Udział mikroorganizmów w w zakażeniach u ludzi Dorota Wultańska Katedra i Zakład ad Mikrobiologii Lekarskiej WUM Czynniki etiologiczne Bakterie Wirusy Grzyby Pasożyty
Podział drobnoustrojów w zależności od rodzaju interakcji z makroorganizmem Drobnoustroje komensalne- kolonizują powierzchnie ciała jako flora prawidłowa Drobnoustroje chorobotwórcze-działają szkodliwie na organizm ludzki Drobnoustroje oportunistyczne występują w środowisku lub stanowią składnik prawidłowej flory. Są na ogół nieszkodliwe, ale mogą powodować zakażenia u osób z upośledzoną odpornością lub w miejscu odległym od miejsca ich normalnego występowania. Chorobotwórczo rczość bakterii Miarą chorobotwórczo rczości ci bakterii jest ich wirulencja czyli zjadliwość na którą składa się: zakaźno ność,, inwazyjność ść,, toksyczność
Drobnoustroje patogenne charakteryzuje różnego stopnia zdolność do zakażenia, czyli możliwość wniknięcia do makroorganizmu, inwazyjnośćzdolność do rozmnażania się i rozprzestrzeniania w tkankach, oraz toksyczność- zdolność do wytwarzania toksyn i enzymów uszkadzających tkanki gospodarza. Zjadliwość bakterii Bakterie patogenne mogą mieć jeden lub kilka czynników zjadliwości, które mogą być korzystne dla przeżycia bakterii lub nie mają na to wpływu (np. niektóre czynniki nabyte na drodze wymiany genetycznej) Zdolność do adhezji: fimbrie, boczne łańcuchy LPS, różnego typu białka Obecność otoczki (polisacharyd) Inwazyjność (obecność antygenu inwazyjności przekazywanego na plazmidzie) Toksyny: endotoksyna (LPS) bakterii Gram -ujemnych, egzotoksyny
I etap infekcji- kolonizacja makroustroju Drobnoustroje przyłączają się do komórek ludzkich W tym procesie przylegania, tzw. adherencji do komórek gospodarza biorą udział struktury powierzchniowe lub zewnątrzkomórkowe substancje wytwarzane przez drobnoustroje- adhezyny Adhezyny Fimbrie- białkowe wypustki komórki bakteryjnej, które łączą się ze swoistym receptorem na powierzchni komórki ludzkiej np.. Fimbrie P obecne u uropatogennych pałeczek E. coli; umożliwiają przyleganie bakterii do nabłonka dróg moczowych a tym samym chronią je przed mechanicznym usunięciem pod wpływem strumienia moczu Białka powierzchniowe- białko M lub F uczestniczą w przyleganiu paciorkowców do komórek nabłonkowych gardła. Białka wiążące fibronektynę i kolagen są obecne także na powierzchni komórek gronkowcowych Glikokaliks- zewnątrzkomórkowy wielocukier odpowiedzialny za adhezję komórek do tkanek i tworzyw sztucznych; uczestniczy w tworzeniu biofilmu
II-etap infekcji- inwazja Bakteriocyny- hydrolizują peptydoglikan, są syntetyzowane między innymi przez pałeczki Yersinia pestis, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa Siderofory- umożliwiają drobnoustrojom pozyskiwanie żelaza z ciała ludzkiego. Siderofory są wytwarzane przez liczne mikroorganizmy np.. Pałeczki Enterobacteriacae, Acinetobacter spp., gronkowce, grzyby drożdżopodobne. Inwazja c. d. Enzymy komórkowe bakterii: Hialuronidaza- niszczy substancję podstawową tkanki łącznej ułatwiającą rozprzestrzenianie się bakterii Kolagenaza- enzym, który rozpuszcza kolagen obecny w tkance kostnej i chrzęstnej Np.. Clostridium perfringens -wytwarza hialuronidazę i kolagen Koagulaza- produkowana przez Staphylococcus aureus, powoduje przekształcenie fibrynogenu w fibrynę, co umożliwia tworzenie zamkniętych ropni ograniczających penetrację antybiotyków.
Endotoksyna LPS (tylko bakterie G-) Lipopolisacharyd ściany komórkowej bakterii Gramujemnych Gorączkę wywołują wydzielane przez makrofagi endogenne pirogeny(il-1), które działają na ośrodek regulacji temperatury w podwzgórzu i przestawiają termostat na wyższą temperaturę. Aktywacja alternatywnej drogi aktywacji dopełniacza doprowadza do stanu zapalnego i uszkodzenia tkanek Uogólniona aktywacja układu krzepnięcia prowadzi do rozsianego wykrzepiania wewnątrznaczyniowego, zakrzepicy i niedotlenienia tkanek Wzmożone wytwarzanie przeciwciał Egzotoksyny Cytotoksyny- niszczą komórki gospodarza w wyniku uszkodzenia błony komórkowej lub zahamowania syntezy białek Leukocydyna-niszczy leukocyty, płytki krwi np. Pseudomonas aeruginosa Hemolizyna- niszczy krwinki wykazując aktywność fosfolipazy( hemolizyna β Staphylococcus aureus) lub tworząc poryny przez wbudowanie cząstek białkowych (hemolizyny α, γ S. aureus) Cytotoksyna tchawicza- hamuje ruch rzęsek blokując syntezę DNA komórk nabłonka rzęskowego, jest wytwarzana przez pałeczki krztuśca( Bordetella pertussis). Toksyna błonicza( Corynebacterium diphtheriae), egzotoksyna A ( Pseudomonas aeruginosa)
Egzotoksyny c. d Neurotoksyny- zaburzają wydzielanie acetylocholiny na zakończeniach komórek nerwowych np.. Toksyna tężcowa (tetanospazmina), odpowiedzialna za porażenie spastyczne w przebiegu tężca. Toksyna jadu kiełbasianego odpowiedzialna za porażenie wiotkie w zatruciu jadem kiełbasianym. Enterotoksyny- ta grupa toksyn wywiera działanie na błonęśluzową przewodu pokarmowego i wywołuje zaburzenia żołądkowo-jelitowe np.. Escherichia coli : toksyna ciepłochwiejna i ciepłostała- końcowym efektem działania toksyn jest utrata płynów i elektrolitów do światła jelita (biegunka) inne przykłady to : Vibrio cholerae i Bacillus cereus. Egzotoksyny bakteryjne Bakterie Gram-dodatnie Corynebacterium diphtheriae -błonica, toksyna błonicza, inaktywacja czynnika wydłużania przez rybozylację ADP Clostridium tetani - tężec- tetanospazmina-blokuje uwalnianie neuroprzekaźnika na zakończeniach nerwowych, skurcz spastyczny Clostridium botulinum -zatrucie jadem kiełbasianym, toksyna botulinowa, hamuje acetylocholinę, skurcz wiotki Clostridium perfingens- zgorzel gazowa- toksyna alfa, lecytynaza uszkadza komórki Bakterie Gram-ujemne Vibrio cholerae - cholera, egzotoksyna stymuluje cyklazę adenylową przez rybozylację ADP Bordetella pertussis - krztusiec, stymuluje cyklazę adenylową przez rybozylacje ADP
Powierzchniowe czynniki wirulencji hamujące odpowiedź immunologiczną-przykłady Streptococcus pneumoniae otoczka polisacharydowa Neisseria menigitidis otoczka polisacharydowa Klebsiella pneumoniae otoczka polisacharydowa Streptococcus pyogenes białko M Staphylococcus aureus białko A Mycobacterium tuberculosis kwasy mykolowe Gronkowce- rodzina Staphylococcaceae (>40 gatunków) Katalazo-dodatnie, Gram-dodatnie ułożone w grona, tlenowe lub względne beztlenowce, Koagulazo- dodatnie - Staphylococcus aureus Koagulazo-ujemne- Staphylococcus epidermidis, Staphylococcus haemolyticus, Staphylococcus hominis, Staphylococcus warneri, Staphylococcus saprophyticus i inne
Czynniki patogenności gronkowca złocistego Czynniki adhezyjne: białka wiążące fibronektynę, fibrynogen, kolagen, elastynę, białka Map wiążące tzw. Matrix Białko A-wiążące fragment Fc immunoglobulin IgG, chroni gronkowce przed fagocytozą Otoczka polisacharydowa, która decyduje o podwyższonej wirulencji Toksyny Toksyny gronkowcowe Cytotoksyny-uszkadzają niektóre komórki makroorganizmu: hemolizyny alfa, beta, delta oraz toksyny-leukocydyny, toksyna gamma Toksyny epidermolityczne (A, B, C) powodują zespół Rittera u noworodków-pęcherzyca Superantygeny-enterotoksyny gronkowcowe (A-E, G-Q) oraz TSST-1-rozregulowują układ immunologiczny oraz powidują wstrząs toksyczny (STSS), mogą powodować zatrucia pokarmowe (oprócz TSST-1)
Chorobotwórczo rczość gronkowca złocistego zakażenia ropne skóry, tkanek podskórnych oraz tkanek miękkich, czyraki pojedyncze, mnogie, zakażenia ran pooperacyjnych, liszajec zakażenia układowe: zapalenie płuc, p mięś ęśnia serowego, zapalenie opon mózgowom zgowo-rdzeniowych zakażenia szpiku kostnego i kości oraz zapalenie tchawicy, zakażenia krwi Choroba Rittera (toksyny epidermolityczne) Gronkowcowy zespół wstrząsu su toksycznego Gronkowcowe zatrucie pokarmowe Chorobotwórczość gronkowców koagulazoujemnych Zakażenia układu moczowego, Zapalenia szpiku kostnego, Zapalenie wsierdzia, Zakażenia wkłuć dożylnych i centralnych, protez sztucznych zastawek
Paciorkowce-rodzina Streptococcaceae, Enterococcaceae Katalazo-ujemne, Gram-dodatnie,kuliste owalne ułożone w pary lub w łańcuszki Hemoliza alfa, beta, gamma 20 grup serologicznych wg Lancefield A-H, K-V Grupa A- Streptococcus pyogenes Grupa B Streptococcus agalactiae Grupa C - chorobotwórcze dla zwierząt Grupa D-enterokoki Paciorkowce jamy ustnej:gr. mutans, salivarius, anginosus, mitis Czynniki chorobotwórczo rczości ci S. pyogenes Białko M jest czynnikiem zjadliwości (83 typy białka M) Białko F (wiążą ążące fibronektynę) ) czynnik adhezji Białko G wiążą ążące przeciwciała a IgG w regionie Fc co uniemożliwia opsonizację Wielocukier C Egzotoksyny Toksyny erytrogenne-charakterystycza wysypka Egzotoksyna A podobna do TSST-1 Egzotoksynya B tkanki w martwiczym zapaleniu powięzi Toksyna sercowo-wątrobowa Hemolizyny: streptolizyna O i S
Chorobotwórczo rczość Streptococcus pyogenes Angina- zapalenie gardła a i migdałków w (szczególnie wrażliwe dzieci, brak odporności na wiele białek M) Płonica-ciężka choroba zakaźna wieku dziecięcego cego z wysypką grudkowo-plamist plamistą,,,,malinowy językj zyk Powikłania w postaci ropni okołomigda omigdałkowych, zapalenie zatok, ucha środkowego i inne (OUN) Zakażenie skóry: liszajec, róża, r cellulitis, Powikłania nieropne: reakcja alergiczna na antygeny paciorkowca: choroba reumatyczna (po anginie, płonicy), ostre kłęk łębuszkowe zapalenie nerek Pałeczki jelitowe Gram-ujemne pałeczki, względnie beztlenowe, fermentujące glukozę Zazwyczaj bytują w przewodzie pokarmowym człowieka Klasyfikowane na podstawie antygenów somatycznego O, rzęskowego H i otoczkowego Główny gatunek-eschericha coli występuje w przewodzie pokarmowym Szczepy patogenne E. coli powodujące biegunki: enteropatogenne (EPEC), enteroinwazyjne (EIEC), enterotoksyczne (ETEC), enterokrwotoczne (EHEC), - enteroagregacyjne (EAEC)
Pałeczki jelitowe-cd Salmonella spp, jest odpowiedzialna za zatrucia pokarmowe (np. S. enteritidis), S. typhi, -dur brzuszny, S. paratyphi A, B, C-dury rzekome Shigella spp są odpowiedzialne za różne postaci zakażeń przewodu pokarmowego u człowieka Shigella dysenteriae, S. sonnei, S. flexneri, S. boydii powoduje czerwonkę Klebsiella pneumoniae-ciężkie zapalenie płuc Laseczki Gram-dodatnie tlenowo i beztlenoworosnące Tlenowe: Bacillus anthracis- laseczka wąglika, Bacillus cereus-laseczka rzekomowąglikowa Beztlenowe: Clostridium perfringens-laseczka zgorzeli gazowej: flora fizjologiczna okrężnicy, czynnik zgorzeli gazowej, zatrucia pokarmowego Clostridium tetani- laseczka tężca Clostridium botulinum-laseczka jadu kiełbasianego Clostridium difficile- wywołuje biegunkę poantybiotykową, zapalenie okrężnicy, rzekomobłoniaste zapalenie okrężnicy
Prątki kwasooporne Tlenowe, kwasooporne pałeczki (prątki), Grupa Mycobacterium Tuberulosis Complex powoduje gruźlicę: Mycobacterium tuberculosis, M. bovis M. bovis BCG, M. africanum Prątki niegruźlicze powodują mykobakteriozy:mott (M. avium intracellulare), M kansasii i inne Chorobotwórczość prątków gruźlicy Gruźlica płuc (najczęstsza postać) Gruźlica kości, szpiku Układu moczowego Układu pokarmowego Zapalenie opon mózgowo-rdzeniowych Gruźlica jamy ustnej: owrzodzenie języka, gruczołów ślinowych, warg, migdałków (najczęściej jako powikłanie gruźlicy płuc)
Grzyby chorobotwórcze Grzyby drożdżopodobne: np. Candida albicans, Cryptococcus neoformans Grzyby pleśniowe:np. Aspergillus, Penicillium Grzyby dimorficzne (mogą mieć formę drożdżopodobną lub formę grzybni): np.histoplasma capsulatum Identyfikacja: grzyby drożdżopodobne- na podstawie cech biochemicznych opartych na fermentacji, i asymilacji węglowodanów, wykorzystania substratów enzymatycznych grzyby pleśniowe-na podstawie barwy, konsystencji oraz oceny makroskopowej i mikroskopowej morfologii kolonii Mechanizmy obronne bakterii Oporność na wysychanie (przetrwalniki, otoczka) Oporność na działanie preparatów dezynfekcyjnych (przetrwalniki, prątki grużlicy, pałeczki Pseudomonas aeruginosa) Oligotrofizm (większość pałeczek niefermentujących, w tym Pseudomonas aeruginosa, Stenotrophomonas maltophilia)