Aula 13 Fungos

Visão Geral da Micologia Médica

A micologia médica estuda organismos eucariontes complexos que compartilham semelhanças biológicas com os hospedeiros humanos, o que limita o desenvolvimento de antifúngicos seletivos. Esses micro organismos atuam frequentemente como patógenos oportunistas em pacientes imunocomprometidos. Estruturalmente, o Reino Fungi destaca se por possuir parede celular rígida de quitina e membrana plasmática composta por ergosterol, diferenciando se de plantas e animais. Clinicamente, os fungos dividem se em leveduras unicelulares e fungos filamentosos produtores de hifas, apresentando também o fenômeno do dimorfismo térmico em espécies patogênicas. O tratamento dessas infecções baseia se em poucas classes farmacológicas que alvejam a integridade dessas barreiras celulares ou a síntese de ácidos nucleicos, exigindo diagnóstico preciso para superar a subnotificação epidemiológica.

Obstáculos no Desenvolvimento de Antifúngicos

O tratamento de infecções fúngicas em seres humanos apresenta um cenário clínico complexo porque existem poucas opções de tratamento antifúngico para seres humanos. Diferentemente do amplo arsenal terapêutico para infecções bacterianas, as bactérias evoluem suas formas de resistência mais rapidamente do que o lançamento de novos antibióticos no mercado, o que impõe uma busca constante por novos fármacos.

Por compartilharem características celulares com os hospedeiros humanos, os fungos oferecem menos alvos terapêuticos seletivos. Existem medicamentos que agem na quitina para fungos de interesse agrícola, mas ainda não estão disponíveis para uso em seres humanos, o que limita o manejo clínico das micoses.

Estratégias Adaptativas das Células Eucarióticas

Os fungos são micro organismos eucariontes e metabolicamente complexos. Essa organização os diferencia claramente: os vírus são micro organismos acelulares e totalmente arcaicos, enquanto as bactérias são micro organismos procariontes. Sob uma perspectiva biológica, os fungos são micro organismos mais evoluídos do que as bactérias, apresentando maior sofisticação estrutural.

Essa diferença se reflete diretamente na resposta a fármacos. Se uma via bioquímica vital de uma bactéria for bloqueada e ela não conseguir produzir o metabólito vital, a bactéria morre. No entanto, o processo de adaptação de um fungo ao bloqueio de uma via bioquímica é muito maior do que o de uma bactéria por se tratar de uma célula eucariótica. O fungo, por ser uma célula eucariótica altamente evoluída, tem capacidade de desviar a via bioquímica e ainda produzir o metabólito final mesmo sob bloqueio, garantindo assim sua sobrevivência celular.

Desafios no Diagnóstico de Micoses Sistêmicas

O monitoramento epidemiológico de infecções fúngicas profundas enfrenta sérios gargalos no ambiente clínico. As infecções fúngicas são subnotificadas em levantamentos hospitalares, dificultando a correta avaliação do seu impacto. Micoses sistêmicas incluem infecções fúngicas pulmonares ou na corrente sanguínea, representando quadros de elevada gravidade.

É crucial compreender que as micoses sistêmicas não são micoses superficiais, como as de unha. Há dificuldade no diagnóstico clínico de infecções fúngicas devido à falta de profissionais capazes de entender esse quadro no paciente, o que frequentemente acarreta em condutas tardias ou terapias inadequadas.

Populações de Risco para Infecções Oportunistas

Os fungos comportam se predominantemente como patógenos oportunistas, apresentando alta taxa de morbimortalidade em pacientes imunocomprometidos ou imunossuprimidos. Nesse cenário, os fungos atuam como microrganismos oportunistas que acometem com facilidade pacientes imunocomprometidos; indivíduos transplantados são muito suscetíveis, assim como aqueles com neoplasias (que possuem células com mitose muito intensa) e pacientes com HIV/AIDS.

• Transplantados: indivíduos transplantados são muito suscetíveis e necessitam de atenção clínica redobrada.
• Neoplasias: grupo de pacientes que possui células com mitose muito intensa, o que os torna vulneráveis a infecções oportunas.
• Cryptococcus: o grupo de fungos chamado Cryptococcus acomete frequentemente pacientes com HIV/AIDS. O Cryptococcus é o principal fungo a acometer pacientes HIV positivos, sendo frequentemente o agente causador de meningite fúngica devido ao seu tropismo pelo sistema nervoso central.

Evolução Histórica e Erros de Classificação

A primeira descrição de um fungo foi realizada por Hooke em 1675, utilizando um microscópio rudimentar. Hooke descreveu um microrganismo que surgia de matéria orgânica em decomposição e o chamou de mofo azul. Na época da primeira descrição dos fungos por Hooke, em 1675, acreditava se na teoria da geração espontânea. A teoria da geração espontânea afirmava que microrganismos podiam surgir a partir de matéria orgânica em decomposição.

Duzentos anos após a descrição de Hooke, Haeckel classificou erroneamente os fungos como pertencentes ao Reino Plantae. Esse erro histórico de classificação macroscópica persistiu por muito tempo na comunidade científica.

Diferenciação Bioquímica do Reino Fungi

Cem anos após a classificação de Haeckel, Whittaker propôs que os fungos não pertencem ao Reino Plantae. A separação dos fungos resultou na criação do Reino Fungi. Os fungos não realizam fotossíntese, o que é uma das razões pelas quais não são classificados como plantas.

Diferente das plantas, que possuem parede celular composta de celulose, os fungos possuem parede celular composta de quitina. A parede celular dos fungos contém quitina. Os fungos morrem sem a presença de quitina. Estima se que apenas 5% de todas as espécies de fungos existentes sejam conhecidas e descritas. Essa diferenciação bioquímica foi um marco para a micologia médica.

Espécies Fúngicas de Importância Médica

Para compreender a micologia médica, é essencial conhecer a posição taxonômica dos fungos e identificar os principais agentes patogênicos encontrados na rotina clínica.

• Domínio taxonômico: O Reino Fungi está inserido no Domínio Eukarya, que é um nível de classificação maior do que o reino. Nessa organização, os fungos compartilham o mesmo domínio taxonômico com as plantas e os animais.
• Espécies de relevância diagnóstica: Dentre as espécies conhecidas de fungos, destacam se no diagnóstico clínico a Candida albicans, Paracoccidioides brasiliensis, Aspergillus fumigatus, Cryptococcus spp. e Blastomyces dermatitidis.

Mecanismos de Nutrição e Absorção Fúngica

Os fungos são seres quimio heterotróficos e decompositores que quebram a matéria orgânica para obter energia. Eles obtêm carbono e energia através da quebra enzimática de compostos orgânicos complexos do ambiente externo.

Esse processo ocorre mediante a secreção de enzimas digestivas que realizam a hidrólise extracelular das macromoléculas. Nesse mecanismo, as enzimas liberadas pelas hifas realizam a decomposição da matéria orgânica. Após essa quebra, os fungos conseguem absorver a matéria orgânica decomposta pelas enzimas, de forma semelhante à absorção radicular vista em plantas.

Morfologia Comparada de Leveduras e Filamentos

Morfologicamente, existem dois tipos principais de fungos: os fungos filamentosos e os fungos na forma de levedura. O fungo na forma de levedura é um organismo unicelular. Na biologia reprodutiva, os fungos na forma de levedura reproduzem se por brotamento, o que microscopicamente lembra a silhueta do Mickey Mouse. O Saccharomyces cerevisiae é o fungo da fermentação da cerveja e o Saccharomyces cerevisiae apresenta se unicamente na forma de levedura.

Por sua vez, os fungos filamentosos são organismos multicelulares. As hifas são as estruturas filamentosas que formam o fungo filamentoso. Vale frisar que a hifa é encontrada somente nos fungos filamentosos. Um exemplo clínico importante é o Aspergillus fumigatus, sendo que o Aspergillus fumigatus é um fungo que se apresenta apenas na forma de filamento.

Organização Celular e Tipos de Hifas

As hifas dos fungos filamentosos apresentam variações estruturais em sua segmentação celular. Uma hifa verdadeira possui septos que separam as suas células, as quais contam com núcleos próprios. Por outro lado, as hifas cenocíticas não possuem septos de separação celular.

Essa ausência de divisórias resulta em um citoplasma contínuo e multinucleado, que abriga organelas como mitocôndrias e retículo endoplasmático ao longo de toda a sua extensão física.

Funções Vegetativas e Disseminação de Esporos

A Especialização Funcional das Hifas e Seus Impactos Clínicos

As hifas desempenham funções distintas de acordo com a sua localização. As hifas vegetativas são as responsáveis pela absorção de nutrientes, liberando enzimas no substrato para a digestão extracelular. Já as hifas reprodutivas não realizam absorção de matéria orgânica e são as que liberam os esporos para o ambiente; a reprodução fúngica pode ser assexuada ou sexuada, sendo esta última realizada quando os esporos se combinam.

Em ambientes hospitalares, a inalação desses esporos por pacientes imunodeprimidos representa um risco severo de infecção pulmonar oportunista, o que mostra que os fungos são microorganismos oportunistas, exigindo sistemas rígidos de filtragem e controle de fluxo de ar condicionado. Diagnosticamente, se houver observação de hifa em uma infecção fúngica pulmonar ou em histologia pulmonar, trata se de um fungo filamentoso, com destaque para gêneros de interesse médico como Cândida, Aspergillus (incluindo A. fumigatus), Cryptococcus e Histoplasma.

Dimorfismo Térmico como Fator de Virulência

Adaptação Térmica e Diferenciação Estrutural

Alguns fungos patógenos apresentam dimorfismo térmico, que consiste na capacidade de alternar sua morfologia celular com base na temperatura. Os fungos dimórficos se comportam como filamentosos na temperatura ambiente de 5 °C a 28 °C. De forma específica, esses fungos apresentam se na forma de filamento a 25 graus e na forma de levedura a 37 graus. A fase de levedura corresponde à sua fase patogênica, sendo que o Paracoccidioides brasiliensis é um fungo dimórfico muito conhecido.

Diferente dos fungos filamentosos, a levedura não possui hifa verdadeira. Por isso, ao se observar sob microscopia uma projeção alongada, nota se que a estrutura semelhante a uma hifa que sai de uma levedura é chamada de pseudo hifa.

Estrutura e Composição da Membrana Fúngica

Particularidades Moleculares da Membrana Fúngica

A membrana celular dos fungos é composta por uma bicamada lipídica semelhante à das células humanas e das bactérias. O diferencial crucial é que a membrana celular dos fungos possui um lipídio chamado ergosterol. Devido a essa organização estrutural específica, os fungos possuem uma membrana com bicamada de ergosterol, de modo que a membrana celular fúngica possui ergosterol.

A grande maioria dos fungos de interesse médico possui ergosterol e, do mesmo modo, a grande maioria dos fungos patogênicos para humanos possui ergosterol na membrana. Em contrapartida, o principal lipídio da membrana celular humana é o colesterol. Por essa razão, o ergosterol é um alvo de medicamentos antifúngicos porque está presente apenas nos fungos.

Mecanismo e Toxicidade da Anfotericina B

A anfotericina B, especificamente, é um antifúngico da classe dos poliênicos que age a nível de ergosterol ao se acoplar diretamente a ele. Esse mecanismo de acoplamento promove a abertura de poros na membrana fúngica, permitindo a saída de íons essenciais como sódio, potássio e cálcio, o que leva à morte do fungo.

No entanto, a anfotericina é uma droga muito tóxica na prática clínica. A toxicidade da anfotericina B ocorre porque ela age no ergosterol, que é estruturalmente muito semelhante ao colesterol humano, o que prejudica a seletividade do medicamento. Devido a essa semelhança, metade dos pacientes que utilizam anfotericina B apresentam nefrotoxicidade ou hepatotoxicidade.

Processo de Brotamento e Divisão Celular

Mitose e Replicação Celular nos Fungos

Durante os processos de replicação fúngica, a integridade e a organização da parede celular e da membrana plasmática são plenamente mantidas. Nesse contexto, é fundamental observar que o processo de brotamento fúngico equivale a uma mitose fúngica, o que garante que todo o material genético seja distribuído com total precisão para a célula filha em formação.

Alvos Terapêuticos e o Arsenal Antifúngico

Limitações e Alvos Terapêuticos dos Antifúngicos

Atualmente, a diversidade de medicamentos antifúngicos disponível é muito pequena. De forma geral, o arsenal farmacológico contra fungos atua a nível de parede celular, na membrana onde fica o ergosterol, e a nível de material genético como DNA e RNA.

Como exemplo fora do grupo clássico de inibidores de parede, a 5 fluorocitosina foi liberada para tratamento médico em 1969. Originalmente, a 5 fluorocitosina era usada para o tratamento de neoplasias, sendo integrada posteriormente à terapia antimicótica.

Mecanismo e Uso Clínico das Equinocandinas

Mecanismo e Restrição Clínica das Equinocandinas

As equinocandinas agem na parede celular fúngica, especificamente nas glucanas. Uma das classes de antifúngicos ataca a enzima beta 1,3 glucana sintetase, impedindo a síntese da parede celular fúngica. Nesse sentido, as equinocandinas agem inibindo a enzima glucana beta 1,3 sintetase, responsável pela montagem da parede celular do fungo.

Dentro deste grupo de fármacos, a caspofungina é um medicamento pertencente ao grupo das equinocandinas. Do mesmo modo, a micafungina é um medicamento pertencente ao grupo das equinocandinas, enquanto a anidulafungina é um medicamento pertencente ao grupo das equinocandinas. É relevante destacar que os medicamentos que agem nas glucanas da parede interna do fungo são guardados a sete chaves e utilizados apenas em casos muito específicos para evitar que o fungo mude de via metabólica por ser uma célula eucariótica.

Cascata de Lise Osmótica por Poliênicos

Os poliênicos exercem sua atividade fungicida através de uma sequência de alterações estruturais direcionadas à membrana plasmática do patógeno.

1. Ligação ao alvo: Os poliênicos são uma classe de medicamentos antifúngicos que agem ao nível do ergosterol, ligando se diretamente a este componente na membrana celular do patógeno.
2. Desorganização lipídica: Essa interação provoca uma reorganização física dos lipídios na membrana.
3. Abertura de canais: A reorganização resulta na formação de canais ou poros aquosos transmembranares.
4. Vazamento iônico: Através destes poros, ocorre a perda de eletrólitos vitais para a sobrevivência celular, como sódio, potássio e cálcio.
5. Destruição física: O efluxo descontrolado de eletrólitos e a entrada de água culminam na lise osmótica da célula fúngica.

Comparativo Clínico: Anfotericina B vs Nistatina

A nistatina é um medicamento pertencente à classe dos poliênicos, sendo que ela e a anfotericina B constituem os principais representantes dessa classe na terapêutica.

Ambos os antifúngicos pertencem à classe dos poliênicos, porém diferem de forma importante quanto à toxicidade sistêmica.

Bloqueio da Síntese de Ergosterol por Azóis

Interrupção da via do ergosterol pelos azóis

Diferente dos poliênicos que abrem poros, os azóis inibem a síntese do ergosterol. Os azóis, como o cetoconazol e o miconazol, agem a nível de membrana celular. Ao invés de destruírem as estruturas pré existentes, esses fármacos atuam de forma seletiva na via biossintética.

Os antifúngicos azóis (como miconazol, cetoconazol, fluconazol e voriconazol) inibem a enzima lanosterol 14 alfa desmetilase, um alvo terapêutico essencial na síntese do ergosterol. A inibição da desmetilase fúngica impede a conversão correta de lanosterol, gerando um colesterol mal formado e desintegrando a membrana fúngica. Esse bloqueio acarreta o acúmulo de esteróis metilados anômalos que desestruturam a membrana plasmática.

Mecanismo das Alilaminas na Via Enzimática

Ação precoce das alilaminas

As terbinafinas constituem uma classe de medicamentos que também agem a nível de ergosterol. Elas atuam de forma precoce na via metabólica. A terbinafina é um antifúngico que atua inibindo a enzima esqualeno epoxidase na via metabólica que converte esqualeno em esqualeno epóxido para a síntese do ergosterol.

Esse bloqueio gera uma carência lipídica e um acúmulo intracelular de esqualeno, exercendo efeito fungicida. De forma comparativa, tanto a inibição da escualeno epoxidase quanto da 14 alfa desmetilase causam a desintegração da membrana fúngica por gerarem esteróis mal formados.

Ação de Antimetabólitos e Resistência Genética

Ação genômica e a resistência da flucitosina

Existem drogas fúngicas que agem a nível de DNA e RNA dos fungos. A 5 fluorocitosina é estruturalmente muito parecida com a citosina, atuando como um antimetabólito pirimidínico que interfere na síntese de ácidos nucleicos fúngicos. O fungo absorve a 5 fluorocitosina por meio de uma permease celular fúngica. O fungo utiliza a 5 fluorocitosina por mimetismo e isso sabota o seu material genético fúngico. A 5 fluorocitosina age a nível de material genético fúngico, sendo convertida metabolicamente em 5 fluorouracila, a qual sabota os processos replicativos ao inibir tanto a síntese de DNA quanto a de RNA para impedir a proliferação do fungo.

Contudo, o uso excessivo de fluorocitosina selecionou fungos capazes de evitar a absorção do fármaco para escapar de seus efeitos nocivos. Os antifúngicos que agem a nível de DNA e RNA começaram a ser muito utilizados, o que gerou resistência por parte dos fungos. Atualmente, a grande maioria dos fungos já apresenta resistência ao grupo de drogas que agem a nível de DNA e RNA, representado pela 5 fluorocitosina. Essa resistência rápida ocorre por mutações genéticas que alteram ou inativam a permease transportadora. Por isso, os antifúngicos que agem a nível de DNA e RNA não devem ser usados sozinhos, devendo ser associados com outra droga que age no ergosterol ou a nível de glucana.