Respostas Bacterianas ao Estresse Ambiental

As bactérias enfrentam frequentes mudanças de temperatura, acidez, osmolaridade, suprimento de nutrientes e condições oxidativas, e sobrevivem montando respostas coordenadas ao estresse que reprogramam a expressão gênica e a fisiologia. Essas respostas variam de sistemas específicos para um único estressor, como estresse osmótico ou térmico, a uma ampla resposta geral ao estresse que protege a célula contra muitas condições adversas simultaneamente.

Definition

Uma resposta bacteriana ao estresse é uma mudança regulada na expressão gênica e na fisiologia pela qual uma bactéria detecta uma condição ambiental adversa e se ajusta para sobreviver a ela, variando de sistemas específicos para estressores a programas protetores amplos e multiestressores.

Scope

Este tópico aborda as principais respostas bacterianas ao estresse ambiental: a resposta geral ao estresse (fase estacionária), a osmorregulação, as respostas ao estresse térmico e ácido, a resposta ao estresse oxidativo, a resposta rigorosa à limitação de nutrientes e o fenômeno das células persistentes tolerantes ao estresse. É um tópico de referência em fisiologia microbiana e não fornece orientação clínica.

Core questions

• Como as bactérias detectam e respondem às mudanças em seu ambiente?
• O que é a resposta geral ao estresse e contra o que ela protege?
• Como as bactérias lidam com o estresse osmótico, oxidativo e nutricional?
• Por que algumas células bacterianas estressadas se tornam persistentes dormentes?

Key concepts

• Resposta geral ao estresse e o fator sigma RpoS
• Osmorregulação e solutos compatíveis
• Respostas ao choque térmico e ao estresse ácido
• Resposta ao estresse oxidativo
• Resposta rigorosa e (p)ppGpp
• Células persistentes e dormência

Mechanisms

As bactérias detectam o estresse através de sensores que alteram a atividade de reguladores que controlam genes protetores. Em muitas bactérias, uma resposta geral ao estresse, governada pelo fator sigma alternativo RpoS, ativa um amplo programa protetor à medida que as células entram na fase estacionária ou encontram condições adversas (Battesti et al., 2011). Respostas específicas incluem o acúmulo de solutos compatíveis para combater o estresse osmótico (Csonka, 1991), a indução de chaperonas durante o choque térmico e a desintoxicação de espécies reativas de oxigênio durante o estresse oxidativo. A limitação de nutrientes desencadeia a resposta rigorosa através de (p)ppGpp, que retarda o crescimento e redireciona os recursos (Potrykus & Cashel, 2008). Uma pequena fração de células pode entrar em um estado persistente dormente e tolerante ao estresse que sobrevive a condições letais para células em crescimento (Lewis, 2010).

Clinical relevance

As respostas ao estresse ajudam as bactérias a sobreviver em condições hostis, incluindo aquelas encontradas durante a infecção, e as células persistentes dormentes estão associadas à dificuldade de erradicar algumas infecções crônicas e recorrentes. As respostas ao estresse ácido e oxidativo são relevantes para a forma como as bactérias resistem às defesas do hospedeiro. Este tópico descreve esses mecanismos de sobrevivência para fins de compreensão e não fornece recomendações de diagnóstico ou tratamento.

History

Pesquisas a partir da década de 1980 revelaram que as bactérias possuem sistemas regulatórios dedicados para lidar com estresses específicos, como calor, ácido e alta osmolaridade (Csonka, 1991), e identificaram uma ampla resposta geral ao estresse coordenada pelo fator sigma RpoS (Battesti et al., 2011). O conceito de células persistentes dormentes, notado pela primeira vez em meados do século XX, foi revivido como um fenômeno distinto de sobrevivência ao estresse na microbiologia moderna (Lewis, 2010), ligando a fisiologia do estresse à persistência da infecção.

Key figures

• Susan Gottesman
• Laszlo Csonka
• Kim Lewis

Seminal works

• battesti-2011
• csonka-1991
• lewis-2010

Frequently asked questions

O que é a resposta geral ao estresse bacteriano?

É um amplo programa protetor, em muitas bactérias controlado pelo fator sigma alternativo RpoS, que ativa numerosos genes para defender a célula contra uma série de condições adversas, tipicamente quando as células param de crescer ou encontram estresse.

O que são células persistentes?

Células persistentes são uma pequena subpopulação dormente de bactérias que toleram estresses, incluindo condições que matam células em crescimento ativo, sem serem geneticamente resistentes; elas estão associadas à dificuldade de eliminar algumas infecções crônicas.