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Shigella

Shigella é um género de bacilos intracelulares facultativos gram-negativos não fermentadores de lactose. A infeção é transmitida através do contacto de pessoa para pessoa ou através de alimentos e água contaminados. Os humanos são o único reservatório conhecido. Por ser resistente ao ácido, Shigella spp. sobrevive à passagem pelo estômago; assim, apenas uma pequena quantidade de inóculo é necessária para causar a doença. A shigelose (disenteria por Shigella) manifesta-se com febre, dor abdominal e diarreia sanguinolenta, efeitos das toxinas e da invasão de células epiteliais pelo microorganismo. Na maioria dos casos, os sintomas resolvem em poucos dias. No entanto, podem surgir complicações de desidratação, síndrome hemolítico-urémico, megacólon tóxico ou artrite reativa. O tratamento consiste essencialmente na reposição eletrolítica, fluidoterapia e antibioterapia.

Última atualização: 29 Mar, 2022

Responsibilidade editorial: Stanley Oiseth, Lindsay Jones, Evelin Maza

Classificação

Fluxograma de classificação de bactérias gram negativas

A maioria das bactérias pode ser classificada de acordo com um procedimento de laboratório chamado coloração de Gram.
As paredes celulares bacterianas com uma camada fina de peptidoglicanos não retêm a coloração cristal violeta utilizada na técnica coloração de Gram. No entanto, as bactérias gram-negativas retêm a coloração de contraste de safranina e aparecem com cor vermelho-rosado. Estas bactérias podem ainda ser classificadas de acordo com a sua morfologia (diplococos, bastonetes curvos, bacilos e cocobacilos) e capacidade de crescerem na presença de oxigénio (aeróbios versus anaeróbios). As bactérias Gram-negativas podem ser identificadas com precisão através de culturas em meios específicos (Agar Tríplice Açúcar Ferro (TSI)), com a identificação das enzimas (urease, oxidase) e determinação da capacidade de fermentar a lactose.
* Cora pouco com coloração de Gram
** Bastonete pleomórfico/cocobacilos
*** Requer meios de transporte especiais

Imagem por Lecturio.

Características Gerais

Shigella spp.

  • Características gerais:
    • Estrutura: bacilo
    • Coloração de Gram: Gram negativo
    • Intracelular facultativo
    • Motilidade: imóvel, não flagelado
    • Fermentação de lactose: fermentação sem lactose
    • Oxidase-negativo
    • Ácido estável
    • Cultura:
      • Sem produção de sulfeto de hidrogénio (H₂S)
      • Em agar Hektoen entérico (HE): colónias verdes transparentes
  • Doença associada: shigelose (disenteria ou diarreia por Shigella)

Espécies clinicamente relevantes

Serogrupos definidos por antigénios O específicos:

  • S. dysenteriae (serogrupo A)
  • S. flexneri (serogrupo B)
  • S. boydii (serogrupo C)
  • S. sonnei (serogrupo D)

Epidemiologia

  • Shigelose a nível mundial: 164.000 mortes por ano
  • Em países em desenvolvimento:
    • Shigella: etiologia mais comum da disenteria em crianças
    • Mais comum: S. flexneri, seguido por S. sonnei
    • S. dysenteriae: causa disenteria epidémica
    • Associado sobretudo às condições de saneamento de águas residuais.
  • Nos Estados Unidos da América:
    • Incidência: 4,8 casos por 100.000 habitantes
    • Crianças mais afetadas
    • Mais comuns: S. sonnei (> 75%), S. flexneri
    • Contexto:
      • Instituições como creches
      • Água residual não tratada

Patogénese

Reservatório e transmissão

  • Reservatório: trato intestinal humano
  • Transmissão:
    • Alimentos ou água contaminados, geralmente transmissão fecal-oral
    • Contacto de pessoa para pessoa (por exemplo, ausência ou incorreta lavagem das mãos, transmissão sexual em homens que praticam sexo com homens)

Mnemónica

Para ajudar a memorizar os modos de transmissão de Shigella, recorde-se dos “4 Fs:

  • Fingers – dedos
  • Flies – moscas
  • Food – comida
  • Feces – fezes

Fatores de virulência

  • Endotoxina:
    • Lipopolissacarídeo tóxico
    • Causa irritação da parede intestinal
  • Toxina Shiga:
    • Produzida por S. dysenteriae tipo 1
    • Inibe a ligação do aminoacil-tRNA ao ribossoma 60S, levando à cessação da síntese proteica
    • Causa danos na mucosa do cólon, levando a descamação e disenteria
    • Outras alterações (observadas no síndrome hemolítico-urémico (SHU)):
      • A toxina é translocada para a circulação e induz dano endotelial, particularmente nos glomérulos.
      • O endotélio danificado causa agregação plaquetária.
      • Os eritrócitos são lisados → esquizócitos (eritrócitos fragmentados)
  • Enterotoxina 1 de Shigella (ShET1; S. flexneri) e enterotoxina 2 de Shigella (ShET2; 4 espécies) provocam secreção de fluidos e subsequente diarreia aquosa.
  • Sistema de secreção tipo III:
    • Fornece diretamente efetores virulentos na célula hospedeira
    • Facilita a invasão bacteriana das células epiteliais
  • Resistência aos ácidos gástricos:
    • As bactérias do género Shigella conseguem sobreviver ao ambiente ácido do estômago durante o trânsito.
    • Assim, é necessário apenas um pequeno inóculo para produzir a doença.

Processo da doença

  • Shigella:
    • Tecnicamente imóvel
    • Invade as células hospedeiras (íleo e cólon) por fagocitose induzida
  • Invasão:
    • Entrada via células microfold (M) das placas de Peyer intestinais (transcitose):
      • As células M ingerem o patógeno do lúmen e transportam-no para o subepitélio.
      • A partir das células M, o patógeno é captado por macrófagos subepiteliais (e também por neutrófilos, células dendríticas).
      • Os macrófagos sofrem apoptose e o patógeno libertado invade as células epiteliais intestinais.
    • Durante a apoptose, as citocinas libertadas recrutam leucócitos polimorfonucleares (PMNs):
      • Os PMNs desestabilizam as junções entre as células epiteliais, permitindo que o patógeno atravesse as junções que foram rompidas.
      • A transmigração de PMNs constitui outra porta de entrada para Shigella sp., levando a novas invasões.
    • Captação nas células epiteliais:
      • Uma vez no citosol epitelial, o patógeno sequestra os nucleadores de actina da célula hospedeira.
      • De seguida, os filamentos de actina do hospedeiro (cauda de actina) são utilizados para se mover dentro da célula (motilidade baseada em actina (ABM – “actin-based motility”)).
    • Formação e resolução da protusão:
      • A ABM impulsiona o patógeno para a membrana e é criada uma saliência na membrana para a célula vizinha.
      • A saliência alonga-se e dispõe-se como um vacúolo de membrana dupla.
      • O patógeno lisa o vacúolo e infeta a célula adjacente (disseminação célula a célula).
    • A invasão não envolve penetração profunda; portanto, não há disseminação hematogénica
    • Efeitos: resposta inflamatória (colite) → ulcerações da mucosa, abcessos, sangramento e formação de uma “pseudomembrana” na área ulcerada
Invasão e disseminação célula a célula por shigella

Invasão e disseminação célula a célula por Shigella:

1. O agente patogénico invade e é captado para dentro da célula M (transcitose).
2. O agente patogénico atinge os macrófagos subepiteliais e células dendríticas, induzindo a apoptose dos macrófagos. Shigella sp. é libertada com a interleucina-1 (IL-1) e outras citocinas. O patógeno é então englobado na célula epitelial adjacente num compartimento ligado à membrana (entrada na célula epitelial).
3. As interleucinas libertadas também recrutam leucócitos polimorfonucleares (PMNs), que desestabilizam as junções celulares. Esta é outra porta de entrada para o patógeno (transmigração PMN).
4. Shigella sp. passa através das junções apertadas quebradas e, de seguida, o patógeno entra na célula epitelial. Uma vez dentro, os nucleadores de actina da célula hospedeira são sequestrados. A motilidade baseada em actina (ABM; cauda de actina) impulsiona o patógeno a atingir a membrana plasmática, onde a célula infetada entra em contacto com outra célula.
5. A multiplicação e a disseminação intercelular são facilitadas pela protrusão celular (com Shigella) e alongamento na célula adjacente. A protusão resolve-se como um vacúolo de membrana dupla. O patógeno lisa a membrana, “escapa” e entra na célula adjacente. A célula adjacente é infetada e o processo repete-se noutras células.
6. À medida que cada célula epitelial invadida morre, há perda de fluidos.

Imagem por Lecturio.

Apresentação Clínica

  • Shigelose:
    • Período de incubação: 1-4 dias
    • Inicialmente diarreia aquosa, depois disenteria (diarreia com sangue e muco)
    • Associada a dor abdominal, tenesmo e febre
    • Na maioria dos casos, os sintomas resolvem espontaneamente em 5 dias.
    • Em populações de alto risco (imunodeprimidos, idosos e crianças com < 5 anos de idade), a perda de líquidos e eletrólitos pode levar à desidratação e possível morte.
  • Outras complicações:
    • SHU:
      • A Shigella é a segunda causa mais comum de SHU.
      • Mediado pela toxina Shiga
      • Geralmente ocorre em crianças com menos de 10 anos de idade
      • Tipicamente associado a S. dysenteriae tipo 1
    • Megacólon tóxico:
      • A inflamação envolve a camada muscular lisa, resultando em paralisia e dilatação do cólon.
      • Distensão e dor abdominal
    • Outras sequelas intestinais: obstrução intestinal, perfuração
    • Prolapso retal:
      • Devido à inflamação no cólon
      • Afeta crianças pequenas
    • Artrite reativa:
      • Associado a S. flexneri
      • Artralgias 1-4 semanas após a infeção (oligoartrite, entesite, dactilite, lombalgia inflamatória)
      • Achados extra-articulares: conjuntivite, uretrite, úlceras orais
    • Efeitos neurológicos:
      • Convulsões generalizadas: associadas à febre, mais comuns em crianças
      • Encefalopatia
    • Reação leucemoide:
      • Contagem de leucócitos > 50.000/mm³
      • Associada a um aumento da mortalidade

Diagnóstico e Tratamento

Diagnóstico

  • Coloração de Gram e cultura: fezes frescas ou zaragatoa retal
    • Gram negativo
    • Meio diferencial: azul de metileno de eosina (EMB) ou agar de MacConkey, que identifica colónias não fermentadoras de lactose
    • Meio seletivo: agar HE (colónias verdes transparentes) ou agar xilose-lisina-desoxicolato
    • Ferro de açúcar triplo (TSI): inclinação alcalina, ácido na parte inferior e sem H₂S
  • Reação em cadeia da polimerase (PCR): deteta o ácido desoxirribonucleico específico de Shigella (DNA) nas fezes
  • A investigação adicional pode ser necessária nas infeções graves:
    • Hemograma completo (anemia e trombocitopenia na SHU)
    • Perfil metabólico (insuficiência renal e alterações eletrolíticas na desidratação ou SHU)

Tratamento

  • Hidratação oral e reposição eletrolítica
  • Em populações de alto risco (imunodeprimidos, desnutridos, idosos, crianças): fluidoterapia intravenosa
  • Evitar fármacos antidiarreicos (por exemplo, loperamida); podem agravar a infeção
  • Antibióticos:
    • Reduzem a duração da infeção
    • Previnem a propagação da infeção
    • Opções: ciprofloxacina, ceftriaxone, cefixima
    • Na infeção resistente aos antibióticos supramencionados: azitromicina
    • Trimetoprim-sulfametoxazol (TMP-SMX) e ampicilina:
      • Associados a alta taxa de resistência nos Estados Unidos
      • Administrados se cultura revelar sensibilidade

Prevenção

  • Controle de moscas e descarte adequado de esgoto
  • Medidas sanitárias (água, comida e leite) e higiene adequada
  • Isolamento de pacientes infectados
  • Detecção de casos e portadores, especialmente manipuladores de alimentos e tratamento de indivíduos infectados

Comparação com Salmonella

As espécies Shigella e Salmonella invadem o trato gastrointestinal, causando diarreia.

Tabela: Shigella e Salmonella
Shigella Salmonella
Coloração Gram/estrutura Bacilos gram-negativos Bacilos gram-negativos
Fermentação de lactose Não fermentador de lactose Não fermentador de lactose
Oxidase Negativo Negativo
Produção de H2S Não Sim
Motilidade Não Sim (com flagelos)
Fatores de virulência Endotoxina, toxina Shiga Endotoxina, antigénio capsular Vi
Reservatório Humanos Humanos (S. typhi), animais
Dose para produzir doença Dose pequena de inóculo (resistente aos ácidos) Dose grande de inóculo (inativada por ácidos)
Propagação da infeção Célula a célula (sem disseminação hematogénica) Pode disseminar-se por via hematogénica

Diagnósticos Diferenciais

  • Outra colite infeciosa: apresenta-se com febre de início agudo e diarreia. Dentro dos possíveis agentes patogénicos entéricos etiológicos estão a Salmonella, Campylobacter, Escherichia coli (O157:H7), Yersinia e Clostridioides difficile. Estas infeções podem ser confirmadas por culturas das fezes e PCR. A evolução pode ser autolimitada ou pode exigir antibioterapia.
  • Colite ulcerosa (CU): tipo de doença inflamatória intestinal (DII) caracterizada pela inflamação do cólon. A doença geralmente envolve o reto e a inflamação pode estender-se continuamente pelo cólon. A apresentação clínica inclui diarreia sanguinolenta, dor abdominal e tenesmo. O diagnóstico é estabelecido por endoscopia com biópsia. Os achados incluem um padrão de friabilidade difusa e erosões com sangramento.
  • Doença de Crohn: condição crónica e recorrente que causa inflamação transmural irregular, que pode envolver qualquer parte do trato gastrointestinal. O íleo terminal e o cólon são geralmente afetados. As principais manifestações clínicas da doença são a diarreia crónica intermitente (sanguinolenta ou não) e dor abdominal tipo cólica. Podem ocorrer manifestações extraintestinais. O diagnóstico é estabelecido com base na endoscopia e biópsia.
  • Doença celíaca: doença associada a anticorpos antitransglutaminase tecidular IgA. Os sintomas incluem dor abdominal e diarreia após o consumo de glúten. O diagnóstico é confirmado com base na biópsia intestinal que demonstra atrofia das vilosidades, hiperplasia das criptas e inflamação da mucosa.

Referências

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  2. Goldberg, M., Calderwood, S., Edwards, M., Bloom, A. (2020) Shigella infection: Epidemiology, microbiology, and pathogenesis. UpToDate. Retrieved 3 Jan 2021 from https://www.uptodate.com/contents/shigella-infection-epidemiology-microbiology-and-pathogenesis
  3. Kroser, J., Singh, A. (2019) Shigellosis. Medscape. Retrieved 5 Jan 2020, from https://emedicine.medscape.com/article/182767-overview#a3
  4. Lucchini, S., Liu, H., Jin, Q., Hinton, J., Yu, J. (2005) Transcriptional adaptation of Shigella flexneri during infection of macrophages and epithelial cells: Insights into the strategies of a cytosolic bacterial pathogen. Infect Immun. 73(1): 88–102.
  5. Mattock, E., Blocker, J. (2017) How do the virulence factors of Shigella work together to cause disease? Front. Cell. Infect. Microbiol. 7:64. doi: 10.3389/fcimb.2017.00064
  6. Riedel S. et al. (Eds.). (2019). Jawetz, Melnick, & Adelberg’s Medical Microbiology, 28e. McGraw-Hill. 
  7. Sansonetti P.J. et al. (Eds.). Harrison’s Principles of Internal Medicine, 20e. McGraw-Hill.
  8. Weddle, E., Agaisse, H. (2018) Principles of intracellular bacterial pathogen spread from cell to cell. Retrieved 3 Jan 2021 from https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1007380

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