O que é Shigella?

Primeiro descoberto em 1896 por Kiyoshi Shiga, um microbiologista japonês, Shigella é um gênero composto de bactérias Gram-negativas que causam diarréia bacteriana em seres humanos e alguns primatas.

Os membros deste grupo são sugeridos ter evoluído entre 35.000 e cerca de 170.000 anos atrás, o que os torna alguns dos primeiros patógenos humanos. Eles podem ser encontrados em todo o mundo e são responsáveis por entre 5 a 15% de todos os casos de diarréia (cerca de 165 milhões de casos de disenteria).

Todos os membros deste grupo são em forma de bastão e não-móteis. Embora sejam também não capsulados, as espécies Shigella demonstraram ser capazes de sobreviver a condições severas como o congelamento e níveis relativamente altos de pH. No entanto, elas podem ser facilmente destruídas através de tratamentos térmicos.

O género Shigella consiste em quatro grupos serológicos que incluem:

• Shigella dysenteriae (Grupo A e consiste em 15 serotipos)
• Shigella flexneri (Grupo B e consiste em 6 serotipos)
• Shigella boydii (Grupo C e consiste em 18 serotipos)
• Shigella sonnei (Grupo D e consiste em 1 serotipo)

Classificação

>

– Reino: Bactérias – Prokaryotes unicelulares

– Filo: Proteobactérias – Bactérias Gram-negativas, a maioria das quais são patogénicas por natureza. Algumas das espécies fazem parte da microbiota humana normal enquanto outras são de vida livre.

– Classe: Gammaproteobactérias – Bactérias Gram-negativas, a maioria das quais em forma de bastão. Enquanto um bom número de espécies neste grupo são patogênicas, outras, como as bactérias de enxofre roxo usam a energia da luz para produzir moléculas orgânicas.

>

– Ordem: Enterobacterales – Os membros deste grupo são bactérias Gram-negativas em forma de bastão. Elas também não formam esporos e existem como anaeróbios facultativos.

– Família: Enterobacteriaceae – Bactérias Gram-negativas em forma de vara que são não móveis e não formadoras de esporos. São também bactérias anaeróbicas facultativas, sendo a maioria das espécies patogénicas.

– Género: Shigella

Características do género Shigella são descritas abaixo:

Características da Shigella

As espécies Shigella são pequenos organismos unicelulares com uma morfologia em forma de bastão. Dependendo da espécie, podem variar entre 1 e 6um no comprimento e 0,3 a 1um no diâmetro. Shigella dysenteriae, por exemplo, podem variar de 2 a 4um de comprimento e 0,4 a 0,6um de diâmetro.

Como muitas outras bactérias Gram-negativas, as espécies de Shigella têm uma membrana interna e externa com uma única camada de peptidoglicano que separa as duas. Enquanto as duas membranas consistem em uma camada lipídica, a membrana externa tende a ser assimétrica e é caracterizada por moléculas de lipopolissacarídeo (LPS) e outras proteínas.

A membrana interna, por outro lado, é composta principalmente de fosfolípidos como muitas outras membranas celulares.

* As espécies de Shigella têm o antígeno O no seu lipopolissacarídeo. Este é um componente importante do LPS que serve como base para a subdivisão dos serotipos de Shigella. O antígeno O consiste em unidades O (oligossacarídeo repetidoras) que por sua vez contém entre dois (2) e oito (8) resíduos de açúcares de ampla gama

Como é o caso de muitas outras bactérias Gram-negativas, as espécies de Shigella também possuem uma fina parede celular que consiste em uma única camada de peptidoglicano. Esta camada consiste em N-acetilglucosamina e ácido N-acetilmurâmico. Devido à espessura da camada de peptidoglicano (que é fina), as células de Shigella não podem reter a coloração primária durante a coloração de Gram.

* As espécies de Shigella são não-capsuladas e portanto carecem da camada de polissacarídeo que envolve a célula em algumas bactérias.

Como procariotas, a Shigella tem uma estrutura muito simples quando comparada às células eucarióticas – Falta-lhes organelas ligadas à membrana. No entanto, elas têm uma série de organelas importantes incluindo ribossomos e material genético na forma de um único cromossomo circular, bem como um plasmídeo.

Características dos quatro grupos sorológicos

Como mencionado, o gênero Shigella é dividido em quatro grandes grupos sorológicos.

Como membros do gênero Shigella, os quatro grupos têm uma série de semelhanças, incluindo o fato de que todos eles são Gram-negativos e não-móteis, etc. No entanto, eles também têm uma série de diferenças, o que torna possível distingui-los uns dos outros.

Baseado na fisiologia, os estudos mostraram que os serogrupos A, B, e C são muito semelhantes. Por esta razão, as reacções positivas de β-D-galactosidase e ornitina descarboxilase são utilizadas para diferenciar S. sonnei (serogrupo D) dos outros grupos.

A maioria dos serotipos dos grupos B, C e D pode ser identificada pela sua capacidade de fermentação do manitol. Este teste pode portanto ser usado para diferenciar Shigella flexneri, Shigella boydii, e Shigella Sonnei da Shigella dysenteriae.

Algumas das outras características usadas para diferenciar entre os quatro serogrupos incluem:

– Com excepção do serogrupo D (Shigella sonnei), todos os outros serogrupos são Ornitina descarboxilase (ODC) negativa

– Todos os serogrupos (com excepção da Shigella sonnei) não fermentam lactose e sacarose

– Ferment glucose sem produção de gás

Identificação da Espécie Shigella: Teste de aglutinação

Partindo de algumas das características descritas acima, a espécie Shigella pode ser identificada usando um anti-soro de Shigella polivalente. Essencialmente, este teste envolve a mistura da bactéria com um anti-soro que contém anticorpos específicos de Shigella.

Aqui, as bactérias se aglomerarão na presença de antissoro homólogo, o que permite a identificação da espécie.

A seguir estão algumas das etapas envolvidas neste procedimento:

– Usando um conta-gotas, colocar duas gotas separadas de soro numa lâmina de vidro limpa – Certificar-se que existe alguma distância entre as duas gotas

– Usando um laço de arame estéril, obter e emulsionar uma colónia de bactérias de cultura com as duas gotas de solução salina para fazer uma suspensão lisa – Isto envolve simplesmente misturar a colónia de bactérias com as duas salinas (independentes uma da outra) para fazer uma suspensão lisa

>

– A uma das suspensões (usadas como controlo) adicionar uma gota de solução salina e misturar

>

>

– À segunda suspensão, adicionar uma gota do anti-soro e misturar

– Por cerca de um minuto, balance suavemente o slide para frente e para trás e verifique se a aglutinação ocorre

* Se a aglutinação ocorrer na segunda suspensão (aquela à qual o anti-soro foi adicionado), então é possível identificar a espécie dependendo do anti-soro utilizado.

Onde se encontra a Shigella Found?

>As espécies de Shigella não são comumente encontradas vivendo livremente no ambiente. No entanto, são parasitas intracelulares facultativos e, portanto, podem sobreviver fora do corpo do hospedeiro. Uma vez libertadas no ambiente (juntamente com a matéria fecal), as espécies de Shigella podem sobreviver sem um hospedeiro durante cerca de 50 dias.

Parte de matéria fecal e esgoto, elas também podem ser encontradas em fontes de água e material alimentar contaminado. Por esta razão, um indivíduo pode ser infectado se ingerir material alimentar contaminado ou beber água contaminada.

De acordo com os estudos, os alimentos que requerem muito manuseio durante a preparação são os que têm maior probabilidade de estarem contaminados. Estes incluem batatas, leite e queijo, frango, peixe e saladas, entre outros. Enquanto tanto a água como os alimentos contaminados podem ser a fonte de infecções, as infecções por Shigella de origem alimentar são mais comuns, de acordo com dados de saúde pública.

Com respeito à distribuição, as espécies de Shigella podem ser encontradas em todo o mundo. Algumas espécies são mais abundantes em certas regiões do que outras. Por exemplo, a Shigella dysenteriae (serogrupo A) que consiste em 15 serotipos é comumente encontrada em partes da África, América Central, bem como no subcontinente indiano.

Nestas regiões, a bactéria Shigella dysenteriae tipo 1 tem sido associada a epidemias mortais se não for controlada. O Serogrupo B (Shigella flexneri), também é comumente encontrado na maioria das nações em desenvolvimento. Nessas regiões, no entanto, a espécie causa disenteria menos grave em comparação com a Shigella dysenteriae.

Como comparada ao serogrupo A, o serogrupo C (Shigella boydii) é comumente encontrado no subcontinente indiano e raramente em nações industrializadas. Finalmente, o serotipo D é comum na maioria das nações desenvolvidas, mas as infecções são geralmente leves.

* As moscas também desempenham um papel importante na transmissão das bactérias da matéria fecal para o material alimentar ou água potável.

Infecção

A infecção por Shigella é conhecida como shigellosis e é comum em todo o mundo. Em países do terceiro mundo, estas infecções têm sido associadas a uma taxa de mortalidade relativamente elevada em comparação com surtos em nações desenvolvidas, particularmente entre as crianças.

Como mencionado, a espécie Shigella pode sobreviver no ambiente por um determinado período de tempo. Uma infecção, portanto, ocorre quando um indivíduo ingere alimentos contaminados (particularmente vegetais crus ou frescos, frango, produtos de padaria, etc.) ou bebidas com água contaminada.

Uma infecção pode resultar de dedos sujos de um indivíduo (por exemplo, paciente ou criança, etc.) ou após a transferência por moscas que se tenham reproduzido em fezes contaminadas. Por esta razão, é importante cozinhar bem os alimentos, lavar as mãos com água e sabão e limpar adequadamente as frutas e vegetais para controlar a propagação desta infecção.

Parte da via fecal-oral de transmissão, estudos mostraram que as infecções ocorrem por contato oral-anal.

* Estas infecções também foram observadas entre gorilas, assim como em alguns macacos. No entanto, este só tem sido o caso em áreas onde estes primatas estão muito próximos de seres humanos e não na natureza.

>A ingestão de Shigella é, na sua maioria, capaz de sobreviver a condições ácidas do estômago, o que é uma das principais adaptações da bactéria. A fim de estabelecer uma infecção produtiva ou bem sucedida, as bactérias têm de invadir as células epiteliais do cólon e depois espalhar-se para outras células.

Antes de realmente invadirem as células epiteliais que revestem o intestino grosso, as bactérias Shigella são primeiro absorvidas por células epiteliais especializadas do intestino delgado, conhecidas como células Microfold (células M).

Localizadas no tecido linfóide associado ao intestino delgado das manchas de Peyer no intestino delgado, as células M desempenham um papel importante na absorção de antígenos microbianos no intestino, levando-os para o tecido linfóide associado ao intestino delgado (GALT) e, em seguida, obtêm uma resposta imunológica.

No tecido linfóide associado ao intestino, estas bactérias são engolfadas por macrófagos. No macrófago, as bactérias perturbam o vacúolo do fagosoma onde está contido e deslocam-se para o citosol onde prolifera e consequentemente causam a morte destas células (macrófagos).

Antes de a Shigella ser libertada dos macrófagos moribundos, estudos têm mostrado células Shigella a começarem a libertar os efectores T3SS que estão envolvidos na invasão celular. No entanto, antes de invadirem as células epiteliais do intestino grosso, elas primeiro aderem a estas células (na superfície basolateral das células epiteliais) usando IcsA (Shigella surface proteins) que atua como uma aderência.

A fixação destas células às células hospedeiras, elas ativam sua própria internalização nas células através da produção do sistema de secreção tipo III (T3SS).

Nas células hospedeiras (células epiteliais do intestino grosso), a Shigella continua a multiplicar-se e a aumentar em número. No processo, elas causam danos ao DNA, bem como danos mitocondriais que provocam necrose e morte associada à apoptose.

Para se espalhar do lado basolateral da célula para a submucosa do cólon, a Shigella se move de uma célula para outra através de um processo conhecido como Paracytophagy. Esta é uma motilidade baseada em actina que envolve a utilização de maquinaria de actina da célula hospedeira para o parasita se mover de uma célula para outra.

Aqui, as proteínas de superfície de Shigella (IcsA) interagem primeiro com a proteína neuronal Wiskott – Síndrome de Aldrich e ativam-na. Por sua vez, a proteína neuronal Wiskott – Síndrome de Aldrich recruta um complexo proteico de sete subunidades conhecido como Arp2/3 que está envolvido na polimerização da actina.

Actina produzida aqui promove a motilidade Shigella de uma célula para outra através da formação de protusões na membrana das células hospedeiras.

* Em comparação com alguns dos outros patógenos que causam diarréia em seres humanos, a Shigella é altamente contagiosa e apenas algumas poucas células individuais (cerca de 200) são necessárias para causar uma infecção bem sucedida.

Shigella Toxin

Além de invadir células e afetar vários processos celulares, a bactéria Shigella produz toxinas que impactam as funções celulares. O lipopolissacarídeo da Shigella (localizado na membrana externa), consiste no lipídio A e demonstrou possuir atividades endotóxicas.

Esta toxina estável ao calor demonstrou causar uma febre após uma infecção bem sucedida pela bactéria. Geralmente, a endotoxina não é altamente específica e tem um grau de potência relativamente baixo. Independentemente disso, ela causa febre, que é um dos sintomas da infecção.

Parte da endotoxina, a Shigella também produz uma exotoxina conhecida como toxina Shiga. Uma das toxinas Shiga mais comuns é a Shiga toxina (Stx) produzida pela Shigella dysenteriae 1. No entanto, algumas das outras espécies de Shigella também têm demonstrado produzir estas toxinas.

Embora o componente aglutinante da toxina permita a sua ligação às células alvo, os componentes enzimáticos contribuem para a sua entrada na célula.

Antes de indivíduos infectados, a toxina Shiga tem os seguintes efeitos:

Enerotoxina – Como enterotoxina, a toxina Shiga bloqueia a absorção de várias substâncias (glucose, aminoácidos, electrólitos, etc) pelas células epiteliais do lúmen do intestino. Elas conseguem isso através da adesão aos receptores intestinais, impedindo a absorção – No processo, isso também resulta no acúmulo de líquidos, pois a absorção é inibida.

Efeitos citotóxicos – No intestino grosso, a subunidade de ligação da toxina (subunidades B) liga-se ao glicolipídeo localizado na célula hospedeira. Isto é seguido pela entrada da subunidade enzimática que inactiva a subunidade ribossómica 60S, afectando assim a síntese proteica. Ao inibir a síntese proteica, a toxina causa a morte das células.

Efeito neurotóxico – Os efeitos neurotóxicos da toxina Shiga envolvem o bloqueio dos impulsos nervosos. Consequentemente, isto contribui para a paralisia. Alguns dos sinais de neurotoxicidade incluem febre e cãibras abdominais.

* A bactéria Shigella é liberada no ambiente durante a defecação e o ciclo continua quando a matéria fecal contamina a água potável ou o material alimentar.

Sintomas

Usualmente, os pacientes começam a apresentar sintomas de shigellosis 3 dias após o contato inicial com o patógeno. No entanto, em alguns casos, isto pode ocorrer uma semana após o contato.

Um dos sintomas mais comuns da shigelose é diarréia aquosa que pode estar associada a vômitos e desidratação moderada. Como mencionado, um dos efeitos da toxina Shigella é que ela impede a absorção de várias substâncias que, por sua vez, resulta em acúmulo de líquidos.

No processo, isto contribui para a diarréia aquosa. Além da diarréia aquosa, a disenteria é a outra apresentação clínica desta infecção. Esta também pode ser caracterizada por uma mucóide e fezes ligeiramente ensanguentadas.

Alguns dos outros sintomas da shigellosis podem incluir:

• Cólicas abdominais
• Nausea
• Febre
• Sensibilidade do estômago

Mancha de Gramas

Requisitos

• Amostra – As amostras que podem ser usadas incluem muco das fezes, fezes ou uma amostra de colónia de cultura
• Reagentes de coloração de grama
• Prateleira de coloração
• Dispositivo de coloração de vidro
• Água
• Calor
• Queimador de bunsen
• Laço de fio

Procedimento

– Usando um laço de fio estéril, obter uma pequena quantidade da amostra e criar um esfregaço fino numa lâmina de vidro limpa – É sempre importante garantir que a lâmina e o laço de arame são ambos estéreis, a fim de evitar a contaminação.

– Cuidadosamente passe a lâmina sobre a chama do queimador de Bunsen para fixar o calor – A lâmina pode ser passada sobre a chama cerca de 3 vezes, evitando o superaquecimento.

– Deixe a lâmina secar ao ar e depois inundar com violeta cristal por cerca de 1 minuto.

– Lave suavemente a lâmina com um fluxo de água corrente (cerca de 2 segundos).

>

– Encha a lâmina com iodo de Gram (mordente) e deixe-a repousar durante cerca de 1 minuto.

>

– Volte a lavar cuidadosamente a lâmina com um fluxo de água corrente (cerca de 2 segundos).

– Adicione algumas gotas (gota a gota) do agente descolorante (álcool etílico 95% ou acetona) até que a lâmina fique limpa.

>

– Encher a lâmina com a coloração de contra-mancha/secundário (por exemplo, Safranin) e deixar repousar durante cerca de 1 minuto

– Lavar suavemente a lâmina num fluxo de água corrente.

– Observe a lâmina sob imersão de óleo.

Observação

– Quando visto sob o microscópio, a espécie Shigella aparecerá como varas que podem variar entre 1 e 6um de comprimento, dependendo da espécie. Elas também são avermelhadas de cor rosa, uma vez que assumem a cor da cor da mancha.

Diferença entre Shigella e Salmonella

Salmonella e Shigella (membros da família Enterobacteriaceae) são algumas das causas mais comuns de doenças bacterianas de origem alimentar em diferentes partes do mundo.

Embora tenham várias semelhanças (por exemplo são ambas em forma de bastão, bactérias Gram-negativas), os dois tipos de bactérias têm uma série de diferenças que podem ser usadas para distingui-las.

Estas incluem:

Motilidade – Ao contrário da Salmonella que tem vários flagelos usados para a adesão, formando um biofilme, e movimento, a Shigella não tem esta estrutura. Por esta razão, elas são frequentemente descritas como não móveis.

Resistência aos ácidos – Após a ingestão de Shigella, estudos mostraram que as bactérias são mais resistentes ao ácido gástrico quando comparadas com algumas das outras bactérias intestinais (Salmonella, etc). Isto tem sido atribuído à expressão de proteínas como GadA/B que permitem que as bactérias sobrevivam o tempo suficiente para invadir as células intestinais.

Porque a Salmonella não é resistente ao ácido gástrico, as bactérias têm demonstrado depender de material alimentar para a sua sobrevivência, bem como baixar o seu próprio pH.

Dose de infecção – Na shigellosis, apenas um pequeno número de células bacterianas é necessário para causar uma infecção (cerca de 200 células). No entanto, é necessário um grande inóculo de Salmonella para que uma infecção ocorra. Por exemplo, são necessárias pelo menos 100000 células de Salmonella typhi para causar a tifóide.

Sulfureto de hidrogénio – Ao contrário da Shigella, a Salmonella (S. enterica) produz sulfureto de hidrogénio que é uma das características usadas para a sua identificação.

Infecção – A Shigella afeta principalmente o intestino grosso enquanto que a Salmonella afeta tanto o intestino delgado quanto o grosso.

Doença – Enquanto que a Shigella causa a Shigellosis em seres humanos e alguns primatas, a Salmonella causa a Salmonellosis em seres humanos e alguns animais. Aqui, porém, os sintomas podem ser semelhantes (por exemplo, febre, diarréia, dor abdominal, etc.).

* Enquanto ambos Salmonella e Shigella são ambos em forma de bastão, as espécies de Shigella são geralmente delgadas (0,3 a 1um de diâmetro) em comparação com a Salmonella que varia entre 0,7 e 1,5um de diâmetro. Além disso, a Shigella só tem fimbriae em sua superfície, enquanto que a Salmonella tem tanto fimbriae como flagella em sua superfície.

Volta para Bactérias página principal, Eubacteria

Volta de Shigella para MicroscópioMaster home

>

Arun Bhunia. (2007). Patógenos Microbianos de Origem Alimentar: Mecanismos e Patogénese.

Ewing. W.H. (1986). Edwards & Ewing’s Identification of Enterobacteriaceae. 4ª edição.

Hiroshi Ashida, Minsoo Kim, e Chihiro Sasakawa. (2014). Manipulação do caminho da morte da célula hospedeira por Shigella.

Lu Feng et al. (2004). Caracterização estrutural e genética do Shigella boydii tipo 13 O Antigen.

Public Heath England. (2015). UK Standards for Microbiology Investigations

Identificação da espécie Shigella.