A Mudança de Forma do E. coli Uropatogênico em Infecções do Trato Urinário

As bactérias têm jeitos únicos de sobreviver em ambientes difíceis. Um exemplo é a Escherichia Coli uropatogênica (UPEC), que geralmente aparece em forma de bastonete, mas pode mudar para formas esféricas ou filamentares quando causa infecções do trato urinário (ITU). As ITUs são uma das principais causas de resistência a antibióticos, e a UPEC é responsável pela maioria desses casos. Embora os especialistas saibam muito sobre o processo de infecção, os detalhes de como a UPEC vive dentro das células humanas durante as ITUs ainda são meio confusos.

#UPEC e seu Comportamento Dentro das Células Humanas

Quando a UPEC invade as células da bexiga, forma grupos de bactérias chamados de comunidades bacterianas intracelulares (IBCs). Muitas dessas bactérias se tornam esféricas, medindo cerca de 1 micrômetro ou menos. No começo, os cientistas achavam que essas esféricas se formavam porque as células encolhiam ou mudavam de forma com o tempo. Essa teoria se baseava na ideia de que os nutrientes dentro do hospedeiro não limitavam o crescimento das bactérias. Na verdade, estudos anteriores mostraram que as bastonetes da UPEC podiam se dividir em esféricas, mas o processo exato por trás disso não era totalmente compreendido.

Ao observar cuidadosamente o crescimento da UPEC em células da bexiga humana em um laboratório, os pesquisadores identificaram as ferramentas de divisão celular, conhecidas como Divisoma, que desempenham um papel significativo na formação dessas esféricas.

#Montagem do Modelo de Infecção

Para estudar a UPEC, os cientistas montaram um modelo de infecção em laboratório usando células da bexiga humana. Eles desafiaram essas células com UPEC rotulado fluorescente, permitindo que rastreassem como as bactérias se dividiam ao longo do tempo. Cerca de seis horas após o início da infecção, mudanças de forma de bastonete para esféricas foram observadas, mesmo com apenas algumas bactérias presentes em cada célula da bexiga. Essa descoberta foi surpreendente porque pesquisas anteriores sugeriam que as esféricas só apareciam em grupos maiores de bactérias.

#Observações da Dinâmica de Divisão da UPEC

Foi confirmado que o divisoma regula como a UPEC se divide de bastonete para formas esféricas. A equipe de pesquisa usou várias técnicas de imagem para observar as bactérias e medir seus tamanhos e formas. Eles descobriram que as bactérias UPEC intracelulares eram visivelmente mais curtas do que as do lado de fora das células. Por exemplo, as bactérias intracelulares tinham em média 1,3 micrômetros de comprimento, enquanto as extracelulares tinham em média 2,59 micrômetros.

Ao olhar para o comportamento de divisão, as bastonetes da UPEC mudaram para esféricas com comprimentos médios de 0,88 micrômetros. Essas esféricas normalmente tinham largura e altura semelhantes, o que era diferente das bactérias extracelulares após a divisão.

Outros estudos foram realizados com outra cepa de UPEC. Os resultados mostraram que os padrões de divisão permaneceram semelhantes, confirmando que a UPEC pode dividir consistentemente em formas esféricas e manter essa forma ao longo das gerações.

#O Papel das Proteínas de Divisão

Para garantir que a formação de esféricas depende de divisão ativa, os cientistas rastrearam o comportamento de proteínas específicas envolvidas na divisão celular dentro da UPEC. Essas proteínas, FtsZ e FtsN, são essenciais para a divisão das bactérias. Eles observaram como a FtsZ cria um anel no centro da célula para sinalizar a divisão.

O tempo que as esféricas levaram para se dividir foi significativamente mais longo dentro das células da bexiga - em média mais de duas horas - em comparação com apenas 20 minutos em condições de crescimento padrão. Essa taxa de divisão mais lenta também foi observada em uma cepa diferente de UPEC, indicando que esse comportamento não é exclusivo de um tipo específico de bactéria.

#Mudanças nos Padrões de Movimento

Curiosamente, enquanto estudavam os processos de divisão nas esféricas, os pesquisadores notaram mudanças em como as proteínas de divisão se moviam. Nas bactérias em forma de bastonete, o movimento das proteínas é suave e consistente. No entanto, nas esféricas menores, os padrões tornaram-se erráticos. Em vez de se moverem de uma ponta a outra, as proteínas começaram a mostrar comportamentos mais complexos, como movimentos circulares ao longo das laterais das esféricas.

#Comportamento do DNA Durante a Divisão

Examinar como o DNA se comporta durante a divisão nas esféricas da UPEC foi outro aspecto crucial do estudo. Usando um marcador de DNA, os pesquisadores confirmaram que, durante a divisão celular, ambas as esféricas filhas recebiam partes iguais do DNA. Essa partilha eficiente de DNA refletiu o que foi visto nas bactérias em forma de bastonete.

O comprimento médio do DNA nas esféricas intracelulares era menor do que nas bactérias extracelulares, mas ainda assim se dividiu igualmente. Quando a segregação do DNA e a divisão celular foram observadas, os cientistas descobriram que as proteínas de divisão começaram a trabalhar sobre o DNA não dividido, o que sugere que certos mecanismos de controle do DNA não estavam tão ativos nas esféricas quanto estavam nas bastonetes.

#Conclusão: Por Que a UPEC Muda de Forma

A pesquisa ilustra que a UPEC pode mudar ativamente de forma de bastonete para esférica e manter essa forma durante sua vida dentro das células do hospedeiro. Essa habilidade de mudar de forma é impulsionada por uma maquinaria de divisão complexa, semelhante à forma como as bactérias em forma de bastonete se dividem.

Os principais achados mostraram que, embora a divisão das esféricas seja mais lenta, os mecanismos que conduzem o processo de divisão permanecem surpreendentemente inalterados. Além disso, a quebra do movimento suave das proteínas em um comportamento mais caótico destaca os desafios enfrentados pelas bactérias à medida que se adaptam ao seu entorno.

Uma razão para essa mudança de forma pode ser que as esféricas conseguem se encaixar melhor e se multiplicar mais nas células da bexiga infectadas. Isso pode levar a mais bactérias dentro de uma única célula em comparação com quando estão em forma de bastonete. Além disso, pesquisas indicam que as esféricas têm uma chance melhor de sobrevivência em alguns ambientes.

À medida que os cientistas continuam a investigar esses processos, eles esperam entender melhor os mecanismos por trás da sobrevivência bacteriana e as implicações para o tratamento de infecções causadas pela UPEC e cepas relacionadas. Estudos futuros podem oferecer insights sobre como mudanças de forma nas bactérias podem afetar seu crescimento e comportamento, o que é vital na luta contra a resistência a antibióticos e no desenvolvimento de tratamentos eficazes.