quinta-feira, 15 de outubro de 2020

MICROBIOLOGIA FORENSE - Parte II

Microbioma humano na identificação forense

O microbioma humano é composto por trilhões de células de microrganimos e, por causa disso, também pode ser importante para análise forense. Quando pensamos em identificação forense, sempre lembramos da impressão digital e do DNA, não é mesmo? São ferramentas bem conhecidas e estabelecidas, difundidas em livros, filmes e séries. Mas e se eu disser a você que existe uma ferramenta biológica com potencial ainda maior e melhor para a identificação de indivíduos?

Sabe-se que o microbioma da pele é muito variável e específico para cada indivíduo, pois, dentre as bactérias que podem fazer parte dele, compartilhamos apenas 13% das espécies com outras pessoas. Ou seja, temos 87% de bactérias diferentes na nossa pele!

É fácil imaginar que, ao tocar um objeto, as bactérias presentes em nossas mãos são transferidas para o referido objeto. Mas o que não sabíamos é que essas podem ficar viáveis por vários dias e que podem ser recuperadas e comparadas com a microbiota das mãos de um suspeito de um crime. As bactérias são tão específicas para cada indivíduo que podem ser usadas com mais acuidade do que a impressão digital!

Um estudo de Fierer e colaboradores (2010) analisou a microbiota das mãos de 3 indivíduos e também as bactérias presentes em teclados de computadores pertencentes a eles. Por meio de sequenciamento do gene 16S rRNA, concluíram que existiam 3 grupos de bactérias com grande similaridade entre si e cada grupo era composto por uma dupla teclado/dono do teclado. Comparando essas bactérias com outras isoladas de 250 indivíduos que não tinham tido contato com os teclados, percebeu-se que as diferenças genéticas entre elas eram muito grandes. Isso mostrou que é possível usar a microbiota de um indivíduo como uma “assinatura” bacteriana específica. Este tipo de abordagem pode ser empregado quando não há vestígios de sangue ou sêmen na cena do crime, por exemplo, ou quando os materiais são muito texturizados para que se possa recuperar impressões digitais.

 

Micologia Forense

Até pouco tempo atrás, os fungos eram usados como evidências de crimes apenas em casos de envenenamentos por cogumelos. Hoje sabemos que os fungos podem ser importantes aliados na elucidação de crimes, especialmente em relação à determinação do intervalo post mortem, à determinação do local da morte e do culpado por um crime, e até em casos de negligência, especialmente envolvendo crianças e idosos.

Entretanto, por ser uma área relativamente nova, ainda há poucos trabalhos publicados e o número de especialistas é pequeno, o que dificulta seu uso e desenvolvimento.

Por produzirem esporos, os fungos podem fazer parte das investigações palinológicas, que utilizam pólen e pequenos fragmentos para atribuir uma relação entre uma vítima ou um local com um suspeito.

Revisões sobre o assunto, publicadas por Hawksworth e Wiltshire em 2011 e 2015, trazem vários exemplos do uso de esporos fúngicos na elucidação de crimes. Os autores descrevem casos em que culpados foram condenados após a análise palinológica das suas roupas, calçados e carros.

A determinação do intervalo post mortem é um dos maiores desafios da ciência forense. As fases da decomposição cadavérica podem durar mais ou menos tempo dependendo da estação do ano, da temperatura e umidade do local onde o cadáver foi encontrado. Além dos dados de entomologia forense, que são fundamentais para estabelecer esse período, por meio da análise da fauna entomológica cadavérica, os fungos podem ser importantes aliados. Eles apresentam características próprias de crescimento em determinados ambientes, portanto podem ser usados para determinar há quanto tempo um corpo encontra-se em determinado local. Imagine que um corpo foi encontrado e na superfície dele é possível observar o crescimento de colônias fúngicas. Após o isolamento dos fungos, é possível reproduzir em laboratório as condições ambientais em que o corpo foi encontrado e estimar o tempo de crescimento do fungo isolado. Com isso, pode-se inferir o intervalo post mortem.

Um estudo brasileiro, realizado por pesquisadores na Universidade Federal do Ceará (SIDRIM e colaboradores, 2015), analisou os fungos que cresciam em cadáveres, em 3 estágios de decomposição, e demonstrou que estes podem ser encontrados principalmente na fase gasosa de decomposição. Ainda foi determinado que fungos filamentosos podem ser isolados das roupas, dos ossos e do solo próximo aos corpos, enquanto leveduras foram encontradas nos caixões. A maior parte dos fungos encontrados são aqueles que habitam o solo e estão presentes no ar, como Aspergillus sp., Penicillium sp. e Mucor sp., enquanto as leveduras pertencem ao gênero Candida.

As potencialidades do uso de fungos como ferramentas forenses são inúmeras, abrindo um amplo leque para novas pesquisas na área.

 

Referências

 

HAWKSWORHT, D.; WILTSHIRE, P.E.J. Forensic mycology: the use of fungi in criminal investigations. Forensic Science International, 206, 1-11, 2011. https://www.researchgate.net/publication/45199583_Forensic_mycology_the_use_of_fungi_in_criminal_investigations Acesso em 08-10-2020 Acesso em 08-10-2020.

 

HAWKSWORHT, D.; WILTSHIRE, P.E.J. Forensic mycology: current perspectives. Research and Reports in Forensic Medical Sciences, 2015. https://www.researchgate.net/publication/286481964_Forensic_mycology_current_perspectives Acesso em 08-10-2020.

SIDRIM et al. Fungal microbiota dynamics as a post-mortem investigation tool: focus on Aspergillus, Penicillium and Candida species. Journal of Applied Microbiology, 2015. https://sfamjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/j.1365-2672.2009.04573.x  Acesso em 08-10-2020.

 

quinta-feira, 8 de outubro de 2020

MICROBIOLOGIA FORENSE - Parte I

Bioterrorismo e biocrime

O instinto de justiça é inerente ao ser humano. Desde pequenos delitos até aqueles que envolvem perdas de vidas humanas, nosso intuito é sempre procurar os culpados e fazer com que sejam punidos. Mas a ideia de punição está atrelada à culpa. Podemos julgar e condenar um indivíduo, atribuindo-lhe a culpa por algum ato criminoso? E se nosso julgamento for falho e um inocente responder por um crime que não cometeu? Para garantir que isso não aconteça, a Ciência Forense alia conhecimentos de diversas áreas para produção de dados robustos que corroborem hipóteses e ofereçam subsídios para a condenação dos reais culpados de um crime.

A Ciência Forense é uma área da investigação criminal que, por meio de técnicas precisas, dá suporte às investigações criminais. Ela tem como foco principal excluir um suspeito envolvido ou não em um crime e, com isso, livrar um inocente por algo que não cometeu. Aliando química, biologia, física, matemática, antropologia e outras tantas áreas, é capaz de apurar a verdade sobre os atos cometidos pelo suspeito.

Os primeiros relatos de ciência forense datam do século VII, na China, em que Ti Yen Chieh se tornou célebre por usar lógica e provas forenses na resolução de crimes. Ainda na China, no século XII, um livro detalhava os sinais de afogamento e estrangulamento e de que forma as feridas poderiam revelar o tipo de arma utilizada no crime. No século XVI, médicos europeus, como Ambroise Paré, passaram a estudar as circunstâncias da morte e os efeitos da morte violenta em órgãos internos. Os médicos Fortunato Fidelis e Paolo Zacchia estudaram as mudanças ocorridas no corpo em decorrência de enfermidades. François Immanuele Fodéré publicou, no final do século XVII, o livro “Um tratado sobre medicina forense e saúde pública”, enquanto Johann Peter Frank publicou “O sistema completo de medicina da polícia”.

No século XVII a ciência forense já era ensinada nas universidades da Europa. Thomas Joseph Gall criou a pseudociência chamada Frenologia, em que atribuía características do caráter do indivíduo à forma do seu crânio. Por motivos óbvios hoje, essa prática caiu em desuso. Entretanto, serviu como base para a elaboração dos retratos falados, baseados em partes do rosto, para identificação de suspeitos.

A ciência forense lança mão de uma série de áreas distintas para auxiliar na resolução de complexos quebra-cabeças. Na biologia, o uso de análises de sequências de DNA é fundamental para identificação de suspeitos e vítimas. Um dos melhores exemplos de uso da biologia é a entomologia forense, que pode ser empregada na determinação do intervalo post mortem, por meio da análise dos insetos que colonizam o cadáver; na elucidação do local da morte; casos de abuso e maus-tratos, bem como casos de pragas urbanas usadas propositalmente.

Uma área da biologia relativamente recente é a Microbiologia Forense. Seu objetivo é usar a análise microbiológica para excluir, associar ou atribuir a culpa por um crime. Inclui uma gama de organismos: vírus, bactérias, fungos, parasitos, reservatórios de doenças infecciosas e ainda, toxinas bacterianas e fúngicas.

A microbiologia forense teve destaque quando ocorreram os casos de Antraz nos EUA, por ocasião dos eventos de 11 de setembro de 2001. Como o antraz é causado por uma bactéria, o envio de esporos pelo correio para diferentes pessoas foi caracterizado como bioterrorismo.

Mas quando essa área teve início realmente?

Na Bíblia, quando Deus pede ao faraó para libertar os escravos israelitas e quando ele não o faz, envia 10 pragas ao Egito. Na Roma antiga, eram jogadas carniças nos poços para contaminar os reservatórios de água dos inimigos. No século XIV, durante a epidemia de peste bubônica na Ucrânia, os corpos das vítimas eram lançados em catapultas, sendo usados como armas. O Japão, durante a Segunda Guerra Mundial, lançou sobre a China, por meio de aviões, pulgas criadas em laboratórios, contaminadas com Yersinia pestis.

Em 1984, seguidores de Baghwan Sri Rajneesh tentaram afetar a eleição local em Dalles, Oregon, EUA, ao contaminar recipientes de saladas em restaurantes da região com Salmonella tiphymurium, e 751 pessoas tiveram infecção alimentar. Em 1993, o culto Aum Shinrikyo tentou disseminar antraz em Tókio, do telhado de um prédio. Em 1996, em Dallas, Texas, EUA, 12 pessoas que trabalhavam em um laboratório do St. Paul Medical Center tiveram diarreia aguda severa. Amostras de Shigella dysinteriae tipo 2 foram isoladas das fezes dos doentes e descobriu-se que um técnico do laboratório havia contaminado propositalmente os alimentos consumidos pelas vítimas. Em 2001, na Alemanha, um surto de E. coli enteroagregativa associado aos brotos de feijão, afetou 2400 pessoas e causou 24 mortes. 

Além destes exemplos, podemos citar também aqueles que envolvem toxinas bacterianas e fúngicas. No século VI, assírios contaminavam a água com ergot, uma toxina produzida pelo fungo Claviceps purpúrea. Depois da Segunda Guerra Mundial, na Rússia, as farinhas foram contaminadas com o fungo Fusarium, e o pão produzido causava doenças nos civis. Existem relatos também de toxinas fúngicas sendo liberadas na forma de “chuva amarela” na China e no Afeganistão, afetando mais de 10 mil pessoas.

Agricultura e pecuária também podem ser impactadas por ataques biológicos. Em 1845 e 1846 a ferrugem da batata na Irlanda foi responsável pela fome e, em consequência, morte de milhões de pessoas. Recentemente, a imprensa vem noticiando o recebimento de sementes oriundas de países da Ásia, por pessoas de vários locais do mundo, inclusive do Brasil. Ainda não se sabe quais são as plantas nem a motivação dos envios, mas é preciso investigar. Plantas exóticas podem se tornar pragas agrícolas, competir com as plantas nativas e dizimar nossas culturas. Sementes contaminadas com patógenos vegetais, como fungos e bactérias, podem levar à sua disseminação e prejudicar a produção agrícola mundial.

Riscos biológicos e biovigilância

Os riscos biológicos envolvem a medicina, a saúde pública e a lei e podem ser descritos como: surgimento natural de um microrganismo (SARS-CoV-2); liberação acidental de um patógeno; biocrime; bioterrorismo; e guerra biológica. A partir da descoberta de um risco biológico, a microbiologia forense visa identificar o microrganismo, padronizar e validar as evidências legais. Cabe à Organização Mundial da Saúde realizar a biovigilância, e esse cuidado é importante, pois doenças com potencial pandêmico podem atingir o mundo em horas ou dias, principalmente disseminadas pelas viagens. Veja como exemplo a SARS (2002 e 2003), H1N1, H1N5 e H7N9 (2009), MERS (2012) e a Covid-19 (2020).

A OMS faz o monitoramento das ameaças à saúde, especialmente na interface do ecossistema homem-animal, levando em conta zoonoses emergentes, zoonoses já conhecidas, resistência antimicrobiana e zoonoses veiculadas por alimentos. O objetivo é reduzir surtos, sejam eles naturais, acidentais ou propositais, com resposta rápida usando coordenação multissetorial e internacional.

Bioterrorismo

O bioterrorismo envolve a ameaça ou uso de agentes biológicos por indivíduos ou grupos motivados por objetivos políticos, religiosos, ecológicos ou ideológicos e normalmente criminosos, com intuito de extorsão, vingança, desejo de aterrorizar vítimas específicas e assassinato.

O caso mais conhecido de bioterrorismo é o Amerithrax. Em 2001, entre 4 de outubro e 20 de novembro, 22 pessoas contraíram antraz e 5 morreram. A investigação levou 9 anos e levou ao desenvolvimento da microbiologia forense.

A bactéria Bacillus anthracis é capaz de produzir esporos, os quais são extremamente resistentes a condições ambientais adversas, podendo ficar latentes por muitos anos. Isso faz com que estas bactérias sejam muito estáveis geneticamente, quase não sofrendo alterações ao longo do tempo. A estabilidade genética é um complicador, pois dificulta traçar a origem das linhagens, uma vez que todas são muito similares.

Não havia uma metodologia estabelecida para a análise genética das linhagens. Inicialmente analisou-se o comprimento de regiões repetitivas em tandem, visando estabelecer as diferenças genéticas, mas essas não foram informativas. Partiu-se então para o sequenciamento do genoma total dos isolados. A partir destes resultados, descobriu-se que, embora todos pertencessem à linhagem Ames de Bacillus anthracis, alguns tinham inserções e duplicações no material genético, especialmente relacionadas com características de esporulação. Dentre os 29 laboratórios investigados, públicos e privados, apenas um continha a linhagem com as mutações. Assim, sua origem ficou determinada, e concluiu-se que as alterações genéticas haviam surgido ao acaso, devidas aos sucessivos repiques da linhagem selvagem em laboratório.

Mas como encontrar o culpado?

O suspeito deveria ter acesso ao laboratório e conhecimento científico suficiente para produzir os esporos em grande quantidade. Além disso, deveria ter noção do impacto de seus atos e motivação para o crime. Pensando desta forma, os próprios pesquisadores que auxiliavam na investigação tornaram-se suspeitos!

O Dr. Bruce Ivins se encaixava no perfil elaborado pelo FBI. Ele tinha acesso irrestrito ao laboratório, havia trabalhado à noite e no final de semana anterior ao envio das cartas, tinha histórico de problemas psicológicos e se encontrava sob grande pressão no trabalho. Antes do final da investigação, o Dr. Ivins cometeu suicídio, o que evidenciou ainda mais o seu provável envolvimento com o crime.

Este caso teve grande repercussão na mídia, o que gerou bastante confusão, atrapalhando as investigações. As publicações na época foram limitadas e existem até hoje dados não publicados.

Biocrime

Um biocrime se caracteriza pelo uso de um microrganismo na execução de um crime, com o intuito de prejudicar, amedrontar e até mesmo matar um ou mais indivíduos. Um exemplo importante de biocrime foi o caso da transmissão proposital de HIV-1 por um médico gastroenterologista de Laffayete, Louisiania, nos EUA. Ele contaminou a ex-namorada com sangue de um paciente HIV positivo, durante uma discussão. Foi a primeira vez em que dados de análise filogenética foram aceitos como evidências em uma investigação criminal.

Foram analisados clones do vírus isolados da vítima e do paciente HIV positivo, bem como de HIVs de indivíduos controle, da mesma região. A análise dos genes env (envelope) e gp120 (glicoproteína) indicaram que o vírus sofre muitas mutações e é muito heterogêneo. Entretanto, os vírus isolados da vítima e do paciente podem ser agrupados, têm origem comum, enquanto os vírus dos controles são muito diferentes. Ou seja, a chance de que a vítima tivesse sido infectada por outro vírus, que não aquele que lhe fora injetado propositalmente, era ínfima. Estas evidências foram aceitas pelo tribunal e o médico foi condenado por tentativa de homicídio.

A microbiologia forense pode ser muito útil na elucidação de crimes. Nos próximos posts serão abordados o uso do microbioma humano na identificação de indivíduos e a micologia forense, na determinação de intervalo post mortem e identificação de culpados de crimes.

Referências

Amerithrax. https://www.fbi.gov/history/famous-cases/amerithrax-or-anthrax-investigation. Acesso em 08/10/2020.

Amerithrax Investigative Summary. 

https://www.nytimes.com/interactive/projects/documents/amerithrax-investigation-report. Acesso em 08/10/2020.

METTZKER et al. Molecular evidence of HIV-I transmission in a criminal case. PNAS, 99 (22),14292-14297, 2002.  https://www.pnas.org/content/99/22/14292 Acesso em 08-10-2020.

RASKO et al. Bacillus anthracis comparative genome analysis in support of the Amerithrax investigation. PNAS, 108 (12), 5027-5032, 2011. https://www.pnas.org/content/108/12/5027. Acesso em 08/10/2020.




quarta-feira, 17 de junho de 2020

Super disseminadores: quem são, como vivem?




Muitos termos que temos ouvido desde que a pandemia do novo coronavírus começou nos parecem novos, mas eles são velhos conhecidos de quem estuda epidemiologia e infectologia. Um bom exemplo são os indivíduos chamados “super disseminadores”. Vamos conhecer um pouco melhor esse fenômeno?

Espera-se que, de acordo com as interações patógeno-hospedeiro, todos os indivíduos de uma população tenham chances iguais de transmitir uma infecção a outro indivíduo. Entretanto, observa-se que uma parcela da população é responsável pela maior parte da transmissão, como prediz a regra conhecida como 20/80, em que 20% dos infectados são responsáveis por 80% das transmissões.

De acordo com o Centro de Controle e Prevenção de Doenças dos EUA (CDC), uma em cada cinco pessoas é uma super disseminadora, ou seja, tem a capacidade de transmitir uma doença infecciosa para um número maior de pessoas.

Cada patógeno tem um número reprodutivo básico, o famoso R0, que você já deve ter ouvido falar. Ele representa a média do número de infecções causadas por um único indivíduo afetado em uma população suscetível. Um R0=1 significa que um indivíduo transmite o patógeno para outro, um R0= 2, que ele transmite para outros 2 e assim por diante.

O R0 do SARS-Cov-2 foi estimado, no início da pandemia na China, como sendo em torno de 1,4 a 2,5, mas ao longo do tempo, este número foi variando, chegando até R0= 4. Muitas vezes, as estimativas populacionais do R0 podem mascarar eventos de super espalhamento, que acontecem devidos às variações individuais e que fazem com que uma pessoa seja capaz de infectar várias outras.

Os eventos de super disseminação já foram descritos para diversas doenças infecciosas, como sarampo, ebola, tuberculose e SARS e, mais recentemente, para Covid-19.

Há relatos de super disseminadores desde 1900, quando uma paciente conhecida como “Mary Typhoid” transmitiu a febre tifóide para 51 indivíduos, mesmo sendo assintomática. Em 1989, na Finlândia, um estudante transmitiu sarampo para 22 colegas na escola que frequentava. Em Minessota, EUA, em 1992, uma única pessoa transmitiu tuberculose para outras 41. Em 1995, na epidemia de ebola na República Democrática do Congo, dois indivíduos infectaram 50 pessoas. Indivíduos com HIV também podem ser super espalhadores, especialmente se tiverem outras doenças associadas, como uretrite e gonorreia, aumentando em até 8 vezes a transmissão do vírus.

Na epidemia de SARS, em 2002, uma comissária de bordo infectou mais de 100 passageiros em Singapura e, quando surgiu a MERS-CoV, um único paciente infectou 82 indivíduos na Coreia do Sul. Em relação à Covid-19, há um relato de que um indivíduo britânico contraiu o vírus em Singapura, viajou para a França e o transmitiu para 5 dos seus contatos.

Nos EUA, o CDC analisou casos de super transmissão. Em março de 2020, um grupo de 61 pessoas compareceu a um ensaio do coral em uma igreja em Skagit County, Washington. Ninguém teve contato físico e foram distribuídos sanitizantes para as mãos. Depois de duas semanas, 87% dos participantes (53) testaram positivo para Covid-19 e 2 morreram. Ao analisar o caso, o CDC apontou que um dos indivíduos que foram ao ensaio estava com sintomas gripais e que deve ter sido o responsável pela transmissão, porém não se sabe como. 

Um segundo caso aconteceu em Chicago, no final de fevereiro de 2020, em que um homem foi relacionado a 16 casos de Covid-19 e 3 mortes. Acredita-se que a transmissão tenha ocorrido em eventos familiares, incluindo um funeral e uma festa de aniversário. Isso evidencia a necessidade do distanciamento social para conter o espalhamento do SARS-CoV-2.

O entendimento deste fenômeno não é uma tarefa fácil e há muitas explicações. Acredita-se que fatores do hospedeiro, do patógeno e do ambiente contribuam para a super disseminação.

A capacidade de super disseminar o patógeno depende de muitos fatores, como a ocupação que o indivíduo exerce, se já foi ou não vacinado, seus hábitos de higiene, imunocompetência, a tendência de procurar tratamentos quando doente, existência de coinfecções, diagnóstico errado, admissão tardia em hospital, transferência entre hospitais, contatos sociais extensos e adesão às medidas de controle de infecção.

Além disso, a severidade da doença também é um fator importante, pois dependendo da intensidade dos sintomas, a pessoa transmitirá mais ou menos o patógeno. Uma pessoa com sintomas severos, possivelmente, tem uma alta carga viral ou bacteriana e isso aumenta a chance de disseminar o patógeno.

Algumas vezes, o indivíduo pode ter sintomas não usuais ou ainda não conhecidos da doença, o que pode fazer com que ele não seja considerado como um transmissor, não tomando as devidas medidas de isolamento necessárias para a contenção do espalhamento. Isso acontece também quando o indivíduo é assintomático, ou seja, ele é infectado pelo patógeno, mas não desenvolve sintomas.

Aqui vale a pena fazer um esclarecimento.


Na última semana, em resposta à pergunta de um jornalista, a OMS afirmou que indivíduos assintomáticos não são grandes transmissores de Covid-19. Isso gerou uma grande confusão, principalmente porque muitos empregam o termo assintomático para pessoas que estão infectadas, mas ainda não desenvolveram a doença.

Então, para esclarecer: sintomático é o indivíduo que tem o vírus e apresenta sintomas; pré-sintomático, tem o vírus mais ainda não desenvolveu a doença, possivelmente porque está no período de incubação, que pode ser de 2 a até 14 dias; e assintomático é aquele que contraiu o vírus, mas não apresenta sintomas, ou seja, não desenvolve a Covid-19. Qualquer indivíduo que tenha o vírus pode ser capaz de transmiti-lo, com maior ou menor intensidade.

Para finalizar, os fatores ambientais contribuem fortemente com o aumento da disseminação de um patógeno. Locais com aglomerações de pessoas, como escolas, shoppings, mercados, academias, aeronaves, ônibus, metrôs, hospitais, bares, festas e funerais. Daí a importância de medidas de isolamento e distanciamento social para a contenção do espalhamento da Covid-19.

Referências

AL-TAWFIK, J.A.; RODRIGUEZ-MORALEZ, A.J. Super-spreading events and contribution to transmission of MERS, SARS, and COVID-19. Journal of Hospital Infection, 2020. https://www.researchgate.net/publication/340529461_Super-spreading_events_and_contribution_to_transmission_of_MERS_SARS_and_COVID-19. Acesso em 17-06-2020.

HAMNER L, DUBBEL P, CAPRON I, et al. High SARS-CoV-2 Attack Rate Following Exposure at a Choir Practice — Skagit County, Washington, March 2020. MMWR Morb Mortal Wkly Rep 2020;69:606–610. https://www.cdc.gov/mmwr/volumes/69/wr/mm6919e6.htm Acesso em 17-06-2020.

KOCHAŃCZYK, M.; GRABOWSKI, F.; LIPNIACKI, T. Accounting for super-spreading gives the basic reproduction number R0 of COVID-19 that is higher than initially estimated. MedRexiv, in peer-review, 2020. https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2020.04.26.20080788v1 Acesso em 17-06-2020.

STEIN, R.A. Super-spreaders in infectious diseases. International Journal of Infectious Diseases, 15, e510–e513, 2011. https://www.ijidonline.com/article/S1201-9712(11)00024-5/fulltext. Acesso em 17-06-2020.


quinta-feira, 4 de junho de 2020

Não podemos esquecer das bactérias!




Embora a emergência de saúde pública mundial seja o novo coronavírus, as bactérias continuam por aí, causando doenças graves e, por vezes, fatais.

Então, que tal conhecê-las um pouco mais?

Bactérias são seres procariotos, ou seja, não possuem membrana envolvendo seu material genético e tampouco organelas com membrana. Parecem seres muito simples, mas nem tanto. Elas estão presentes em todos os ambientes e superfícies, habitando, inclusive, o nosso organismo!

Nem sempre a presença de bactérias resulta em doenças. Na verdade, muitas vezes elas nos protegem de outros patógenos. Até pouco tempo atrás, os microrganismos (bactérias e leveduras) que habitam nosso corpo, sem causar doenças, eram chamados de flora normal. Como bactérias e leveduras não são plantas, o termo correto é microbiota normal. Cada indivíduo tem um conjunto próprio de microrganismos em seus tecidos e que pode ser muito diferente daquele encontrado em outras pessoas.

Mas nem sempre as bactérias são benéficas. A composição do microbioma intestinal, composto por diferentes microrganismos que habitam especificamente o intestino, parece ter relação com uma série de doenças, como depressão, obesidade, diabetes, entre outras. Muitas estão envolvidas no desenvolvimento de doenças importantes, como tuberculose, pneumonia, hanseníase, diarreias bacterianas, infecções na garganta e no ouvido, sinusites e infecções urinárias.

As infecções bacterianas tiverem e ainda têm um papel muito importante na saúde humana. Na era pré-antibióticos, a maior causa de mortes no mundo eram as doenças respiratórias, como pneumonias, seguidas pela tuberculose e pelas doenças gastrintestinais. Após 1940, com a descoberta da penicilina (Fleming, 1928) e sua produção em larga escala, esse panorama foi alterado. As doenças bacterianas puderam ser controladas e, embora ainda sejam causas importantes de mortalidade, não ocupam mais as primeiras posições.



As drogas antibacterianas são genericamente chamadas de antibióticos. Na verdade, existe uma distinção na nomenclatura, dependendo da origem da droga. Se ela é produzida por um microrganismo, como é o caso da penicilina, produzida por um fungo, ela é denominada antibiótico. Se a droga é sintetizada em laboratório, é chamada de quimioterápico. Muitas vezes, a estrutura de uma droga produzida por um microrganismo é alterada em laboratório e, neste caso, ela passa a ser denominada semi-sintética. Mas, na prática, acabamos chamando todas de antibiótico mesmo!

Drogas antibacterianas ou antibióticas atuam apenas em bactérias. Elas têm mecanismos de ação que agem em estruturas específicas da célula bacteriana. Veja alguns antibióticos que você já dever ter usado: a penicilina, age sobre a parede celular bacteriana; a bacitracina, age sobre a membrana celular; a tetraciclina, sobre o ribossomo bacteriano, afetando a síntese proteica; o ciprofloxacino age em uma enzima responsável pelo empacotamento do DNA e as sulfas agem na via de produção do ácido fólico. Por isso, não se pode usar um antibiótico no tratamento de uma doença viral, pois não terá efeito!

Existem inúmeros antibióticos, quimioterápicos e drogas semi-sintéticas que agem em diferentes bactérias e, por esta razão, conseguimos controlar muitas infecções bacterianas. Entretanto, essa aparente tranquilidade, representada pelos antibióticos, não é real, pois as bactérias sempre nos surpreendem. Elas podem ser naturalmente resistentes aos antibióticos ou podem adquirir resistência a eles.

Por exemplo, uma bactéria que não tem parede celular, será naturalmente resistente à penicilina, como é o caso dos micoplasmas. E, bactérias que têm parede, podem adquirir um gene de resistência que produz uma enzima que destrói o antibiótico. Observamos isso em bactérias gram-positivas que produzem uma enzima, a beta-lactamase, que atua sobre a estrutura química da penicilina, quebrando a molécula. Isso impede que a droga atue na parede celular bacteriana e a infecção não pode ser debelada.

O antibiótico amoxicilina, muito usado para tratar infecções na garganta, geralmente causadas por bactérias gram-positivas, é um tipo de penicilina. Algumas formulações do medicamento têm ácido clavulânico, um inibidor da beta-lactamase. Se, na população bacteriana, existirem bactérias resistentes à amoxicilina, o ácido clavulânico inibe as beta-lactamases e a droga consegue agir sobre a parede celular bacteriana, matando as células.

Você já deve ter ouvido “estava tomando antibiótico, mas a bactéria criou resistência a ele” ou ainda “o antibiótico fez a bactéria ficar resistente”. Vamos esclarecer os equívocos nestas duas frases?

As bactérias adquirem resistência aos antibióticos de duas maneiras: por mutação cromossômica ou por transferência horizontal de matéria genético. No primeiro caso, alterações no DNA bacteriano, que acontecem ao acaso, podem resultar em resistência. No segundo, a bactéria pode receber material genético de outras bactérias e, com isso, receber genes de resistência. A principal forma de receber material genético é por meio de plasmídeos R (R de resistência), em um processo chamado conjugação. Plasmídeos são DNAs circulares extracromossomais, que podem ou não estar presentes nas bactérias. Perceba que os dois processos independem do uso de antibióticos.




Vamos pensar em uma população bacteriana que está causando uma infecção. Nesta população, há poucos indivíduos muito sensíveis ao antibiótico que será usado, outros, em quantidade muito maior, são moderadamente sensíveis, e outros poucos são resistentes. Essa resistência já existe na população. Quando o paciente recebe o antibiótico e segue o tratamento corretamente, a tendência é de que, em alguns dias, as bactérias sensíveis e as moderadamente sensíveis morram, restando apenas as resistentes. Isso quer dizer que o antibiótico seleciona as bactérias resistentes, pois elas conseguem sobreviver a ele, então, não é correto dizer que o medicamento causa a resistência. O antibiótico seleciona as bactérias resistentes, que já existiam na população!

Se o tratamento for continuado de forma correta, nas doses recomendadas e pelo tempo necessário, até mesmo as resistentes serão eliminadas. Além disso, por ser uma população muito menor do que a inicial, o nosso sistema imune é capaz de eliminar estas bactérias. Mas o que ocorre frequentemente é que quando os sintomas diminuem ou cessam, as pessoas param de tomar o antibiótico, pois acreditam que estão curadas. Ao fazer isso, aquelas bactérias resistentes passam a se dividir, o seu número aumenta exponencialmente e os sintomas retornam. Não adianta recomeçar o tratamento com o mesmo antibiótico, é preciso utilizar outra droga para a qual essas bactérias não são resistentes.

A resistência antimicrobiana é considerada uma das principais ameaças mundiais, segundo a Organização Mundial da Saúde, principalmente pelo espalhamento global de bactérias resistentes a múltiplas drogas (MDR – multidrug-resistant). Embora seja um processo natural, ele pode ser aumentado devido ao uso incorreto ou excessivo dos antibióticos, pela falta de regulação destas drogas, tanto na medicina como na produção de suplementos alimentares para animais. Hoje, potencialmente todos os isolados clínicos de bactérias têm mecanismos de resistência e as mortes causadas por bactérias resistentes a antibióticos passam de 23 mil por ano, nos EUA e mais de 33 mil na Europa.

Os patógenos multirresistentes mais frequentes são Enterococcus faecium, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumannii, Pseudomnas aeruginosa e diversas espécies de Enterobacter. Escherichia coli, Enterococcus faecalis e Burkholderia cepacia são patógenos oportunistas que também podem se tornar multirresistentes, causando infecções graves.

Porém, não é só a resistência bacteriana que complica o controle destes patógenos. Bactérias podem fugir da atividade antimicrobiana dos antibióticos por meio de outros dois mecanismos: tolerância e persistência. Estes mecanismos levam a um fenótipo de resistência, sem a presença de genes para tal, ou seja, nem sempre os fenótipos resistentes são devidos à aquisição de genes de resistência ou mutações. As bactérias podem ser tolerantes ao tratamento, mesmo sendo metabolicamente ativas e o que se observa nestes organismos é apenas uma diminuição das suas atividades vitais. Bactérias que apresentam persistência estão em um estado latente, sem metabolismo ativo e, consequentemente, sem crescimento. Este fenômeno é responsável por infecções crônicas recorrentes, que não são debeladas com o uso de antibióticos, pois elas conseguem sobreviver ao tratamento e à resposta imune do hospedeiro. A tolerância e a persistência parecem estar relacionadas com a evolução da resistência bacteriana a algumas drogas, segundo vários autores.

Segundo a OMS, as consequências da resistência antimicrobiana incluem o aumento da morbidade e mortalidade, aumento do período de internação, redução ou perda da proteção para os pacientes submetidos a diversos procedimentos, como cirurgias quimioterapia e transplantes e, ainda, a falta de opção para o tratamento de alguns patógenos. Um plano de ação global propõe estratégias para o controle das resistências antimicrobianas e, no Brasil, a ANVISA conta com um plano de controle e prevenção. A vigilância deve ser constante.

A busca por novas drogas com atividade antimicrobiana não pode parar. Na natureza, muitos organismos são capazes de produzir estas substâncias, como fungos, actinobactérias, anfíbios e insetos. É fundamental que pesquisas de bioprospecção sejam incentivadas, de modo a garantir que novas drogas com potencial de controlar as bactérias multirresistentes possam ser produzidas e disponibilizadas para a população.



Referências


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quarta-feira, 27 de maio de 2020

Epidemias de coronavírus



O que são os coronavírus?

Coronavírus compõem o maior grupo de vírus da ordem Nidovirales, que inclui as famílias Coronaviridae, Arteriviridae, Mesoniviridae e Roniviridae. A família Coronaviridae compreende duas subfamílias, a Coronavirinae e a Toronavirinae.

Todos os vírus da ordem Nidoviridales são RNA vírus envelopados, cujos genomas podem conter até 33,5 kilobases (33.500 bases). Sua organização genômica é muito conservada, ou seja, não sofreu mudanças significativas ao longo do tempo.

Os vírions, partículas virais infecciosas, são esféricas e têm aproximadamente 125 nanômetros (ou 0,000125 milímetros) e são visíveis apenas ao microscópio eletrônico. A característica mais marcante dos coronavírus é a “coroa”, formada por projeções das proteínas spike presentes no envelope viral. Dentro do envelope viral encontra-se o nucleocapsídeo, que é simétrico. As principais proteínas estruturais codificadas pelos coronavírus são: S (spike), M (membrana), E (envelope) e N (nucleocapsídeo).

Veja a representação gráfica do vírion no artigo “How to discover antiviral drugs quickly” de autoria de Parks e Smith (2020):

Coronavírus que causam doenças em humanos

São conhecidos sete coronavírus que causam doenças em humanos, sendo quatro deles responsáveis pelo resfriado comum e três por síndromes respiratórias agudas graves: O SARS-CoV (Síndrome Respiratório Aguda Grave), o MERS-CoV (Síndrome Respiratória do Oriente Médio) e o SARS-CoV-2 (Síndrome Respiratória Aguda Grave 2 – Covid-19).

SARS-CoV, MERS-CoV e SARS-CoV-2 são vírus que têm origem em animais e que adquiriram a capacidade de infectar seres humanos. Essa capacidade surgiu por meio de mutações no material genético, que no caso destes vírus é o RNA.

O principal questionamento sobre as doenças emergentes é como um vírus animal pode avançar a barreira entre espécies e adquirir a capacidade de infectar seres humanos. A explicação mais plausível é que, ao utilizar animais exóticos como alimento, as populações estão entrando em contato com vírus desconhecidos. Possivelmente, por mutações, estes tornaram-se aptos a infectar células humanas. Ainda, em animais que são criados em confinamento, como aves e suínos, aglomerados e, muitas vezes, com pouca higiene, os vírus são espalhados com mais facilidade. Com isso, aumenta a chance de infectarem seres humanos que consomem a carne destes animais. Este fato fez com que a ameaça de novas epidemias, ou pandemias, se tornasse mais real e inevitável.

A SARS (Severe Acute Respiratory Syndrome) foi a primeira epidemia do século 21, ocorrida em 2003. Causada pelo vírus SARS-CoV, iniciou na China, afetando 8439 mil pessoas em 32 países e 3 continentes, causando 812 mortes. A SARS não atingiu o status de pandemia, pois não teve espalhamento em todos os continentes. Em julho de 2003, a OMS declarou que a epidemia havia terminado.

Quando os primeiros casos de SARS foram observados, o mundo foi altamente afetado. Não por sua taxa de mortalidade, que era relativamente baixa, mas pela iminência de uma crise global. Não se conhecia o vírus, não havia tratamento ou vacina. Lembrando que isso aconteceu em 2003 e os sistemas de saúde na época não estavam preparados. Perceba que 17 anos se passaram e o mundo ainda não está pronto para lidar com uma doença emergente de grandes proporções, como a Covid-19.

Na ocasião, não havia testes para confirmar a infecção e o diagnóstico era clínico. A SARS se apresentava como uma gripe, com menor ou maior severidade e podia evoluir para quadros pulmonares graves, levando à morte. A idade era um fator importante, uma vez que pessoas idosas eram mais acometidas que jovens e crianças. O período de incubação era de 2 a 10 dias e acredita-se que a transmissão ocorria após o aparecimento dos sintomas, uma vez que a carga viral em assintomáticos era baixa. A transmissão ocorria por contato com pessoas ou objetos infectados.

A SARS apresentava 3 fases, que podiam durar de 18 a 20 dias. Na primeira, após a infecção, o paciente poderia ficar assintomático por 7 dias, mostrando pouco comprometimento pulmonar. Na segunda fase, quando o sistema imune começava a combater a infecção, observa-se febre, diminuição da saturação de oxigênio e pneumonia. Na fase 3 ocorria a destruição pulmonar. Pessoas que se recuperaram, apresentaram sequelas pulmonares. Muitas vezes, pacientes mais idosos nem chegaram à fase 3. Foram relatadas manifestações intestinais, hepáticas, renais, cardíacas e trombose. Dentre as pessoas infectadas com este vírus, 25% desenvolveram dificuldades respiratórias e 10% morreram.

Nesta publicação da OMS você pode conhecer mais sobre a SARS e as ações tomadas pelos diferentes países durante a epidemia:

Em 2012, surgiu a Síndrome Respiratória do Oriente Médio, MERS, causada por um coronavírus – MERS-CoV – na Península Arábica. Outros países tiveram casos em pessoas que haviam viajado para locais de alto risco, como Estados Unidos, Reino Unido, Áustria, Argélia, Egito, França, Alemanha, Itália entre outros. Foram observados 681 casos e 204 mortes. O período de incubação do vírus variava entre 2 a 10 dias, e os casos evoluíam para pneumonia, sendo que 30% dos pacientes morriam.

O MERS-CoV é um vírus transmitido zoonoticamente para humanos via contato direto ou indireto com dromedários na Península Arábica. A transmissão humano-humano é limitada e não sustentada, ocorrendo principalmente em profissionais de saúde. Por isso, por enquanto, a MERS não cumpre os requisitos para se tornar pandêmica. Desde 2014 até 2018, 56 casos foram reportados na Península Arábica e a OMS permanece em vigilância.

No final de 2019, em Wuhan, na China, apareceram os primeiros casos de uma pneumonia de origem desconhecida, que foi atribuída a um novo coronavírus, em 27 de dezembro. Em 31 de dezembro um comunicado foi emitido alertando sobre uma possível epidemia.

A sequência do genoma do então chamado 2019- nCoV foi publicada em 10 de janeiro de 2020. O vírus foi renomeado como SARS-CoV-2, por suas semelhanças com o SARS-CoV, causador da SARS, e a doença foi chamada de Covid-19 (Corona Vírus Disease – 2019). Em 30 de janeiro de 2020 a OMS decretou a Covid-19 como uma Emergência de Saúde Pública de Importância Internacional e em 11 de março de 2020 a doença foi caracterizada como pandemia.

Os primeiros casos de Covid-19 estão ligados ao mercado de Huanan, em Wuhan, na China. Portanto, é possível que o animal de origem do novo coronavírus estivesse nesta localidade. A similaridade entre o SARS-Cov-2 com vírus de morcegos e de pangolins (um tipo de mamífero) indica que estes, possivelmente, são reservatórios deste vírus.

Neste artigo falo sobre a possível origem do novo coronavírus:

Enquanto escrevo este artigo, o mundo contabiliza 5.614.458 casos e 350.958 mortes. No Brasil, são 394. 507 casos e 24.600 casos fatais.

Não há, até o momento, tratamento eficaz ou vacina contra Covid-19. Mais de 100 vacinas candidatas estão sendo desenvolvidas. Veja este artigo:

E agora?

Mas não pense que o que estamos vivendo hoje é novidade. Historicamente, a humanidade reage de forma semelhante quando ameaçada por um inimigo invisível. Na obra de Camus, A Peste (The Plague, 1947), que é o livro de cabeceira de muitos infectologistas, o autor descreve como a sociedade reage à ameaça de uma epidemia na cidade fictícia de Oran, na Argélia. Existem várias interpretações para este livro, inclusive de que é uma metáfora à ocupação nazista da França. Mas eu não vou entrar neste mérito. Quero apenas mostrar como podemos nos basear nesta obra para entender como respondemos “genericamente” a qualquer doença desconhecida. No livro, a população passa por 3 fases: a negação e autossuficiência, necessidade de informação e esclarecimento, e aceitação com atribuição de responsabilidades. Questões técnicas e morais se entrelaçam quando o caos causado pela doença afeta a vida de todos. Parece familiar?

Sabemos, por experiências anteriores, que, na ausência de drogas eficientes para controlar o patógeno, as medidas de isolamento, quarentena e distanciamento social ajudam a conter as infecções, retardam a disseminação da doença, prevenindo inúmeras mortes e mantendo a infraestrutura da sociedade. Mas, frequentemente, estas estratégias foram e ainda são consideradas impositivas, levantando problemas éticos, sociais, políticos e econômicos.

Obviamente, a ciência evoluiu muito e a medicina hoje tem formas de controlar a maioria dos patógenos, por meio de medicamentos, e evitar as infecções com vacinas. Mas e as doenças infecciosas emergentes? Estamos passando por isso com a Covid-19 e precisamos nos lembrar das estratégias já adotadas, para que possamos responder de forma adequada a este novo desafio. Novas pandemias surgirão e a quarentena e as demais medidas de saúde pública continuarão sendo fundamentais para o controle de novas doenças. Um dia aprenderemos?


ANDRADE, C.R., IBIAPINA, C.C., CHAMPS, N.S., TOLEDO JUNIOR, A.C.C., OICININ, I.F.M. Avian influenza: the threat of the 21st century. J Bras Pneumol. 35(5):470-479, 2009.

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