A MICROBIOLOGIA AÉREA

MICROBIOLOGIA AÉREA

Introdução

Nos anos 1930, F. C. Meier cunhou o termo aerobiologia para descrever um projeto que envolvia o estudo da vida no ar (Boehm e Leuschner, 1986). Desde então, a aerobiologia tem sido definida por muitos como o estudo da aerossolização, transmissão aérea e deposição de materiais biológicos. Outros o definiram mais especificamente como o estudo de doenças que podem ser transmitidas pela via respiratória (Dimmick e Akers, 1969). Apesar das variações na definição, essa ciência relativamente nova está se tornando cada vez mais importante em muitos aspectos de campos científicos tão diversos como saúde pública, ciência ambiental, engenharia industrial e agrícola, guerra biológica e exploração espacial.

Este capítulo introduz os fundamentos da aerobiologia, incluindo a natureza dos aerossóis, os fundamentos da via aeromicrobiológica (AMB) e a modelagem do transporte aerobiológico. O restante do capítulo se concentra em um subconjunto da ciência que denominamos de aeromicrobiologia. A aeromicrobiologia, tal como definida para o propósito deste texto, envolve vários aspectos da aerobiologia intra-mural (interior) e extra-mural (exterior), como a transmissão à nascença de micro-organismos ambientalmente relevantes, incluindo vírus, bactérias, fungos, leveduras e protozoários.

 

Patógenos aéreos importantes

Geralmente, como indicado pelas definições anteriores de aerobiologia, geralmente associa-se micro-organismos aéreos com ocorrência de doença em humanos, animais ou plantas. Numerosos patógenos de plantas são espalhados pela via aeromicrobiológica (Caixa de texto 1).

A figura mostra a propagação aerotransportada da requeima da batata que causou a epidemia de 1845 conhecida como a batata irlandesa. Phytophthora infestans se espalhou da Bélgica (meados de junho) por toda a Europa em meados de outubro. Mortes relacionadas à fome são estimadas de 750.000 a 1.000.000. A devastação econômica desta fome fez com que a população da Irlanda diminuísse de aproximadamente 8 milhões para 4 milhões de 1840 a 1911.

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Até 70% de todas as doenças das plantas são causadas por fungos, como a ferrugem do trigo, que pode ser transmitida por transmissão aérea. A transmissão aérea é capaz de transportar esses fitopatógenos por muitos milhares de quilômetros. O impacto de patógenos de plantas transportados pelo ar, especialmente fungos, na economia da indústria agrícola custa bilhões de dólares a cada ano.

Existem também numerosos micro-organismos patogênicos transportados pelo ar que infectam os animais (Quadro de Informações 5.2). Por exemplo, sabe-se que o vírus da febre aftosa é transmitido pela via aeromicrobiológica. Em 1967, um surto de febre aftosa na Inglaterra, que durou apenas quatro meses, afetou mais de 2.300 fazendas e resultou na perda de quase 450.000 animais.

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Finalmente, os seres humanos também podem ser infectados pela transmissão aérea de muitos patógenos (Caixa de Informações 5.3), como Legionella pneumophila, Mycobacterium tuberculosis, e patógenos recentemente reconhecidos, como o vírus Sin Nombre (hantavírus), Coccidioidomicose uma doença causada pela inalação de esporos do fungo Coccidioides immitis, que é nativo de regiões quentes e áridas, incluindo o sudoeste dos Estados Unidos. O fungo pode viajar do trato respiratório para a pele, ossos e sistema nervoso central e pode resultar em infecção sistêmica e morte. Muitos desses patógenos, como o rinovírus, que causa o resfriado comum, afetam quase todos durante sua vida. A compra de medicamentos e tratamentos para sintomas do resfriado comum mantém inúmeras empresas, como as que fabricam lenços de papel e medicamentos para resfriado, economicamente viáveis. Isso indica quão importante é o caminho da AMB para a saúde pública, para não mencionar a economia.

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Toxinas aéreas importantes

As toxinas microbianas também podem estar no ar. Por exemplo, uma toxina do Clostridium botulinum (toxina botulínica A) é um potente agente de guerra biológica (SIPRI, 1979). A toxina botulínica é uma neurotoxina normalmente associada à ingestão de alimentos contaminados. No entanto, a dose letal é tão pequena que a aerossolização também pode ser um meio de disseminação. A dose letal para a toxina botulínica por inalação é de 0,3 g, com a morte ocorrendo 12 horas após a exposição. A morte é devida à asfixia causada pela paralisia dos músculos respiratórios. Outra toxina produzida pelas bactérias é a enterotoxina estafilocócica. Ocasionalmente esta toxina pode ser fatal, com a dose letal estimada em 25 g por inalação. Os sintomas incluem cãibras, vômitos e diarreia, que ocorrem dentro de uma hora após a exposição por aerossolização.

Uma importante toxina transportada pelo ar é o lipopolissacarídeo (LPS) (Hurst et al., 1997). O lipopolissacarídeo é derivado da membrana externa de bactérias Gram-negativas. Também conhecido como endotoxina, o LPS é um agente biológico altamente antigênico que, quando associado a partículas suspensas no ar, como poeira, está frequentemente associado a sintomas respiratórios agudos, como opressão torácica, tosse, falta de ar, febre. Devido à onipresença de bactérias Gram-negativas, especialmente no solo, o LPS é considerado por alguns como o mais importante dos alérgenos aerobiológicos. Existem muitas fontes associadas à produção de altos níveis de LPS, tais como fábricas de algodão, palheiros, estações de tratamento de esgoto, instalações de manuseio de resíduos sólidos, prédios de confinamento de suínos, galpões e até mesmo residências e prédios comerciais. O LPS é liberado quando as bactérias Gram-negativas nesses ambientes são lisadas, mas também podem ser liberadas quando estão crescendo ativamente.

Em solos, concentrações bacterianas rotineiramente excedem 108 por grama, e partículas de solo contendo micróbios sorvidos pode ser aerossolizado e, portanto, agir como uma fonte de endotoxina. As operações agrícolas, como dirigir um trator através de um campo, mostraram resultar em níveis de endotoxina de 469 unidades de endotoxina (UE) por metro cúbico. Exposições diárias de apenas 10 EU / m3 de pó de algodão podem causar asma e bronquite crônica. No entanto, a resposta à dose depende da fonte do material, da duração da exposição e das exposições repetidas (Brooks et al., 2004).