de células hospedeiras que um pode infectar é chamada de gama de hospedeiros. Isso pode ser estreito, significando que a é capaz de infectar poucas espécies, ou amplo, significando que é capaz de infectar muitas.

As infecções virais em animais provocam uma resposta imunológica que comumente elimina a infecção. As respostas imunológicas também podem ser produzidas por vacinas, que conferem uma imunidade adquirida artificialmente à infecção viral específica. Alguns, incluindo aqueles que causam AIDS, HPV infecção e hepatite viral, evitam essas respostas imunológicas e resultam em infecções crônicas. Vários medicamentos antivirais foram desenvolvidos.

Etimologia

A palavra bactéria é o plural da New Latin bacterium, que é a latinização do grego βακτήριον (bakterion), o diminutivo de βακτηρία (bakteria), que significa bastão, cana, sob o fundamento de que os primeiros a serem descobertos eram em forma de haste.

Origem e evolução inicial

Os ancestrais das bactérias modernas foram microrganismos unicelulares que foram as primeiras formas de vida a aparecer na Terra, há cerca de 4 bilhões de anos. Por se relacionar a 3 bilhões de anos, a maioria dos organismos era microscópica, e as bactérias e arqueas eram as formas de vida dominantes. Apesar da existência de fósseis bacterianos, por exemplo stromatolites, sua falta de morfologia distinta impede que sejam usados ​​para examinar a história da evolução bacteriana ou para datar o tempo de origem de uma espécie bacteriana particular. No entanto, as sequências de genes podem ser usadas para reconstruir a filogenia bacteriana, e esses estudos indicam que as bactérias divergiram primeiro da linhagem arquea / eucariótica. O ancestral comum mais recente de bactérias e arquéias foi provavelmente um hipertermófilo que viveu entre 2,5 bilhões e 3,2 bilhões de anos atrás. A vida mais antiga na terra pode ter sido bactérias, há cerca de 3,22 bilhões de anos.

Bacteria também estiveram envolvidos na segunda grande divergência evolucionária, a das arquéias e eucariotos. Aqui, os eucariotos resultaram da entrada de bactérias antigas em associações endossimbióticas com os ancestrais das células eucariotas, que eram possivelmente relacionadas ao Archaea. Isso envolveu o envolvimento por células proto-eucarióticas de simbiontes alfaproteobacterianos para formar mitocôndrias ou hidrogenossomos, que ainda são encontrados em todos os Eukarya conhecidos (às vezes em forma altamente reduzida, por exemplo, nos antigos protozoários "amitocondriais). Posteriormente, alguns eucariotos que já continham mitocôndrias também engolfaram organismos semelhantes a cianobactérias, levando à formação de cloroplastos nas plantas. Isso é conhecido como endossimbiose primária.

Morfologia

Bacteria exibem uma grande diversidade de formas e tamanhos, chamados morfologias. As células bacterianas estão relacionadas a um décimo do tamanho das células eucarióticas e têm geralmente 0,5-5,0 micrômetros de comprimento. No entanto, algumas espécies são visíveis a olho nu - por exemplo, Thiomargarita namibiensis tem até meio milímetro de comprimento e Epulopiscium fishelsoni atinge 0,7 mm. Entre as menores bactérias estão os membros do gênero Mycoplasma, que medem apenas 0,3 micrômetros, tão pequenas quanto as maiores. Algumas bactérias podem ser ainda menores, mas essas ultramicrobactérias não são bem estudadas.

A maioria das espécies bacterianas são esféricas, chamadas cocci (cocos singulares, do grego kókkos, grão, semente), ou em forma de bastonete, chamadas bacilos (sing. Bacillus, do latim baculus, bastão). Algumas bactérias, chamadas vibrio, têm a forma de bastonetes ligeiramente curvos ou em forma de vírgula; outros podem ser em forma de espiral, chamados spirilla, ou fortemente enrolados, chamados spirochaetes. Um pequeno número de outras formas incomuns foi descrito, por exemplo, bactérias em forma de estrela. Essa grande variedade de formas é determinada pela parede celular bacteriana e pelo citoesqueleto, e é importante porque