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Saúde Humana 2 de novembro de 2022, 08:58 02/11/2022
Os biofilmes vilões: como as comunidades de bactérias conseguem provocar infecções persistentes
Autores
Mira Okshevsky, Rikke Louise Meyer
Jovens revisores
Academia Vine
Resumo
As bactérias são seres vivos minúsculos que gostam de aderir a superfícies. A maioria delas é inofensiva, mas se aquelas capazes de gerar dano penetrarem no corpo humano, ao qual não pertencem, podem provocar uma infecção. As infecções deixam o corpo humano muito doente. Muitas infecções causadas por bactérias podem ser curadas com medicamentos antibióticos – porém, não as causadas por biofilmes! Biofilmes são comunidades de bactérias que vivem juntas e são protegidas por uma camada pegajosa, de modo que nem todos os antibióticos conseguem agir contra elas. Neste texo, vamos explicar de que modo os biofilmes protegem as bactérias dos antibióticos e o que podemos fazer para combater infecções persistentes.
As bactérias estão por toda parte!
Estamos rodeados por seres vivos tão pequenos que não conseguimos vê-los a olho nu. Essas criaturas minúsculas são chamadas de bactérias e são encontradas em praticamente todas as superfícies que você possa imaginar… inclusive no seu corpo! Há bactérias em seu teclado, em seu travesseiro, no chão e na água que vem da torneira! Nos seus intestinos vivem bilhões delas, tentando decompor o alimento que você ingere. Em lagos, rios e oceanos, as bactérias usam o poder da luz solar para absorver dióxido de carbono e liberar o oxigênio que respiramos. Muitas das bactérias que vivem dentro de nós, em nossa pele e à nossa volta, não são perigosas. Outras, no entanto, podem nos deixar bastante doentes.
O que é uma infecção?
Se você observar a superfície de sua pele com um microscópio, verá ali um tipo de bactérias chamadas estafilococos.
Essas bactérias são redondas como uma bola de futebol (mas quatro milhões de vezes menores!) e gostam de se juntar em grupos (Figura 1). Os estafilococos estão na pele de todos nós (estão na sua agora mesmo!) e muitos deles agem como guardas, ajudando a manter longe as bactérias prejudiciais que poderiam deixar-nos doentes. No entanto, até mesmo esses estafilococos úteis podem se tornar um problema. Quando bactérias – até mesmo os estafilococos – penetram no corpo humano, ao qual não pertencem, provocam uma infecção, ou seja, tornam-se prejudiciais. Os sintomas de uma infecção são dor, vermelhidão, suor, febre, cãibras e, no pior dos casos, morte.
Figura 1. Imagens de bactérias estafilococos em um biofilme, vistas ao microscópio. As bactérias aparecem em vermelho e um componente das substâncias poliméricas extracelulares que elas produzem, em verde (aqui, a substância é DNA); A. mostra as bactérias de biofilme mais próximas da superfície; essa é a camada mais baixa das células de biofilme. B. mostra a parte superior de um biofilme, onde as células se juntaram devido a substâncias poliméricas extracelulares. C. mostra, bem de perto, células no interior do biofilme, as quais parecem estar produzindo substâncias poliméricas extracelulares. O comprimento das barras brancas é de 0,02 mm, ou seja, cinquenta vezes menor que a ponta de um lápis!
Mas como as bactérias penetram no corpo? Através de pequenos danos na pele, como uma esfoladura no joelho ou um corte no dedo, e até pela incisão de uma cirurgia em hospital. Às vezes, as pessoas recebem partes novas em seu corpo durante uma cirurgia, como válvulas cardíacas ou parafusos para unir ossos quebrados. Essas partes novas são chamadas de dispositivos médicos implantados. Se as bactérias entrarem junto com os dispositivos, poderão se reproduzir e se multiplicar dentro do corpo. Os estafilococos são a causa mais comum de infecções após a implantação de dispositivos médicos. Mas há outras: estreptococos, enterococos ou Escherichia coli. A infecção pode ocorrer no sangue, nos ossos ou em tecidos moles como o do coração ou a pele [1]. Infecções ocorrem com frequência em dispositivos médicos implantados porque a parte implantada fica recoberta pelos fluidos de nossos corpos, que as bactérias podem comer, e não possui seu próprio sistema imunológico, capaz de protegê-la. Muitas vezes, nosso corpo consegue se livrar da infecção sozinho ou o médico prescreve um remédio especial contra bactérias chamado antibiótico. Infelizmente, nem sempre o antibiótico funciona! Uma infecção pode parecer melhorar e logo depois piorar, e arrastar-se por semanas e até meses ou anos. Esse tipo de infecção persistente chama-se infecção crônica, que pode ser causada por um biofilmebacteriano.
O que é um biofilme?
Não raro, bactérias nadam ou flutuam livremente em líquidos – na água da torneira, em um suco deixado sobre o balcão ou no sangue infeccionado. Nadar permite às bactérias irem atrás de alimento ou afastar-se de coisas que detestam, como luz solar forte ou células do corpo humano que as comem. No entanto, a maioria das bactérias prefere ficar parada. Isso lhes custa menos energia e, quando permanecem no lugar certo, a comida vai até elas. A imobilidade é o primeiro passo para a formação de um biofilme bacteriano (Figura 2). A primeira bactéria parada pode atrair outras ou reproduzir-se e fazer inúmeras cópias de si mesma. Quando muitas bactérias se juntam, começam a fabricar substâncias pegajosas chamadas substâncias poliméricas extracelulares, com as quais se recobrem. Essa comunidade grudenta se chama biofilme. Num biofilme, as bactérias vivem felizes, comendo o que aparece e se comunicando entre si graças à liberação de moléculas especiais. Os biofilmes são muito comuns [2]. A gosma no ralo do banheiro é um biofilme. A espuma esverdeada que cobre uma pedra no meio de um rio, também. Sabe aquela substância que parece musgo em seus dentes quando você não os escovou? Biofilme! Os biofilmes se formam em qualquer superfície úmida onde exista alimento para as bactérias.
Figura 2. A formação de um biofilme. (1) Uma única bactéria adere a uma superfície, como seus dentes ou um dispositivo médico implantado. (2) Essa bactéria se reproduz fazendo cópias de si mesma. (3) As bactérias fabricam substâncias poliméricas extracelulares para se cobrir com elas (mostradas em rosa).
Os biofilmes protegem as bactérias de ataques
O corpo humano fabrica células especiais que encontram e destroem bactérias. Essas células especiais, tal como os antibióticos que o médico prescreve para combater uma infecção, são ótimas na luta contra as bactérias que vivem nadando dentro de seu corpo. Se as bactérias ficarem expostas ao antibiótico por tempo suficiente, morrerão e você ficará curado da infecção. Por outro lado, as bactérias que vivem num biofilme não podem ser destruídas por antibióticos. Imagine uma comunidade de bactérias presas à parte de fora de um parafuso metálico implantado no osso da perna de uma pessoa. Elas estão seguras dentro de seu biofilme protetor. Quando o antibiótico se aproxima, é apanhado pelas substâncias poliméricas extracelulares pegajosas e nem chega perto das bactérias! Algumas, do lado de fora do biofilme, podem ser mortas pelo antibiótico, mas as que ficam dentro estão seguras. As bactérias do interior do biofilme não são exatamente iguais, embora sejam todas cópias da primeira que chegou. Quando as bactérias se juntam, combinam entre si o momento de atacar o corpo da pessoa e assumem diferentes funções, dependendo do lugar onde estejam no biofilme. As que permanecem na parte inferior podem estar “dormindo” e isso as torna resistentes a certos tipos de antibióticos. Portanto, mesmo que o antibiótico penetre no biofilme, não mata todas as bactérias. Na verdade, seriam necessários mil vezes mais antibióticos para eliminar todas as bactérias de uma comunidade de biofilme do que para destruir as que ficam nadando sozinhas [3]. Tanto antibiótico assim mataria o paciente junto com a infecção bacteriana! Mas então o que fazer para eliminar uma infecção crônica quando os antibióticos não funcionam?
Como tratar uma infecção crônica? A melhor maneira de ficar livre de um biofilme é esfregá-lo. Por isso gostamos tanto de escovar os dentes! Infelizmente, caso o biofilme esteja em um dispositivo médico implantado, não é fácil entrar no corpo da pessoa e esfregá-lo até que desapareça. Muitas vezes, tratar uma infecção crônica exige outra cirurgia para remover e substituir a parte infectada. Mas uma cirurgia sempre traz o risco de nova infecção e não é nada agradável para o paciente. Por isso, os cientistas buscam outras maneiras de vencer infecções crônicas. Uma das formas de combater um biofilme que não pode ser removido do corpo é atacar a substância pegajosa que mantém as bactérias unidas. Certas drogas destroem essa substância e expõem novamente as bactérias à ação dos antibióticos [4]. Por exemplo, as pessoas com a doença chamada fibrose cística apresentam infecções crônicas nos pulmões. Parte do tratamento consiste em inalar um remédio que ataca as substâncias pegajosas do biofilme. Isso, mais os antibióticos, faz com que os pacientes respirem com mais facilidade, mas não é uma cura permanente porque não remove por completo o biofilme. Alguns cientistas supõem que, no futuro, tenhamos um remédio para infecções crônicas. Eles
trabalham para descobrir o que torna as bactérias de biofilme únicas, de modo que esse fator único possa ser usado como alvo para uma nova droga antibiofilme.
Glossário
Bactérias: Seres minúsculos, que não podem ser vistos a olho nu, às vezes chamados “germes”.
Estafilococos: Um tipo de bactéria que vive em nossa pele.
Infecção: Bactérias que não pertencem ao corpo humano, mas vivem e se multiplicam dentro dele.
Dispositivo médico implantado: Parte artificial do corpo colocada durante uma cirurgia para assumir o papel de outra que não estava funcionando bem.
Antibiótico: Remédio para combater bactérias.
Infecção crônica: Infecção que dura muito tempo e não pode ser curada com antibióticos.
Biofilme: Comunidade de células bacterianas protegidas por uma substância pegajosa.
Substâncias poliméricas extracelulares: Moléculas longas de açúcares, gorduras e/ou DNA com as quais as bactérias se recobrem.
Referências
[1] von Eiff, C., Jansen, B., Kohnen, W. e Becker, K. 2005. “Infections associated with medical devices pathogenesis, management and prophylaxis.” Drugs 65(2):179–214. DOI: 10.2165/00003495-200565020-00003.
[2] Hall-Stoodley, L., Costerton, J. W. e Stoodley, P. 2004. “Bacterial biofilms: from the natural environment to infectious diseases.” Nat. Rev. Microbiol. 2(2):95–108. DOI: 10.1038/nrmicro821.
[3] Stewart, P. S. e Costerton, J. W. 2001. “Antibiotic resistance of bacteria in biofilms.” Lancet 358(9276):135–8. DOI: 10.1016/S0140-6736(01)05321-1.
[4] Okshevsky, M., Regina, V. R. e Meyer, R. L. 2015. “Extracellular DNA as a target for biofilm control.” Curr. Opin. Biotechnol. 33:73–80. DOI: 10.1016/j.copbio.2014.12.002.
Citação
Okshevsky, M. e Louise Meyer, R. (2016). “Big bad biofilms: how communities of bacteria cause long-term infections.” Front. Young Minds. 4:14. DOI: 10.3389/frym.201600014.
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