ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΙ ΠΑΘΟΓΕΝΕΙΑΣ Ι ΚΟΥΜΑΚΗ-ΚΩΣΤΑΚΗ ΒΑΣΙΛΙΚΗ ΛΕΚΤΟΡΑΣ ΙΑΤΡΙΚΗΣ ΕΚΠΑ ,MD , PhD

Μηχανισμοί παθογένειας των μικροβίων Παθογένεια: η ικανότητα των μικροβίων να προκαλούν νόσο υπερνικώντας τους αμυντικούς μηχανισμούς του οργανισμού Λοιμογόνος δύναμη ή λοιμογονικότητα: ο βαθμός ή έκταση της παθογένειας τους

Ορισμοί Παθογόνος μικροοργανισμός, ο οποίος μπορεί να βλάψει τον ξενιστή του, π.χ., με το να ανταγωνίζεται μαζί του για τους μεταβολικούς πόρους του, να καταστρέφει τα κύτταρα ή τους ιστούς του ή να εκκρίνει τοξίνες. Ευκαιριακά παθογόνα συνήθως δεν προκαλούν νόσο, αλλά μπορούν να προκαλέσουν νόσο όταν βρεθούν σε άλλες θέσεις του σώματος, εάν ο ασθενής έχει ανοσοκαταστολή, εάν υπάρχει διαταραχή της φυσιολογικής χλωρίδας, λύση συνέχειας δέρματος

Μηχανισμοί παθογένειας των μικροβίων Τα παθογόνα μικρόβια δεν προσπαθούν να προκαλέσουν λοίμωξη, απλά προσλαμβάνουν τις απαραίτητες θρεπτικές ουσίες και αμύνονται με σκοπό να επιβιώσουν Ωστόσο, όταν ένα μικρόβιο υπερφαλαγγίσει τους μηχανισμούς άμυνας του ξενιστή, προκαλείται λοίμωξη Πολλές από τις ιδιότητες που συμβάλλουν στη μικροβιακή παθογένεια και λοιμογονικότητα παραμένουν ασαφείς ή άγνωστες

Α. Είσοδος των μικροοργανισμών στον ξενιστή Για να προκληθεί η λοίμωξη οι περισσότεροι παθογόνοι μικροοργανισμοί πρέπει να -εισέλθουν στον ξενιστή -προσκολληθούν στους ιστούς του - διεισδύσουν σε αυτούς - διαφύγουν από τους αμυντικούς του μηχανισμούς -προκαλέσουν βλάβη στους ιστούς

Είσοδος των μικροοργανισμών στον ξενιστή Ορισμένα μικρόβια δεν προκαλούν λοίμωξη με άμεση βλάβη των ιστών του ξενιστή, αλλά λόγω της συσσώρευσης προϊόντων της ανάπτυξης τους Επίσης, ορισμένα μικρόβια όπως εκείνα που προκαλούν την οδοντική τερηδόνα και την ακμή, προκαλούν λοίμωξη χωρίς να διεισδύουν στον οργανισμό.

Πύλες εισόδου Τα παθογόνα μικρόβια εισέρχονται στον οργανισμό από τους βλεννογόνους το δέρμα παρεντερικώς (με άμεση εναπόθεση κάτω από το δέρμα ή τους βλεννογόνους)

1.Βλεννογόνοι Α. αναπνευστικού Β. γαστρεντερικού Γ. ουρογεννητικού Δ. επιπεφυκότα Τα περισσότερα παθογόνα μικρόβια εισέρχονται δια των βλεννογόνων του αναπνευστικού και του γαστρεντερικού συστήματος

Βλεννογόνος του αναπνευστικού Τα μικρόβια εισπνέονται από τη μύτη ή το στόμα με αιωρούμενα σταγονίδια ή σωματίδια σκόνης Πρόκειται για την ευκολότερη και συχνότερη πύλη εισόδου λοιμογόνων μικροοργανισμών π.χ. κοινό κρυολόγημα, πνευμονία, φυματίωση, γρίπη, ιλαρά, ευλογιά

Βλεννογόνος του γαστρεντερικού Οι μικροοργανισμοί εισέρχονται στο γαστρεντερικό σύστημα με τις τροφές, το νερό και μέσω των μολυσμένων χεριών Τα περισσότερα από αυτά τα μικρόβια καταστρέφονται από το υδροχλωρικό οξύ και τα ένζυμα του στομάχου ή από τη χολή και τα ένζυμα του λεπτού εντέρου π.χ. πολυομελίτιδα, ηπατίτιδα Α, τυφοειδής πυρετός, αμοιβαδική δυσεντερία, γιαρδίαση, σιγκέλλωση, χολέρα Τα παθογόνα αυτά μικρόβια αποβάλλονται στα κόπρανα του ασθενούς απ’ όπου μεταδίδονται σε άλλους ξενιστές μέσω μολυσμένου νερού, τροφίμων, χεριών

Βλεννογόνος του ουρογεννητικού συστήματος Αποτελεί πύλη εισόδου για παθογόνα μικρόβια που μεταδίδονται με την σεξουαλική επαφή Ορισμένα μικρόβια μπορούν να διεισδύσουν διαμέσου υγιούς βλεννογόνου, ενώ άλλοι εισέρχονται από λύσεις της συνέχειας του βλεννογόνων π.χ. λοίμωξη από τον ιό HIV, οξυτενή κονδυλώματα, λοίμωξη από Chlamydia, έρπητας γεννητικών οργάνων, σύφιλη, γονόρροια

2. Δέρμα Το υγιές δέρμα αποτελεί αδιαπέραστο εμπόδιο για τα περισσότερα μικρόβια Ορισμένα μικρόβια εισέρχονται διαμέσου ανοιγμάτων στο δέρμα, όπως οι θύλακες των τριχών, πόροι των ιδρωτοποιών αδένων Π.χ. οι προνύμφες του αγκυλοστόματος έχουν την ικανότητα να εισέρχονται σε υγιές, ακέραιο δέρμα, ορισμένοι μύκητες αναπτύσσονται στην κερατίνη στιβάδα του δέρματος

Treponema pallidum Αίτιο της σύφιλης, το οποίο χρησιμοποιεί το οξύ του άκρο ως άγκιστρο, για να προσκολληθεί στα κύτταρα ξενιστές.

Επιπεφυκότας Πρόκειται για τον λεπτό υμένα που επενδύει τα βλέφαρα και τον οφθαλμικό βολβό. Αποτελεί σχετικά αποτελεσματικό εμπόδιο έναντι μικροβίων, όμως αποτελεί πύλη εισόδου μικροβίων που προκαλούν π.χ. επιπεφυκίτιδα, τράχωμα (φαγοκυττάρωση) , νεογνική γονοκοκκική οφθαλμία (με ινίδια)

4. Παρεντερική μετάδοση Οι μικροοργανισμοί εισέρχονται με άμεσο ενοφθαλμισμό στους ιστούς κάτω από το δέρμα ή τους βλεννογόνους Νυγμοί, ενέσεις, δήγματα, τραύματα από τέμνοντα ή νύσσοντα όργανα, χειρουργικές τομές, λύση της συνέχειας του δέρματος λόγω φλεγμονής ή ξηρότητας π.χ. HIV, ιός της ηπατίτιδας, τέτανος, γάγγραινα

Προτιμώμενη πύλη εισόδου Όμως …η είσοδος παθογόνων μικροβίων στον οργανισμό δε συνεπάγεται κατά ανάγκη νόσο …άλλοι παράγοντες, όπως η προτιμώμενη πύλη εισόδου π.χ. Salmonella typhi , προτιμώμενη πύλη :γαστρεντερικό, όμως εάν τα ίδια βακτήρια τοποθετηθούν στο δέρμα μόνο ήπια φλεγμονή Στρεπτόκοκκοι, προτιμώμενη πύλη: αναπνευστικό με εισπνοή προκαλούν πνευμονία, όμως όταν καταποθούν δεν προκαλούν συμπτώματα ή σημεία πνευμονίας

Προτιμώμενη πύλη εισόδου Ορισμένα παθογόνα μικρόβια, όπως ο Bacillus anthracis , το αίτιο του άνθρακα, μπορούν να προκαλέσουν λοίμωξη, εισερχόμενοι στο σώμα του ξενιστή από διαφορετικές πύλες εισόδου δέρμα Αναπνευστικό γαστρεντερικό

Αριθμός εισβαλλόντων μικροβίων Η πιθανότητα λοίμωξης αυξάνεται με την αύξηση του αριθμού των μικροβίων ID50 (Infectious Dose) εκφράζει την λοιμογόνο δύναμη ενός μικροβίου. Είναι η μολυσματική δόση για το 50% ενός δείγματος πληθυσμού H ID50 για τον δερματικό άνθρακα είναι 10-50 ενδοσπόρια Η ID5o για τον πνευμονικό άνθρακα είναι 10.000-20.000 ενδοσπόρια Η ID50 για τον γαστρεντερικό άνθρακα είναι 250.000-1.000.000 ενδοσπόρια ‘αρα… σημαντικά ευκολότερο να προκληθεί δερματικός άνθρακας

LD50 (Lethal Dose) Εκφράζει τη δραστικότητα μιας τοξίνης. Είναι η θανατηφόρος δόση για το 50% ενός δείγματος του πληθυσμού LD50 της τοξίνης της αλλαντίασης στα ποντίκια είναι 0.03 ng/kg LD50 της τοξίνης Shiga είναι 250 ng/kg LD50 της σταφυλοκοκκικής εντεροτοξίνης είναι 1350 ng/kg

Προσκόλληση Αποτελεί απαραίτητο στάδιο της παθογονικότητας για του περισσότερους μικροοργανισμούς Επιτυγχάνεται με τη βοήθεια ειδικών μορίων στην επιφάνεια του μικροβίου, που ονομάζονται προσκολλησίνες (adhensins) και συνδέονται με συμπληρωματικούς υποδοχείς στην επιφάνεια των κυττάρων του ξενιστή - μπορεί να εντοπίζονται στον γλυκοκάλυκα ή σε άλλες επιφανειακές δομές του μικροβίου, όπως τα ινίδια και τα μαστίγια - είναι συνήθως γλυκοπρωτεινες ή λιποπρωτεινες -Διάφορα στελέχη ίδιου είδους μπορεί να έχουν διαφορετική δομή προσκολλητινών -Διαφορετικά κύτταρα του ξενιστή μπορεί να έχουν διαφορετικούς υποδοχείς Οι υποδοχείς είναι συνήθως σάκχαρα όπως μαννόζη

Ποικιλία των προσκολλητινών Streptococcus mutans προσκολλάται στην επιφάνεια των δοντιών με το γλυκοκάλυκα , ο οποίος παράγεται από ένα ένζυμο τη γλυκοτρανφεράση, που μετατράπει τη γλυκόζη σε έναν κολλώδη πολυσακχαρίτη τη δεξτράνη που σχηματίζει το γλυκοκάλυκα γλυκοτρανφεράση Γλυκόζη δεξτράνη Στο γλυκοκάλυκα μπορούν να προσκλολληθούν άλλα μικρόβια, όπως ακτινομύκητες με τα ινίδια τους και έτσι να συμβάλλουν στην δημιουργία της οδοντικής πλάκας

Escherichia coli Εντεροπαθογόνα στελέχη διαθέτουν προσκολλητίνες στα ινίδια τους, με τις οποίες προσκολλώνται μόνο σε συγκεκριμένες θέσεις του λεπτού εντέρου Μετά την προσκόλληση τους επάγουν την ενδοκυττάρωση τους για να εισέλθουν και να πολλαπλσιαστούν μέσα σε αυτά

Listeria monocytogenes Αίτιο μηνιγγίτιδας, αυτόματων αποβολών και γέννησης θνησιγενών εμβρύων Παράγει προσκολλητίνη για συγκεκριμένο υποδοχέα στην επιφάνεια των κυττάρων-ξενιστών

Neisseria gonorrhoeae Αίτιο γονόρροιας Φέρει ινίδια, τα οποία επιτρέπουν την προσκόλληση σε κύτταρα της ουρογεννητικής οδού, των οφθαλμών και του φάρυγγα, τα οποία διαθέτουν τους κατάλληλους υποδοχείς.

Μηχανισμός διακυτταρικής χημικής επικοινωνίας (Quorum sensing) Πολλά βακτήρια χρησιμοποιούν αυτή τη μέθοδο για να ρυθμίζουν συνολικά σαν ομάδα (σαν « πολυκύτταρος οργανισμός») λειτουργίες όπως σχηματισμός βιομεμβράνης, ανθεκτικότητα στα αντιβιοτικά, λοιμογονικότητα κ.α. Τα βακτήρια όταν αυξάνουν σε ποσότητα διαθέτουν υποδοχείς (Receptors) και επαγωγείς (inducers).Οταν ο επαγωγέας συνδεθεί με τον υποδοχέα άλλου κυττάρου γίνεται μεταγραφή γονιδίων

Βιομεμβράνες (biofilms) Ι Συσσωματώματα μικροβίων και των εξωκυττάριων προιόντων τους που προσκολλώνται σε ζώσες και άψυχες επιφάνειες και μοιράζονται διαθέσιμες θρεπτικές ουσίες Τα πρώτα μικρόβια είναι συνήθως βακτήρια. Εκκρίνουν το γλυκοκάλυκα που ενισχύει τη σύνδεση μεταξύ τους και με την επιφάνεια Μπορεί να έχουν πολλές στιβάδες και να περιλαμβάνουν πολλά είδη μικροοργανισμών Αντοχή στα απολυμαντικά και στα αντιβιοτικά

Βιομεμβράνες (Biofilms) II Αποικίζουν δομές όπως δόντια, καθετήρες, stents, καρδιακές βαλβίδες, ορθοπεδικά μοσχεύματα και φακούς επαφής Συμμετέχουν στο 65% των βακτηριακών λοιμώξεων του ανθρώπου

Β. Αποφυγή των αμυντικών μηχανισμών του ξενιστή Ελυτρο (Κάψα) Αναστέλλει την φαγοκυττάρωση (η διαδικασία ενδοκύττωσης και καταστροφής των μικροβίων από ορισμένα κύτταρα του οργανισμού Η χημική του σύσταση εμποδίζει την προσκόλληση των φαγοκυττάρων στα βακτήρια Ο οργανισμός παράγει αντισώματα έναντι του βακτηριακού ελύτρου και έτσι όταν αναγνωρίζονται καταστρέφονται εύκολα με φαγοκυττάρωση

Παραδείγματα μικροβίων Streptococcus pneumoniae – πνευμονιοκοκκική πνευμονία Klebsiella pneumoniae – πνευμονία Bacillus anthracis- άνθρακας Yersinia pestis- πανώλη Το βακτηριακό έλυτρο δεν είναι ο μοναδικός παράγοντας λοιμογονικότητας των βακτηρίων Πολλά μη παθογόνα βακτήρια παράγουν έλυτρα

Συστατικά του κυτταρικού τοιχώματος των βακτηρίων Τα κυτταρικά τοιχώματα ορισμένων βακτηρίων περιέχουν χημικές ουσίες που συμβάλλουν στη λοιμογονικότητα Streptococcus pyogenes- Πρωτείνη Μ (προστατεύει από τη φαγοκυττάρωση) Neisseria gonorhoeae - πρωτεινη Opa ( μετά την προσκόλληση τα βακτήρια προσλαμβάνονται στο εσωτερικό του κυττάρου Mycobacterium tuberculosis- μυκολικό οξύ (αναστέλλει την καταστροφή του μικροβίου μέσα στα κύτταρα)

Ένζυμα Κοαγκουλάσες Βακτηριακά ένζυμα, προκαλλούν πηξη του ινωδογόνου του πλάσματος κοαγκουλάση ινωδογόνο ινική (θρόμβοι) Οι θρόμβοι προστατεύουν το βακτήριο από τη φαγοκυττάρωση

Βακτηριακές κινάσες Ενζυμα που διασπούν την ινική και διαλύουν τους θρόμβους που σχηματίζει ο οργανισμός για να απομονώσει τη λοίμωξη Streptococcus pyogenes –σπτρεπτοκινάση -χρησιμοποιείται για τη λύση των θρόμβων μετά από έμφραγμα, λόγω απόφραξης των στεφανιαίων αγγείων

Υαλουρονιδάση Υδρολύει το υαλουρονικό οξύ της μεσοκκυττάριας ουσίας και συμβάλλει στην εξάπλωση του μικροβίου από την αρχική εστία της λοίμωξης Παράγεται από τους Streptococcus spp ,Clostridium (γάγγραινα)

Κολλαγενάση Διασπούν το κολλαγόνο, που σχηματίζει το συνδετικό ιστό των μυών και άλλων οργάνων και ιστών του οργανισμού Clostiridium , διευκολύνει την εξάπλωση της αεριογόνου γάγγραινας

IgA πρωτεάση Διασπούν τις IgA ανοσοσφαιρίνες, οι οποίες παράγονται από τους βλεννογόνους, ως άμυνα του οργανισμού έναντι της προσκόλλησης των μικροβίων Neisseria gonorhoeae, Neisseria miningitidis κ.α.

Αντιγονική μετατροπή Ορισμένα παθογόνα μικρόβια μεταβάλλουν τα επιφανειακά τους αντιγόνα με τη διαδικασία της αντιγονικής μετατροπής Ωσπου να εγείρει ο οργανισμός ανοσολογική απάντηση , εκείνο έχει ήδη μεταβάλλει τα αντιγόνα του και δεν προσβάλλεται πλέον από τα αντισώματα Neisseria gonorhoeae διαθέτει αρκετά αντίγραφα του γονιδίου που κωδικοποιεί την πρωτείνη Opa Ιος της γρίππης Trypanosoma gambiense –νόσος του ύπνου, αφρικανική τρυπανοσωμίαση

Διείσδυση στον κυτταροσκελετό του ξενιστή Αφού γίνει η ειδική σύνδεση των προσκολλητινών τα βακτήρια εισέρχονται μέσω του κυτταροσκελετού- μικροινίδια, μικροσωληνίσκους και ενδιάμεσα ινίδια Τα μικρόβια παράγουν ειδικές επιφανειακές πρωτείνες, τα μόρια διείσδυσης (invasins) ,οι οποίες προκαλούν ανακατανομή των ινιδίων ακτίνης του κυτταροσκελετού π.χ. Salmonella typhimurium – πτύχωση κυτταροπλασματικής μεμβράνης

Διείσδυση στον κυτταροσκελετό του ξενιστή Shighella spp , Listeria χρησιμοποιούν την ακτίνη για να κινηθούν είτε μέσα στο κυτταρόπλασμα είτε από κύτταρο σε κύτταρο

Διείσδυση στον κυτταροσκελετό του ξενιστή Διασυνδετίνη (cadherin) που γεφυρώνει τις διακυτταρικές συνδέσεις διευκολύνωντας τη μετακίνηση βακτηρίων από κύτταρο σε κύτταρο

Διείσδυση ή διαφυγή από την άμυνα του ξενιστή Περίληψη Διείσδυση ή διαφυγή από την άμυνα του ξενιστή Έλυτρα ή κάψα Συστατικά κυτταρικού τοιχώματος Αντιγονική μετατροπή Μόρια διείσδυσης Ενδοκυττάρια ανάπτυξη Πύλες εισόδου Βλεννογόνοι Δερμα Παρεντερικώς Προσκόλληση # εισβαλλόντων μικροβίων

Ευχαριστώ πολύ