Bacteriófagos: composição, estrutura e fases da infecção

 

Bacteriófagos: composição, estrutura e fases da infecção

Bacteriófagos, como vírus que são, são parasitas intracelulares obrigatórios que têm necessidade de usar a maquinaria biossintética do hospedeiro, que neste caso são bactérias.

Pensou-se que os bacteriófagos seriam uma terapêutica antibacteriana eficaz mas isto tem-se revelado problemático dada a rápida remoção dos fagos do corpo humano, tendo assim um valor clínico terapêutico reduzido. Novas tecnologias têm sido desenvolvidas e espera-se que este problema seja ultrapassado por forma a se tornarem uma eficaz terapêutica antibacteriana, agora que bactérias multirresistentes se têm vindo a multiplicar.

Composição e estrutura do bacteriófago

Os fagos são compostos essencialmente por ácidos nucleicos ( em cerca de 95% dos casos é DNA ) e proteínas. O fago não pode conter simultâneamente DNA e RNA, podendo, no entanto, e contendo, um destes ácidos nucleicos no interior do capsídeo.

Os ácidos nucleicos dos bacteriófagos, muito frequentemente, são formados por bases modificadas, não usuais, comparativamente com as bases geralmente encontradas naqueles ácidos nucleicos noutros organismos. Estas bases modificadas são uma protecção que o fago arranjou, por forma a que o seu ácido nucleico fique protegido das nucleases do hospedeiro que degradam os ácidos nucleicos alheios durante a infecção que o fago faz.

O tamanho do ácido nucleico é variável consoante o fago em questão sendo que os fagos mais simples têm um ácido nucleico capaz de codificar 3 – 5 produtos génicos de tamanho médio, enquanto que os fagos mais complexos são capazes de codificar um número muito superior de produtos génicos, podendo atingir mais de 100 produtos génicos.

O número de proteínas de diferentes tipos, bem como a sua quantidade existente no bacteriófago, é variável consoante o fago em questão. Os bacteriófagos mais simples apresentam muitas cópias de uma ou duas proteínas diferentes, enquanto que fagos mais complexos podem apresentar muitos tipos diferentes de proteínas. Estas proteínas dos fagos têm acção na infecção e actuam também na protecção contra as nucleases de hospedeiros sobre os ácidos nucleicos do fago.

Características estruturais do bacteriófagos

Os bacteriófagos podem divergir muito entre si em tamanho e forma. Assim, e tomando como exemplo o fago T4:

1. Tamanho: T4 é um dos maiores fagos com cerca de 200 nm de comprimento e 80-100 nm de largura; a generalidade dos fagos tem um comprimento que varia entre 24 e 200 nm

2. Cabeça ou capsídeo: este componente encontra-se em todos os fagos e varia em tamanho e forma, sendo uns icosaédricos e noutros filamentosos; a composição da cabeça é de muitas cópias de uma ou mais proteínas diferentes. No interior da cabeça, e na sua protecção, encontra-se o ácido nucleico do fago

3. Cauda: a generalidade, mas não todos, os fagos apresentam uma cauda que pode ser mais comprida ou mais curta, contráctil ou não, e que se liga à cabeça. Consiste de um tubo ôco por onde passa o ácido nucleico para penetrar na bactéria e a infecta. Em fagos mais complicados, como T4, a cauda é envolvida por uma estrutura helicoidal proteica contráctil, em forma de baínha e que contrai durante a infecção da bactéria ajudando ao movimento do ácido nucleico para o interior da célula a infectar. No fim da cauda há uma placa-base e uma ou mais fibras da cauda, nos fagos mais complexos. Estas estruturas placa-base da cauda e fibras da cauda são importantes na ligação do fago à parede bacteriana. Estas estruturas não aparecem em todos os bacteriófagos, sendo que nestes casos de fagos mais simples, outras estruturas estão envolvidas na ligação do fago à bactéria.

Fases da infecção pelos bacteriófagos das células hospedeiras

Várias etapas existem na infecção bacteriana pelos fagos, nomeadamente:

1. Adsorção: esta é a primeira fase da infecção pelo fago das células bacterianas e consiste na ligação das fibras da cauda, ou outras estruturas análogas nos fagos que não as possuem, a receptores específicos da parede bacteriana, sendo uma etapa reversível. A especificidade do hospedeiro do bacteriófago é determinada, em regra, pelas fibras da cauda sendo que a natureza do receptor bacteriano varia com a bactéria em questão. Entre os referidos receptores se incluem LPS, pili e lipoproteínas, que são proteínas presentes na superfície externa da parede bacteriana. Esta ligação fibras da cauda – bactéria é uma ligação fraca e reversível.

2. Ligação irreversível: esta ligação é mediada pela placa-base sendo que os fagos mais simples, que não possuem placa-base, apresentam outra forma de se ligarem de forma mais forte e irreversível à bactéria que infectam

3. Contracção da bainha: após a ligação irreversível do fago à bactéria, dá-se a contracção da bainha ( nos fagos possuidores de bainha ) sendo a fibra proteica ôca da cauda, empurrada e, assim, perfurando a parede bacteriana. Os fagos não contrácteis, que não possuem as baínhas contrácteis ( Siphoviridae ) usam outros processos para conseguirem que o fago atravesse a parede bacteriana, como por exemplo acontece em alguns fagos que usam enzimas que digerem componentes da parede bacteriana.

4. Injecção do ácido nucleico: este entra na bactéria através da cauda que penetra na parede bacteriana; por regra o ácido nucleico é o único componente do fago que penetra na bactéria havendo raras excepções a esta regra.

Ciclo de vida do fago:

A multiplicação dos bacteriófagos processa-se por 2 ciclos, nomeadamente ciclo lítico e ciclo lisogénico.

Os fagos líticos, ou virulentos, são, por definição, os que no interior da bactéria infectada apenas se podem multiplicar e lisam a bactéria hospedeira no final do ciclo da vida.

O ciclo de vida lítico apresenta 3 fases:

1. Período de eclipse: neste período não se encontra nenhum fago, seja dentro ou fora da bactéria; o ácido nucleico fágico toma conta da maquinaria metabólica bacteriana e o mRNA e proteínas codificadas pelo fago são produzidos por forma a se formarem os componentes que originam novo fago. Ocorre uma expressão ordenada de síntese macromolecular dirigida pelo fago. O mRNA primeiramente sintetizado codifica as primeiras proteínas que são precisas para a síntese do ácido nucleico ( DNA ) do bacteriófago e também as necessárias para impedir a função de DNA, RNA e sínteses proteica bacterianas. Por vezes as primeiras proteínas sintetizadas sob comando do fago, degradam mesmo o cromossoma bacteriano. Após a síntese do DNA fágico, novos mRNA e novas proteínas são sintetizadas sendo estas proteínas as estruturais que compreendem as proteínas que procedem à elaboração e formação de novos fagos e as proteínas utilizadas na lise da parede bacteriana por forma a se dar a lise celular e dispersão dos fagos

2. Fase de acúmulo intracelular: nesta fase do ciclo lítico, o ácido nucleico do fago e as proteínas estruturais que foram sintetizadas, são montadas e partículas de fago se acumulam no interior da célula hospedeiras

3. Lise e libertação do fago: ao fim de algum tempo a bactéria lisa devido à acumulação de proteínas de lise do fago e os fagos recém formados são libertados e dispersos no meio. O número de fagos libertados por bactéria é de cerca de 1000

Ensaio de fago lítico:

ensaio em placa: fagos líticos são contabilizados num ensaio em placa sendo que uma placa é uma área clara resultante da lise da bactéria; cada placa é formada por um único fago infeccioso sendo denominado de unidade formadora de placa ( ufp ) e portanto infecciosa capaz de produzir uma placa.

O ciclo de vida lisogénico, também chamado de temperado, é aquele no qual os fagos se podem multiplicar pela via do ciclo lítico ou podem entrar em dormência no interior da célula hospedeira. Neste ciclo lisogénico não há transcripção da maioria dos genes e o genoma do fago permanece reprimido, sendo chamado de profago ao DNA do fago dado não ser um fago mas ter o potencial para o produzir sob determinadas condições. O DNA do fago integra-se, geralmente, no DNA bacteriano e sofre replicação em conjunto com o DNA bacteriano por forma a ser passado às células-filhas. A célula que contém o profago não é afectado e o estado de dormência pode persistir indefenidamente até alguma circunstância ser capaz de activar o profago.

Eventos que levam à lisogenia

Tomando o fago λ como exemplo temos:

• circularização do cromossoma do fago: o DNA do fago é de dupla cadeia com pequenas regiões de cadeia única na extremidade 5'. Estas regiões de cadeia simples são complementares, denominadas extremidades coersivas, e desta forma podem emparelhar e fechar o círculo do DNA, com uma ligação forte covalente. 

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• Recombinação sítio-específica: um evento recombinacional, que sofre catalização por uma enzima que o fago codificou, pode ocorrer entre um local específico do DNA de cromossoma bacteriano e um local específico do DNA do fago em forma circular sendo que daqui resulta que o DNA do fago passa a ser integrado no DNA bacteriano, como que fazendo apenas um ácido nucleico.  

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• Repressão do genoma do fago: o fago tem a capacidade de modificar uma proteína repressora, chamada de repressor, que é sintetizada e se liga a um local específico do DNA do fago que se denomina de operador e essa proteína repressora tem a capacidade de desligar a transcripção da maioria dos genes do fago com a importante excepção do gene repressor, resultando daqui um genoma reprimido do fago que se encontra integrado no cromossoma do hospedeiro. De salientar que o fago temperado apenas e só é capaz de reprimir o seu próprio DNA e não o de outros fagos, sendo desta forma a repressão muito específica e isto se denomina imunidade à super-infecção pelo mesmo fago.

Eventos que actuam com vista ao fim da lisogenia:

Sempre que uma bactéria lisogénica se depara com condições adversas, esta situação de lisogenia pode terminar sendo este processo denominado de indução. Entre as situações que podem levar à indução se incluem desecação, exposição a raios UV ou radiações ionizantes, exposição a agentes químicos mutagénicos entre outros.

Estas condições de stress proporcionam a síntese de proteases ( proteína Rec A ) capaz de destruir a proteína repressora, o que permite a expressão dos genes do bacteriófago com reversão do processo de integração no DNA bacteriano ( denominado de excisão ) e multiplicação lítica com consequente lise bacteriana e dispersão dos fagos.

Conversão lisogénica:

Uma célula que passa a ser lisogenizada, raras vezes mas acontecendo, permite a expressão de genes extras que o fago transporta, sendo a este processo dada a designação de conversão lisogénica ou conversão fágica e pode ter significado clínico como acontece com o Vibrio que passa a Vibrio cholerae ou no caso de fagos lisogénicos que transportam genes capazes de modificar o antigéneo O da Salmonella.

Também a produção da toxina do Corynebacterium diphetheriae é mediado por um gene transportado por um fago

Algumas propriedades dos Bacteriófagos

 

Algumas propriedades dos Bacteriófagos

Os bacteriófagos foram descobertos separadamente por Frederick Twort em 1915 e Félix D'Herelle, em 1917.

Devido ao muito mais rápido desenvolvimento de resistências e até multirresistências bacterianas, do que o surgimento de novos e mais potentes antibióticos, há necessidade de procura de novos tipos de tratamentos e neste sentido os bacteriófagos mostram-se uma escolha muito promissora.

Os bacteriófagos, como todos os vírus, não são seres vivos, não são organismos, são parasitas intracelulares obrigatórios dado não possuírem maquinaria celular imprescindível à sua multiplicação. Os vírus, em resumo, são por assim dizer um pedaço de material genético no interior de uma cápsula proteica. As células “parasitadas”, ou infectadas, por um vírus perdem a sua identidade celular original passando a actuar ao comando do material genético viral.

Os bacteriófagos são específicos do seu hospedeiro, pelo que atacam as bactérias de que são específicas mas não as células humanas ou outras bactérias que não o seu alvo, sendo assim que os fagos que atacam a E. coli não atacam as células intestinais humanas mas também não atacam a flora intestinal comensal. Cada fago apenas ataca uma estirpe específica de bactérias. Esta propriedade dos fagos pode ser vantajosa, como não atacando a flora comensal, mas também pode ser desvantajosa já que ao contrário dos antibióticos que podem combater vários tipos de bactérias, os bacteriófagos obrigam a saber-se, com precisão, a estirpe bacteriana responsável pela infecção.

Os bacteriófagos também têm a capacidade de penetrarem no biofilme ( matriz que protege a comunidade de bactérias ), ao contrário do que sucede com os antibióticos que não a penetram.

Outra capacidade dos fagos, que os antibióticos não apresentam, é a capacidade dos fagos chegarem a lugares onde os antibióticos não conseguem chegar.

Dado o organismo humano já estar habituado à presença de fagos, não é de esperar rejeição do organismo ao fago. Os fagos têm também a particularidade de se poderem multiplicar no organismo humano.

Dado os fagos serem inimigos naturais das bactérias, não é de esperar o desenvolvimento de resistências contra os fagos, o que é uma situação muito vulgar, e cada vez mais frequente, quando o tratamento é feito com antibióticos, sendo esta resistência das bactérias aos antibióticos transmitida às gerações bacterianas sucessivas descendentes da que forma a resistência.

Dificuldades técnicas existem para que a terapêutica com os fagos seja mais difundida e entre elas estão a dificuldade de encontrar os fagos, dificuldade em os manter viáveis num frasco de medicamento e dificuldade na replicação dos fagos em laboratório.

Note-se que onde estão as bactérias estão os seus fagos específicos, livres na Natureza. Assim, por exemplo, se queremos os fagos contra a bactéria da doença de Lyme, temos de os procurar nas carraças que transmitem a doença.

Outra dificuldade técnica existente para a utilização dos fagos, por exemplo para infecções intestinais, é o arranjar uma cápsula capaz de passar os sucos gástricos por forma a conseguir que os fagos apenas sejam libertados no intestino.

Os fagos podem ser virulentos, em que uma vez invadida a célula, imediatamente começam o processo de reprodução ( ciclo lítico ) lisando a célula de forma rápida e libertando novos fagos, ou serem fagos temperados, em que entram em fase de latência, inofensivos, e integram o material genético no DNA bacteriano, denominando-se de profago e que são copiados em cada divisão celular e passados às células da seguinte geração em conjunto com o DNA da bactéria hospedeira. Os fagos temperados não destroem a célula mas são capazes de a monitorizar, através de proteínas que eles codificam para essa função de monitorização. Se a célula hospedeira entra em stress por algum motivo, os fagos retomam a actividade, iniciando o ciclo lítico que leva à lise da bactéria. Isto é o que sucede com o fago T ou λ da E. coli.

Os profagos podem conferir propriedades às bactérias hospedeiras, mesmo no estado de profago dormente, como sucede com a bactéria Vibrio que se torna em Vibrio cholerae por um fago e provoca a cólera.

Phage display é um teste que estuda interacções de proteínas pela integração de múltiplos genes de um banco de genes em fagos.

Terapêutica com bacteriófagos, dada a especificidade dos fagos por uma estirpe bacteriana e assim não atacar as outras células, não tem revelado efeitos laterais.

O maior grupo de bacteriófagos é o Caudavirales, composto por capsídeo icosaédrico proteico, no interior do qual o DNA viral se encontra, e que se liga a uma cauda que é formada por um tubo cercado por uma estrutura proteica helicoidal contráctil e que penetra na célula da bactéria que infecta, e fibras longas na extremidade da cauda responsáveis pelo reconhecimento e ligação de forma irreversível do vírus à parede da bactéria infectada.

Os fagos podem ser de ciclo lítico ou de ciclo lisogénico, sendo que os de ciclo lisogénico obrigatoriamente, mais cedo ou mais tarde seguem para o ciclo lítico para se multiplicarem.

Os fagos de ciclo lisogénico, os profagos, podem codificar genes para resistência a antimicrobianos ou virulência, e desta forma apenas fagos obrigatoriamente líticos podem ser usados como terapêutica.

O isolamento dos fagos é feito de locais onde o seu hospedeiro se encontra, sendo depois feito o enriquecimento e isolamento por meio de centrifugação e filtragem das amostras e inoculação em placas onde o patogéneo esteja presente.

A terapêutica fágica tem vantagens sobre a antibioterapia no que diz respeito à eficácia contra alterações espontâneas que dão origem à resistência bacteriana e rápida replicação, fácil isolamento de novas espécies, diminuto impacto na flora comensal, uso dos fagos como mecanismo de inserção de genes de sensibilidade e antibióticos, reduzindo assim o surgimento de resistências.

Desvantagens dos fagos são o limite do estudo laboratorial a bactérias que se possam cultivar, bactérias que podem não estar acessíveis aos fagos, como no caso da Salmonella spp que reside dentro das células humanas. Também a passagem da produção do nível laboratorial para o nível industrial tem-se revelado difícil.

Os bacteriófagos são classificados em famílias, sendo os critérios utilizados nessa classificação o tamanho da cauda e a sua capacidade de contracção.

A família Myoviridae apresenta cauda longa e contráctil. A família Siphoviridae apresenta cauda longa não contráctil. A família Podoviridae apresenta cauda curta.

A análise dos bacteriófagos utiliza como metodologia o Sequenciamento do Genoma Completo seguido de análise de bioinformática

Fagos T ou Temperados :

1. são uma série de 7 fagos virulentos que infectam a E. coli

2. os fagos pares ( T2, T4 e T6 ) e T5 são fagos virulentos autónomos pois param todo o metabolismo bacteriano mediante infecção

3. os fagos T1, T3 e T7 são virulentos dependentes, uma vez que dependem da continuidade do metabolismo durante o ciclo lítico

4. os fagos T2, T4 e T6 apresentam 5-OHmetilcitosina no lugar da citosina

Bacteriófagos ou fagos

 

Bacteriófagos

Bacteriófago, também chamado de fago, é um vírus que infecta bactérias, sendo totalmente inócuo para as células humanas. Bacteriófagos são os vírus mais abundantes existentes na Terra, podendo ser encontrados nos locais mais diversos incluindo solo, água doce, água salgada ou o interior do organismo humano. Os bacteriófagos, como todos os vírus, são parasitas intracelulares obrigatórios uma vez que não possuem mecanismo metabólico próprio e precisam de células hospedeiras para a sua multiplicação.

Os bacteriófagos consistem de uma cápsula proteica no interior da qual se encontra o material genético viral. Eles se ligam a receptores específicos da superfície da célula bacteriana e injectam o seu material genético no material genético bacteriano. O material genético do fago usa o mecanismo celular bacteriano para se replicar e produzir novos vírus.

Bacteriófagos jogam um importante papel na regulação das populações bacterianas e mantém um balanço ecológico em muitos ambientes.

Bacteriófagos têm sido estudados como alternativa terapêutica aos antibióticos nas infecções bacterianas, uma vez que podem ser altamente específicos para certas bactérias, podendo também ser modificadas geneticamente por engenharia genética para aumentar a sua eficácia terapêutica, o que pode mostrar-se importante no combate das infecções bacterianas multirresistentes.

Os bacteriófagos diferem entre si e, por exemplo, o bacteriófago T, também chamado de bacteriófago λ, pode parasitar a E. coli, sendo este um bacteriófago capaz de alternar entre os ciclos lítico e lisogénico.

O bacteriófago é formado por 3 partes, nomeadamente cabeça, contendo o ácido nucleico, cauda e fibras caudais, todas proteicas. O fago liga-se à parede celular bacteriana, usando as proteinas da cauda. O fago perfura a parede celular bacteriana injectando o seu material genético, DNA ou RNA, deixando a cápsula vazia na face externa da parede celular bacteriana.

Dentro da célula hospedeira, que é a bactéria, o DNA viral multiplica-se, originando-se a síntese proteica viral, o que leva à formação de novos fagos que após algum tempo, e usando as enzimas específicas, leva à rotura da parede bacteriana e desta forma dispersão dos fagos com reinício do ciclo por nova infecção viral das bactérias. Este é o chamado ciclo lítico.

Em alternativa ao ciclo lítico, o bacteriófago pode incorporar o seu material genético no material genético bacteriano, passando a ser denominado de profago. Nesta situação, se multiplica e divide em conjunto com o do hospedeiro, dando origem a novas bactérias infectadas por fagos inactivos ou temperados. Este ciclo é denominado de ciclo lisogénico.

O fago inactivo pode assumir o controlo metabólico bacteriano, desligando-se do cromossoma bacteriano, e desta forma iniciar um ciclo lítico.

Os bacteriófagos podem ter importância em determinadas situações analíticas como acontece, por exemplo, quando se analisa a água contaminada por bactérias fecais que podem ser destruídas pela acção dos fagos existentes e dessa forma diminuir artificialmente a concentração bacteriana na água. Devido a estas interferências foi proposto que se usem os bacteriófagos como indicador da contaminação fecal em águas. Foi proposta a utilização de 3 grupos de bacteriófagos infectantes das bactérias do tracto intestinal humano e que são os colifagos somáticos, os bacteriófagos RNA F-específicos e os bacteriófagos que infectam Bacteroides fragilis.

Bacteriófago é um vírus que infecta as bactérias.

Os bacteriófagos variam muito entre si em formato bem como em material genético.

O genoma viral pode ser DNA ou, menos frequentemente, RNA, podendo conter de 4 a várias centenas de genes.

O capsídeo viral pode ter várias formas, como sendo icosaédrica, filamentosa ou em forma cabeça-cauda. A estrutura cabeça-cauda parece ser exclusiva de fagos não sendo encontrada em vírus de células eucariotas.

No ciclo de vida de um bacteriófago, do tipo lítico as suas fases são as seguintes:

1. Adsorção: em que proteínas da cauda viral se ligam a proteínas bacterianas específicas ( no caso do fago λ são proteínas transportadoras de açúcares ) existentes na superfície externa da célula bacteriana. 

   
   
   

2. Entrada: nesta fase o DNA nativo do fago é injectado no citoplasma bacteriano 

   
   
   

3. Replicação do DNA e síntese proteica: o DNA do fago é copiado sendo os genes do fago expressos por forma a que as proteínas virais sejam sintetizadas 

   
   
   

4. Montagem do novo fago: os capsídeos são montados pelas proteínas sintetizadas na fase 3 e o DNA é introduzido por forma a inúmeros fagos serem formados  

   
   
   

5. Lise: no final do ciclo lítico, proteínas do fago capazes de perfurar a membrana citoplasmática e parede celular bacterianas são sintetizadas; estas perfurações permitem a entrada da água para o interior da bactéria, o que faz expandir e romper, ou lisar, a bactéria.  

   
   
   

A rotura da bactéria permite a libertação de centenas de fagos que podem iniciar novos ciclos ao infectarem novas bactérias.

No ciclo lisogénico, ou temperado, o fago não mata a bactéria, antes ficando em estado de latência, havendo reprodução do fago sem destruição da célula bacteriana. Alguns fagos apenas usam o ciclo lítico mas outros, como o fago λ, conseguem alternar entre o ciclo lítico e o ciclo lisogénico.

O ciclo lisogénico tem as 2 primeiras etapas ( adsorção e injecção do DNA ) iguais às que ocorrem no ciclo lítico. Quando o DNA do fago se encontra no interior da bactéria, não é copiado de imediato ou expressado para a síntese proteica do fago. Ele se recombina com uma região particular do cromossoma da bactéria infectada, o que permite que o DNA viral se integra no da bactéria. O DNA do bacteriófago, que ficou integrado, se denomina de profago, não sendo activo e dessa forma não há expressão dos seus genes e, desta forma, não há produção proteica do fago e assim este não se forma. A divisão celular bacteriana é acompanhada por uma cópia do profago. Em determinadas condições, o profago pode tornar-se activo e deixar o cromossoma bacteriano e desencadear as restantes etapas do ciclo lítico ( replicação do DNA, síntese proteica e montagem do fago e lise ).

O fago segue para um ciclo lítico ou um ciclo lisogénico consoante a presença ou não de vários factores. Um dos factores é a quantidade de fagos que estiverem a infectar a célula de forma simultânea, sendo que quanto maior o número de co-infecções por bacteriófagos mais provável é o ciclo ser lisogénico.

A activação dos profagos, por forma a se desligar do cromossoma bacteriano e reiniciar o ciclo lítico parece ser desencadeada por agentes que danificam o DNA como sejam radiação UV e químicos.

Os bacteriófagos atacam apenas hospedeiros bacterianos e não células humanas sendo assim potencialmente óptimos agentes no combate das doenças bacterianas humanas.

Antes da descoberta dos antibióticos, os fagos eram usados no combate às infecções bacterianas, mas com o aparecimento dos antibióticos, os fagos foram sendo progressivamente abandonados. Actualmente, com o surgimento de bactérias multirresistentes, os fagos estão sendo novamente a ser reutilizados com maior frequência.

Nota: Fago T, do inglês, Temperate Phage

Faro λ, do inglês, Lambda Phage

Fagos capazes de transportar o DNA viral para dentro da bactéria, como a E.coli

VEXAS - síndrome reumático-hematológico novo

 

VEXAS . síndrome reumático-hematológico novo

No final de 2020 foi descrito pela primeira vez um síndrome reumático-hematológico raro, ao qual foi atribuída a designação de VEXAS. É uma patologia auto-imune definida pelo genótipo e não pelo fenótipo clínico.

VEXAS é um acrónimo de Vacuolização celular, enzima E1 da ubiquitina, cromossoma X, Autoinflamatória e Somática, que se aplica a uma situação inflamatória severa que ataca tipicamente indivíduos do sexo masculino com mais de 50 anos. Caracteristicamente a situação apresenta-se com extrema fadiga e mal estar, febre sem etiologia aparente e irritação cutânea dolorosa, dispneia, afectando também a medula óssea com leucopenia, trombocitopenia e anemia tipicamente macrocítica.

Devido a ser uma doença causada por mutação no cromossoma X, é uma situação muito mais frequente no sexo masculino, mas a mutação ocorre durante a vida extra-uterina, tipicamente adulta, e por isso não é transmissível nem é uma situação infecciosa.

VEXAS deve ser colocado como hipótese quando há uma sobreposição de sintomatologia inflamatória e hematológica.

A VEXAS é de difícil diagnóstico, fazendo diagnóstico diferencial com patologias como policondrite recidivante, poliartrite nodosa, dermatose neutrofílica febril ou artrite gigantocelular, sendo que a relação entre elas advém da mutação somática UBA 1, um gene ligado à ubiquitinação das proteínas mal dobradas e que se encontra no codon 41 do cromossoma X.

Homens de meia idade com sintomatologia reumatológica, febre periódica, infiltrados pulmonares, dermatite neutrofílica, história tromboembólica venosa e alterações hematológicas como síndrome mielodisplásico, mieloma múltiplo ou gamapatia monoclonal são o principal grupo de risco desta patologia.

Condrite, particularmente das orelhas e do nariz, não atingindo as vias respiratórias nem o torax, é um sinal muito frequente e caractrerístico. É comum os doentes afirmarem que lhes é impossível colocar os óculos no nariz devido à dor que isso lhes causa.

Laboratorialmente observa-se anemia macrocítica com níveis séricos normais de vitamina B12 e ácido fólico, altos títulos de marcadores inflamatórios de fase aguda como VS ( > 65 mm/1ª hora ) ou PCR ( > 55 ng/ml ) e cerca de metade dos doentes apresentam autoanticorpos positivos. Na medula óssea os percursores eritróides e mielóides apresentam vacuolização e observam-se dispoieses e displasias hematológicas. A gasimetria revela hipoxemia.

A taxa de mortalidade do VEXAS é alta sendo que até metade dos doentes diagnosticados não sobrevivem mais de 5 anos após o diagnóstico.

A incidência de VEXAS é de cerca de 6 vezes superior nos homens do que nas mulheres, sendo que se calcula existirem 13200 homens e 2300 mulheres nos USA com a patologia.

Na VEXAS há atingimento inflamatório dos vasos sanguíneos originando vasculites. Apresenta-se também adenopatias e inflamação pulmonar e ocular. Trombocitopenia também ocorre com alguma frequência.

O diagnóstico definitivo de VEXAS é feito pela determinação genética da mutação de UBA 1.

Este síndrome VEXAS é uma patologia causada por uma mutação missense somática das células mielóides no codon 41 do gene UBA 1 localizado no cromossoma X, em que há uma substituição do amino-ácido metionina por uma treonina, valina ou leucina, levando a translação reduzida da isoforma UBA 1b com perda da ubiquitinação e consequente inflamação grave.

Os diagnósticos diferenciais mais frequentes a fazer são de policondrite ( 53 % ), SMD ( 35 % ) e síndrome de Sweet ( 20 % ).

As variantes mais comuns na metionina 41 são a treonina ( pMet41Thr ), valina ( pMet41Val ) e leucina ( pMet41Leu ), sendo esta a ordem de frequência . Foram ainda encontrados raros casos de mutação fora do codon 41.

A mortalidade global é de 27% sendo a sobrevida média de 10 anos após o início da sintomatologia, sendo que a mortalidade é mais frequente na variante da valina ( 50 % ) comparativamente com as outras variantes em que a frequência é de 18 % para a variante leucina e 22 % para a variante treonina. A sobrevivência é de 9 anos para a variante valina que é significativamente inferior às variantes leucina e treonina.

A sobrevivência também é significativamente inferior para os doentes que ficam dependentes de transfusões.

Verifica-se haver uma relação entre genótipo, falência medular e sobrevivência nestes doentes.

Importante na caracterização da VEXAS é o facto de este síndrome ancorar uma mutação somática no codon 41 do gene UBA 1 que é onde se codifica a enzima E1 da ubiquitina.

Foi demonstrado que esta mutação origina uma perda da forma UBA 1 citoplasmática , cujo código inicial é a metionina 41 e não a metionina 1 que é o código de início da forma nuclear da proteína E1. A diminuição da UBA 1 citoplasmática leva a um aumento dos níveis séricos das citoquinas e dessa forma causa efeitos inflamatórios graves.

Mutação somática: mutação ocorrendo na vida adulta; geralmente causa efeitos neutros mas

podem ser benéficos

Mosaicismo: mutação pós-zigótica numa altura precoce do desenvolvimento ou nas gónadas

dos progenitores

VEXAS, estima-se que afecte os rins em cerca de 10 % dos casos originando nefrite intersticial

VEXAS é uma doença genética apresentada sob a forma de mosaicismo o que aponta para o facto de a mutação ter ocorrido num período de vida já tardio ( adulto ). Os doentes com VEXAS não apresentam a mutação em todas as células sendo que parte delas apresenta o gene nativo e outra parte apresenta a mutação. O gene mutado é encontrado nas células da linhagem mielóide que são as responsáveis pela inflamação sistémica e actuam como primeira linha na defesa do organismo contra os agentes infecciosos.

Num doente com condrite do nariz ou orelhas, VEXAS pode ser diagnosticado com acuidade de 96 % quando se encontram os seguintes critérios:

- sexo masculino e

- volume globular médio superior a 100 fl e/ou

- contagem plaquetária inferior a 200000 plaquetas/microlitro

O tratamento do síndrome VEXAS baseia-se na corticoterapia sendo que também se usa terapêutica biológica, como o taxilizumab. Transplante medular é uma opção válida na situação em que a mutação UBA 1 se encontra na medula óssea. Tratamento com inibidores de JAK ou IL-6 tem sido efectuada também.

suPAR - Soluble urokinase plasminogen activator receptor

 

suPAR - Soluble urokinase plasminogen activator receptor

suPAR, ou activador do plasminogéneo da uroquinase, é uma proteína e forma solúvel da uPAR que se exprime principalmente em células imunes, endoteliais ou musculares lisas.

uPAR é um receptor que se liga à membrana celular para o activador do plasminogéneo uroquinase ou uPA ou vitronectina.

O sistema activador do plasminogéneo urokinase-type é formado por uma protease, um receptor ( uPAR ) e inibidores. uPAR foi caracterizado, originalmente, como um cofactor para a activação do plasminogéneo através do ligando activador de plasminogéneo urokinase-type. Estruturalmente é uma glicoproteína de membrana ligada à glicosilfosfatidilinositol consistindo de 3 domínios homólogos, designados DI, DII e DIII.

A remoção da glicosilfosfatidilinositol origina uma forma solúvel designada suPAR. A clivagem da uPAR pode ocorrer na ligação de ancoragem da glicosilfosfatidilinositol e na ligação entre os domínios DI e DII, o que leva a que suPAR seja uma proteína de 20 KDa ou 50 KDa conforme o local de clivagem e de glicosilação

uPAR tem sido associada a múltiplas moléculas de sinalização e à mediação da transdução do sinal.

Moléculas indutoras de quimiotaxia hiperregulam uPAR em diversos tipos celulares incluindo neutrófilos, macrófagos, linfócitos, células endoteliais e células malignas.

uPAR tem capacidade para promover a migração e adesão leucocitária a β-integrinas, bem como tem papel fundamental na proliferação celular, angiogénese e fibrinólise.

uPAR solúvel pode ser determinada a sua concentração no sangue, urina, saliva, lavado broncoalveolar e LCR.

suPAR, similar a uPAR ancorado, também participa em funções imunológicas como adesão celular, migração, quimiotaxia, proteólise, activação imunológica, remodelação tissular, invasão celular e transdução de sinal.

Concentrações elevadas de suPAR séricas são marcadores da activação dos sistemas inflamatórios e imunológicos. Níveis elevados de suPAR foram considerados como preditivos para a severidade de doenças como bacteriemia, HIV, meningite bacteriana, tuberculose pulmonar activa, pneumonia associada a ventiladores com sepsis e em doentes em unidades de cuidados intensivos com ou sem sepsis.

suPAR também foi descrito como sendo a causa de doença renal crónica glomeruloesclerose segmentar focal.

O melhor cut-off preditivo de mortalidade dos níveis plasmáticos da suPAR é 11 ng/ml com uma sensibilidade de 83% e especificidade de 76%.

suPAR plasmático, um marcador do estado imunológico dos doentes com HIV, correlaciona-se com dismetabolismo destes doentes. Concentração de suPAR no LCR se correlaciona com o valor preditivo de mortalidade dos doentes com meningite.

O valor diagnóstico de suPAR no diagnóstico de doentes com sepsis severa parece ser similar ao da PCT ou IL 6.

suPAR é um preditor forte de mortalidade aos 28 dias, 90 dias e 1 ano e dá uma melhor estratificação de risco do que outros marcadores inflamatórios como PCT, PCR ou IL 6.

Concentração de suPAR reflete o estado inflamatório do doente e níveis elevados no soro são encontrados em doenças infecciosas e cancro.

suPAR apresenta-se em 3 formas: suPAR ( I – III ), suPAR ( II – III ) e suPAR ( I ) com diferentes propriedades entre elas.

suPAR total é um regulador de uPAR/uPA enquanto suPAR ( II – III ) tem propriedades quimiotáticas que promovem a resposta imune.

suPAR foi proposta como marcador de carcinoma colorrectal. As concentrações séricas de suPAR são significativamente superiores em doentes com carcinoma colorrectal do que doentes com doença não maligna. Os níveis de suPAR aumentam durante a carcinogénese. Embora nenhuma das formas de uPAR que circulam no sangue possam ser consideradas específicas de cancro, a expressão de uPAR pode ter utilidade no diagnóstico precoce de carcinoma colorrectal em conjunto com outros dados clínicos e outros marcadores.

Estudo realizado na Faculdade de Ciências Médicas da Universidade Nova de Lisboa com o objectivo de determinar a performance de suPAR em unidades de cuidados intensivos na previsão da mortalidade destes doentes concluiu que este biomarcador suPAR é um fraco marcador de previsão de prognóstico dos doentes após cuidados intensivos.

suPAR é um marcador importante capaz de refletir falência orgânica como seja falência hepática ou renal.