Mycobacterium tuberculosis

1) Morfologia e Estrutura

A Mycobacterium tuberculosis são bacilos aeróbios, fracamente Gram‐positivos, não possuem motilidade, não formadores de esporos, apresentam alto conteúdo de guanina mais citosina no ácido desoxirribonucleico (DNA) e apresentam tamanho médio de 0,2 a 0,6 μm por 1 a  4 μm. Parede celular rica ácidos micólicos, que são lipídios, tornando a superfície hidrofóbica e a M. tuberculosis resistente a vários desinfetantes, detergentes, antibióticos antibacterianos comuns, resposta imune do hospedeiro e colorações tradicionais de laboratório. 

A estrutura básica da parede celular é típica das bactérias Gram‐positivas: uma membrana plasmática interna recoberta por uma camada espessa de peptidoglicano e ausência de membrana externa. Ancorados à parede celular estão proteínas, manosídios de fosfatidilinositol e lipoarabinomanana (LAM), que consiste em um glicolípido com fator de virulência associado com a essa bactéria. Sua função principal é a inativar macrófagos e varrer os radicais oxidativos. A inativação de macrófagos permite a difusão de micobactérias a outras partes do corpo e a destruição de radicais oxidativos permite a sobrevivência das bactérias. Também encontram‐se presentes lipídios, glicolipídios e peptidoglicolipidios. Os componentes lipídicos compreendem 60% do peso da parede celular. As proteínas de transporte e porinas estão intercaladas por todas as camadas da parede celular e constituem 15% do peso da parede. 

Ademais, uma vez corados, os bacilos não podem ser descorados com soluções ácidas, por isso são chamados de bactérias acidorresistentes. As colônias dessas micobactérias ou apresentam uma coloração castanho‐brilhante ou não são pigmentadas e apresentam crescimento lento. A doença se dá principalmente pela resposta do hospedeiro à infecção, sendo a primária  pulmonar e a disseminação para qualquer sítio do corpo ocorre mais comumente em pacientes imunocomprometidos.

Figura 1: Bactéria Mycobacterium tuberculosis

Fonte: https://www.biomedicinapadrao.com.br/2013/10/galeria-os-microrganismos-mais.html?m=0. 

Figura 2: Estrutura da parede celular das micobactérias

Fonte: https://www.arca.fiocruz.br/bitstream/icict/9707/1/51.pdf. 

2) Mecanismos de patogenicidade

2.1) Parede lipídica complexa

A parede celular é constituída de cerca de 60% de ácidos micólicos, covalentemente ligados ao polissacarídeo que compõe a parede. Possuem proteínas de membrana formadoras de canais catiônicos (porinas), que controlam a difusão de moléculas hidrofílicas. Além disso, a  Mycobacterium tuberculosis possui uma das paredes mais impermeáveis a agentes antimicrobianos hidrofílicos. Além disso, seu "núcleo" é composto por peptidoglicano covalentemente ligado a um galactofurano linear, por sua vez ligado a várias fitas de um arabinofurano altamente ramificado unido a ácidos micólicos que são ácidos graxos. Esses lipídios são orientados perpendicularmente ao plano da membrana e fornecem uma barreira especial responsável por muitos dos aspectos fisiológicos e indutores de doenças das micobactérias. Essa parede também possui lipoarabinomanano (LAM), que são ancorados à membrana plasmática e se estendem para o exterior da parede celular. A camada mais externa da micobactéria é a cápsula, uma estrutura que foi reconhecida e descrita mais tarde do que outros componentes do envelope celular. Existem várias proteínas embutidas nesta matriz cuja função está relacionada com a síntese e manutenção da parede celular e que também são responsáveis ​​pela adesão, infecção, transporte de solutos (porinas) e sobrevivência de micobactérias nas células hospedeiras.

Figura 3: Estrutura da parede celular das micobactérias

Fonte: jaleko.com

2.2) Metabolismo do colesterol 

Como mencionado acima, no ambiente intracelular, M. tuberculosis adapta seu metabolismo, alternando seu metabolismo de carboidratos para ácidos graxos. Foi demonstrado que o M. tuberculosis usa o colesterol como fonte de energia e para a biossíntese do lipídio PDIM associado à virulência. Além disso, um número crescente de relatos indicou que o M. tuberculosis metabolizar o colesterol durante as infecções no hospedeiro e que a degradação desse esterol contribui para a sobrevivência do M. tuberculosis no hospedeiro.Como o colesterol é um componente importante das membranas celulares humanas e sua concentração modula a fluidez da membrana e os processos de engolfamento, está claro que essa área de pesquisa será bastante ativa em um futuro próximo conferindo uma via alternativa de carbono e energia para o bacilo manter suas funções.

2.3) Controle da progressão e transformação dos fagossomos em fagolisossomos

Um fagossoma é um compartimento celular no qual microrganismos patogênicos podem ser mortos e digeridos. Os fagossomos se fundem com os lisossomos em seu processo de maturação, formando fagolisossomos. Alguns patógenos bacterianos intracelulares residem dentro dos fagossomos e se dividem ou crescem dentro do fagolisossomo formado ou escapam para o citoplasma antes que o fagossomo se funda com o lisossoma. Muitas micobactérias manipulam o macrófago hospedeiro para evitar que os lisossomos contendo ácido nitroso se fundam com os fagossomas e criem fagolisossomos maduros. Portanto, um dos principais mecanismos desencadeados pelas micobactérias intracelulares para sobreviver e se replicar dentro das células do hospedeiro é interromper o processo normal de maturação do fagossomo, que permite a sobrevivência bacteriana em um compartimento intracelular não acidificado.  

Figura 4: Controle da interrupção da transformação de fagossomos em fagolisossomos

Fonte: www.rmmg.org

2.4) Reguladores da expressão gênica

M. tuberculosis é capaz de estabelecer infecções permanentes em indivíduos com lesões granulomatosas que se formam após uma resposta imune produtiva. A adaptação a este ambiente altamente dinâmico é pensada para ser mediada principalmente por meio da reprogramação transcricional iniciada em resposta ao reconhecimento de estímulos, incluindo baixa tensão de oxigênio, esgotamento de nutrientes, espécies reativas de oxigênio e nitrogênio, pH alterado, frações lipídicas tóxicas, parede celular / membrana celular -agentes perturbadores e outras pistas ambientais. 

3) Diagnóstico laboratorial 

Assim como em qualquer outra doença infectocontagiosa, a suspeita clínica da tuberculose começa na presença de um quadro clínico, sendo necessário um diagnóstico laboratorial para a confirmação. Pode ser denominado como caso de tuberculose, todo indivíduo que tem seu diagnóstico confirmado por baciloscopia direta ou cultura, e ainda aquele em que o médico, com base em dados clínico-epidemiológicos e no resultado de outros exames complementares inespecíficos, firma o diagnóstico. Diversos são os meios de se diagnosticar a tuberculose, a pesquisa bacteriológica é o método mais importante, seguro, rápido e de baixo custo para o diagnóstico, controle e tratamento.

Exame direto (pesquisa de BAAR): A baciloscopia é um método simples, rápido, barato e mais utilizado mundialmente, configurando o principal método diagnóstico da tuberculose. Permite detectar o indivíduo bacilífero, a principal fonte de transmissão da doença. É indicada para todos os pacientes sintomáticos respiratórios e que apresentam alterações pulmonares na radiografia de tórax. A baciloscopia é um exame microscópico que identifica o M. tuberculosis em um esfregaço de amostra clínica (escarro), preparado e corado com metodologia padronizada. Após preparo da amostra, é realizada a leitura e interpretação da lâmina por um microscopista. 

Figura 5: Representação esquemática das etapas da coloração pelo método de ZN

Fonte: www.rmmg.org

Figura 6: Visão microscópica de esfregaço com Mycobacterium tuberculosis

Fonte: www.rmmg.org

Figura 7: Visão microscópica de esfregaço com Mycobacterium tuberculosis

Fonte :www.biomedicinapadrao.com.br

Figura 8: Visão microscópica de esfregaço com Mycobacterium tuberculosis dividida em quadrantes

Fonte: www.biomedicinapadrao.com.br

Figura 9: Avaliação da baciloscopia

Fonte: www.biomedicinapadrao.com.br

Vídeo 1: Técnica da coloração de Ziehl-Neelsen

Fonte:https://www.youtube.com/watch?v=09egn3CVYc8&feature=emb_title&ab_channel=labmicrobiologia

Cultura para micobactéria: A cultura é o método diagnóstico considerado padrão ouro para confirmação da tuberculose, mesmo assim não possui grande relevância para o diagnóstico clínico, devido a demora no resultado (4 a 8 semanas), sendo indicada nos casos suspeitos que se mantêm com baciloscopia negativa, nas situações de falência terapêutica, nas formas extrapulmonares. Os principais meios de cultura utilizados são o de Lowenstein-Jensen e o Middlebrook (sólido ou líquido, à base de ágar) e o meio Stonebrink.  O meio de Lowenstein-Jensen, meio de cultura sólido à base de ovo, é o mais recomendável e o mais indicado para uso rotineiro no Brasil e, é aprovado pela Organização Mundial de Saúde. Este meio permite isolar a maioria das micobactérias de interesse clínico. O meio de LowensteinJensen contém 0,75% de glicerina. Além de poder ser utilizado para antibiograma. 

Figura 10: Mycobacterium tuberculosis em meio Lowenstein-Jensen

Fonte: www.biomedicinapadrao.com.br

Figura 11: Colônias de Mycobacterium tuberculosis

Fonte: www.biomedicinapadrao.com.br

Prova Tuberculínica (PPD): É um método auxiliar para o diagnóstico de pacientes não-imunizados com BCG . Quando negativa, sugere a investigação de outras doenças que possam ter apresentação semelhante à tuberculose. Quando positiva, indica contato atual ou em pregresso com a micobactéria, necessitando achados que possam confirmar a infecção. Estima-se que este exame fique positivo após 3 a 12 semanas do primeiro contato com o bacilo da tuberculose.

Figura 12: Teste PPD

Fonte: www.rmmg.org

Vídeo 2: PPD

Fonte:https://www.youtube.com/watch?v=XihSfISF95M&ab_channel=Pr%C3%A1ticaEnfermagem

Figura 13: Diagnóstico

Fonte: sanarflix.com.br

Vídeo 3: teste  Xpert MTB/RIF

Fonte:https://www.youtube.com/watch?v=ma2-tpsMdxc&feature=emb_title&ab_channel=CepheidNews

4) Patogênese e Patologia

Disseminado mundialmente, um terço da população mundial é infectada por esse microrganismo Um total de nove milhões de casos a cada ano e dois milhões de mortes. O Brasil está entre os 30 países de alta carga para TB e TB-HIV considerados prioritários para o controle da tuberculose globalmente. 

Figura 14: Coeficiente de incidência da tuberculose, por Unidades Federadas, 2017.

Fonte: Manual de Recomendações para o Controle da Tuberculose no Brasil, Ministério da Saúde (MS), 2019. 

M. tuberculosis, ou bacilo de Koch, é um patógeno intracelular que é capaz de estabelecer infecções que duram a vida toda. Inicialmente, ele entra pelas vias aéreas respiratórias e partículas infecciosas penetram nos alvéolos, onde são fagocitadas pelos macrófagos alveolares. Entretanto, essa bactéria evita a fusão do fagossoma com o lisossoma (pelo bloqueio da molécula específica que faz esta ligação, autoantígeno 1). Ao mesmo tempo, o fagossoma é capaz de se fundir com outras vesículas intracelulares, permitindo acesso a nutrientes e facilitando a replicação dentro do vacúolo. A bactéria fagocitada também é capaz de evadir a morte no macrófago mediada pelos intermediários reativos do nitrogênio, formados entre o óxido nítrico e ânions superóxido, através da catabolização desses oxidantes formados.

Figura 15: Tuberculose

Fonte: www.shorturl.at/cAS34

Os macrófagos secretam interleucina‐12 (IL‐12) e fator de necrose tumoral‐α (TNF‐α), em resposta à infecção pelo bacilo de Koch . Essas citocinas aumentam a inflamação localizada por meio do recrutamento de células T e células natural killer (NK) para a área dos macrófagos infectados, induzindo a diferenciação das células T em células TH1 (células T auxiliadoras), com subsequente secreção de interferon‐γ (IFN‐γ). Na presença de IFN‐γ, os macrófagos infectados são ativados, levando ao aumento da fusão fagossoma‐lisossoma e morte intracelular. Além disso, o TNF‐α estimula a produção de óxido nítrico e intermediários reativos do nitrogênio relacionados, levando ao aumento da morte intracelular. Os pacientes com produção diminuída de IFN‐γ ou TNF‐α, ou aqueles que apresentam defeitos nos receptores para estas citocinas, estão em maior risco de contrair infecções graves por micobactérias. A bactéria pode permanecer dormente (encapsulada por fibrina) ou pode ser reativada anos mais tarde, quando a responsividade imunológica do paciente diminui como resultado da idade avançada ou de doença ou terapia imunossupressora. Este processo é a razão pela qual pacientes expostos a M. tuberculosis podem não desenvolver a doença até idades mais avançadas.

Figura 16: Ilustração da resposta imune contra o M. tuberculosis. 

Fonte: Patologia – Bases Patológicas das Doenças. Robbins e Cotran, 9ed, 2016.

A maioria das infecções em pacientes imunocompetentes é restrita aos pulmões, todavia ela pode acometer outras regiões do corpo. O foco pulmonar inicial se localiza nos campos pulmonares médio ou inferior, onde os bacilos da tuberculose podem se multiplicar livremente. A imunidade celular do paciente é ativada, e a replicação das micobactérias cessa na maioria dos pacientes dentro de três a seis semanas após a exposição ao microrganismo. Aproximadamente 5% dos pacientes expostos a M. tuberculosis progridem para a doença ativa dentro de dois anos, e outros 5% a 10% apresentam a doença em algum momento ao longo da vida.

A apresentação clínica da tuberculose pulmonar depende do estágio no curso natural da doença (doença primária, pós-primária ou miliar), localização e imunidade do hospedeiro. Os sintomas clássicos de febre vespertina, tosse, sudorese noturna e emagrecimento podem ocorrer em quaisquer das apresentações. A TB pulmonar primária ocorre logo em seguida ao contato com o bacilo, sendo portanto mais comum em crianças. Febre baixa, sudorese noturna e inapetência são sintomas muito frequentes nessa forma.

Figura 17: Tubercolose pulmonar

Fonte: sanarflix.com.br

A tuberculose extrapulmonar pode ocorrer como resultado da disseminação hematogênica dos bacilos durante a fase inicial de multiplicação. Pode não haver evidência de doença pulmonar em pacientes com tuberculose disseminada. Os focos extrapulmonares são apresentados abaixo.

Figura 18: Apresentação clínica da Tuberculose

Fonte: sanarflix.com.br

5) Tratamento, Prevenção e Educação em saúde 

O tratamento de prova da tuberculose pode ser feito em casos de forte suspeita clínica e radiológica de tuberculose, mas sem diagnóstico bacteriológico. Nesses casos sugere-se a realização do PPD (derivado protéico purificado da fração antigênica do bacilo). Em casos onde a única possibilidade diagnóstica é a baciloscopia do escarro esse tratamento não deve ser realizado, devendo-se, portanto, fazer uma investigação mais intensa e propor uma nova terapêutica. O tratamento da tuberculose é padronizado no Brasil, sendo as drogas distribuídas pelo sistema de saúde. O tratamento é feito com a combinação de diferentes tipos de drogas (rifampicina, isoniazida, pirazinamida e etambutol). Este esquema é conhecido como quimioterapia de curta duração, podendo-se chegar a cura se não houver abandono do mesmo. O não tratamento, ou a interrupção do tratamento, pode levar a disseminação pelo organismo e a destruição dos pulmões acometidos.

A BCG (bacilo Calmette-Guérin) é a vacina disponível contra a tuberculose. Atualmente tem sido aplicada nos recém-nascidos, ainda na maternidade ou nos postos de saúde junto com as demais vacinas obrigatórias. O BCG tem sua maior eficácia à proteção de crianças e adultos jovens contra as formas graves de tuberculose primária, sendo sua eficácia entre 75 e 85%. Já em relação a tuberculose pulmonar em adultos, a capacidade do BCG em reduzir sua incidência é bastante discutível. Atualmente, indica-se a revacinação com o BCG em crianças em idade escolar (ao redor dos seis anos) e profissionais da saúde (que apresentem PPD não reator) que atuam com pacientes com tuberculose e/ou AIDS.

Figura 19: Cartaz educativo sobre prevenção à tuberculoseFonte: Autoral.

Fonte: Autoral

6) Caso clínico

Paciente de 36 anos, sexo masculino, portador de HIV, apresenta-se à consulta no amblatório da FACS queixando-se de tosse com sangue e também febre. Paciente refere que há aproximadamente dois meses começou a apresentar tosse com expectoração purulenta, cursando há cerca de um mês para hemoptise. Há três semanas, passou a apresentar febre alta vespertina, dor torácica e sudorese noturna. No Exame Físico, o Paciente se encontrava em estado geral regular, pálido e emagrecido. À ausculta pulmonar, apresentava diminuição do murmúrio vesicular, roncos e estertores no terço superior do pulmão direito.

Questões de Estudo

1- Qual a Morfologia e Estrutura da bactéria que pode ter causado os sintomas desse paciente?

2- Quais os Mecanismos de patogenicidade e o Diagnóstico laboratorial?

3- Qual o meio de cultura e a coloração necessária para essa bactéria?

4- Qual a Patogênese e a Patologia relacionado a esse caso clínico?

5- Quais as formas de Prevenção e Tratamento para este paciente?

REFERÊNCIAS

TEIXEIRA, Henrique Couto; ABRAMO, Clarice; MUNK, Martin Emilio. Diagnóstico imunológico da tuberculose: problemas e estratégias para o sucesso. J. bras. pneumol.,  São Paulo ,  v. 33, n. 3, p. 323-334,  June  2007 .   Available from <http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1806-37132007000300015&lng=en&nrm=iso>. access on  01  Oct.  2020.  https://doi.org/10.1590/S1806-37132007000300015.

SANTOS, Mariana Oliveira et al. Micobactérias: identificação e perfil de sensibilidade a tuberculostáticos em amostras isoladas no Laboratório Central de Saúde Pública do Estado do Piauí, janeiro 2014 a março de 2015. 2015. Tese de Doutorado.

MURRAY, P.; ROSENTHAL, K. S.; PFFALER, M. A. Microbiologia Médica, ELSEVIER, 7a edição. 2010.