Naegleria fowleri: ameba comedora de cérebros isolada de bovinos no Rio Grande do Sul

Denise Leal dos Santos (Doutoranda PPGMAA)

Amebas de Vida livre (AVL) são protozoários amplamente distribuídos na natureza e já foram isolados de diversos ambientes, como água da torneira, lagos e rios, piscinas, aparelhos de ar condicionado, lentes de contato e estojos de armazenamento, poeira entre outros. Muitos desses microrganismos são oportunistas e podem causar doenças em humanos e animais. Destacamos aqui Acanthamoeba spp. causadora de ceratite em usuários de lentes de contato e de Meningoencefalite amebiana granulomatosa afetando o cérebro de pacientes imunocomprometidos e Naegleria fowleri a temida ameba conhecida como “comedora de cérebros”, causando a Meningoencefalite amebiana primária (MAP) que pode atingir indivíduos saudáveis (seres humanos e animais como os bovinos).

N. fowleri possui dois estágios de vida: o trofozoíto (forma livre) e o cisto (forma de resistência). Além disso, essa espécie pode emitir flagelos principalmente quando está à procura de alimento. O contato com essa ameba se dá geralmente na água, quando em mergulhos, o protozoário invade as fossas nasais de suas vítimas que são na maioria das vezes jovens que acabam revolvendo sedimento do fundo de rios e lagos e trazendo à tona o parasito, que invade o cérebro causando a infecção. Outra maneira de contaminação é o uso de Net Poti ou Lota, usado para a limpeza das fossas nasais e através de rituais de ablução (lavagem de mãos, pés e cabeça e aspiração de água pelas narinas) que acontecem entre muçulmanos. Até o momento no mundo inteiro, apenas 5 pessoas sobreviveram a MAP.

Somente nos EUA, o Centers for Disease Control and Prevention (CDC) contabilizou 151 casos de MAP num período de 1962 a 2020. No Brasil existem poucos relatos de MAP entre humanos que datam da década de 1970. Aqui no Rio Grande do Sul dois relatos de caso ocorridos entre 2017 e 2019 em bovinos chamam a atenção, pois ocorreram na mesma região, a cidade de Glorinha, RS (Henker et al, 2019; 2021). A identificação post-mortem, realizada através de técnicas imunohistoquímicas e molecular, foi confirmada de que se tratava de N. fowleri. Esses animais podem ter sido acometidos quando bebiam água em locais próximos a lavouras de arroz ou de poças que se formaram pela ação das chuvas. Ao beber água, os bovinos acabam mergulhando as narinas e isso pode ter contribuído para a contaminação.

Como A MAP é uma doença cujos sintomas são muito semelhantes aos de uma meningite bacteriana ou viral (dor de cabeça, rigidez da nuca, vômitos, febre alta), acredita-se que muitos casos possam ser subdiagnosticados. O curso dessa infecção é muito rápido e letal. Após instalar-se, em cerca de 7 dias o indivíduo pode vir a óbito. Portanto, mais estudos são necessários quanto ao conhecimento e isolamento desse protozoário no ambiente e na prospecção de drogas mais eficazes no combate à MAP.

CDC: https://www.cdc.gov/parasites/naegleria/graphs.html

Henker LC, Cruz RASD, Silva FSD, Driemeier D, Sonne L, Uzal FA, Pavarini SP. Meningoencephalitis due to Naegleria fowleri in cattle in southern Brazil. Rev Bras Parasitol Vet. 2019,6;28(3):514-517. doi: 10.1590/S1984-29612019021.

Henker LC, Lorenzett MP, Dos Santos DL, Virginio VG, Driemeier D, Rott MB, Pavarini SP. Naegleria fowleri-associated meningoencephalitis in a cow in Southern Brazil-first molecular detection of N. fowleri in Brazil. Parasitol Res. 2021, 120(8):2873-2879. doi: 10.1007/s00436-021-07209-5.

Saccharomyces cerevisiae, a pérola dourada da microbiologia

Autores: Mateus Colombo (Graduando em Biotecnologia – UFRGS) e Dra. Patricia Valente (Departamento de Microbiologia, Imunologia e Parasitologia – UFRGS)

Você já parou para imaginar como seria a vida sem Saccharomyces cerevisiae ou qualquer outro fungo ou bactéria fermentadora? Com certeza seria uma vida muito chata e sem graça, isso porque ela é responsável por diversos produtos que consumimos todos os dias e os quais fizeram a humanidade se desenvolver ao longo da história.

A S. cerevisiae é uma levedura que está presente na produção de diversos produtos, como pães, pizzas, queijos, cervejas, vinhos e outros fermentados. Além disso, ela é o principal microrganismo produtor de biocombustíveis e outros produtos biotecnológicos.

As leveduras são os maiores produtores de produtos biotecnológicos no mundo, superando a produção, em capacidade e rendimentos econômicos, de qualquer outro grupo de microrganismos industriais. São produzidos anualmente mais de 1 milhão de toneladas de S. cerevisiae, um nível que excede a produção combinada de outros microrganismos industriais. Somando todas as indústrias que utilizam a S. cerevisiae em seus processos produtivos, de bebidas, panificação, biocombustíveis, enzimas, farmacêutica, etc, este é um mercado que gira em torno dos bilhões de dólares.

Abrangência da biotecnologia de leveduras, adaptado de  KURTZMAN 2011.

E, convenhamos, a vida não seria a mesma sem todas essas coisas. Mas por que essa levedura se tornou tão importante para os humanos e o mundo?

Desde os tempos antigos, bebidas fermentadas e alimentos produzidos pela atividade de leveduras têm contribuído proeminentemente para o avanço e sustentabilidade das sociedades humanas. A domesticação da S. cerevisiae pode ser considerada um evento pivô na história humana. Arqueologistas encontraram evidências de que bebidas fermentadas produzidas por leveduras foram consumidas nos tempos Neolíticos (8500 – 4000 AC) na China, Irã, Egito e outras áreas do mundo. A disponibilidade de alimentos fermentados era uma motivação para os humanos povoarem áreas e tornarem-se agricultores.

As técnicas e saberes práticos necessários para processos fermentativos eficientes foram passadas de geração para geração sem conhecimento detalhado dos princípios científicos por trás do processo.

Em 1864, foi noticiado que a fermentação alcoólica era realizada por uma substância feita de S. cerevisiae. Experimentos realizados nessa época demonstraram que substâncias como nitrogênio e açúcar, fontes de alimentos para as leveduras, podiam ser precipitadas a álcool. Isso levou à descoberta das enzimas, que significa “no fermento”. Na época, foi encontrada a “glicólise”, uma enzima responsável pela quebra das moléculas de glicose.

Louis Pasteur elucidou os conhecimentos científicos e tecnológicos sobre fermentação, reportando que microrganismos eram responsáveis pela formação de álcool a partir do açúcar. Pasteur também introduziu o conceito de cultura pura para resolver os problemas de más fermentações, além de reconhecer a diferença entre fermentação alcoólica (processo anaeróbico, sem oxigênio) e crescimento aeróbico (com a presença de oxigênio) de leveduras.

No final dos anos 1800s, Emil Fischer e Eduard Büchner e seus contemporâneos começam a revelar a base do metabolismo da levedura, o que levou a estudos detalhados da bioquímica e metabolismo de leveduras e descobertas fundamentais em biologia celular e bioquímica.

Processo de fermentação alcoólica

S. cerevisiae foi o primeiro organismo eucarionte a ter o genoma sequenciado, em 1996, e continua hoje sendo o genoma explorado mais completo e caracterizado. Os usos da S. cerevisiae vão muito além de pão e cerveja. Por apresentar características específicas que a fazem apropriada para o estudo em laboratório, é um dos principais organismos-modelo utilizado no universo acadêmico. Essa levedura tem permitido cientistas fazerem milhares de descobertas que aprimoram nossos entendimentos em biologia celular, biologia molecular, genética, bioquímica, assim como patologias e potenciais tratamentos para doenças humanas.

Algumas das propriedades que fazem de S. cerevisiae um organismo particularmente adequado aos estudos biológicos incluem:

– Ciclo de vida rápido. A cada 90 – 120 minutos uma cultura dobra sua massa celular;

– Organismo não-patogênico;

– Pouco exigente quanto ao meio de cultura, podendo suportar condições ácidas e com altas concentrações de açúcar;

– Fácil manipulação genética, o que possibilita a geração e análise de mutantes, tanto do genoma nuclear como mitocondrial;

– Característico processo de recombinação homóloga: DNA exógeno (de outros organismos) que possui pelo menos um segmento homólogo (semelhante) ao DNA do levedo pode ser direcionado para uma região específica do genoma, podendo proporcionar a conversão de genes selvagens em alelos “interrompidos”, com a perda da função original;

– Pode sobreviver a mutações que geram células que obtêm energia independente da respiração, ou seja, exclusivamente por fermentação de substratos apropriados.

Devido à sua longa história de uso e consumo seguros, S. cerevisiae foi um dos primeiros organismos a ser designados como “geralmente reconhecidos como seguros” (GRAS), e o primeiro organismo geneticamente modificado (OGM) usado para produção recombinante de alimentos e aditivos para rações. Em 1990, uma cepa geneticamente modificada de S. cerevisiae se tornou um dos primeiros OGMs aprovados para uso alimentar no Reino Unido.

Devido à diminuição de recursos, fatores ambientais, e à necessidade de fontes sustentáveis de energia, leveduras como a S. cerevisiae têm atraído interesse nos últimos anos para a produção de etanol e outros produtos industriais a partir de biomassa.

Leveduras são importantes fontes de enzimas para mercados tradicionais, incluindo de alimentos, ração, agricultura, bem como de biocatalisadores específicos, os quais estão crescentemente sendo utilizados na síntese de fármacos, uma indústria dominada pela síntese química.

A S. cerevisiae também é utilizada para a produção de insulina, vacina contra hepatite B e outros produtos para tratamento humano, sendo de extrema importância que essas cepas e seus subprodutos não representem risco para a saúde humana.

Devido às suas propriedades fisiológicas desejáveis, longa história de uso, consumo seguro, falta de produção de toxinas e métodos estabelecidos para manipulação genética, S. cerevisiae continuará, sem dúvida, a ser o organismo desejado para muitas aplicações industriais, incluindo aquelas que se estendem além da biotecnologia “clássica” de levedura de alimentos, bebidas e processos de ração.

Sua aplicação fica cada vez mais abrangente e, consequentemente, sua importância para o mundo e a vida das pessoas aumenta. O desenvolvimento tecnológico e a ciência continuarão a contribuir com produtos e técnicas de qualidade, seguros e saudáveis. Isso reflete não apenas na indústria direta de leveduras, mas inclui outros aspectos indiretos, como geração de emprego, serviços comerciais, construção, turismo e impostos gerados ao somar todas as cadeias que utilizam ou podem utilizar produtos gerados pelas leveduras ou a sua indústria.

Referências

COTOIA, Alicia. Saccharomyces cerevisiae, 2020. Acesso em 30/03/2022. Disponível em: https://biologydictionary.net/saccharomyces-cerevisiae/

KURTZMAN, Cletus; FELL, Jack W.; BOEKHOUT, Teun (ed.). The yeasts: a taxonomic study. Elsevier, 2011.

Monteiro, R. F. G. Saccharomyces cerevisiae – O modelo. Departamento de microbiologia – ICB/USP. Acesso em 30/03/2022. Disponível em: https://microbiologia.icb.usp.br/cultura-e-extensao/textos-de-divulgacao/micologia/genetica-e-biologia-molecular-de-fungos/saccharomyces-cerevisiae-o-modelo/