Bacillus anthracis

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Como ler uma infocaixa de taxonomiaBacillus anthracis
Bacillus anthracis.png
Classificação científica
Reino: Monera
Filo: Firmicutes
Classe: Bacilli
Ordem: Bacillales
Família: Bacillaceae
Género: Bacillus
Espécie: B. anthracis
Nome binomial
Bacillus anthracis
( Cohn, 1872)

Bacillus anthracis é uma bactéria do género Bacillus responsável pela doença denominada carbúnculo, que é uma zoonose. Esta foi a primeira bactéria associada a uma doença, em 1877 por Robert Koch. O nome específico anthracis advém da palavra grega anthrax (ἄνθραξ), que significa carvão, fazendo referência às lesões que provoca na pele, quando a infeção é cutânea (a pele fica escura – necrose).

Como outras espécies de bacilos, B. anthracis tem forma de bastonete e é Gram-positiva. É anaeróbico facultativo e um agente patogénico obrigatório[1]. Cada célula tem entre 1-6 micrómetros de comprimento. A bactéria produz endósporos que repousam no solo e podem permanecer décadas no estado dormente. Quando infectam animais, incluindo o homem, germinam dentro destes, e começam a sua multiplicação, produção de factores virulentos, acabando eventualmente por lhe provocar a morte.

B. anthracis tem cerca de 89 estirpes conhecidas, algumas das quais são virulentas. Os seus esporos poderão ser utilizados como armas biológicas, pois a sua inalação é fatal (como os da estirpe Ames, utilizada nas cartas enviadas a estações de jornalismo e a políticos nos EUA em 2001)[2]. Outras estirpes são completamente inócuas. As estirpes diferem na presença e atividade de vários genes, determinando a sua virulência e a produção de antigénios e toxinas.

Infeção

Existem três formas de contrair esta infeção: cutânea (através de contacto direto com a pele), por inalação (de esporos, por exemplo) ou intestinal (quando o hospedeiro se alimenta de outro que já esteja previamente infetado)[1]. Os esporos de B. anthracis como foi dito anteriormente, podem ser utilizados como armas biológicas, nomeadamente na forma de aerossol, fazendo com que sejam facilmente inalados e, consequentemente, se alojem nos alvéolos pulmonares, onde começam a germinar e a libertar toxinas para as células do hospedeiro, podendo vir a propagar-se para a corrente sanguínea. Dado que o período de incubação da bactéria no organismo varia entre 2 a 7 dias (no caso de inalação), os sintomas iniciais podem ser confundidos com uma simples gripe podendo escalar em poucos dias para dificuldades respiratórias, desorientação e meningite, e na maioria dos casos (95%), a sua inalação é fatal[1].

B. anthracis possui dois plasmídeos que lhe proporcionam propriedades virulentas: os plasmídeos pXO1 e pXO2[1]. Para total virulência da estirpe, esta terá de ter presente os dois plasmídeos, caso contrário o efeito virulento será atenuado[3].

Wikispecies
O Wikispecies tem informações sobre: Bacillus anthracis

O plasmídeo pXO1 codifica para fatores relacionados com a produção de exotoxinas, sendo estes: o fator letal (FL) codificado pelo gene lef, o fator de edema (FE) codificado pelo gene cya, e o antigénio protetor (AP), codificado pelo gene pag. Estes três fatores organizam-se em combinações de 2 (FL+AP e/ou FE+AP), onde AP funciona como domínio de ligação, permitindo a entrada das toxinas nas células do hospedeiro[1].

A combinação FL+AP dá origem à toxina letal, uma metaloprotease que cliva proteínas envolvidas no crescimento e em vias de sinalização celular, inativando-as e resultando em necrose dos tecidos[4].

A combinação FE+AP forma a toxina do edema, uma adenilato ciclase que converte ATP em cAMP levando a modificações relacionadas com permeabilidade de membrana e sinalização celular, levando à formação de edema na área infectada[5].

O plasmídeo pXO2 codifica para proteínas presentes na cápsula do esporo que o impedem de ser fagocitado e desintegrado pelos macrófagos[3].

Tratamento/prevenção

Para tratar a infeção por B. anthracis, recorre-se normalmente ao uso de antibióticos como a penicilina ou amoxicilina. Porém, algumas estirpes são resistentes a este tipo de antibióticos, nomeadamente a estirpe Ames, não sendo este um tratamento muito recomendado. Por outro lado, na sequência de um ataque de bioterrorismo, o tratamento teria de ter uma duração de cerca de 60 dias o que seria um período demasiado longo de exposição a um antibiótico (podendo causar danos no microbioma humano)[1].

A vacinação é uma boa alternativa para prevenção ou atenuação das possíveis consequências provenientes de um ataque deste tipo, existindo já “uma nova geração de vacinas” desenvolvidas com este objectivo. Por exemplo, o de uma vacina baseada em DNA  recombinante para produção de AP como antigénio, em que só uma dose seria requerida é uma das estratégias de prevenção mais promissoras, mas ainda não se tem certezas sobre possíveis efeitos secundários ou sobre a sua eficácia [1].

Outro tipo de abordagens têm sido desenvolvidas, envolvendo, o estudo de possíveis alvos existentes nos hospedeiros de forma a estudar estratégias para bloquear a entrada das toxinas nas células, ou ainda a identificação e estudo de anticorpos que sejam capazes de bloquear a ação do AP. Por exemplo, Langer descobriu que as células do epitélio alveolar (CEA) têm recetores específicos para o AP, permitindo que este se ligue a eles e inicie o processo de libertação das toxinas no citosol das CEA. Esta ligação faz com que todo o processo de propagação da infeção, para o sistema sanguíneo, seja facilitado, pois as células perdem muitas das suas funções de proteção[6]. Outros estudos, têm recorrido a anticorpos, como o cAb29, para bloquear a ação do AP. Estes anticorpos têm a capacidade de se ligar ao AP, fazendo com que este último não seja capaz de se unir às células recetoras do hospedeiro e assim bloquear, consequentemente, a sua função, impedindo a libertação de toxinas no citosol da célula alvo[7]. Este tipo de tratamentos apresenta, porém, algumas desvantagens devido ao seu elevado custo de produção e necessidade de mais do que uma dosagem[1].

Referências

  1. a b c d e f g h Spencer, R. C. (2003). Bacillus anthracis. Journal of clinical pathology, 56(3), 182-187.
  2. Jernigan, D. B., Raghunathan, P. L., Bell, B. P., et al. (2002). Investigation of bioterrorism-related anthrax, United States, 2001: epidemiologic findings. Emerging infectious diseases, 8(10), 1019.
  3. a b Drysdale, M., Heninger, S., Hutt, J., Chen, Y., Lyons, C. R., & Koehler, T. M. (2005). Capsule synthesis by Bacillus anthracis is required for dissemination in murine inhalation anthrax. The EMBO journal, 24(1), 221-227.
  4. Mock, M., & Mignot, T. (2003). Anthrax toxins and the host: a story of intimacy. Cellular microbiology, 5(1), 15-23.
  5. Tonry, J. H., Popov, S. G., Narayanan, A., Kashanchi, F., Hakami, R. M., Carpenter, C.,et al. & Chung, M. C. (2013). In vivo murine and in vitro M-like cell models of gastrointestinal anthrax. Microbes and infection, 15(1), 37-44.
  6. Langer, M., Duggan, E. S., Booth, J. L., Patel, V. I., Zander, R. A., Silasi-Mansat, R., ... & Williams, D. M. (2012). Bacillus anthracis lethal toxin reduces human alveolar epithelial barrier function. Infection and immunity, 80(12), 4374-4387.
  7. Mechaly, A., Levy, H., Epstein, E., Rosenfeld, R., Marcus, H., Ben-Arie, E., ... & Mazor, O. (2012). A Novel Mechanism for Antibody-based Anthrax Toxin Neutralization inhibition of prepore-to-pore conversion. Journal of Biological Chemistry, 287(39), 32665-32673.