Controle do Crescimento Microbiano

1
Controle do Crescimento Microbiano
2
1. Introdução
1.1. Quais os principais fatores limitantes para
o crescimento microbiano?

• Temperatura
• pH
• Disponibilidade de H2O
• Disponibilidade de O2

1.2. Uso dos agentes de controle
- estudos com microrganismos ou sua aplicação
- evitar infecções
- evitar a decomposição de materiais
3
2. Fundamentos e Conceitos do Controle Microbiano
Fundamentos do controle de microrganismos -
Morte de uma população microbiana Conceito de
morte em Microbiologia Percepção da morte -
Inibição do Crescimento controle dos
microrganismos, limitando o seu crescimento
Alguns Conceitos Importantes - Esterilização
morte ou eliminação de todos os organismos
viáveis presentes em um meio de cultura -
Descontaminação tratamento de um objeto ou
superfície de modo a torná-los seguros à
manipulação - Desinfecção direcionada contra
os patógenos, embora possa não eliminar todos os
microrganismos
4
Condições que Afetam a Atividade de um Agente de
Controle Microbiano
tamanho da população intensidade ou
concentração do agente tempo de exposição
temperatura do ambiente natureza do meio
umidade, pH... tipo de microrganismo
5
Influência do Tamanho Inicial da População sobre
a Efetividade de um Agente de Controle
6
Influência da Concentração de Fenol sobre o
Crescimento da Escherichia coli
Fenol a 35 C
Cortesia da Universidade de Cambridge
7
Influência do Aumento da Temperatura Sobre o
Crescimento da Escherichia coli Exposta a Fenol
Cortesia da Universidade de Cambridge
8
3. Tipos de Agentes de Controle e Mecanismos de
ação
3.1. Controle Antimicrobiano por Agentes
Físicos - Esterilização pelo calor -
Esterilização por radiação - Esterilização por
filtração
3.2. Controle Antimicrobiano por Agentes
Químicos - Agentes químicos de uso externo
3.3. Agentes Antimicrobianos Utilizados In
vivo 3.3.1. Fármacos antimicrobianos
sintéticos 3.3.2. Antibióticos 3.3.3. Fármacos
antifúngicos 3.3.4. Fármacos antivirais
9
3.1. Controle Antimicrobiano por Agentes Físicos
3.1.1. Calor Úmido desnaturação de
proteínas e enzimas a) Água fervente (100 ºC) -
células vegetativas x esporos b) Sob pressão
(autoclavagem) 121 C a 1,1 kg cm-2 - rápido
aquecimento - grande penetração c)
Pasteurização 1860 Louis Pasteur/vinho 62,8
ºC/30 min ou 72 ºC/15 s
10
Medida da Esterilização pelo Calor
Efeito da temperatura na viabilidade de uma
bactéria mesofílica
Fonte Madigan et al., 2004. Microbiologia de
Brock
11
Relação Entre Temperatura e Tempo de Morte em
Mesófilos e Termófilos
Termófilos
Mesófilos
Fonte Madigan et al., 2004. Microbiologia de
Brock
12
Autoclave
Fonte Madigan et al., 2004. Microbiologia de
Brock
13
Ciclo Típico de Autoclavagem
Fonte Madigan et al., 2004. Microbiologia de
Brock
14
3.1. Controle Antimicrobiano por Agentes Físicos
3.1.2. Calor Seco Oxidação dos constituintes
orgânicos Menor eficiência que o calor
úmido a) incineração eliminação de
contaminantes e cadáveres, esterilização da alça
de platina b) forno de Pasteur 160 ºC durante
2 h
3.1.3. Baixas Temperaturas preservação de
alimentos, drogas inibição das reações
metabólicas formação de cristais de gelo
(congelamento) redução da água disponível
15
(No Transcript)
16
3.1. Controle Antimicrobiano por Agentes Físicos
3.1.4. Radiações Energia eletromagnética raios
cósmicos a ondas de rádio Energia inversamente
proporcional ao ? a) ionizante raios gama,
raios-X, feixes de elétrons ionização das
moléculas ex. H2O OH (hidroxil) e-
H Poderoso oxidante alto poder de
penetração b) não ionizante luz
ultravioleta 136 a 400 nm ( 260 nm) excita
os elétrons produzindo vários tipos de
reação DNA (mais afetado) dímeros de
pirimidina baixo poder de penetração
17
(No Transcript)
18
Capela de fluxo laminar com uma fonte de radiação
ultravioleta (lâmpada de vapor de mercúrio)
utilizada para a descontaminação das superfícies
internas
19
Sensibilidade de Microrganismos e de Funções
Biológicas à Radiação
Gray (Gy) é uma unidade do Sistema Internacional
de medidas, que representa a quantidade de
energia de radiação ionizante absorvida (ou
dose) por unidade de massa, onde 1 Gy 1kg.m-2
s-2 ou 1 J kg-1 O nome da unidade é em homenagem
a Louis Harold Gray (19051965), um
radiologista britânico.
20
3.1. Controle Antimicrobiano por Agentes Físicos
3.1.5. Filtração Chamberland (1884)
primeiro filtro bacteriológico de porcelana para
água Modernos membranas de ésteres de
celulose - 150 ?m de espessura - poros
uniformes - diâmetro variável -
descartáveis ex. filtros HEPA (high
efficiency particulate air) acetato de celulose
dobrado ao redor de folhas de
alumínio retém 99 da matéria particulada
21
Filtros HEPA Utilizados em Câmaras de Fluxo
Laminar
22
Unidades de Membranas Filtrantes Descartáveis,
Pré-Esterilizadas e Montadas
Fonte Madigan et al., 2004, 2010. Microbiologia
de Brock
23
Filtros Microbiológicos
Filtro Nucleoporo (Filmes de policarbonato)
Filtro de profundidade (Fibras de papel ou de
borossilicato)
Membrana Filtrante (Acetato de celulose,
nitrocelulose ou polissulfona)
Fonte Madigan et al., 2004. Microbiologia de
Brock
24
Micrografia Eletrônica de Varredura de Bactérias
e Algas Aquáticas Retidas em um Filtro Nucleopore
Fonte Madigan et al., 2004. Microbiologia de
Brock
25
Agentes Químicos
26
3.2. Controle Antimicrobiano por Agentes Químicos
3.2.1. Esterilizantes a) Óxido de etileno ativo
contra células vegetativas e endósporos alta
penetração, mas necessita longa exposição
líquido abaixo de 10,8ºC, acima disso é um gás
inativação das proteínas com H lábil (-SH,
-NH) H2C-CH2 R-SH R-S-CH2CH2O-H
O (inativação) b) Alquilantes
(alquilação de proteínas cross-link)
?-propionolactona Glutaraldeído Formaldeído
(formol)
27
3.2. Controle Antimicrobiano por Agentes Químicos
3.2.2. Desinfetantes a) Fenóis (ácido
carbólico) primeiro agente químico usado para o
controle Joseph Lister (1865) efetivo agente
antisséptico em hospitais solução a 5 mata
células vegetativas, mas não os
endósporos COEFICIENTE DE FENOL
Joseph Lister
Fenol
28
(No Transcript)
29
Método do Coeficiente de Fenol para Testar
Desinfetantes
30
3.2. Controle Antimicrobiano por Agentes Químicos
3.2.2. Desinfetantes a) Fenóis (ácido
carbólico) primeiro agente químico usado para o
controle Joseph Lister (1865) efetivo agente
antisséptico em hospitais solução a 5 mata
células vegetativas, mas não os
endósporos COEFICIENTE DE FENOL
Joseph Lister
b) Álcoois Etílico a 60-85 mata células
vegetativas Metanol mais eficiente porém
muito tóxico Desnaturação de proteínas
Dissolvem os lipídeos da membrana
Fenol
31
3.2. Controle Antimicrobiano por Agentes Químicos
c) Halogênios iodo, cloro, bromo iodo e
compostos relacionados agente oxidante,
combina-se com a tirosina, inativando proteínas
cloro formação de ácido hipocloroso liberando
radicais de oxigênio d) Metais pesados chumbo,
zinco, prata, cobre, mercúrio combinam-se com
proteínas, provocando sua inativação ex.
SH S enzima HgCl2 enzima Hg
2HCl SH S
32
3.2. Controle Antimicrobiano por Agentes Químicos
e) Detergentes desnaturação das membranas -
Aniônicos C9H19COO-Na C12H25OSO3-Na (
sabão) (Dodecil sulfato de sódio) -
Catiônicos Cloreto de amônio Cloreto de
cetil piridinium - Não iônicos octoxinol
33
Agentes Antimicrobianos Utilizados In vivo
34
3.3. Agentes Antimicrobianos Utilizados In vivo
- A maioria dos agentes físicos é muito drástica
e a maioria dos agentes químicos é muito tóxica
para uso interno em humanos
- Mesmo antissépticos moderados podem ser
aplicados somente sobre a pele

• Diferentes tipos de fármacos antimicrobianos são
  produzidos continuamente pela indústria
  farmacêutica...

- Os fármacos antimicrobianos são classificados
de acordo com sua estrutura molecular, seu
mecanismo de ação e seu espectro de atividade
antimicrobiana
- Categorias de fármacos antimicrobianos Agentes
sintéticos Antibióticos
35
3.3. Agentes Antimicrobianos Utilizados In vivo
3.3.1. Fármacos antimicrobianos
sintéticos Salvarsan uso do arsênico para
tratamento da sífilis até 1900 (muito tóxico)
estudos iniciais sobre coloração de
microrganismos corantes seletivos não colorem
células animais primeiro agente quimioterápico
composto orgânico com arsênio Paul Erlich -
Prêmio Nobel 1908
Paul Erlich
Salvarsan
Fonte Madigan et al., 2004. Microbiologia de
Brock
36
3.3. Agentes Antimicrobianos Utilizados In vivo
3.3.1. Fármacos antimicrobianos
sintéticos Sulfonamidas Gerhard Dogmagk da
Bayer (1935) teste com corantes orgânicos
sintéticos contra estreptococos
Prontosil Jacques Tréfouël Sulfanilamida
análogo estrutural do PABA (ác.
p-aminobenzóico) - PABA formação de ác.
tetrafólico, coenzima (síntese de timidina e
aminoácidos) - Seres humanos não usam PABA,
sintetizam o THFA a partir do ác. fólico dos
alimentos 1945 milhares de derivados
SULFONAMIDAS
(c) Ácido fólico
37
Fatores de Crescimento e Análogos Antimicrobianos
Fonte Madigan et al., 2010. Microbiologia de
Brock
38
3.3. Agentes Antimicrobianos Utilizados In vivo
3.3.2. Antibióticos
- Definição Agentes antimicrobianos produzidos
por microrganismos (bactérias e fungos) exibindo
função de inibir ou matar outros microrganismos
Ganhadores do Premio Nobel em Fisiologia e
Medicina de 1945 Descoberta da Penicilina e seus
efeitos curativos em várias doenças infeciosas"
Sir Alexander Fleming
Ernst B. Chain
Sir Howard Florey
39
3.3. Agentes Antimicrobianos Utilizados In vivo
3.3.2. Antibióticos
- Espectro de ação Largo espectro (ex
Tetraciclina) Baixo espectro (ex
Vancomicina)
40
Produção e Utilização Anual de Antibióticos no
Mundo




Antibióticos B-lactâmicos
Fonte Madigan et al., 2004. Microbiologia de
Brock
41
Principais Agentes Antimicrobianos de Procariotos
Antibióticos ?-lactâmicos Principais
representantes penicilinas e cefalosporinas
50 dos antibióticos produzidos mundialmente
Produtores Penicillium chrysogenum
penicilina Cephalosporium spp.
cefalosporina Inibem a síntese de
peptidoglicano (transpeptidação) Provocam a
liberação de autolisinas digestão da
parede já existente Espectro ativos contra
bactérias Gram positivas Aparecimento de
resistência produção de B-lactamases
42
(No Transcript)
43
Principais Agentes Antimicrobianos de Procariotos
Antibióticos Aminoglicosídeos Aminoaçúcares
unidos por ligações glicosídicas Principal
representante Estreptomicina (produzida por
Streptomyces griseus) Ação inibição
da síntese de proteínas (ligação com a subunidade
30S) Espectro ativos contra G- e G, usados
clinicamente contra Gram negativos Efeitos
colaterais afetam o sistema nervoso Rápido
aparecimento de cepas resistentes Apenas 3
do total produzido Antibióticos de reserva
44
Principais Agentes Antimicrobianos de Procariotos
Antibióticos Macrolídeos Grande anel lactona
conectado com açúcares Principal representante
Eritromicina (produzida por Streptomyces
erythreus) Ação inibição da síntese de
proteínas combina-se com a subunidade 50S
ribossomal, impedindo a polimerização Ativos
contra bactérias Gram e Gram - Usado em
substituição à penicilina para pacientes
alérgicos
Eritromicina
Fonte Madigan et al., 2010. Microbiologia de
Brock
45
Mecanismos de Ação de Alguns dos Principais
Agentes Antimicrobianos de Procariotos
Síntese Protéica (inibidores de 50S)
Eritromicicina (macrolídeo)
Síntese Protéica (inibidores de 50S)
Principais alvos - Parede celular -
Membrana plasmática - Processos biossintéticos
síntese de proteínas síntese de ác.
nucléicos
Fonte Madigan et al., 2010
46
3.3. Agentes Antimicrobianos Utilizados In vivo
3.3.3. Fármacos Antifúngicos
Apresentam problemas para o desenvolvimento de
quimioterápicos Muitos fármacos antifúngicos
podem ser utilizados apenas em aplicações
tópicas (superfície) Alguns apresentam
toxicidade seletiva afetam estruturas ou
processos metabólicos específicos dos fungos
Principais representantes Polienos (Streptomyces
nodosus S. nursei) Azóis (fármacos
sintéticos)
47
Mecanismos de Ação de Agentes Quimioterápicos
Antifúngicos
Fonte Madigan et al., 2010. Microbiologia de
Brock
48
3.3. Agentes Antimicrobianos Utilizados In vivo
3.3.3. Fármacos Antivirais
Controle de vírus a condição de parasita
intracelular obrigatório - íntima ligação com
as funções da célula hospedeira - dificuldade
de controle a) Análogos de Nucleosídeos AZT
(Zidovudine) análogo estrutural da timidina
bloqueia a síntese de DNA intermediário dos
retrovírus (transcriptase reversa) Aciclovir
inibe o alongamento do ácido nucleico viral b)
Neviparina liga-se à transcriptase reversa,
inibindo sua ação c) Rifamicina inibe a RNA
polimerase
49
3.3. Agentes Antimicrobianos Utilizados In vivo
3.3.3. Fármacos Antivirais
Interferon
substâncias antivirais produzidas por células
animais
proteínas de baixo PM
inibem a multiplicação dos vírus por estimular
a produção de proteínas antivirais
ligação a receptores de células não infectadas
específicos para cada tipo de célula e não de
vírus
eficientes para vírus de baixa virulência
sua produção é induzida pelo vírus, pelo ácido
nucleico viral ou pelo vírus inativado por
radiação
50
Drogas Antivirais Criadas por Computador
Drogas antivirais geradas por computador.
Inibidores de proteases virais
Fonte Madigan et al., 2004. Microbiologia de
Brock
51
Aparecimento de Resistência a Drogas
Antimicrobianas em Alguns Patógenos Humanos



Apresentam linhagens que não podem ser
controladas com os fármacos atualmente conhecidos
Fonte Madigan et al., 2010. Microbiologia de
Brock
52
Aparecimento de Resistência a Drogas
Antimicrobianas
Neisseria gonorrhoaea
Surgimento de bactérias resistentes às drogas
antimicrobianas. (a) relação entre o uso do
antibiótico e a porcentagem de bactérias
resistentes (b) porcentagem de casos relatados
de gonorréia causada por linhagens resistente às
drogas
Fonte Madigan et al., 2004. Microbiologia de
Brock
53
Avaliação da Sensibilidade a Antibióticos por
Métodos de Diluição
Fonte Madigan et al., 2004. Microbiologia de
Brock
54
Teste de Difusão em Discos - Antibiograma
Padrões definidos pelo Instituto de Padrões
Clínicos e Laboratoriais (CLSI)
Fonte Madigan et al., 2010