A patogênese bacteriana é o processo pelo qual as bactérias causam doença em um hospedeiro. Patogenicidade é a capacidade de causar doença, enquanto virulência refere-se ao grau de dano infligido. Fatores de virulência são moléculas produzidas por patógenos que permitem colonização, evasão imune e destruição tecidual.
Postulados de Koch
Os postulados de Koch estabelecem a relação causal entre um microrganismo e uma doença: o microrganismo deve ser encontrado em indivíduos doentes, mas não em saudáveis; deve ser isolado e cultivado em cultura pura; a cultura pura deve causar a mesma doença quando inoculada em um hospedeiro suscetível saudável; e o mesmo microrganismo deve ser re-isolado do hospedeiro experimentalmente infectado.
Adesão e Colonização
Adesinas são estruturas de superfície que medeiam a aderência às células hospedeiras. Pilus (fímbrias) são as estruturas adesivas mais comuns, incluindo pilus tipo I (E. coli), pilus P (associado à pielonefrite) e fibras curli. Adesinas não-pilus incluem proteínas de superfície como invasina (Yersinia), internalina (Listeria) e proteínas ligadoras de fibronectina (Staphylococcus, Streptococcus). Muitas bactérias formam biofilmes — comunidades aderidas a superfícies envolvidas em uma matriz de substância polimérica extracelular (EPS) de polissacarídeos, proteínas e DNA — que resistem a antibióticos e defesas imunes do hospedeiro.
Invasão
Alguns patógenos invadem células hospedeiras para evitar a detecção imune. O mecanismo pode ser do tipo zíper (Listeria, Yersinia, ligando-se a receptores do hospedeiro) ou do tipo gatilho (Salmonella, Shigella, injetando proteínas efetoras via sistemas de secreção tipo III). Patógenos intracelulares sobrevivem e se replicam dentro das células hospedeiras — Mycobacterium tuberculosis sobrevive em macrófagos inibindo a fusão fagossomo-lisossomo. A invasão pode causar dano tecidual direto e facilitar a disseminação para tecidos mais profundos.
Toxinas
Exotoxinas são proteínas secretadas que causam dano específico, frequentemente em locais distantes da infecção; são imunogênicas (estimulam anticorpos antitoxina) e podem ser inativadas para formar toxoides para vacinação. Tipos de exotoxinas incluem toxinas A-B (toxina colérica, toxina diftérica, toxina tetânica, toxina botulínica), toxinas danificadoras de membrana (hemolisinas, leucocidinas) e superantígenos (toxina da síndrome do choque tóxico, enterotoxinas estafilocócicas). Endotoxina (LPS) é o componente lipídio A da membrana externa Gram-negativa; liberada durante a lise bacteriana, desencadeia febre, inflamação e potencialmente choque séptico através da ativação do receptor Toll-like 4 (TLR4).
Estratégias de Evasão Imune
A cápsula polissacarídica inibe a fagocitose; patógenos encapsulados incluem Streptococcus pneumoniae, Haemophilus influenzae tipo b, Neisseria meningitidis e Klebsiella pneumoniae. A variação antigênica permite que patógenos alterem antígenos de superfície para evadir anticorpos — Neisseria gonorrhoeae varia proteínas pilinas, e a influenza A varia hemaglutinina e neuraminidase. A protease IgA cliva a IgA secretora na região da dobradiça e é produzida por Neisseria, Haemophilus e Streptococcus pneumoniae. Para sobrevivência intracelular, alguns patógenos (Listeria, Shigella, Rickettsia) escapam do fagossomo e se replicam no citosol, enquanto outros (Coxiella, Legionella) sobrevivem dentro de fagossomos modificados.
Aquisição de Ferro
O ferro é essencial para o crescimento bacteriano, mas é sequestrado por proteínas do hospedeiro (transferrina, lactoferrina, ferritina, hemoglobina). Sideróforos são pequenos quelantes de ferro de alta afinidade secretados por bactérias — exemplos incluem enterobactina (E. coli), pioverdina (Pseudomonas) e micobactina (Mycobacterium). Patógenos também utilizam sistemas de aquisição de heme (HemR, HasR) e proteínas ligadoras de heme para extrair ferro diretamente de hemoproteínas do hospedeiro.
Regulação da Virulência
O quorum sensing permite que as bactérias regulem a expressão gênica de virulência em resposta à densidade populacional usando moléculas autoindutoras (acil homoserina lactonas em Gram-negativas, peptídeos autoindutores em Gram-positivas). Sistemas reguladores de dois componentes (ex.: PhoP/PhoQ em Salmonella, BvgS/BvgA em Bordetella) detectam sinais ambientais e coordenam a expressão gênica de virulência. Muitos fatores de virulência são regulados por reguladores globais como ToxR (Vibrio cholerae), PrfA (Listeria monocytogenes) e Agr (Staphylococcus aureus).
