Clostridioides difficile (bactéria) - Clostridioides difficile (bacteria)

Clostridioides difficile
Clostridium difficile colonies.png
Colônias de C. difficile em uma placa de ágar sangue
Clostridium difficile 01.jpg
Micrografia eletrônica da bactéria
Classificação científica editar
Domínio: Bactérias
Filo: Firmicutes
Classe: Clostridia
Pedido: Clostridiales
Família: Peptostreptococcaceae
Gênero: Clostridioides
Espécies:
C. difficile
Nome binomial
Clostridioides difficile
(Hall & O'Toole, 1935) Lawson & Rainey, 2016
Sinônimos
  • Bacillus difficilis Hall & O'Toole, 1935
  • Clostridium difficile (Hall & O'Toole, 1935) Prévot , 1938

Clostridioides difficile ( syn. Clostridium difficile ), também conhecido como o C. difficile , ou C. diff ( / s i d ɪ f / ), é Gram-positivos espécies de esporos -forming bactérias . Clostridioides spp. são bactérias anaeróbicas , móveis , onipresentes na natureza e especialmente prevalentes no solo. Suas células vegetativas são em forma de bastonete, pleomórficas e ocorrem em pares ou em cadeias curtas. Sob o microscópio, eles aparecem como células longas e irregulares (freqüentemente em formato de baqueta ou fusiformes) com uma protuberância em suas extremidades terminais (forma esporos subterminais). Sob a coloração de Gram , ascélulas de C. difficile são Gram-positivas e apresentam crescimento ótimo em ágar sangue em temperaturas do corpo humano na ausência de oxigênio . C. difficile é catalase e superóxido dismutase negativo e produz dois tipos de toxinas: enterotoxina A e citotoxina B , que interrompe as transduções de sinal do citoesqueleto no hospedeiro. Sob condições de estresse, a bactéria produz esporos que são capazes de tolerar condições extremas que a bactéria ativa não tolera.

C. difficile é um importante patógeno humano emergente ; de acordo com o CDC , em 2017 houve 223.900 casos em pacientes hospitalizados e 12.800 mortes nos Estados Unidos. Embora o C. difficile seja comumente conhecido como um patógeno hospitalar e associado a antibióticos, no máximo um terço das infecções podem ser rastreadas até a transmissão de uma pessoa infectada em hospitais, e apenas um pequeno número de antibióticos está diretamente associado a um risco elevado de desenvolver um Infecção por C. difficile (CDI), nomeadamente clindamicina , fluoroquinolonas e cefalosporinas . A maioria das infecções é adquirida fora dos hospitais, e a maioria dos antibióticos apresenta risco elevado de infecção semelhante a muitos fatores de risco não antibióticos, como o uso de amolecedores de fezes e enema .

O C. difficile também pode se estabelecer no cólon humano sem causar doenças. Embora as primeiras estimativas indicassem que o C. difficile estava presente em 2–5% da população adulta, pesquisas mais recentes indicam que a colonização está intimamente associada a uma história de doenças diarreicas não relacionadas, como intoxicação alimentar ou abuso de laxantes . Indivíduos sem histórico de distúrbios gastrointestinais parecem improváveis ​​de se tornarem portadores assintomáticos. Acredita-se que esses portadores sejam o principal reservatório de infecção.

Taxonomia

A espécie foi transferida do gênero Clostridium para Clostridioides em 2016, dando-lhe o binômio Clostridioides difficile . Este novo nome reflete as diferenças taxonômicas entre esta espécie e membros do gênero Clostridium , mantendo o nome comum como C. diff . Em 2018, a única outra espécie neste novo gênero era Clostridioides mangenotii (anteriormente conhecido como Clostridium mangenotii ). Um artigo de julho de 2013 da Microbiologia Ambiental propôs renomear a espécie Peptoclostridium difficile .

Patógeno humano

As cepas patogênicas de C. difficile produzem várias toxinas . As mais bem caracterizadas são enterotoxina ( toxina A de C. difficile ) e citotoxina ( toxina B de C. difficile ), ambas as quais podem produzir diarreia e inflamação em pacientes infectados ( colite de C. difficile ), embora suas contribuições relativas tenham sido debatidas. A diarreia pode variar de alguns dias de perda de fluido intestinal a colite pseudomembranosa com risco de vida , que está associada a inflamação intensa do cólon e formação de pseudomembranas na superfície da mucosa intestinal. As toxinas A e B são glucosiltransferases que têm como alvo e inativam a família Rho de GTPases . A toxina B (citotoxina) induz a despolimerização da actina por um mecanismo correlacionado com uma diminuição na ribosilação do ADP das proteínas Rho de ligação ao GTP de baixa massa molecular. Também existe uma toxina binária ( toxina AB ), mas seu papel na doença não é totalmente compreendido.

Fatores de virulência adicionais incluem um fator de adesina que medeia a ligação às células do cólon humano e uma hialuronidase . A bactéria também produz o para-cresol químico , que inibe o crescimento de outros micróbios em sua vizinhança e permite que ela supere a flora intestinal humana normal.

O tratamento com antibióticos de infecções por C. diff pode ser difícil, devido à resistência aos antibióticos e aos fatores fisiológicos da bactéria (formação de esporos, efeitos protetores da pseudomembrana). O surgimento de uma nova cepa altamente tóxica de C. difficile , resistente a antibióticos fluoroquinolonas , como ciprofloxacina e levofloxacina , que pode estar causando surtos geograficamente dispersos na América do Norte, foi relatada em 2005. Os Centros de Controle de Doenças dos EUA em Atlanta alertaram do surgimento de uma cepa epidêmica com aumento da virulência, resistência a antibióticos ou ambos. A resistência a outros antibióticos, como o metronidazol, a primeira escolha de medicamento antimicrobiano no tratamento de CDI, foi observada em até 12% dos isolados clínicos, portanto, à medida que o tratamento com vários antibióticos continua, resistências mais diversificadas e mais fortes continuarão a evoluir em C. populações difficile , complicando ainda mais as tentativas de tratamento eficaz.

Transmissão

O C. difficile é transmitido de pessoa para pessoa pela via fecal-oral , eliminado nas fezes. Qualquer superfície, dispositivo ou material (por exemplo, vasos sanitários, banheiras e termômetros retais eletrônicos) que seja contaminado com fezes pode servir como reservatório para os esporos de C. difficile . C. difficile pode viver por longos períodos em superfícies. O organismo forma esporos resistentes ao calor que não são mortos por produtos de limpeza para as mãos à base de álcool ou limpeza de superfície de rotina, portanto, esses esporos sobrevivem em ambientes clínicos por longos períodos. Por causa disso, a bactéria pode ser cultivada de quase qualquer superfície. Uma vez que os esporos são ingeridos, sua resistência aos ácidos permite que eles passem pelo estômago ilesos. Eles germinam e se multiplicam em células vegetativas no cólon após exposição aos ácidos biliares. Consequentemente, a Organização Mundial da Saúde defende o uso de sabão em adição às soluções de álcool para limitar a disseminação dos esporos. A esporulação mostrou ser significativamente reduzida após a inativação da DNA metiltransferase CamA de C. diffiicile , levantando a perspectiva de desenvolvimento de um medicamento que possa inibir essa bactéria de maneira específica.

A susceptibilidade à colonização parece ser desencadeada por doenças diarreicas, como intoxicação alimentar ou abuso de laxantes; pessoas sem histórico de doenças diarreicas expostas aos esporos de C. difficile não se tornarão necessariamente portadoras. Uma vez que as pessoas são colonizadas por C. difficile , elas permanecem portadoras por escalas de tempo de um ano, mas a abundância diária de C. difficile flutua consideravelmente - variando de estar abaixo do limite de detecção para altos níveis de derramamento de um dia para o próximo. Os distúrbios gastrointestinais em portadores parecem desencadear períodos de aumento da eliminação, o que pode ser um fator importante para a transmissão.

Gama de hospedeiros

C. difficile infecta porcos, bezerros e humanos e habita um reservatório natural de solo, fezes de animais domésticos e humanos, esgoto, o trato intestinal humano e carne a varejo.

Um estudo do CDC de 2015 estimou que C. diff afligiu quase meio milhão de americanos e causou 29.000 mortes em 2011. O estudo estimou que 40% dos casos começaram em lares de idosos ou serviços de saúde comunitários, enquanto 24% ocorreram em hospitais.

C. difficile é comum no sistema digestivo humano. No entanto, é um competidor fraco e muitas vezes é superado por outras bactérias no sistema digestivo por nutrientes. Como resultado, o C. difficile é mantido em um número controlável. Se a introdução repentina de antibióticos interromper o microbioma, o C. difficile poderá crescer como resultado da morte de muitos de seus concorrentes. O período de incubação é de 5 a 10 dias, variando de 1 dia a semanas após o tratamento com antibióticos para diarreia associada a antibióticos. Além disso, o transporte de C. difficile com altos níveis de toxinas é comum em crianças pequenas, enquanto a doença é rara. A produção de uma ou mesmo ambas as toxinas nem sempre é suficiente para a produção de sintomas.

sinais e sintomas

Os sintomas da infecção por C. difficile incluem: diarreia (pelo menos três evacuações por dia), desidratação, dor abdominal que pode ser intensa, perda de apetite e náuseas.

Resposta imune do hospedeiro

As toxinas secretadas A (TcdA) e B (TcdB) de C. difficile contêm antígenos imunogênicos que são reconhecidos por anticorpos e células T. No entanto, os níveis de anticorpos anti-TcdA e -TcdB IgG não foram capazes de discriminar indivíduos saudáveis ​​de pacientes com infecção por C. difficile , o que significa que têm uso clínico limitado. Trabalhos recentes mostraram que essas toxinas também são reconhecidas pelas células T auxiliares CD4 +, predominantemente pelas células auxiliares T h 17 , que são importantes na manutenção de um ambiente intestinal saudável, embora em pacientes com infecção grave essas células sejam prejudicadas. Curiosamente, os indivíduos com infecção grave por C. difficile tinham significativamente mais células T específicas da toxina em comparação com aqueles com infecção leve, indicando que as células T estão desempenhando um papel fundamental no combate a esta infecção. Isto é ainda evidenciado pela recuperação das células Th17 específicas da toxina após o transplante da microbiota fecal de pacientes com doença grave.

Tratamento

Pacientes em tratamento com antibióticos quando os sintomas começam devem parar de tomá-los, se possível. Essa interrupção da antibioticoterapia pode, às vezes, levar à resolução espontânea dos sintomas. Os pacientes que não respondem à interrupção dos antibióticos de amplo espectro precisarão ser tratados com antibióticos capazes de matar os esporos de C. difficile . As infecções primárias são geralmente tratadas com vancomicina, com uma dosagem usual de 125 mg a cada 6 horas. O regime de vancomicina substituiu o uso tradicional de metronidazol devido a sua maior eficácia, perfil de segurança e menores taxas de recorrência. Em pacientes que não toleram a vancomicina, a fidaxomicina é uma opção aceitável com eficácia semelhante e taxas de recorrência ainda mais baixas do que a vancomicina. Em casos de CDI fulminante, sugere-se a terapia adjuvante com metronidazol parenteral mais vancomicina ou fidaxomicina oral.

Cerca de 20% dos pacientes que completam com sucesso a terapia da infecção primária com metronidazol ou vancomicina terão recidiva . Uma fração desses pacientes experimentará recorrências contínuas da infecção. A primeira recaída de C. difficile é geralmente tratada com o mesmo antibiótico usado para tratar a infecção primária. Quaisquer infecções subsequentes não devem ser tratadas com metronidazol. Ocasionalmente, um curso padrão de 10 dias de vancomicina oral não funcionará. Nesses casos, a redução gradual da vancomicina é o tratamento de escolha. Os pacientes tomam doses decrescentes de vancomicina por um período de até 3 meses, dependendo da gravidade da infecção.

Cada recaída subsequente de C. difficile tende a ser mais grave do que as infecções anteriores. O tratamento de longo prazo com um cone de vancomicina suplementado com probióticos, especialmente Saccharomyces boulardii , está associado a uma maior taxa de sucesso.

Após três recaídas, os pacientes podem ser tratados com fidaxomicina oral , um antibiótico de espectro estreito. A dosagem usual é de 200 mg duas vezes ao dia por via oral durante 10 dias. A fidaxomicina é considerada superior à vancomicina para ICD grave. A principal desvantagem do tratamento com fidaxomicina é o custo da medicação. Um curso de 10 dias pode custar até US $ 3.500.

Os pacientes que não respondem à terapia tradicional com antibióticos podem ser elegíveis para um transplante de microbiota fecal (FMT). Os profissionais de saúde podem transferir fezes de uma pessoa saudável para o cólon de um paciente com ICD repetida. Este processo é o tratamento de maior sucesso para ICD grave, com uma taxa de cura em torno de 93%. As taxas de recorrência de ICD em pacientes tratados com FMT são geralmente baixas, em torno de 19%, o que o torna muito eficaz no tratamento de casos crônicos de ICD. No entanto, em alguns casos, as crises de doença inflamatória intestinal são um possível efeito colateral do tratamento. Os efeitos de longo prazo da FMT são desconhecidos, pois o procedimento só foi aprovado pela FDA desde 2011 e relativamente poucos procedimentos foram realizados. Se o transplante não for uma opção, a remoção da parte infectada do cólon pode curar a CDI.

Deformação

Em 2005, a análise molecular levou à identificação do tipo de cepa C. difficile caracterizada como grupo BI por análise de endonuclease de restrição , como NAP1 tipo campo de pulso norte-americano por eletroforese em gel de campo pulsado e como ribótipo 027; a terminologia diferente reflete as técnicas predominantes usadas para tipagem epidemiológica. Esta cepa é conhecida como C. difficile BI / NAP1 / 027.

A partir de 2016, a cepa NAP1 foi substituída por novas cepas em algumas áreas da Colúmbia Britânica. Essas novas cepas incluem NAP2 e NAP4 e algumas cepas que não têm uma designação de NAP. A frequência dessas novas cepas aumentou de 2008 a 2013 em uma região estudada, deslocando as bactérias NAP1 originalmente mais comuns e reconhecíveis.

Duas cepas, ribotipos RT078 e RT027, podem viver em baixas concentrações do açúcar trealose ; ambas as cepas se tornaram mais comuns depois que a trealose foi introduzida como um aditivo alimentar no início dos anos 2000, aumentando assim a ingestão de trealose na dieta.

Genoma

Informação genômica
ID do genoma NCBI 535
Ploidia haplóide
Tamanho do genoma 4,3 Mb
Número de cromossomos 1
Ano de conclusão 2005

A primeira sequência completa do genoma de uma cepa de C. difficile foi publicada pela primeira vez em 2005 pelo Sanger Institute no Reino Unido. Tratava-se da cepa 630, uma cepa virulenta e resistente a múltiplas drogas isolada na Suíça em 1982. Cientistas do Sanger Institute sequenciaram genomas de cerca de 30 isolados de C. difficile usando tecnologias de sequenciamento de última geração da 454 Life Sciences e Illumina .

Pesquisadores da Universidade McGill em Montreal sequenciaram o genoma da cepa Quebec altamente virulenta de C. difficile em 2005 usando tecnologia de sequenciamento de ultra-alto rendimento. Os testes envolveram 400.000 reações de sequenciamento paralelo de DNA do genoma da bactéria, que havia sido fragmentado para sequenciamento. Essas sequências foram montadas computacionalmente para formar uma sequência completa do genoma.

Em 2012, cientistas da Universidade de Oxford sequenciaram genomas de C. difficile de 486 casos surgidos ao longo de quatro anos em Oxfordshire usando tecnologias de sequenciamento de próxima geração da Illumina.

Epigenoma

C. difficile tem um epigenoma altamente diverso, com 17 motivos de metilação de alta qualidade relatados até agora, a maioria pertencente ao tipo 6mA. A metilação em um desses motivos - CAAAA A, demonstrou afetar a esporulação, uma etapa fundamental na transmissão da doença por C. difficile , bem como no comprimento da célula, formação de biofilme e colonização do hospedeiro.

Bacteriófago

Pelo menos oito bacteriófagos principalmente temperados foram isolados de C. difficile , variando no tamanho do genoma de cerca de 30 a cerca de 60 kb. Ambas as  cepas de C. difficile derivadas do ambiente e clinicamente  carregam um conjunto diversificado e prevalente de profagos .

Etimologia e pronúncia

Referências

links externos