22.2: Infecções bacterianas do trato respiratório

Objetivos de

• Identifique as bactérias mais comuns que podem causar infecções do trato respiratório superior e inferior
• Compare as principais características de doenças bacterianas específicas do trato respiratório

O trato respiratório pode ser infectado por uma variedade de bactérias, tanto gram-positivas quanto gram-negativas. Embora as doenças que causam possam variar de leves a graves, na maioria dos casos, os micróbios permanecem localizados no sistema respiratório. Felizmente, a maioria dessas infecções também responde bem à antibioticoterapia.

Infecções estreptocócicas

Uma infecção comum do trato respiratório superior, a faringite estreptocócica (faringite estreptocócica) é causada pelo Streptococcus pyogenes. Essa bactéria gram-positiva aparece como cadeias de cocos, conforme visto na Figura\(\PageIndex{1}\). Rebecca Lancefield classificou sorologicamente os estreptococos na década de 1930 usando antígenos de carboidratos das paredes celulares bacterianas. S. pyogenes é o único membro dos estreptococos do grupo A de Lancefield e é frequentemente referido como GAS ou estreptococos do grupo A.

Figura\(\PageIndex{1}\): Esta micrografia eletrônica de varredura de Streptococcus pyogenes mostra o fenótipo celular característico que se assemelha a cadeias de cocos. (crédito: modificação do trabalho dos Centros de Controle e Prevenção de Doenças dos EUA - Medical Illustrator)

Semelhante às infecções estreptocócicas da pele, as membranas mucosas da faringe são danificadas pela liberação de uma variedade de exoenzimas e exotoxinas por esse patógeno extracelular. Muitas cepas de S. pyogenes podem degradar os tecidos conjuntivos usando hialuronidase, colagenase e estreptoquinase. A estreptoquinase ativa a plasmina, o que leva à degradação da fibrina e, por sua vez, à dissolução dos coágulos sanguíneos, o que auxilia na disseminação do patógeno. As toxinas liberadas incluem estreptolisinas que podem destruir os glóbulos vermelhos e brancos. Os sinais clássicos de faringite estreptocócica são febre acima de 38 °C (100,4 °F); dor faríngea intensa; eritema associado à inflamação faríngea; e amígdalas palatinas vermelhas escuras inchadas, geralmente pontilhadas com manchas de pus; e petéquias (hemorragias microcapilares) no palato mole ou duro (teto) da boca) (Figura\(\PageIndex{2}\)). Os linfonodos submandibulares abaixo do ângulo da mandíbula também costumam ficar inchados durante a faringite estreptocócica.

Algumas cepas de estreptococos do grupo A produzem toxina eritrogênica. Essa exotoxina é codificada por um bacteriófago temperado (vírus bacteriano) e é um exemplo de conversão de fago (veja The Viral Life Cycle). A toxina ataca as membranas plasmáticas das células endoteliais capilares e causa escarlatina (ou scarlatina), uma erupção cutânea vermelha fina disseminada na pele, e língua de morango, uma erupção vermelha na língua (Figura\(\PageIndex{2}\)). Casos graves podem até levar à síndrome do choque tóxico estreptocócico (STSS), que resulta da produção massiva de superantígenos que leva ao choque séptico e à morte.

O S. pyogenes pode ser facilmente transmitido por contato direto ou transmissão de gotículas através da tosse e espirro. A doença pode ser diagnosticada rapidamente usando um imunoensaio enzimático rápido para o antígeno do grupo A. No entanto, devido a uma taxa significativa de resultados falso-negativos (até 30% ¹), a identificação da cultura ainda é o padrão-ouro para confirmar a faringite por S. pyogenes. O S. pyogenes pode ser identificado como uma bactéria beta hemolítica catalase-negativa que é suscetível a 0,04 unidades de bacitracina. A resistência aos antibióticos é limitada para essa bactéria, portanto, a maioria dos β-lactâmicos permanece eficaz; a amoxicilina oral e a penicilina G intramuscular são as mais comumente prescritas.

Figura\(\PageIndex{2}\): As infecções estreptocócicas do trato respiratório podem causar faringite localizada ou sinais e sintomas sistêmicos. (a) A aparência característica da faringite estreptocócica: arcos vermelhos brilhantes de inflamação com a presença de manchas vermelhas escuras (petéquias). (b) A escarlatina se apresenta como uma erupção cutânea na pele. (crédito a: modificação do trabalho dos Centros de Controle e Prevenção de Doenças; crédito b: modificação do trabalho de Alicia Williams)

Sequelas de infecções por S. pyogenes

Uma razão pela qual as infecções por faringite estreptocócica são tratadas agressivamente com antibióticos é porque elas podem levar a sequelas graves e, posteriormente, consequências clínicas de uma infecção primária. Estima-se que 1% a 3% das infecções não tratadas por S. pyogenes possam ser seguidas por sequelas não supurativas (sem a produção de pus) que se desenvolvem de 1 a 3 semanas após a resolução da infecção aguda. Duas dessas sequelas são febre reumática aguda e glomerulonefrite aguda.

A febre reumática aguda pode acompanhar a faringite causada por cepas reumatogênicas específicas de S. pyogenes (cepas 1, 3, 5, 6 e 18). Embora o mecanismo exato responsável por essa sequela permaneça obscuro, acredita-se que o mimetismo molecular entre a proteína M das cepas reumatogênicas de S. pyogenes e o tecido cardíaco inicie o ataque autoimune. A manifestação clínica mais grave e letal da febre reumática é a lesão e a inflamação do coração (cardite). A glomerulonefrite aguda também resulta de uma resposta imune aos antígenos estreptocócicas após faringite e infecções cutâneas. A glomerulonefrite aguda se desenvolve dentro de 6 a 10 dias após a faringite, mas pode levar até 21 dias após uma infecção cutânea. Semelhante à febre reumática aguda, existem fortes associações entre cepas nefritogênicas específicas de S. pyogenes e glomerulonefrite aguda, e as evidências sugerem um papel no mimetismo antígeno e na autoimunidade. No entanto, o principal mecanismo da glomerulonefrite aguda parece ser a formação de complexos imunes entre antígenos e anticorpos de S. pyogenes e sua deposição entre as células endoteliais dos glomérulos do rim. A resposta inflamatória contra os complexos imunes leva a danos e inflamação dos glomérulos (glomerulonefrite).

Exercício\(\PageIndex{1}\)

1. Quais são os sintomas da faringite estreptocócica?
2. O que é toxina eritrogênica e qual o efeito que ela tem?
3. Quais são as causas da febre reumática e da glomerulonefrite aguda?

Otite média aguda

Uma infecção do ouvido médio é chamada de otite média aguda (OMA), mas geralmente é chamada simplesmente de dor de ouvido. A condição é mais comum entre as idades de 3 meses e 3 anos. Nos Estados Unidos, a OMA é a segunda principal causa de visitas a pediatras por crianças menores de 5 anos e é a principal indicação para prescrição de antibióticos. ²

O AOM é caracterizado pela formação e acúmulo de pus no ouvido médio. Incapaz de drenar, o pus se acumula, resultando em protuberância moderada a grave da membrana timpânica e otalgia (dor de ouvido). A inflamação resultante da infecção causa inchaço das trompas de Eustaquio e também pode causar febre, náuseas, vômitos e diarreia, principalmente em bebês. Bebês e crianças pequenas que ainda não conseguem falar podem apresentar sinais não verbais sugestivos de OMA, como segurar, puxar ou esfregar o ouvido, bem como choro ou angústia não característicos em resposta à dor.

O AOM pode ser causado por uma variedade de bactérias. Entre os neonatos, S. pneumoniae é a causa mais comum de OMA, mas espécies de Escherichia coli, Enterococcus spp. e Streptococcus do grupo B também podem estar envolvidas. Em bebês mais velhos e crianças menores de 14 anos, as causas bacterianas mais comuns são S. pneumoniae, Haemophilus influenzae ou Moraxella catarrhalis. Entre as infecções por S. pneumoniae, cepas encapsuladas são causas frequentes de OMA. Por outro lado, as cepas de H. influenzae e M. cattarhalis responsáveis pela OMA não possuem uma cápsula. Em vez de causar danos diretos aos tecidos por esses patógenos, componentes bacterianos como o lipopolissacarídeo (LPS) em patógenos gram-negativos induzem uma resposta inflamatória que causa inchaço, pus e danos nos tecidos do ouvido médio (Figura\(\PageIndex{3}\)).

Qualquer obstrução das trompas de Eustaquio, com ou sem infecção, pode fazer com que o líquido fique preso e se acumule no ouvido médio. Isso é conhecido como otite média com efusão (OME). O fluido acumulado oferece um excelente reservatório para o crescimento microbiano e, consequentemente, muitas vezes ocorrem infecções bacterianas secundárias. Isso pode causar dores de ouvido recorrentes e crônicas, que são especialmente comuns em crianças pequenas. A maior incidência em crianças pode ser atribuída a muitos fatores. As crianças têm mais infecções respiratórias superiores, em geral, e suas trompas de Eustaquio também são mais curtas e drenam em um ângulo mais raso. As crianças pequenas também tendem a passar mais tempo deitadas do que os adultos, o que facilita a drenagem da nasofaringe pela trompa de Eustaquio até o ouvido médio. A alimentação com mamadeira enquanto está deitado aumenta esse risco, pois a ação de sucção na mamadeira faz com que a pressão negativa se acumule dentro da trompa de Eustaquio, promovendo o movimento de fluidos e bactérias da nasofaringe.

O diagnóstico geralmente é feito com base em sinais e sintomas clínicos, sem testes laboratoriais para determinar o agente causador específico. Antibióticos são frequentemente prescritos para o tratamento da OMA. A amoxicilina em altas doses é o medicamento de primeira linha, mas com preocupações crescentes de resistência, macrolídeos e cefalosporinas também podem ser usados. A vacina pneumocócica conjugada (PCV13) contém sorotipos que são causas importantes de OMA, e foi demonstrado que a vacinação diminui a incidência de OMA. Também foi demonstrado que a vacinação contra influenza diminui o risco de OMA, provavelmente porque infecções virais como a influenza predispõem os pacientes a infecções secundárias por S. pneumoniae. Embora exista uma vacina conjugada disponível para o sorotipo B invasivo de H. influenzae, essa vacina não afeta a incidência de OMA de H. influenzae. Como cepas não encapsuladas de H. influenzae e M. catarrhalis estão envolvidas na OMA, vacinas contra fatores celulares bacterianos que não sejam cápsulas precisarão ser desenvolvidas.

Figura\(\PageIndex{3}\): (a) Uma membrana timpânica saudável; os ossos da orelha média podem ser vistos atrás da membrana. (b) Uma orelha com inflamação crônica que resultou em uma membrana rasgada, erosão dos ossos do ouvido interno e acúmulo de muco. (crédito a: modificação da obra pela “Drer.tv” /YouTube; crédito b: modificação da obra de Li Mg, Hotez PJ, Vrabec JT, Donovan DT)

Rinossinusite bacteriana

A comunidade microbiana da nasofaringe é extremamente diversa e abriga muitos patógenos oportunistas, portanto, talvez não seja surpreendente que as infecções que levam à rinite e sinusite tenham muitas causas possíveis. Essas condições geralmente ocorrem como infecções secundárias após uma infecção viral, o que efetivamente compromete as defesas imunológicas e permite que as bactérias oportunistas se estabeleçam. A sinusite bacteriana envolve infecção e inflamação nos seios paranasais. Como a sinusite bacteriana raramente ocorre sem rinite, o termo preferido é rinossinusite. As causas mais comuns de rinossinusite bacteriana são semelhantes às de OMA, incluindo S. pneumoniae, H. influenzae e M. catarrhalis.

Exercício\(\PageIndex{2}\)

1. Quais são os agentes causadores usuais da otite média aguda?
2. Quais fatores facilitam a otite média aguda com efusão em crianças pequenas?
3. Qual fator geralmente desencadeia a rinossinusite bacteriana?

Difteria

O agente causador da difteria, Corynebacterium diphtheriae, é uma haste gram-positiva em forma de taco que pertence ao filo Actinobacteria. Os difteróides são membros comuns da microbiota nasofaríngea normal. No entanto, algumas cepas de C. diphtheriae se tornam patogênicas devido à presença de uma proteína temperada codificada por bacteriófagos — a toxina diftérica. A difteria é tipicamente uma infecção respiratória da orofaringe, mas também pode causar lesões semelhantes ao impétigo na pele. Embora a doença possa afetar pessoas de todas as idades, ela tende a ser mais grave em pessoas com menos de 5 anos ou mais de 40 anos. Como a faringite estreptocócica, a difteria é comumente transmitida nas gotículas e aerossóis produzidos pela tosse. Depois de colonizar a garganta, a bactéria permanece na cavidade oral e começa a produzir a toxina diftérica. Essa proteína é uma toxina A-B que bloqueia a síntese proteica da célula hospedeira ao inativar o fator de alongamento (EF) -2 (consulte Fatores de Virulência de Patógenos Bacterianos e Virais). A ação da toxina leva à morte das células hospedeiras e a uma resposta inflamatória. Um acúmulo de exsudato acinzentado consistindo de células hospedeiras mortas, pus, glóbulos vermelhos, fibrina e bactérias infecciosas resulta na formação de uma pseudomembrana. A pseudomembrana pode cobrir membranas mucosas da cavidade nasal, amígdalas, faringe e laringe (Figura\(\PageIndex{4}\)). Este é um sinal clássico da difteria. Conforme a doença progride, a pseudomembrana pode se ampliar para obstruir as fauces da faringe ou da traquéia e pode levar à sufocação e morte. Às vezes, a intubação, a colocação de um tubo respiratório na traquéia, é necessária em infecções avançadas. Se a toxina da difteria se espalhar por todo o corpo, ela também pode danificar outros tecidos. Isso pode incluir miocardite (lesão cardíaca) e danos nos nervos que podem prejudicar a respiração.

Figura\(\PageIndex{4}\): A pseudomembrana em um paciente com difteria se apresenta como uma mancha cinza coriácea composta por células mortas, pus, fibrina, glóbulos vermelhos e micróbios infecciosos. (crédito: modificação da obra de Putnong N, Agustin G, Pasubillo M, Miyagi K, Dimaano EM)

O diagnóstico presuntivo de difteria é baseado principalmente nos sintomas clínicos (ou seja, na pseudomembrana) e no histórico de vacinação, e normalmente é confirmado pela identificação de culturas bacterianas obtidas de esfregaços na garganta. A toxina diftérica em si pode ser detectada diretamente in vitro usando a reação em cadeia da polimerase (PCR), sistemas de detecção direta para o gene toxicológico da difteria e técnicas imunológicas como imunodifusão radial ou teste de imunodifusão de Elek.

Antibióticos de amplo espectro, como penicilina e eritromicina, tendem a controlar eficazmente as infecções por C. diphtheriae. Lamentavelmente, eles não têm efeito contra toxinas pré-formadas. Se a produção de toxinas já ocorreu no paciente, são administradas antitoxinas (anticorpos pré-formados contra a toxina). Embora seja eficaz na neutralização da toxina, as antitoxinas podem causar doenças séricas porque são produzidas em cavalos (ver Hipersensibilidades).

Esforços generalizados de vacinação reduziram a ocorrência de difteria em todo o mundo. Atualmente, existem quatro vacinas combinadas de toxóides disponíveis que fornecem proteção contra a difteria e outras doenças: DTaP, Tdap, DT e Td. Em todos os casos, as letras “d”, “t” e “p” representam difteria, tétano e coqueluche, respectivamente; o “a” significa acelular. Se maiúsculas, as letras indicam uma dose total; letras minúsculas indicam doses reduzidas. De acordo com as recomendações atuais, as crianças devem receber cinco doses da vacina DTaP na juventude e um reforço de Td a cada 10 anos. Crianças com reações adversas à vacina contra coqueluche podem receber a vacina DT no lugar da DTaP.

Exercício\(\PageIndex{3}\)

1. Qual o efeito da toxina diftérica?
2. Do que é composta a pseudomembrana?

A pneumonia bacteriana

Pneumonia é um termo geral para infecções pulmonares que levam à inflamação e ao acúmulo de fluidos e glóbulos brancos nos alvéolos. A pneumonia pode ser causada por bactérias, vírus, fungos e outros organismos, embora a grande maioria das pneumonias seja de origem bacteriana. A pneumonia bacteriana é uma infecção prevalente e potencialmente grave; ela causou mais de 50.000 mortes nos Estados Unidos em 2014. ³ À medida que os alvéolos se enchem de fluidos e glóbulos brancos (consolidação), a troca de ar fica prejudicada e os pacientes sentem dificuldade respiratória (Figura\(\PageIndex{5}\)). Além disso, a pneumonia pode causar pleurisia, uma infecção da membrana pleural ao redor dos pulmões, o que pode tornar a respiração muito dolorosa. Embora muitas bactérias diferentes possam causar pneumonia nas circunstâncias certas, três espécies bacterianas causam a maioria dos casos clínicos: Streptococcus pneumoniae, H. influenzae e Mycoplasma pneumoniae. Além disso, também examinaremos algumas das causas menos comuns de pneumonia.

Figura\(\PageIndex{5}\): A radiografia de tórax de um paciente com pneumonia mostra as consolidações (lesões) presentes como manchas opacas. (crédito: modificação do trabalho dos Centros de Controle e Prevenção de Doenças)

Pneumonia pneumocócica

A causa mais comum de pneumonia bacteriana adquirida na comunidade é o Streptococcus pneumoniae. Esse estreptococo gram-positivo alfa hemolítico é comumente encontrado como parte da microbiota normal do trato respiratório humano. As células tendem a ter uma forma de lanceta e geralmente aparecem como pares (Figura\(\PageIndex{6}\)). Os pneumococos inicialmente colonizam os bronquíolos dos pulmões. Eventualmente, a infecção se espalha para os alvéolos, onde a cápsula polissacarídica do micróbio interfere na depuração fagocítica. Outros fatores de virulência incluem autolisinas como Lyt A, que degradam a parede celular microbiana, resultando em lise celular e liberação de fatores de virulência citoplasmática. Um desses fatores, a pneumolisina O, é importante na progressão da doença; essa proteína formadora de poros danifica as células hospedeiras, promove a adesão bacteriana e aumenta a produção de citocinas pró-inflamatórias. A resposta inflamatória resultante faz com que os alvéolos se encham com exsudato rico em neutrófilos e glóbulos vermelhos. Como consequência, indivíduos infectados desenvolvem uma tosse produtiva com escarro sangrento.

Figura\(\PageIndex{6}\): (a) Esta micrografia de Streptococcus pneumoniae cultivada a partir de uma hemocultura mostra a morfologia diplocócica característica em forma de lanceta. (b) Uma micrografia eletrônica de varredura colorida de S. pneumoniae. (crédito a: modificação do trabalho dos Centros de Controle e Prevenção de Doenças; crédito b: modificação do trabalho de Janice Carr, Centros de Controle e Prevenção de Doenças)

Os pneumococos podem ser presumivelmente identificados por sua distinta morfologia celular gram-positiva em forma de lanceta e arranjo diplocócico. Em culturas de ágar sanguíneo, o organismo demonstra colônias alfa hemolíticas que são autolíticas após 24 a 48 horas. Além disso, S. pneumoniae é extremamente sensível à optoquina e as colônias são rapidamente destruídas pela adição de 10% de solução de desoxicolato de sódio. Todos os isolados clínicos de pneumococo são sorotipados usando a reação de quelung com antissoros tipadores produzidos pelo CDC. Reações positivas de supressão são consideradas identificação definitiva de pneumococos.

Os antibióticos continuam sendo o principal tratamento para pneumococos. Os β-lactâmicos, como a penicilina, são os medicamentos de primeira linha, mas a resistência aos β-lactâmicos é um problema crescente. Quando a resistência a β-lactâmicos é preocupante, macrolídeos e fluoroquinolonas podem ser prescritos. No entanto, a resistência do S. pneumoniae a macrolídeos e fluoroquinolonas também está aumentando, limitando as opções terapêuticas para algumas infecções. Atualmente, existem duas vacinas pneumocócicas disponíveis: a vacina pneumocócica conjugada (PCV13) e a vacina pneumocócica polissacarídica (PPSV23). Geralmente são dadas às populações de indivíduos mais vulneráveis: crianças menores de 2 anos e adultos com mais de 65 anos.

Pneumonia por Haemophilus

Cepas encapsuladas de Haemophilus influenzae são conhecidas por causarem meningite, mas cepas não encapsuladas são causas importantes de pneumonia. Esse pequeno cocobacilo gram-negativo é encontrado na faringe da maioria das crianças saudáveis; no entanto, a pneumonia por Haemophilus é observada principalmente em idosos. Como outros patógenos que causam pneumonia, o H. influenzae é transmitido por gotículas e aerossóis produzidos pela tosse. Um organismo exigente, o H. influenzae só crescerá em meios com fator X (hemina) e fator V (NAD) disponíveis, como o ágar de chocolate (Figura\(\PageIndex{7}\)). A serotipagem deve ser realizada para confirmar a identidade dos isolados de H. influenzae.

As infecções dos alvéolos por H. influenzae resultam em inflamação e acúmulo de fluidos. O aumento da resistência a β-lactâmicos, macrolídeos e tetraciclinas apresenta desafios para o tratamento da pneumonia por Haemophilus. A resistência às fluoroquinolonas é rara entre os isolados de H. influenzae, mas foi observada. Conforme discutido para a AOM, uma vacina dirigida contra H. influenzae não encapsulada, se desenvolvida, forneceria proteção contra a pneumonia causada por esse patógeno.

Figura\(\PageIndex{7}\): Cultura de Haemophilus influenzae em um prato de ágar de chocolate. (crédito: modificação do trabalho dos Centros de Controle e Prevenção de Doenças)

Por que eu?

Tracy é uma criança de 6 anos que desenvolveu uma tosse grave que parece não desaparecer. Depois de duas semanas, seus pais ficaram preocupados e a levaram ao pediatra, que suspeitou de um caso de pneumonia bacteriana. Os testes confirmaram que a causa foi Haemophilus influenzae. Felizmente, Tracy respondeu bem ao tratamento com antibióticos e acabou se recuperando completamente.

Como houve vários outros casos de pneumonia bacteriana na escola primária de Tracy, as autoridades de saúde locais pediram aos pais que examinassem seus filhos. Das crianças examinadas, descobriu-se que mais de 50% carregavam H. influenzae em suas cavidades nasais, mas todas, exceto duas, eram assintomáticas.

Por que algumas pessoas ficam gravemente doentes devido a infecções bacterianas que parecem ter pouco ou nenhum efeito sobre outras? A patogenicidade de um organismo — sua capacidade de causar danos ao hospedeiro — não é uma propriedade exclusiva do microrganismo. Pelo contrário, é o produto de uma relação complexa entre os fatores de virulência do micróbio e as defesas imunológicas do indivíduo. Condições preexistentes e fatores ambientais, como exposição ao fumo passivo, podem tornar alguns indivíduos mais suscetíveis à infecção, produzindo condições favoráveis ao crescimento microbiano ou comprometendo o sistema imunológico. Além disso, os indivíduos podem ter fatores imunológicos determinados geneticamente que os protegem — ou não — de cepas específicas de patógenos. As interações entre esses fatores do hospedeiro e os fatores de patogenicidade produzidos pelo microrganismo, em última análise, determinam o resultado da infecção. Uma compreensão mais clara dessas interações pode permitir uma melhor identificação de indivíduos em risco e intervenções profiláticas no futuro.

Pneumonia por micoplasma (pneumonia ambulante)

A pneumonia atípica primária é causada pelo Mycoplasma pneumoniae. Essa bactéria não faz parte da microbiota normal do trato respiratório e pode causar surtos de doenças epidêmicas. Também conhecidas como pneumonia ambulante, as infecções por pneumonia por micoplasma são comuns em ambientes lotados, como campi universitários e bases militares. É transmitido por aerossóis formados ao tossir ou espirrar. A doença costuma ser leve, com febre baixa e tosse persistente. Essas bactérias, que não têm paredes celulares, usam uma organela de fixação especializada para se ligar às células ciliadas. No processo, as células epiteliais são danificadas e o funcionamento adequado dos cílios é prejudicado (Figura\(\PageIndex{8}\)).

O micoplasma cresce muito lentamente quando cultivado. Portanto, a penicilina e o acetato de tálio são adicionados ao ágar para evitar o crescimento excessivo por meio de contaminantes potenciais de crescimento mais rápido. Como o M. pneumoniae não tem parede celular, é resistente a essas substâncias. Sem uma parede celular, as células microbianas parecem pleomórficas. As infecções por M. pneumoniae tendem a ser autolimitadas, mas também podem responder bem à antibioticoterapia com macrolídeos. Os β-lactâmicos, que visam a síntese da parede celular, não são indicados para o tratamento de infecções por esse patógeno.

Figura\(\PageIndex{8}\): A micrografia mostra o Mycoplasma pneumoniae usando seus receptores especializados para se ligar às células epiteliais na traquéia de um hamster infectado. (crédito: modificação do trabalho da Sociedade Americana de Microbiologia)

Pneumonias por clamídia e psitacose

A pneumonia por clamídia pode ser causada por três espécies diferentes de bactérias: Chlamydophila pneumoniae (anteriormente conhecida como Chlamydia pneumoniae), Chlamydophila psittaci (anteriormente conhecida como Chlamydia psittaci) e Chlamydia trachomatis. Todos os três são patógenos intracelulares obrigatórios e causam pneumonia e bronquite leves a graves. Das três, a Chlamydophila pneumoniae é a mais comum e é transmitida por gotículas respiratórias ou aerossóis. C. psittaci causa psitacose, uma doença zoonótica que afeta principalmente aves domesticadas, como periquitos, perus e patos, mas pode ser transmitida de pássaros para humanos. A psitacose é uma infecção relativamente rara e geralmente é encontrada em pessoas que trabalham com pássaros. A Chlamydia trachomatis, o agente causador da doença sexualmente transmissível clamídia, pode causar pneumonia em bebês quando a infecção é transmitida de mãe para bebê durante o parto.

O diagnóstico da clamídia por cultura tende a ser difícil e lento. Por serem patógenos intracelulares, eles requerem várias passagens por meio da cultura de tecidos. Recentemente, uma variedade de testes baseados em PCR e sorologia foram desenvolvidos para facilitar a identificação desses patógenos. Antibióticos de tetraciclina e macrolídeos são normalmente prescritos para tratamento.

Pneumonia associada aos cuidados de saúde

Uma variedade de bactérias oportunistas que normalmente não causam doenças respiratórias em indivíduos saudáveis são causas comuns de pneumonia associada aos cuidados de saúde. Isso inclui Klebsiella pneumoniae, Staphylococcus aureus e proteobactérias, como espécies de Escherichia, Proteus e Serratia. Os pacientes em risco incluem os idosos, aqueles que têm outras doenças pulmonares preexistentes e aqueles que estão imunocomprometidos. Além disso, pacientes que recebem terapias de suporte, como intubação, antibióticos e medicamentos imunomoduladores, também podem estar em risco porque essas intervenções interrompem a escada rolante mucociliar e outras defesas pulmonares. Dispositivos médicos invasivos, como cateteres, implantes médicos e ventiladores, também podem introduzir patógenos oportunistas causadores de pneumonia no corpo. ⁴

A pneumonia causada por K. pneumoniae é caracterizada por necrose pulmonar e “escarro de geleia de groselha”, assim chamada porque consiste em aglomerados de sangue, muco e detritos da espessa cápsula de polissacarídeo produzida pela bactéria. K. pneumoniae costuma ser multirresistente. O aminoglicosídeo e a cefalosporina são frequentemente prescritos, mas nem sempre são eficazes. A pneumonia por Klebsiella é frequentemente fatal, mesmo quando tratada.

Pneumonia por Pneumonia

A Pseudomonas aeruginosa é outro patógeno oportunista que pode causar casos graves de pneumonia bacteriana em pacientes com fibrose cística (FC) e pacientes hospitalizados assistidos com ventiladores artificiais. Essa bactéria é extremamente resistente a antibióticos e pode produzir uma variedade de exotoxinas. A pneumonia associada à ventilação mecânica por P. aeruginosa é causada por equipamentos contaminados que fazem com que o patógeno seja aspirado para os pulmões. Em pacientes com FC, um defeito genético no receptor transmembranar da fibrose cística (CFTR) leva ao acúmulo de excesso de muco seco nos pulmões. Isso diminui a eficácia das defensinas e inibe a escada rolante mucociliar. Sabe-se que a P. aeruginosa infecta mais da metade de todos os pacientes com FC. Ele se adapta às condições dos pulmões do paciente e começa a produzir alginato, um exopolissacarídeo viscoso que inibe a escada rolante mucociliar. O dano pulmonar causado pela resposta inflamatória crônica que se segue é a principal causa de mortalidade em pacientes com FC. ⁵

Exercício\(\PageIndex{4}\)

1. Quais são os três patógenos responsáveis pelos tipos mais prevalentes de pneumonia bacteriana?
2. Qual causa de pneumonia tem maior probabilidade de afetar jovens?
3. Em quais contextos a Pseudomonas aeruginosa causa pneumonia?

Foco clínico: Parte 2

A radiografia de tórax de John revelou uma extensa consolidação no pulmão direito, e suas culturas de escarro revelaram a presença de uma haste gram-negativa. Seu médico prescreveu um curso de antibiótico claritromicina. Ele também solicitou os testes rápidos de diagnóstico de influenza (RIDTs) para influenza tipo A e B para descartar uma possível infecção viral subjacente. Apesar da antibioticoterapia, a condição de John continuou a piorar, então ele foi internado no hospital.

Exercício\(\PageIndex{5}\)

Quais são algumas das possíveis causas de pneumonia que não teriam respondido ao antibiótico prescrito?

Tuberculose

A tuberculose (TB) é uma das doenças infecciosas mais mortais da história da humanidade. Embora as taxas de infecção por tuberculose nos Estados Unidos sejam extremamente baixas, o CDC estima que cerca de um terço da população mundial esteja infectada com Mycobacterium tuberculosis, o organismo causador da TB, com 9,6 milhões de novos casos de TB e 1,5 milhão de mortes em todo o mundo em 2014. ⁶

M. tuberculosis é uma vareta resistente a ácidos, com alto teor de G + C, gram-positiva e não formadora de esporos. Sua parede celular é rica em ácidos micólicos cerosos, que tornam as células impermeáveis às moléculas polares. Também faz com que esses organismos cresçam lentamente. M. tuberculosis causa uma doença granulomatosa crônica que pode infectar qualquer área do corpo, embora normalmente esteja associada aos pulmões. O M. tuberculosis é transmitido pela inalação de gotículas respiratórias ou aerossóis de uma pessoa infectada. A dose infecciosa de M. tuberculosis é de apenas 10 células. ⁷

Após a inalação, a bactéria entra nos alvéolos (Figura\(\PageIndex{9}\)). As células são fagocitadas pelos macrófagos, mas podem sobreviver e se multiplicar dentro desses fagócitos devido à proteção do ácido micólico ceroso em suas paredes celulares. Se não for eliminada pelos macrófagos, a infecção pode progredir, causando uma resposta inflamatória e um acúmulo de neutrófilos e macrófagos na área. Várias semanas ou meses podem passar antes que uma resposta imunológica seja montada por células T e células B. Eventualmente, as lesões nos alvéolos ficam muradas, formando pequenas lesões redondas chamadas tubérculos. As bactérias continuam sendo liberadas no centro dos tubérculos e a resposta imune crônica resulta em danos nos tecidos e na indução de apoptose (morte programada da célula hospedeira) em um processo chamado liquefação. Isso cria um centro caseoso, ou bolsa de ar, onde o M. tuberculosis aeróbico pode crescer e se multiplicar. Os tubérculos podem eventualmente se romper e as células bacterianas podem invadir os capilares pulmonares; a partir daí, as bactérias podem se espalhar pela corrente sanguínea para outros órgãos, uma condição conhecida como tuberculose miliar. A ruptura dos tubérculos também facilita a transmissão da bactéria para outros indivíduos por meio de aerossóis de gotículas que saem do corpo na tosse. Como essas gotículas podem ser muito pequenas e permanecer no ar por muito tempo, precauções especiais são necessárias ao cuidar de pacientes com TB, como o uso de máscaras faciais e sistemas de ventilação e filtragem com pressão negativa.

Eventualmente, a maioria das lesões cicatriza para formar complexos de Ghon calcificados. Essas estruturas são visíveis nas radiografias de tórax e são um recurso diagnóstico útil. Mas mesmo depois que a doença aparentemente acabou, bactérias viáveis permanecem sequestradas nesses locais. A liberação desses organismos em um momento posterior pode produzir tuberculose reativada (ou TB secundária). Isso é observado principalmente em pessoas com alcoolismo, idosos ou em indivíduos imunocomprometidos (Figura\(\PageIndex{9}\)).

Figura\(\PageIndex{9}\): No ciclo infeccioso da tuberculose, a resposta imune da maioria dos indivíduos infectados (aproximadamente 90%) resulta na formação de tubérculos nos quais a infecção é eliminada. ⁸ O restante sofrerá tuberculose primária progressiva. A bactéria sequestrada pode ser reativada para formar tuberculose secundária em pacientes imunocomprometidos posteriormente. (crédito: modificação do trabalho dos Centros de Controle e Prevenção de Doenças)

Como a TB é uma doença crônica, os tratamentos quimioterápicos geralmente continuam por meses ou anos. Cepas de M. tuberculosis multirresistentes (MDR-TB) e extensivamente resistentes a medicamentos (XDR-TB) são uma preocupação clínica crescente. Essas cepas podem surgir devido ao uso indevido ou má gestão de antibioticoterapias. Portanto, é imperativo que protocolos multifármacos adequados sejam usados para tratar essas infecções. Os antibióticos comuns incluídos nessas misturas são isoniazida, rifampicina, etambutol e pirazinamida.

Está disponível uma vacina contra a tuberculose baseada na cepa chamada bacilo Calmette-Guérin (BCG) de M. bovis, comumente encontrada em bovinos. Nos Estados Unidos, a vacina BCG só é administrada a profissionais de saúde e militares que correm risco de exposição a casos ativos de TB. É usado de forma mais ampla em todo o mundo. Muitos indivíduos nascidos em outros países foram vacinados com a cepa BCG. O BCG é usado em muitos países com alta prevalência de TB, para prevenir meningite tuberculosa infantil e doenças miliares.

O teste cutâneo de tuberculina de Mantoux (Figura\(\PageIndex{10}\)) é usado regularmente nos Estados Unidos para rastrear a possível exposição à TB (consulte Hipersensibilidades). No entanto, vacinações anteriores com a vacina BCG podem causar resultados falsos positivos. Radiografias de tórax para detectar a formação do complexo de Ghon são necessárias, portanto, para confirmar a exposição.

Figura\(\PageIndex{10}\): (a) O teste cutâneo de Mantoux para tuberculose envolve a injeção de um derivado da proteína tuberculina no indivíduo. A injeção deve inicialmente produzir uma pápula elevada. (b) O teste deve ser lido em 48—72 horas. Um resultado positivo é indicado por vermelhidão, inchaço ou dureza; o tamanho da região respondente é medido para determinar o resultado final. (crédito a, b: modificação do trabalho dos Centros de Controle e Prevenção de Doenças)

Exercício\(\PageIndex{6}\)

1. Qual característica do Mycobacterium tuberculosis permite que ele evite a resposta imune?
2. O que acontece para causar tuberculose miliar?
3. Explique as limitações do teste cutâneo de tuberculina de Mantoux.

Coqueluche (coqueluche)

O agente causador da coqueluche, comumente chamado de coqueluche, é Bordetella pertussis, um coccobacilo gram-negativo. A doença é caracterizada pelo acúmulo de muco nos pulmões, o que leva a um longo período de tosse intensa. Às vezes, após um surto de tosse, um som semelhante a um “grito” é produzido quando o ar é inalado pelas vias aéreas inflamadas e restritas - daí o nome coqueluche. Embora os adultos possam ser infectados, os sintomas dessa doença são mais pronunciados em bebês e crianças. A coqueluche é altamente transmissível por meio da transmissão de gotículas, portanto, a tosse incontrolável produzida é um meio eficiente de transmissão da doença em uma população suscetível.

Após a inalação, B. pertussis se liga especificamente às células epiteliais usando uma adesina, a hemaglutinina filamentosa. A bactéria então cresce no local da infecção e causa sintomas da doença por meio da produção de exotoxinas. Um dos principais fatores de virulência desse organismo é uma exotoxina A-B chamada toxina coqueluche (PT). Quando o PT entra nas células hospedeiras, ele aumenta os níveis de monofosfato de adenosina cíclico (cAMP) e interrompe a sinalização celular. Sabe-se que o PT melhora as respostas inflamatórias envolvendo histamina e serotonina. Além da PT, a B. pertussis produz uma citotoxina traqueal que danifica as células epiteliais ciliadas e resulta no acúmulo de muco nos pulmões. O muco pode apoiar a colonização e o crescimento de outros micróbios e, consequentemente, infecções secundárias são comuns. Juntos, os efeitos desses fatores produzem a tosse que caracteriza essa infecção.

A infecção por coqueluche pode ser dividida em três estágios distintos. A infecção inicial, denominada estágio catarral, é relativamente leve e normal. Os sinais e sintomas podem incluir congestão nasal, coriza, espirros e febre baixa. Esse, no entanto, é o estágio em que a B. pertussis é mais infecciosa. No estágio paroxístico, o acúmulo de muco leva a espasmos de tosse incontroláveis que podem durar vários minutos e frequentemente induzir o vômito. O estágio paroxístico pode durar várias semanas. Um longo estágio de convalescença segue o estágio paroxístico, período durante o qual os pacientes experimentam uma tosse crônica que pode durar vários meses. Na verdade, a doença às vezes é chamada de tosse de 100 dias.

Em bebês, a tosse pode ser forte o suficiente para causar fraturas nas costelas, e infecções prolongadas podem levar à morte. O CDC relatou 20 mortes relacionadas à coqueluche em 2012, ⁹ mas esse número caiu para cinco em 2015. ¹⁰

Durante as primeiras 2 semanas de infecção, o diagnóstico laboratorial é melhor realizado cultivando o organismo diretamente de uma amostra nasofaríngea (NP) coletada da nasofaringe posterior. A amostra de NP é estriada no meio Bordet-Gengou. As amostras devem ser transportadas para o laboratório o mais rápido possível, mesmo se forem usados meios de transporte. Tempos de transporte superiores a 24 horas reduzem significativamente a viabilidade de B. pertussis.

No primeiro mês de infecção, B. pertussis pode ser diagnosticada usando técnicas de PCR. Durante os estágios posteriores da infecção, os anticorpos específicos da coqueluche podem ser detectados imunologicamente usando um ensaio de imunoabsorção enzimática (ELISA).

A coqueluche é geralmente uma doença autolimitada. A antibioticoterapia com eritromicina ou tetraciclina só é eficaz nos estágios iniciais da doença. Antibióticos administrados posteriormente na infecção e profilaticamente a indivíduos não infectados reduzem a taxa de transmissão. A vacinação ativa é a melhor abordagem para controlar essa doença. A vacina DPT já foi de uso comum nos Estados Unidos. Nessa vacina, o componente P consistia em preparações de B. pertussis de células inteiras mortas. Devido a alguns efeitos adversos, essa preparação foi substituída pelas vacinas DTaP e Tdap. Em ambas as novas vacinas, o componente “aP” é um toxóide da coqueluche.

A vacinação generalizada reduziu bastante o número de casos relatados e evitou grandes epidemias de coqueluche. Recentemente, no entanto, a coqueluche começou a ressurgir como uma doença infantil em alguns estados devido ao declínio das taxas de vacinação e ao aumento da população de crianças suscetíveis.

Exercício\(\PageIndex{7}\)

1. O que explica a produção de muco em uma infecção por coqueluche?
2. Quais são os sinais e sintomas associados aos três estágios da coqueluche?
3. Por que a coqueluche está se tornando mais comum nos Estados Unidos?

Doença do legionário

Uma pneumonia atípica chamada doença do legionário (também conhecida como legionelose) é causada por um bacilo aeróbico gram-negativo, Legionella pneumophila. Essa bactéria infecta amebas de vida livre que habitam ambientes úmidos, e as infecções geralmente ocorrem em reservatórios feitos pelo homem, como torres de resfriamento de ar condicionado, umidificadores, sistemas de nebulização e fontes. Os aerossóis desses reservatórios podem causar infecções de indivíduos suscetíveis, especialmente aqueles que sofrem de doenças cardíacas ou pulmonares crônicas ou outras condições que enfraquecem o sistema imunológico.

Quando a bactéria L. pneumophila entra nos alvéolos, ela é fagocitada pelos macrófagos residentes. No entanto, L. pneumophila usa um sistema de secreção para inserir proteínas na membrana endossomal do macrófago; essas proteínas impedem a fusão lisossômica, permitindo que a L. pneumophila continue a proliferar dentro do fagossomo. A doença respiratória resultante pode variar de pneumonia leve a grave, dependendo do estado das defesas imunológicas do hospedeiro. Embora essa doença afete principalmente os pulmões, ela também pode causar febre, náuseas, vômitos, confusão e outros efeitos neurológicos.

O diagnóstico da doença do legionário é um pouco complicado. A L. pneumophila é uma bactéria exigente e difícil de cultivar. Além disso, como as células bacterianas não são coradas eficientemente com a coloração de Gram, outras técnicas de coloração, como o procedimento de precipitado de prata Warthin-Starry, devem ser usadas para visualizar esse patógeno. Foi desenvolvido um teste de diagnóstico rápido que detecta a presença do antígeno da Legionella na urina do paciente; os resultados demoram menos de 1 hora e o teste tem alta seletividade e especificidade (superior a 90%). Infelizmente, o teste só funciona para um sorotipo de L. pneumophila (tipo 1, o sorotipo responsável pela maioria das infecções). Consequentemente, o isolamento e a identificação de L. pneumophila no escarro continuam sendo o teste definitivo para o diagnóstico.

Uma vez diagnosticada, a doença do legionário pode ser tratada com eficácia com antibióticos de fluoroquinolona e macrolídeos. No entanto, a doença às vezes é fatal; cerca de 10% dos pacientes morrem de complicações. ¹¹ Atualmente, não há vacina disponível.

Exercício\(\PageIndex{8}\)

• Por que a doença do legionário está associada a sistemas de ar condicionado?
• Como a Legionella pneumophila contorna o sistema imunológico?

Febre Q

A doença zoonótica Q é causada por uma rickettsia, Coxiella burnetii. Os principais reservatórios dessa bactéria são animais domesticados, como gado, ovelhas e cabras. A bactéria pode ser transmitida por carrapatos ou pela exposição à urina, fezes, leite ou líquido amniótico de um animal infectado. Em humanos, a principal via de infecção é por meio da inalação de aerossóis contaminados do pátio. É, portanto, em grande parte uma doença ocupacional dos agricultores. Os humanos são extremamente sensíveis à C. burnetii — a dose infecciosa é estimada em apenas algumas células. ¹² Além disso, o organismo é resistente e pode sobreviver em um ambiente seco por um longo tempo. Os sintomas associados à febre Q aguda incluem febre alta, dor de cabeça, tosse, pneumonia e mal-estar geral. Em um pequeno número de pacientes (menos de 5% ¹³), a condição pode se tornar crônica, muitas vezes levando à endocardite, que pode ser fatal.

Diagnosticar a infecção rickettsial por cultivo em laboratório é difícil e perigoso devido à fácil aerossolização da bactéria, portanto, PCR e ELISA são comumente usados. A doxiciclina é o medicamento de primeira linha para tratar a febre Q aguda. Na febre Q crônica, a doxiciclina é frequentemente associada à hidroxicloroquina.

Doenças bacterianas do trato respiratório

Numerosos patógenos podem causar infecções do trato respiratório. Muitas dessas infecções produzem sinais e sintomas semelhantes, mas o tratamento adequado depende do diagnóstico preciso por meio de testes laboratoriais. As tabelas na Figura\(\PageIndex{11}\) e na Figura\(\PageIndex{12}\) resumem as infecções respiratórias bacterianas mais importantes, com as últimas focando especificamente nas formas de pneumonia bacteriana.

Figura\(\PageIndex{11}\): Infecções bacterianas do trato respiratório

Figura\(\PageIndex{12}\): Causas bacterianas da pneumonia

Conceitos principais e resumo

• Uma grande variedade de bactérias pode causar doenças respiratórias; a maioria é tratável com antibióticos ou evitável com vacinas.
• O Streptococcus pyogenes causa faringite estreptocócica, uma infecção da faringe que também causa febre alta e pode causar escarlatina, febre reumática aguda e glomerulonefrite aguda.
• A otite média aguda é uma infecção do ouvido médio que pode ser causada por várias bactérias, incluindo Streptococcus pneumoniae, Haemophilus influenzae e Moraxella catarrhalis. A infecção pode bloquear as trompas de Eustaquio, levando à otite média com efusão.
• A difteria, causada por Corynebacterium diphtheriae, é agora uma doença rara devido à vacinação generalizada. A bactéria produz exotoxinas que matam as células da faringe, levando à formação de uma pseudomembrana; e danificam outras partes do corpo.
• A pneumonia bacteriana resulta de infecções que causam inflamação e acúmulo de líquido nos alvéolos. É mais comumente causada por S. pneumoniae ou H. influenzae. O primeiro é comumente resistente a múltiplas drogas.
• A pneumonia por micoplasma resulta da infecção por Mycoplasma pneumoniae; pode se espalhar rapidamente, mas a doença é leve e autolimitada.
• A pneumonia por clamídia pode ser causada por três patógenos que são parasitas intracelulares obrigatórios. A Chlamydophila pneumoniae é normalmente transmitida por uma pessoa infectada, enquanto a C. psittaci é normalmente transmitida por uma ave infectada. Chlamydia trachomatis, pode causar pneumonia em bebês.
• Várias outras bactérias podem causar pneumonia em indivíduos imunocomprometidos e com fibrose cística.
• A tuberculose é causada pelo Mycobacterium tuberculosis. A infecção leva à produção de tubérculos protetores nos alvéolos e nos complexos de Ghon calcificados que podem abrigar a bactéria por muito tempo. Formas resistentes a antibióticos são comuns e o tratamento geralmente é de longo prazo.
• A coqueluche é causada pela Bordetella pertussis. O acúmulo de muco nos pulmões leva a episódios prolongados de tosse severa (coqueluche) que facilitam a transmissão. Apesar da vacina disponível, os surtos ainda são comuns.
• A doença do legionário é causada pela infecção de reservatórios ambientais da bactéria Legionella pneumophila. A bactéria é endocítica em macrófagos e a infecção pode levar à pneumonia, principalmente em indivíduos imunocomprometidos.
• A febre Q é causada por Coxiella burnetii, cujos hospedeiros principais são mamíferos domesticados (doença zoonótica). Ela causa pneumonia principalmente em trabalhadores rurais e pode levar a complicações graves, como endocardite.

Notas de pé

1. 1 WL Lean e cols.. “Testes de diagnóstico rápido para faringite estreptocócica do grupo A: uma meta-análise”. Pediatria 134, nº 4 (2014) :771—781.
2. 2 G. Worrall. “Otite média aguda”. Médico de família canadense 53 no. 12 (2007) :2147—2148.
3. 3 KD Kochanek e cols.. “Mortes: dados finais de 2014.” Relatórios Nacionais de Estatísticas Vitais 65 no 4 (2016).
4. 4 SM Koenig et al. “Pneumonia associada à ventilação mecânica: diagnóstico, tratamento e prevenção.” Clinical Microbiology Reviews 19 no. 4 (2006) :637—657.
5. 5 R. Sordé et al. “Tratamento da infecção refratária por Pseudomonas aeruginosa na fibrose cística.” Infecção e resistência a medicamentos 4 (2011) :31—41.
6. 6 Centros de Controle e Prevenção de Doenças. “Tuberculose (TB). Dados e estatísticas.” http://www.cdc.gov/tb/statistics/default.htm
7. 7 D. Saini et al. “Dose ultrabaixa de aerossol Mycobacterium tuberculosis cria infecção parcial em camundongos.” Tuberculose 92 nº 2 (2012) :160—165.
8. 8 G. Kaplan e cols.. “Crescimento do Mycobacterium tuberculosis na superfície da cavidade: um microambiente com imunidade fracassada.” Infecção e imunidade 71 no.12 (2003) :7099—7108.
9. 9 Centros de Controle e Prevenção de Doenças. “Relatório Final de Vigilância da Coqueluche de 2012”. 2015. http://www.cdc.gov/pertussis/downloa...eport-2012.pdf. Acessado em 6 de julho de 2016.
10. 10 Centros de Controle e Prevenção de Doenças. “Relatório Provisório de Vigilância da Coqueluche de 2015”. 2016. http://www.cdc.gov/pertussis/downloa...rovisional.pdf. Acessado em 6 de julho de 2016.
11. 11 Centros de Controle e Prevenção de Doenças. “Legionella (doença do legionário e febre de Pontiac: diagnóstico, tratamento e complicações).” http://www.cdc.gov/legionella/about/diagnosis.html. Acessado em 14 de setembro de 2016.
12. 12 WD Tigertt e cols.. “Febre Q transmitida pelo ar”. Revisões bacteriológicas 25 no. 3 (1961) :285—293.
13. 13 Centros de Controle e Prevenção de Doenças. “Uma febre. Sintomas, diagnóstico e tratamento.” 2013. http://www.cdc.gov/qfever/symptoms/index.html. Acessado em 6 de julho de 2016.