Novas rotas para a propagação do norovírus

Vírus gastrointestinais, como norovírus e rotavírus, podem se espalhar como um incêndio, causando diarreia e vômito. Acredita-se que eles se espalhem pela via fecal-oral, na qual alguém com o vírus libera pequenas partículas de fezes ou vômito que são ingeridas por outra pessoa. Um artigo na Nature esta semana sugere que os vírus também podem ser transmitidos pela saliva, como explica este gráfico.

Filhotes de camundongos inoculados oralmente com um desses vírus são infectados em seus intestinos e glândulas salivares (a). 

Eles podem transmitir o vírus para suas mães durante a amamentação, que, por sua vez, podem transmitir o vírus e os anticorpos protetores de volta aos filhotes. Não está claro se a infecção se espalha para o intestino da mãe. 

Camundongos adultos inoculados oralmente com um vírus (b) também desenvolvem infecções intestinais e das glândulas salivares e podem passar o vírus para os filhotes através da saliva. Se esses vírus se espalharem pelas comunidades através da saliva, práticas como o uso de máscaras podem ajudar a contê-los.

doi: https://doi.org/10.1038/d41586-022-01856-z

O que são e como funcionam as vacinas

Pesquisador da USP fala sobre os mecanismos de ação e a segurança das vacinas; tema do próximo USP Talks, dia 28 de agosto. Evento é gratuito e aberto ao público, no auditório do MASP

23 Agosto 2018 | 07h00

Vacina contra a febre amarela. Foto: Rafael Arbex/Estadão

Vacina de vírus inativado. Vacina com partículas virais. Vacina de DNA. Sabe o que tudo isso significa? O pesquisador Luís Carlos Ferreira, do Instituto de Ciências Biomédicas da Universidade de São Paulo (ICB-USP) explica na entrevista abaixo o que são as vacinas, seus diferentes tipos, como elas funcionam, e as questões de segurança e eficácia relacionadas a elas.

Responsável pelo Laboratório de Desenvolvimento de Vacinas da USP, ele será um dos palestrantes do próximo USP Talks, dia 28 de agosto, ao lado da epidemiologista Carla Domingues, coordenadora do Programa Nacional de Imunizações do Ministério da Saúde, que falará sobre a volta do sarampo e os riscos associados à queda nos índices de vacinação de várias outras doenças no Brasil.

Mais detalhes sobre o evento no link: https://goo.gl/3yyPmC. O evento é gratuito e aberto ao público.

Como funcionam as vacinas, de uma forma geral? 

Luís Carlos Ferreira: As vacinas têm por finalidade simular uma doença infecciosa, só que de forma segura, sem causar a doença nem efeitos colaterais graves. Uma vez aplicada, a vacina desencadeia uma série de reações imunológicas, que levam a um estado de proteção (imunidade protetora) contra a doença para a qual a vacina foi desenvolvida. Essa proteção tem como principais características a longevidade e a especificidade. Para a maioria das vacinas atualmente disponíveis a imunidade protetora é atribuída à produção de anticorpos que reconhecem o patógeno (agente causador de doença) e o impedem de se multiplicar e causar a doença no indivíduo vacinado.

Existem diferentes tipos de vacinas? Quais são, e quais as diferenças essenciais entre eles?

LCF: Atualmente existem mais de 60 vacinas desenvolvidas e aprovadas para uso em seres humanos. Vinte e oito (28) delas estão disponíveis para a população brasileira. Quanto à composição, as vacinas são classificadas em três grandes grupos. As de primeira geração incluem vacinas que contêm na sua formulação microrganismos inteiros vivos, mortos ou atenuados (ou seja, incapazes de causar doença). As vacinas de segunda geração contêm na sua formulação frações ou fragmentos de patógenos, como proteínas e açúcares, muitas vezes produzidas por microrganismos diferentes daqueles que causam a doença.  Por fim, existem as vacinas de terceira geração, que utilizam apenas a informação genética do patógeno (são as chamadas vacinas genéticas). Todas as vacinas atualmente disponíveis são de primeira ou segunda geração.

As vacinas são seguras? Por que algumas pessoas têm reações adversas a elas — podendo até levar à morte em alguns casos?

LCF: Para a grande maioria da população as vacinas em uso são seguras e não causam reações adversas graves. Em geral, reações locais são muito brandas ou imperceptíveis; mas, em alguns indivíduos, reações podem ser notadas (febre, inflamação local, mal estar, irritação na pele, etc). Em um número ainda menor de pessoas, reações mais graves, como alergias, infecções locais ou sintomas semelhantes à doença para qual a vacina foi desenvolvida podem ser notados (em geral menos de um para cada 100.000 pessoas vacinadas). Registros de mortes associadas às vacinas são ainda mais baixos e, quando bem analisados, constata-se que a causa da morte não foi relacionada à vacina, mas a outro evento.

Como a segurança das vacinas se compara a dos medicamentos, de uma forma geral?

LCF: Assim como qualquer medicamento, vacinas devem ser utilizadas segundo prescrições e orientações médicas. As vacinas devem ser aplicadas na idade correta, em quantidade correta e em número de doses correto para que funcionem e não causem efeitos colaterais indesejáveis. Antes de ser liberada para uso em seres humanos, cada vacina passa por uma série de testes clínicos que avaliam a sua segurança e a eficácia em seres humanos. Esses testes clínicos levam anos para serem concluídos. Qualquer vacina que mostre uma incidência maior de efeitos colaterais indesejáveis ou confira uma baixa proteção imunológica à doença para a qual foi desenvolvida é reprovada e não é comercializada.

Seria possível, com mais pesquisas, produzir uma vacina 100% segura (sem risco de efeitos colaterais)?

LCF: À medida que as tecnologias de desenvolvimento e produção se aprimoram, as vacinas se tornam mais seguras e eficazes para uso em humanos. Uma vacina desenvolvida hoje é, em geral, mais segura do que vacinas desenvolvidas no passado. No entanto, assim como qualquer medicamento, há um risco (muito baixo) de que certas pessoas desenvolvam reações colaterais. Existe também o risco de pessoas vacinadas não desenvolverem a proteção imunológica que se espera delas. No entanto, esses casos são muito limitados e não impactam o benefício que as vacinas trazem para uma população, caso a maioria das pessoas seja vacinada corretamente.

Quais são as doenças consideradas prioritárias para o desenvolvimento de novas vacinas nesse momento? E em que pé está esse desenvolvimento?

LCF: Hoje temos cerca de 60 vacinas que se mostram eficazes para a prevenção de doenças infecciosas. No entanto, existe pelo menos uma centena de patógenos para os quais ainda não se dispõe de vacinas eficazes e seguras para uso em seres humanos. Por exemplo, não temos vacinas para prevenir infecções hospitalares nem muitas doenças sexualmente transmissíveis (como HIV e sífilis), respiratórias ou diarreicas, sejam elas causadas por vírus, bactérias ou parasitos. Também não dispomos de uma única vacina capaz de prevenir infecções por fungos (candidíase, aspergiloses entre outras) ou parasitos (como doença de Chagas e malária) que causam um grande número de doenças e ainda matam milhares de pessoas anualmente. Tais vacinas representam um enorme desafio a ser enfrentado. As armas para enfrentarmos esse desafio são o conhecimento científico e a determinação política de priorizar os investimento nessa área.

Como funcionam as vacinas e por que uma dose nem sempre é suficiente?

Em 1796, o médico britânico Edward Jenner descobriu a primeira vacina. Para isso, ele extraiu pus de uma mulher que havia contraído a varíola bovina e o inoculou em James Phipps, uma criança de apenas oito anos. O garoto, que era saudável, teve uma forma leve da doença, mas sarou rapidamente. Cerca de dois meses depois, o médico fez outro teste em Phipps. Dessa vez, ele inoculou uma pústula da versão humana da varíola (mais agressiva) e o garoto não ficou doente. Ele estava imune.

De lá para cá, os cientistas vêm desenvolvendo vacinas contra as mais variadas doenças –entre elas, a dengue. Todas funcionam da mesma maneira que a versão nada tecnológica de Jenner: estimulando o organismo a produzir anticorpos contra um determinado microrganismo, sem que, para isso, seja preciso ficar doente.

Quando uma criança é vacinada, é como se o corpo recebesse uma imitação da doença, mas muito mais fraca. "Algumas até possuem uma virulência residual do microrganismo, mas são muito atenuadas", explica Reinaldo de Menezes, consultor científico do instituto Bio-Manguinhos, da Fiocruz.

Isso é o suficiente para o que o organismo comece a produzir uma defesa específica para combater aquele vírus ou bactéria. Quando a infecção for eliminada, as células de defesa já terão criado uma "memória" contra a doença.

Fragmentos 'do bem' de vírus e bactérias 

Atualmente, as vacinas são produzidas, principalmente, a partir de fragmentos de vírus e bactérias ou com esses microrganismos atenuados ou inativados. "A escolha do tipo de vacina é feita após muita pesquisa e com base na efetividade de cada modelo", explica Menezes. "A opção é sempre pelo produto que tem o melhor equilíbrio entre proteção e imunidade", explica.

Vacina atenuada: contém uma versão enfraquecida do vírus, portanto não causa a doença em pessoas com o sistema imunológico saudável. Como é feita com um vírus vivo, é a que consegue causar uma infecção "mais natural", o que produz uma resposta melhor do nosso sistema de defesa. Não é indicada a pessoas com problemas imunológicos, como crianças em tratamento com quimioterapia. Exemplos: sarampo, caxumba, rubéola e varicela.

Vacina inativa: produzidas com microrganismos mortos ou com seus fragmentos.  São mais seguras, mas também desencadeiam uma resposta imunológica menor. Frequentemente, são necessárias mais de uma dose para uma defesa prolongada. Exemplos: pólio, raiva, influenza, hepatite A.

Toxoides: vacina feita com toxinas modificadas de bactérias. Seu objetivo é prevenir as doenças que são causadas não pela bactéria em si, mas pela toxina que ela produz dentro do corpo. Exemplo: difteria e tétano.

Conjugadas: combatem doenças causadas por bactérias encapsuladas (possuem uma capa protetora de polissacarídeos). A vacina age conectando esses polissacarídeos a antígenos aos quais nosso sistema imune responde de maneira eficaz. Exemplo: pneumocócica 23.

Cobertura de vacinação infantil no Brasil é de 95%. Desafio do Ministério
da Saúde é expandir para adolescentes e adultos. Imagem: iStock

Por que algumas vacinas precisam de várias doses? 

De acordo com o Centro para Controle de Doenças Infecciosas, nos Estados Unidos, existem algumas razões principais para que os bebês precisem de mais de uma dose da maioria das vacinas.

Algumas não fornecem imunização adequada já na primeira dose, o que é particularmente verdade nas vacinas inativadas, produzidas com o microrganismo morto. "Na segunda e até na terceira dose a sensibilização inicial é potencializada e a resposta imunológica se torna muito maior", explica Menezes.

Outras vacinas, como aquelas contra a difteria e o tétano, ajudam a desenvolver proteção já na primeira série de injeções. Mas, com o passar do tempo, é como se essa imunização fosse desaparecendo. Um reforço, portanto, faz com que os níveis de imunidade voltem a subir.

No caso da vacina contra a gripe, as injeções são anuais porque são vírus que mudam com rapidez e variam ao longo do tempo. Por isso, elas são produzidas com as variações do vírus que são esperadas em circulação naquele determinado ano.

Como as bactérias se defendem de oxidantes 

 

Pesquisadores identificaram substratos biológicos de enzima bacteriana

 

[25/01/2017]

Pesquisa realizada pelo CEPID REDOXOMA, financiado pela FAPESP (http://www.bv.fapesp.br/pt/auxilios/58576/redoxoma/) revelou novos aspectos relacionados ao mecanismo de ação da enzima chamada Ohr (proteína de resistência a hidroperóxidos orgânicos, na sigla em inglês), que confere a diversas espécies de bactérias a capacidade de neutralizar substâncias oxidantes liberadas pelo sistema de defesa do organismo hospedeiro – seja ele planta ou animal.

A pesquisa contou com pesquisadores do Brasil e do exterior, dentre eles o Prof. Marcos A. de Oliveira do Instituto de Biociências da Unesp- Câmpus do Litoral Paulista, e os resultados foram divulgados recentemente na revista Proceedings of the National Academy of Sciences (http://www.pnas.org/content/114/2/E132) . Segundo os autores, o conhecimento pode abrir caminho para o desenvolvimento de novas abordagens terapêuticas para doenças causadas por microrganismos em plantas e animais.

De acordo com Luis Eduardo Soares Netto, coordenador do estudo: “Não há em plantas ou em animais nenhuma proteína conhecida com estrutura semelhante à da Ohr. Isso sugere que é possível inibir essa enzima na bactéria sem causar grandes prejuízos ao organismo infectado e, por isso, ela se torna um alvo interessante para o desenvolvimento de fármacos”, afirmou o professor do Instituto de Biociências (IB-USP) Luis Eduardo Soares Netto, coordenador do estudo. Ressaltando que ainda faltam dados que liguem Ohr a virulência/patogenicidade de bactérias.

“Quando começamos a investigação, já sabíamos que a Ohr tinha função antioxidante, mas não eram conhecidos os substratos fisiológicos dessa enzima. Nós mostramos neste estudo que ela neutraliza preferencialmente peróxidos – particularmente os hidroperóxidos de ácidos graxos de cadeia longa e o peroxinitrito”, disse Netto.

Segundo Marcos A. de Oliveira,  da Unesp - CLP: “Determinamos a estrutura em nível atômico desta proteína o que forneceu subsídios para que pudéssemos entender um pouco mais de seu funcionamento e de moléculas envolvidas na resistência desta bactéria nos hospedeiros. De fato, a estrutura da proteína revelou uma molécula no sitio ativo de Ohr (local utilizado para detoxificar substancias danosas a bactéria) o que nos deu uma ideia de substratos biológicos.”

Em seguida  autores do trabalho fizeram os chamados testes de ancoragem molecular (“docking”)–  por simulação computacional que mostra o encaixe dos possíveis substratos ao sítio ativo da enzima. Essas análises mostraram grande complementariedade estrutural entre a Ohr e diferentes tipos de hidroperóxidos de ácidos graxos, como os derivados do ácido araquidônico e do ácido linoleico, substâncias que atuam como mediadores de processos inflamatórios em mamíferos e em plantas, respectivamente.


A esquerda está representada a estrutura da proteína Ohr determinada pelo grupo de pesquisa em que foi encontrada um ligante (polietileno glicol) no sitio ativo da enzima (representado em verde, branco e vermelho). A direita é mostrada o resultado de ancoragem molecular onde os hidroperóxidos se ligam especificamente ao sitio ativo da enzima. 

Para validar estas descobertas, foram feitos ensaios in vitro com a proteína Ohr produzida pela Xylella fastidiosa bactéria causadora da doença clorose variegada dos citros (CVC) ou “amarelinho”, que ataca a laranja. Conforme explicou Netto, o trabalho é um desdobramento do projeto genoma (http://www.bv.fapesp.br/linha-do-tempo/1206/genoma-xylella/) realizado nos anos 1990, com apoio da FAPESP, para sequenciar o genoma da X. fastidiosa.

Nos testes in vitro, os cientistas  incubaram a Ohr purificada com diversos tipos de hidroperóxidos. O objetivo foi medir o tempo necessário para a enzima transformar cada um desses oxidantes em substâncias menos tóxicas.  “Observamos, por exemplo, que ela consegue neutralizar o peróxido de hidrogênio [água oxigenada], mas o processo é 100 mil vezes mais lento do que no caso do hidroperóxido de ácido araquidônico”, contou Netto.

Uma surpresa para o grupo nessa etapa foi observar que, em contato com o peroxinitrito, a enzima agia com a mesma eficiência observada com os hidroperóxidos de  ácido araquidônico e o ácido linoleico – algo não previsto nas simulações computacionais.

 “O peroxinitrito é um produto formado por dois outros radicais: o superóxido e o óxido nítrico. É liberado tanto por plantas quanto mamíferos em resposta à infecção por patógenos”, explicou o pesquisador.

O passo seguinte foi a realização de ensaios microbiológicos e, para isso, o grupo do  IB-USP usou com linhagens de bactérias da espécie Pseudomonas aeruginosa, que em humanos é responsável por causar infecções oportunistas, no trato respiratório, urinário e ouvido no homem.

 “Comparamos um grupo de bactérias mutantes, que tiveram o gene da Ohr  deletado, com bactérias selvagens [capazes de produzir a enzima]. Os dois grupos foram colocados em diferentes concentrações de hidroperóxidos para testar sua resistência”, contou Netto. Enquanto as bactérias selvagens conseguiam crescer mesmo em altas concentração de hidroperóxidos, as linhagens mutantes paravam de se multiplicar mesmo nas doses mais baixas. Porém, quando o gene da Ohr foi  inserido na linhagem  mutante, essas bactérias voltaram a mostrar resistência aos oxidantes comparável as células selvagens.

Os testes feitos na USP mostraram que outras bactérias mutantes sem essas outras enzimas antioxidantes não apresentaram a mesma sensibilidade aos hidroperóxidos de ácidos graxos e ao peroxinitrito que a observada na linhagem mutante sem Ohr. Na avaliação dos pesquisadores, esse dado sugere que a Ohr tem papel central na defesa antioxidante bacteriana.

Segundo os pesquisadores: “Estes resultados são bastante importantes, pois dentre os organismos que possuem esta proteína estão diversos patógenos a família Xanthomonadaceae responsáveis por doenças infeciosas em culturas de plantas de importância econômica e social como alfafa, algodão, amêndoa, arroz, café, laranja, pêssego, pêra, uva, entre outras, como também em animais e humanos também como Actinobacillus pleuropneumoniae (pneumonia em suínos), Francisella tularensis (tularemia em humanos), Mycoplasma genitalium (infeções no trato genital e urinário em humanos).

Neste contexto, o entendimento do funcionamento e dos substratos da enzima pode levar a descoberta de novos quimioterápicos para auxiliar no tratamento de doenças em que os patógenos possuem a proteína Ohr”.

Além dos pesquisadores mencionados também participaram do trabalho Thiago Alegria, autor principal, José Renato Cussiol e Diogo Meireles, todos com projetos de pós-graduação  orientados pelo Prof. Netto e vinculados ao Centro de Pesquisa em Processos Redox em Biomedicina (Redoxoma); os pesquisadores do Instituto de Quimica da USP- SP Paolo Di Mascio, Sayuri Miyamoto, Raphael F. Queiroz e Ohara Augusto (coordenadora do CEPID Redoxoma); Napolea?o Fonseca Valadares e Richard C. Garratt do Instituto de Física da USP São Carlos; Rafael Radi, Martín Hugo, Madia Trujillo da Universidad de la Repu?blica do Uruguai (UDELAR).

Contato do pesquisador

Marcos Antonio de Oliveira
Lab. Biologia Molecular Estrutural
Instituto de Biociências

Unesp - Câmpus do Litoral Paulista

TEL: 13-3569 7120 e 3569 7148
mao@clp.unesp.br e scaffix@gmail.com

Fatores reguladores da virulência de Staphylococcus aureus

Publicado em 25/12/2011

Antibióticos, bactérias, infecções, microrganismos são alguns dos assuntos que mais gosto, como meus leitores já devem ter percebido. Já foram postados vários textos neste blog sobre esta temática. Também já escrevi aqui sobre a bactéria patogênica Staphylococcus aureus, que pode ser extremamente nefasta, principalmente se a infecção por esta não for adequadamente tratada.S. aureus, como é conhecida, é uma bactéria danada. Ela possui vários mecanismos de virulência, como proteínas que atuam na adesão desta bactéria a superfícies e na invasão de tecidos de hospedeiros, exoproteínas que atuam contra mecanismos de imunidade, além de também possuir toxinas que causam hemólise (destruição dos hemócitos, ou glóbulos vermelhos) e que formam poros em membranas, permitindo o “vazamento” de íons e outras moléculas pequenas de células de hospedeiros. Para que cause infecção, é necessário que os fatores de virulência de S. aureus atuem de forma coordenada, até mesmo de maneira redundante, de tal forma que se um de seus fatores de virulência for afetado, os outros continuarão ativos.

Staphylococcus aureus
Descobriu-se que S. aureus tem um gene regulador de virulência, denominado agr (accessory gene regulator). Até pouco tempo atrás se sabia que a expressão do gene agr era regulada por um sinalizador químico. E se sabia de que tipo era este sinalizador: uma molécula pequena, da classe dos metabolitos secundários. Também se descobriu que, apesar do gene agr ter uma grande importância na regulação da virulência de S. aureus, este gene não é essencial para a expressão da virulência. São conhecidos isolados clínicos (de hospitais) de S. aureus desprovidos do gene agr.Recentemente, pesquisadores realizaram uma extensa análise do material genético (genoma) de S. aureus, de maneira a verificar a presença de genes reguladores da biossíntese (processo enzimático de várias etapas que é responsável pela formação das moléculas biológicas, como proteínas, açúcares, DNA, RNA, e também de metabolitos secundários) de peptídeos não-ribossômicos exclusivos de S. aureus. Analisando o genoma desta maneira, é possível se detectar a presença de genes que regulam a biossíntese de substâncias específicas, e propor a estrutura química das mesmas, uma vez que estes genes coordenam a ação de enzimas que atuam de maneira bem estabelecida. Foram analisados 50 genomas de S. aureus, e identificado um agregado de genes (gene cluster) responsável pela biossíntese de peptídeos não-ribossomais (ou seja, peptídeos que não são formados nos ribossomos, como são a grande maioria das proteínas, peptídeos muito grandes) ainda desconhecidos. O agregado de genes mostrou ter um gene de 7,17 Kb (1 Kb = 1000 bases nucléicas, que formam o DNA), que ocupa apenas 0,25% do genoma de S. aureus.

Este agregado de genes regula a formação de uma sintetase de peptídeos não-ribossomais (NRPS, non-ribossomal peptide synthetase) de 2389 aminoácidos. Esta NRPS mostrou ter sítios que atuam na formação de um dipeptídeo (um derivado de dois aminoácidos) com estrutura muito peculiar: é formado a partir dos aminoácidos valina e tirosina, que se condensam e dão origem a uma estrutura cíclica, de massa molecular de 262,17 u.m.a.(u.m.a. = unidade de massa atômica). Ou seja, a partir da análise do genoma de S. aureus, foi possível se encontrar genes que regulam a formação deste dipeptídeo, cuja estrutura pôde ser predita a partir dos resultados obtidos da análise do genoma.
Porém, era necessário que esta predição fosse confirmada.
Desta forma, os autores deste estudo cresceram S. aureus em meio de cultura, extraíram o meio de cultura com solventes orgânicos e analisaram os extratos do meio de cultura por cromatografia líquida (HPLC, high-performance liquid chromatography) acoplada a um detector de espectrometria de massas. Desta forma, para cada substância separada foi possível obter um espectro de massas, que indica a massa molecular da forma protonada das substâncias presentes no meio de cultura de S. aureus. Estas análises indicaram a presença de duas substâncias (dentre outras) no extrato orgânico do meio de cultura de S. aureus: uma de massa 262 e outra de massa 246. As duas mostraram ser muito parecidas pelo fato de serem pouco separadas na análise por HPLC, e também por apresentarem espectro no ultravioleta muito similar. Ou seja, talvez estas substâncias apresentassem estruturas muito parecidas, e tivessem uma biossíntese comum.
Esta hipótese foi confirmada após a obtenção das substâncias puras, uma separada da outra. Após isoladas, puderam ser analisadas por várias técnicas espectroscópicas, principalmente por diferentes experimentos de ressonância magnética nuclear (RMN). Estas análises indicaram que um dos dipeptídeos isolados era formado por tirosina e valina (aureusimina A), e o outro por fenilalanina e valina (aureusimina B). A diferença entre os dois é de apenas um átomo de oxigênio.

Para confirmar que estes dois dipeptídeos eram realmente biossintetizados por S. aureus, o gene ausA, supostamente responsável pela regulação da biossíntese destas duas substâncias, foi substituído por um gene artificial. E S. aureus não mais produziu as aureusiminas.Em seguida, foram feitos testes com as duas substâncias (aureusiminas A e B) para verificar como estas influenciavam na expressão do gene agr, que controla a virulência de S. aureus. Observou-se que a substituição do gene ausA de S. aureus, responsável pela biossíntese das auresiminas, por um gene artificial alterou completamente o padrão de expressão do gene agr, responsável pela virulência. Observou-se diminuição na formação de proteínas imunomodulatórias, de proteínas de adesão, bem como de proteínas líticas (que promovem o rompimento de membranas) e de citotoxinas (toxinas de células). Enquanto tais proteínas mostraram ter sua produção estimulada na presença das aureusiminas, na ausência destas substâncias as proteínas virulentas mostraram ser produzidas em quantidades muito menores. Claramente as aureusiminas mostraram atuar na regulação das proteínas participantes do processo de virulência de S. aureus.
Normalmente, S. aureus “original”, sem ter seu genoma alterado, promove hemólise. Quando o gene ausA foi suprimido, a hemólise promovida por S. aureus sem este gene também foi suprimida. Quando se adicinou as aureusiminas no meio de crescimento de S. aureus com seu genoma alterado (com o gene ausA deletado), voltou-se a observar a hemólise. Claramente as aureusiminas participam diretamente da ativação dos processos de virulência de S. aureus.
E mais: quando camundongos sadios foram infectados com S. aureus “original” (sem ter seu genoma alterado), os bichinhos apresentaram grande quantidade de unidades formadoras de colônia (um indicativo de proliferação bacteriana) em seus rins, fígado, baço e coração. Quando os camundongos foram infectados com S. aureus mutada, com o gene ausA suprimido, observou-se que os rins apresentaram grau de infecção, mas os outros três órgãos muito menos, principalmente o coração (praticamente sem infecção). Ou seja, a inibição da biossíntese das aureusiminas levou a um grau de infecção virulenta muito menor.
A descoberta que as aureusiminas controlam a virulência de S. aureus abre um enorme conjunto de possibilidades para o desenvolvimento de novas formas de tratamento de infecções por esta bactéria. Por exemplo, a eventual descoberta de inibidores da biossíntese das aureusiminas pode significar a abolição do uso de antibióticos para o tratamento de infecções por S. aureus. Embora tal perspectiva possa parecer distante, tudo depende do esforço de pesquisadores acadêmicos e de indústrias farmacêuticas sérias. O mecanismo de ação de tais agentes inibidores da virulência de S. aureus seria completamente diferente do mecanismo de ação dos antibióticos. Isso porque os inibidores da biossíntese das aureusiminas interferem no processo bioquímico de formação destas substâncias, muito mais difícil de sofrer uma mutação benéfica para continuar promovendo a virulência. Desta forma, não seria mais necessário utilizar antibióticos, dos quais as bactérias adquirem resistência (através de mutações) em poucas gerações.

Infecção causada por S. aureus (nojenta!)
Embora o trabalho realizado com S. aureus pareça muito complicado, realmente não é. As atuais ferramentas bioquímicas permitem a realização de um trabalho deste em tempo relativamente curto. Na verdade, os autores mencionam um trabalho publicado em 2008 como fonte das informações preliminares nas quais se basearam para realizar seu estudo. A referência original indica que este trabalho (Novick e Geisinger) foi publicado on-line em agosto de 2008. Ou seja, o estudo realizado com S. aureus levou, no máximo, menos de dois anos para ser desenvolvido. Uma boa idéia e abordagens e estratégias de trabalho bem delineadas levaram à publicação de um artigo extramemente relevante na Science, uma vez que as infecções causadas por S. aureus são consideradas um dos maiores problemas de saúde pública no mundo.O que certamente fez a diferença para um trabalho deste ter sido feito em tão pouco tempo? Acesso a instrumentação e aos materiais (reagentes, linhagens bacterianas, camundongos) necessários para o desenvolvimento deste projeto. Sem entraves, sem burocracia, sem demora, sem falta de dinheiro.

 

 

Wyatt, M., Wang, W., Roux, C., Beasley, F., Heinrichs, D., Dunman, P., & Magarvey, N. (2010). Staphylococcus aureus Nonribosomal Peptide Secondary Metabolites Regulate Virulence Science, 329 (5989), 294-296 DOI: 10.1126/science.1188888


Novick, R., & Geisinger, E. (2008). Quorum Sensing in Staphylococci Annual Review of Genetics, 42 (1), 541-564 DOI: 10.1146/annurev.genet.42.110807.091640

Dinâmica da infecção

24/08/2011

Por Fábio de Castro
Agência FAPESP – O fator de transformação de crescimento beta (TGF-β, na sigla em inglês) tem sido relacionado à patogênese de diversas doenças, incluindo as infecções oportunistas causadas pelo complexo Mycobacterium avium , que afetam pessoas com o sistema imune comprometido, como os pacientes de Aids.

No entanto, o mecanismo pelo qual o TGF-β controla a replicação das bactérias do complexo Mycobacterium avium é mais intrincado do que se imaginava, de acordo com um estudo realizado por um grupo de pesquisadores da Universidade Federal de São Paulo (Unifesp).
O trabalho, publicado na revista PLoS One, foi parte da pesquisa de doutorado de Carolina L’Abbate, orientada por Joel Machado Junior e Celia Regina Whitaker Carneiro, respectivamente professores do Departamento de Ciências Biológicas e do Departamento de Microbiologia, Imunobiologia e Parasitologia da Unifesp.

O estudo foi feito no âmbito do Projeto Temático “Micobactérias de importância médica no Brasil: caracterização molecular, interação com o meio ambiente e com macrófagos”, apoiado pela FAPESP, coordenado por Sylvia Luisa Pincherle Cardoso Leão e que teve Carneiro entre seus pesquisadores principais. Além deles, o artigo teve participação de Elizabeth Cristina Pérez-Hurtado e Ivone Cipriano.
De acordo com Machado Junior, ao desvendar o importante mecanismo de controle do TGF-β sobre a replicação das bactérias do complexo Mycobacterium avium, o trabalho ajuda a “compreender como funcionam as armas do inimigo”.
“O estudo traz novas perspectivas para a compreensão da influência do TGF-β sobre a resposta do hospedeiro. Quanto melhor entendermos os mecanismos pelos quais essas bactérias subvertem a resposta do hospedeiro, mais abrimos perspectivas para o design de intervenções terapêuticas mais eficazes no tratamento dessas infecções”, disse Machado à Agência FAPESP.

Segundo ele, vários patógenos que infectam macrófagos, como a Toxoplasma gondii, Leishmania amazonensis, Trypanossoma cruzi e as bactérias do complexo Mycobacterium avium, desenvolveram mecanismos capazes de induzir a produção do TGF-β, que é uma citocina – grupo de moléculas envolvidas na emissão de sinais entre as células durante o desencadeamento das respostas imunes.
“Acreditava-se que a função do TGF-β estava associada apenas à sua capacidade imunossupressora sobre a atividade dos macrófagos, permitindo a proliferação dos patógenos dentro da célula. No entanto, neste estudo mostramos que o mecanismo é mais complexo e os efeitos dessa citocina não são tão diretos”, disse.
O estudo mostrou que os efeitos do TGF-β dependem fortemente da sua amplitude de ação. A citocina coordena a magnitude e a duração da ativação de uma quinase – enzimas que catalisam as reações de fosforilação de proteínas –, a ERK1/2, e dessa forma controla a replicação da bactéria. “Os efeitos dependem da quantidade da citocina presente no macrófago infectado e de quais vias de sinalização ela está coordenando na célula infectada”, disse Machado.
A literatura, segundo ele, já indicava que os macrófagos infectados passavam a produzir maior quantidade da citocina e, com isso, favorecia o crescimento da bactéria dentro da célula. Os cientistas da Unifesp utilizaram um modelo de macrófagos diferenciados pela citocina IL-4, que produzem de forma endógena grandes quantidades de TGF-β, mantendo altos os níveis de atividade de ERK1/2.
“Mas no modelo o efeito era o contrário: a ação do TGF-β sobre o ERK1/2 inibia a replicação da bactéria no interior da célula. Isso sugeria que esse mecanismo pode ser uma estratégia para manter a replicação intracelular de patógenos sobre controle”, explicou.

Arsenal dinâmico

As vias de sinalização intracelular são importantes componentes dos sistemas biológicos, que permitem que as células alterem seu comportamento em função de mudanças ambientais como a infecção.
“Essas vias convertem os sinais externos e geram respostas apropriadas para as mudanças do ambiente externo. Essas respostas incluem mudanças na regulação de processos metabólicos e expressão gênica. Tudo isso é determinado pela amplitude e pelo tipo do sinal que é gerado pelos estímulos. O TGF-β, portanto, funcionaria como um arsenal dinâmico no controle adicional de patógenos”, disse Machado.
O artigo TGF-β-Mediated Sustained ERK1/2 Activity Promotes the Inhibition of Intracellular Growth of Mycobacterium avium in Epithelioid Cells Surrogates (doi:10.1371/journal.pone.0021465), de Carolina L’Abbate e outros, pode ser lido em www.plosone.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pone.0021465.