Μηχανισμοί παθογένειας των μικροβίων Μπάκα Σταυρούλα Αν. Καθηγήτρια

Παθογένεια: ικανότητα των μικροβίων να προκαλούν νόσο υπερνικώντας τους αμυντικούς μηχανισμούς του οργανισμού Λοιμογόνος δύναμη: βαθμός ή έκταση της παθογένειας των μικροβίων Τα παθογόνα μικρόβια δεν προσπαθούν να προκαλέσουν λοίμωξη, απλά προσλαμβάνουν τις απαραίτητες θρεπτικές ουσίες και αμύνονται, με σκοπό να επιβιώσουν.

Είσοδος στον ξενιστή Για να προκληθεί η λοίμωξη οι μικροοργανισμοί πρέπει να: εισέλθουν στον ξενιστή προσκολληθούν στους ιστούς διεισδύσουν στους ιστούς διαφύγουν από τους αμυντικούς μηχανισμούς προκαλέσουν βλάβη στους ιστούς

Πύλες εισόδου Βλεννογόνοι Δέρμα Παρεντερική μετάδοση

Βλεννογόνοι αναπνευστικό: κοινό κρυολόγημα, πνευμονία, φυματίωση, γρίπη, ιλαρά, ευλογιά γαστρεντερικό (τα περισσότερα καταστρέφονται!): πολιομυελίτιδα, ηπατίτιδα Α, τυφοειδή πυρετός, αμοιβαδική δυσεντερία, γιαρδίαση, σιγκέλλωση (βακτηριακή δυσεντερία), χολέρα. Όλα αποβάλλονται στα κόπρανα → μεταδίδονται μέσω μολυσμένου νερού, τροφίμων, χεριών. ουρογεννητικό: ιός HIV, οξυτενή κονδυλώματα (HPV), Chlamydia, έρπης, σύφιλη, γονόρροια επιπεφυκότα: μικρόβια που προκαλούν επιπεφυκίτιδα, τράχωμα, νεογνική γονοκοκκική οφθαλμία

Δέρμα Το υγιές δέρμα αποτελεί αδιαπέραστο εμπόδιο για τα περισσότερα μικρόβια! μύκητες → μυκητιάσεις προνύμφες του αγκυλοστόματος εισέρχονται σε υγιές και ακέραιο δέρμα!

Παρεντερική μετάδοση τρυπήματα ενέσεις δήγματα τραύματα χειρουργικές τομές λύση της συνέχειας του δέρματος λόγω φλεγμονής ή ξηρότητα Πχ: HIV, ιοί της ηπατίτιδας, Clostridium tetani, βακτήρια που προκαλούν γάγγραινα.

Προτιμώμενη πύλη εισόδου Η είσοδος των μικροβίων στον οργανισμό δεν σημαίνει απαραίτητα νόσο. Απαραίτητο είναι να υπάρχει συγκεκριμένη πύλη εισόδου. Πολλά μικρόβια προτιμούν κάποια συγκεκριμένη για να προκαλέσουν λοίμωξη: Salmonella typhi (τυφοειδή πυρετό): γαστρεντερικό (κατάποση). Εάν τοποθετηθεί στο δέρμα = ήπια φλεγμονή μόνο! Στρεπτόκοκκοι: αναπνευστικό = πνευμονία; με κατάποση δεν προκαλούν νόσο Yersinia pestis (πανώλη) και Bacillus anthracis (άνθρακα) προκαλούν λοίμωξη από διαφορετικές πύλες εισόδου

Αριθμός εισβαλλόντων μικροβίων μικρός αριθμός: καταστέλλεται από τους αμυντικούς μηχανισμούς μεγάλος αριθμός: θα προκληθεί λοίμωξη

Μολυσματική δόση Η λοιμογόνος δύναμη ενός μικροβίου εκφράζεται συχνά ως ID50 = μολυσματική δόση για το 50% ενός δείγματος πληθυσμού σε πειραματικές συνθήκες. Ο Bacillus anthracis προκαλεί λοίμωξη από 3 πύλες εισόδου: ID50 για είσοδο μέσω του δέρματος (δερματικός άνθρακας) = 10 έως 50 ενδοσπόρια ID50 (αναπνευστική οδό = πνευμονικός άνθρακας) = 10.000 έως 20.000 ενδοσπόρια ID50 (γαστρεντερικό = γαστρεντερικός άνθρακας) = 250.000 έως 1.000.000 ενδοσπόρια Για το Vibrio cholerae η ID50 = 108 κύτταρα, ενώ όταν το οξύ του στομάχου εξουδετερωθεί με διττανθρακικό άλας, ο αριθμός των βακτηρίων που προκαλούν λοίμωξη μειώνεται σημαντικά

Θανατηφόρος δόση Η δραστικότητα μιας τοξίνης εκφράζεται ως LD50 = θανατηφόρος δόση για το 50% ενός δείγματος του πληθυσμού LD50 της τοξίνης της αλλαντίασης στα ποντίκια = 0,03 ng/kg LD50 της τοξίνης Shiga = 250 ng/kg LD50 της σταφυλοκοκκικής εντεροτοξίνης = 1.350 ng/kg

Προσκόλληση Για τους περισσότερους παθογόνους μικροοργανισμούς αποτελεί απαραίτητο στάδιο της παθογονικότητας Επιτυγχάνεται με τη βοήθεια ειδικών μορίων στην επιφάνειά τους: προσκολλητίνες (adhesins) που συνδέονται με συμπληρωματικούς υποδοχείς στην επιφάνεια των κυττάρων του ξενιστή

Προσκολλητίνες: συνήθως γλυκοπρωτεΐνες ή λιποπρωτεΐνες Υποδοχείς: συνήθως σάκχαρα (π.χ. μαννόζη) Όταν μεταβληθούν οι προσκολλητίνες και οι υποδοχείς τους, διαταράσσεται η σύνδεσή τους → η λοίμωξη μπορεί να προληφθεί ή να ελεγχθεί Τα μικρόβια συσσωρεύονται και προσκολλώνται σε επιφάνειες όπου μοιράζονται διαθέσιμες θρεπτικές ουσίες = βιομεμβράνες (biofilms) → π.χ. οδοντική πλάκα

Αποφυγή των αμυντικών μηχανισμών του ξενιστή Έλυτρο (κάψα) Συστατικά του κυτταρικού τοιχώματος Ένζυμα

Έλυτρο (κάψα) = γλυκοκάλυκα έξω από το κυτταρικό τοίχωμα → αναστέλλει τη φαγοκυττάρωση, την ενδοκυττάρωση και την καταστροφή των μικροβίων (Streptococcus pneumoniae). Ο οργανισμός παράγει αντισώματα έναντι του ελύτρου τα οποία προσκολλώνται στην επιφάνεια του ελύτρου (= οψωνινοποίηση) → τα βακτήρια αναγνωρίζονται και καταστρέφονται με φαγοκυττάρωση. Υπάρχουν μικρόβια όπου κάποια στελέχη έχουν έλυτρο και άλλα όχι. Αυτά που έχουν είναι πιο λοιμογόνα.

Συστατικά του κυτταρικού τοιχώματος = ουσίες που συμβάλλουν στη λοιμογονικότητα πρωτεΐνη Μ (Streptococcus pyogenes): θερμοανθεκτική και ανθεκτική στα οξέα, μεσολαβεί την προσκόλληση του βακτηρίου στα επιθηλιακά κύτταρα του ξενιστή και προστατεύει από φαγοκυττάρωση ινίδια και μια πρωτεΐνη Opa (Opaque) της εξωτερικής μεμβράνης (Neisseria gonorrhoeae) για προσκόλληση στα κύτταρα του ξενιστή μυκολικό οξύ (Mycobacterium tuberculosis) αυξάνει τη λοιμογονικότητα αναστέλλοντας την καταστροφή του μέσα στα φαγοκύτταρα

Ένζυμα κοαγκουλάσες = βακτηριακά ένζυμα που προκαλούν πήξη του ινωδογόνου του πλάσματος και παραγωγή της ινικής με σχηματισμό θρόμβων οι οποίοι προστατεύουν το βακτήριο από φαγοκυττάρωση και τους άλλους μηχανισμούς άμυνας του ξενιστή (Staphylococcus): βακτηριακές κινάσες = διασπούν την ινική και τους θρόμβους στρεπτοκινάση: S. pyogenes → χρησιμοποιείται θεραπευτικά σταφυλοκινάση: S. aureus υαλουρονιδάση (Streptococcus, Clostridium) = υδρολύει το υαλουρονικό οξύ της μεσοκυττάριας ουσίας → δίνει το σκούρο χρώμα των μολυσμένων τραυμάτων και συμβάλλει στην εξάπλωση του μικροβίου από το σημείο της αρχικής λοίμωξης κολλαγενάση (Clostridium) = διασπά το κολλαγόνο του συνδετικού ιστού των μυών και άλλων οργάνων IgA πρωτεάσες (Neisseria) = διασπούν τις IgA ανοσοσφαιρίνες

Αντιγονική μετατροπή Είναι γνωστό ότι ο οργανισμός αντιδρά στην παρουσία αντιγόνων με παραγωγή αντισωμάτων = ειδικές πρωτεΐνες που ενώνονται με τα αντιγόνα και τα εξουδετερώνουν ή τα καταστρέφουν. Κάποια μικρόβια μπορούν να μεταβάλλουν τα επιφανειακά τους Ag = αντιγονική μετατροπή:  N. gonorrhoeae μπορεί να αλλάζει συνεχώς την πρωτεΐνη Opa → διαφορετικό πληθυσμό βακτηρίων που εκφράζουν διαφορετικά Ag  Οι ιοί της γρίπης: αλλάζουν συνεχώς μέσω αντιγονικής παραλλαγής

Διείσδυση στον κυτταροσκελετό του ξενιστή Διείσδυση στον κυτταροσκελετό του ξενιστή Οι μικροοργανισμοί προσκολλώνται στην επιφάνεια των κυττάρων του ξενιστή μέσω των προσκολλητινών και παράγουν ειδικές επιφανειακές πρωτεΐνες  invasins (= μόρια διείσδυσης)  Εκπέμπουν ειδικά σήματα στο εσωτερικό του κυττάρου με αποτέλεσμα την είσοδο κάποιων βακτηρίων λόγω ανακατανομής των ινιδίων ακτίνης του κυτταροσκελετού

Πρόκληση βλαβών στα κύτταρα του ξενιστή από παθογόνα βακτήρια Όταν ένα μικρόβιο εισέρχεται στους ιστούς  πρώτη γραμμή άμυνας = φαγοκύτταρα καταστροφή του μικροβίου χωρίς βλάβη στον ξενιστή Το μικρόβιο υπερνικά τους αμυντικούς μηχανισμούς του ξενιστή και προκαλεί βλάβη στον ξενιστή: 1. χρησιμοποιώντας τις θρεπτικές ουσίες του ξενιστή 2. προκαλώντας άμεση βλάβη στο σημείο εισόδου 3. παραγωγή τοξινών: μεταφορά και πρόκληση βλαβών μακριά από το σημείο εισόδου 4. πρόκληση αντιδράσεων υπερευαισθησίας  

ΠΥΛΕΣ ΕΞΟΔΟΥ ΤΩΝ ΠΑΘΟΓΟΝΩΝ ΜΙΚΡΟΟΡΓΑΝΙΣΜΩΝ Τα μικρόβια εξέρχονται από τον οργανισμό μέσω εκκρίσεων ή ιστών που αποβάλλονται από συγκεκριμένες πύλες εξόδου. Οι πύλες εξόδου εξαρτώνται από την εντόπιση της λοίμωξης. Ένα μικρόβιο χρησιμοποιεί γενικά την ίδια πύλη για είσοδο και έξοδο. Αν χρησιμοποιεί διάφορες πύλες εξόδου → εξάπλωση της λοίμωξης σε έναν πληθυσμό από άτομο σε άτομο. Αναπνευστική οδός: μικρόβια που προκαλούν φυματίωση, κοκκύτη, πνευμονία, οστρακιά, μηνιγγιτιδοκοκκική μηνιγγίτιδα, παρωτίτιδα, γρίπη Γαστρεντερική οδός (σίελο): λύσσα, παρωτίτιδα, λοιμώδη μονοπυρήνωση Γαστρεντερική οδός (κόπρανα): σαλμονέλωση, αμοιβαδική δυσεντερία Ουροποιητικό: τυφοειδής πυρετός, βρουκέλλωση Γεννητικό σύστημα: σεξουαλικώς μεταδιδόμενα νοσήματα Δέρμα: λοιμώξεις δέρματος και τραυμάτων (μυκητιάσεις, απλός έρπητας) Μολυσμένο αίμα: αίμοδιατρεφόμενα αρθρόποδα (ελονοσία) Μολυσμένες βελόνες και σύριγγες: AIDS, ηπατίτιδα Β