Mycobacterium tuberculosis (MTB), também conhecida como bacilo de Koch, é uma espécie de bactéria causadora da maioria dos casos de tuberculose (TB), infectando o sistema respiratório de mamíferos. Descoberta pela primeira vez em 1882 por Robert Koch, a espécie tem uma camada incomum de cera em sua superfície celular (principalmente ácido micólico), o que torna as células impermeáveis à coloração de Gram. Técnicas de detecção de ácido-resistência são usadas. A fisiologia do M. tuberculosis é altamente aeróbica e exige elevados níveis de oxigênio. Os métodos de diagnóstico mais utilizados para a tuberculose são o teste tuberculínico, baciloscopia do escarro (técnica de Ziehl-Neelsen) e radiografias do tórax.
O genoma de M. tuberculosis foi sequenciado em 1998.
Fisiopatologia M. tuberculosis requer oxigênio para crescer. Ele não retem qualquer coloração bacteriológica devido o alto teor de lipídeos em sua parede, portanto, Ziehl-Neelsen, ou coloração álcool-ácido resistente, é usado. Micobactérias não parecem se encaixar na categoria Gram-positiva do ponto de vista empírico (ou seja, eles não mantêm a coloração violeta cristal), eles são classificados como bactérias alcool-ácido resistentes, devido à sua camada lipídica de ácidos micólicos.
M. tuberculosis divide-se em cerca de 15 a 20 horas, que é extremamente lento em comparação com outras bactérias, que tendem a ter tempos de divisão medida em minutos (Escherichia coli pode se dividir aproximadamente a cada 20 minutos), o que dificulta o cultivo em laboratório. É um pequeno bacilo que pode suportar desinfectantes fracos e pode sobreviver num estado seco durante semanas, além de resistir a luz UV. Sua parede celular incomum, rica em lipídios (por exemplo, ácidos micólicos e lipoarabinomanano), é provavelmente o responsável por essa resistência e é um fator chave de virulência.
A capacidade de construir mutantes M. tuberculosis e testar produtos de genes individuais para funções específicas tem avançado significativamente a nossa compreensão da patogênese e fatores de virulência de M. tuberculosis. Muitas proteínas secretadas e exportadas são conhecidas por serem importantes na patogênese.
Cepas hipervirulentas Surtos de Mycobacterium são frequentemente causadas por cepas hipervirulentas de M. tuberculosis. Em experimentos de laboratório, estes isolados clínicos provocam imunopatologia incomum, e podem ser tanto hiperinflamatórias ou hipoinflamatória. Estudos têm mostrado que a maioria dos mutantes hipervirulentos têm deleções nas suas enzimas modificadoras da parede celular ou reguladores que respondam a estímulos ambientais. Estudos destes mutantes indicaram os mecanismos que permitem que o M. tuberculosis possa mascarar o seu potencial patogênico completo, induzindo uma granuloma que fornece uma imagem de proteção, e permitir que os bacilos sustentem a longo prazo, a infecção persistente. miniaturadaimagem|Mycobacterium tuberculosis (bacilo vermelho) em coloração de Ziehl-Neelsen
Genoma O genoma da estirpe H37Rv, foi publicado em 1998. Seu tamanho é de 4 milhões de pares de bases, com 3.959 genes; 40% desses genes tiveram sua função caracterizada, com possível função postulada por mais de 44%. Dentro do genoma também estão seis pseudogenes. O genoma contém 250 genes envolvidos no metabolismo do ácido gordo, com 39 delas envolvidas no metabolismo de policetídeo gerando o revestimento ceroso. Tais grandes números de genes conservados mostram a importância evolutiva do casaco de cera à sobrevivência do patógeno. Cerca de 10% da capacidade de codificação é feita pelas famílias de genes PE/PPE, que codificam proteínas ricas em glicina ácidas. Estas proteínas têm um padrão conservado N-terminal, o que prejudica a eliminação de crescimento em macrófagos e granulomas.
Nove sRNAs não-codificados foram caracterizados na M. tuberculosis, com mais 56 previstos em uma tela de bioinformática. Em 2013, um estudo sobre o genoma de várias estirpes sensíveis, ultra-resistentes e multirresistentes de M. tuberculosis foi feita para estudar os mecanismos de resistência a antibióticos. Os resultados revelaram novas relações e os genes de resistência a drogas não previamente associadas e sugerem que alguns genes e regiões intergênicas associadas com resistência à droga pode ser envolvida na resistência a várias drogas. Digno de nota é o papel que as regiões intergênicas no desenvolvimento desta resistência, e que a maioria dos genes, que são propostas no presente estudo, seriam responsáveis pela resistência à droga tem um papel essencial no desenvolvimento de M. tuberculosis.Zhang H et al. Genome sequencing of 161 Mycobacterium tuberculosis isolates from China identifies genes and intergenic regions associated with drug resistance. Nature Genetics. Outubro de 2013;45(10):1255-60.
Evolução O complexo Mycobacterium tuberculosis evoluiu no Continente Africano e provavelmente no Chifre da África.Blouin Y, Hauck Y, Soler C, Fabre M, Vong R, Dehan C, Cazajous G, Massoure PL, Kraemer P, Jenkins A, Garnotel E, Pourcel C, Vergnaud G (2012) A importância da identificação no Chifre da África de uma ramificação excepcionalmente profunda do clado Mycobacterium tuberculosis. PLoS One 7(12):e52841. doi: 10.1371/journal.pone.0052841 O grupo M. tuberculosis tem um número de membros que incluem o Mycobacterium africanum, Mycobacterium bovis (bacilo de Dassie), Mycobacterium caprae, Mycobacterium microti, Mycobacterium mungi, Mycobacterium orygis e Mycobacterium pinnipedii. Este grupo também pode incluir o clado Mycobacterium canetti.
O clado M. canettii — que inclui a Mycobacterium prototuberculosis — é um grupo de colônias boas da espécie Mycobacterium. Ao contrário dos membros estabelecidos do grupo M. tuberculosis, são submetidos a recombinação com outras espécies. A maioria das estirpes conhecidas deste grupo foram isoladas a partir do Chifre da África. O antepassado da Mycobacterium tuberculosis parece ser a espécie de Mycobacterium canettii, descrita pela primeira vez em 1969.Blouin Y, Cazajous G, Dehan C, Soler C, Vong R, Hassan MO, Hauck Y, Boulais C, Andriamanantena D, Martinaud C, Martin É, Pourcel C, Vergnaud G (2014) O clone progenitor "Mycobacterium canettii" é responsável pela epidemia linfonodal da tuberculose, Djibouti. Emerg Infect Dis 20(1):21-28 doi: 10.3201/eid2001.130652
Os membros estabelecidos do complexo M. tuberculosis, estão todos na sua propagação clonal. As principais espécies que infectam humanos foram classificadas em sete espoligotipos: o tipo 1 contém o Leste Africano-Indiano (LAI) e algumas estirpes Manu (Indígenas); o tipo 2 é o grupo de Pequim; o tipo 3 é composto pelas estirpes da Ásia Central (CAC); o tipo 4 de Gana e Haarlem (H / T) América Latina-Mediterrâneo (ALM) e estirpes X; e os tipos 5 e 6 correspondem ao Mycobacterium africanum e são observadas, predominantemente e em frequência muito altas na África Ocidental. Um sétimo tipo foi isolado do Chifre da África. As outras espécies deste complexo pertencem a uma série de espoligotipos e normalmente não infectam seres humanos.
Transmissão A transmissão da tuberculose, causada pelo bacilo micobacteriano, pode se dar através de: Tosse, espirro ou expectoração de pessoas infectadas com tuberculose ativa; Disseminação através do ar de partículas infectantes (as bactérias permanecem em suspensão no ar durante horas) Trauma cutâneo (raro); Ingestão de alimentos contaminados (raro). Uma pessoa não tratada infecta de 10 a 15 pessoas por ano.
Fatores de virulência Fatores de virulência são estruturas, produtos ou estratégias que contribuem para a bactéria aumentar sua capacidade em causar uma infecção. Dentre esses mecanismos, os mais observados são aqueles envolvidos com a colonização dos tecidos, com a evasão do patógeno do sistema de defesa inato do organismo e outros diretamente relacionados com lesões às células do hospedeiro. Esses fatores são muito estudados pois são cruciais para o entendimento dos sintomas da enfermidade e também representam possíveis alvos de drogas para o enfraquecimento ou destruição do patógeno. No caso das Mycobacterium, os principais fatores de virulência estão relacionados com a sua parede lipídica complexa, catabolismo do colesterol (fonte de energia e matéria para a síntese de lipídios complexos da parede), proteínas e lipoproteínas do envelope celular responsáveis pela aderência bacteriana nas células do hospedeiro, proteínas que inibem a resposta antimicrobiana dos macrófagos pela resistência a compostos tóxicos do hospedeiro, controle do mecanismo de apoptose e controle da progressão e transformação dos fagossomos em fagolisossomos, além de fatores que controlam e regulam a expressão genética em situações de diferente atividade do patógeno. Vale observar que todos os fatores de virulência apresentados pelas Mycobacterium são relacionados a colonização, sobrevivência e defesa do microoganismo contra os mecanismos de ataque do sistema imune. Essa capacidade de conviver com o sistema imune do hospedeiro é um dos fatores mais importantes que explicam os mecanismos de patogenicidade desse gênero de bactéria. Uma outra característica interessante das Mycobacterium sp. é que existe a falta dos mais comuns fatores de virulência dentre as variadas bactérias patógenas: as toxinas. Pela falta desses fatores de virulência relacionados com a formação de lesões e morte dos tecidos propriamente dita, entende-se que as lesões teciduais formadas nos vários tipos de tuberculoses são, na verdade, provocadas pela própria resposta do sistema imune do organismo hospedeiro.
Patologias
Lesão primária: Tuberculose pulmonar Lesões secundárias: Tuberculose cutânea; Tuberculose renal; Tuberculose óssea
Tuberculose pulmonar Dentre as mais de 60 espécies conhecidas do gênero Mycobacterium, a Mycobacterium tuberculosis é uma das espécies de maior significado e importância clínica para o ser humano. Além da M. tuberculosis, a M. canettii, M. africanum, M. microti, M. bovis, M. caprae e M. pinnipedii também são responsáveis pela enfermidade e são denominadas micobactérias do Complexo Mycobacterium tuberculosis. A tuberculose humana, que pode se apresentar na forma ativa ou latente, possui um espectro muito grande de enfermidades devido à variedade de tecidos que o bacilo pode infectar, e as enfermidades podem ser divididas em dois grupos: a tuberculose pulmonar e as tuberculoses extrapulmonares.
A tuberculose pulmonar é uma doença que consiste em uma infecção crônica dos pulmões e é a única forma contagiosa da tuberculose. O mecanismo mais comum de transmissão dá-se por aerossol de partículas infectantes que contém população de bacilos, geralmente provenientes de tosse, espirros e escarro de pessoas infectadas. Após a inalação do patógeno, os bacilos são fagocitados por macrófagos alveolares e podem seguir dois caminhos: grande parte da população bacteriana é eliminada caso haja um predomínio da resposta imune do hospedeiro, ou a população crescem no interior das células em lesões localizadas chamadas tubérculos. A necrose dos tecidos pulmonares resultantes da evolução dessas lesões é denominada granuloma, com a formação de cavidades que possibilitam grande acúmulo de bacilos. Os sintomas são apresentados somente com a ocorrência da forma ativa da doença, sendo os mais comuns a tosse com escarro grosso, fosco e, em alguns casos, sanguinolenta, febre, arrepios, sudorese noturna, fadiga, fraqueza, perda de apetite e dificuldade de respiração com dor no peito.
Tuberculose óssea