Patogenitate bacteriană Dr. Carmen Costache

Patogenitate bacteriană Planul cursului Patogenitate – definitie, proprietati Virulenţa – DL 100%, DL 50% Relaţia microorganism – organismul uman Flora normală (microbiocenoza) Clasificarea patogenetica a microorganismelor Postulatele lui Koch/Postulate moleculare Microorganismele şi patogeneza Evitarea mecanismelor de apărare a gazdei Producerea infecţiei Exotoxine Endotoxine

PATOGENITATE BACTERIANĂ = capacitatea unui microorganism de a produce o boală infecţioasă. Relatia: gen sau specie microbiană  specie animală o specie bacteriană → îmbolnăvire la o anumită specie Clasificare/nomenclatura infecţii la animale - zoonoze; infecţii umane - antroponoze ex. gonoree, sifilis, febra tifoidă infecţii la animale transmisibile la om - antropozoonoze ex. leptospiroze, bruceloză.

PATOGENITATE BACTERIANĂ Virulenţa apreciere cantitativă a patogenităţii determinată în condiţii de laborator efectul microorganismului sau a unui produs al acestuia în vivo, pe animale de laborator sau în vitro, pe culturi de celule. Se determină cantitatea cea mai mică de microorganism sau produs, care produce îmbolnăvire sau moarte pe sistemul de testare biologic. Doza letală (DL) 100% = cantitatea cea mai mică de microorganisme, sau de produs bacterian, capabilă să cauzeze moartea tuturor animalelor inoculate. în practică: DL 50% (diferenţe mari legate de nivelul rezistenţei naturale a animalelor inoculate).

PATOGENITATE BACTERIANĂ Virulenţa Pasteur: posibilitatea de atenuare a virulenţei (Pasteurrella - bacilii holerei găinilor) ulterior atenuarea virulenţei bacilului cărbunos => vaccinul anticărbunos. În cadrul unei specii bacteriene există: tulpini cu virulenţa crescută: produc boli cu evoluţie clinică gravă; tulpini cu virulenţa diminuată: produc forme uşoare de boală; tulpini cu virulenţa atenuată: sunt utilizate în prepararea de vaccinuri.

PATOGENITATE BACTERIANĂ Microorganismele patogene produc boală când pătrund în organismul uman (pathos = boală; gennan = a produce). Prezenţa /creşterea microorganismelor NU determină întotdeauna boală !!!!

Relaţia microorganism – organismul uman Parazitism obligatoriu intracelular (ex. Chlamydia) facultativ in interiorul celulei, în afara celulei/ medii de cultură ex. Staphylococcus, Mycobacterium tuberculosis, Salmonella Comensalism: flora normală (microbiocenoza) Origine: mamă personal medical/mediu spitalicesc mediu înconjurător

Flora normală (microbiocenoza) Microorganisme comensale = microorganisme care fac parte din flora normală microorganisme rezidente microorganisme tranzitorii Microbiocenoza = asociaţie bacterii/levuri echilibru Site-uri (habitate) cavitatea orală & tractul respirator superior (Nazofaringe) intestin piele vagin uretra

PATOGENITATE BACTERIANĂ Speciile microbiene patogene pot fi: 1. bacterii cu patogenitate certă (patogeni primari): produc întotdeauna boală la pătrunderea în organismul uman. Salmonella tiphy - febra tifoida; Yersinia pestis (pesta, ciuma); Shigella spp. (dizenteria bacilară) Treponema pallidum (sifilis);

PATOGENITATE BACTERIANĂ Speciile microbiene patogene pot fi: 2. Conditionat patogeni Produc imbolnaviri doar in anumite circumstanţe uneori membri ai florei normale Staphylococcus, Candida spp.

PATOGENITATE BACTERIANĂ Bacterii condiţionat patogene Conditionarea/Oportunitatea: bacterie, organismul uman, condiţiile de întâlnire dintre bacterie şi organismul uman. Bacterie: achiziţia de material genetic, care codifică factori de patogenitate. E.coli - tulpini enterotoxigene (ETEC), tulpini enteroinvazive (EIEC); Gazdă: leziuni preexistente: ex. persoane cu leziuni valvulare, la care Streptococi viridans pot ajunge în sânge (ex. după extracţii dentare) şi pot produce endocardită. Circumstanţe de întâlnire bacterie- gazdă: cantitatea mare de bacterii, bacteriile comensale ajung în alt situs decât habitatul lor natural, prin manopere medicale

PATOGENITATE BACTERIANĂ Speciile microbiene patogene pot fi: 3. Microorganisme oportuniste: la persoanele imunocompetente => infecţii asimptomatice sau cu evoluţie clinică uşoară la imunodeprimaţi => infecţii grave, uneori letale.

PATOGENITATE BACTERIANĂ Bacterii saprofite trăiesc în natură ciclul natural al substanţelor Descompunerea organismelor moarte componente organice => substanţe chimice anorganice

PATOGENITATE BACTERIANĂ Postulatele lui Koch Un microorganism = agent etiologic dacă respectă postulatele lui Koch. 1. Agentul etiologic al unei boli infecţioase trebuie să fie prezent în toate cazurile de boală. 2. Agentul etiologic trebuie să poată fi izolat pe medii de cultură 3. Agentul etiologic izolat şi menţinut în laborator în cultură pură trebuie să reproducă infecţia prin inocularea la animale de experienţă, de la care trebuie să fie reizolat pe mediu de cultură. 4. Trecerea printr-o infecţie trebuie să conducă în organismul bolnav la instalarea unei imunităţi specifice faţă de agentul etiologic respectiv.

Postulate moleculare Descriu factorii de virulenţă 1. Genele de virulenţă sau produşii acestora trebuie să fie prezenţi 2. Prezenţa genelor de virulenţă transformă un non-patogen într-un patogen 3. Genele de virulenţă trebuie să fie exprimate în timpul infecţiei 4. Anticorpii împotriva produşilor genelor de virulenţă sunt protectori.

Stagiile unei boli infecţioase Transmiterea: Doza infectantă 10-106 organisme Perioada de incubaţie : variabilă Perioada de stare Convalescenţa: vindecare latenţă

Microorganismele şi patogeneza

Microorganismele şi patogeneza 1. Modalitatea de transmitere: fecal-orală (holera) interumană (tuberculoza) de la animale (rabia) cu ajutorul unor vectori Insecte artropode (pureci capuse) ciuma, boala Lyme

Microorganismele şi patogeneza Clinic= Perioada de incubatie 2. Aderenţa Previne îndepărtarea rapidă Frecvent aderă cu ajutorul pililor Specificitate Receptor prezent => infecţie NU receptor => NU infecţie

Microorganismele şi patogeneza Clinic = Perioada de incubatie 3. Colonizarea: multiplicarea şi continuarea infecţiei Competiţia cu flora normală Factori de rezistenţă împotriva colonizării: bila pH-ul acid din stomac peristaltismul intestinal cilii tractului respirator IgA (anticorpi de la nivelul mucoaselor)

Microorganismele şi patogeneza Clinic: Perioada de stare 4. Afectarea gazdei Invazivitate Toxicitate

Interacţiunea bacteriilor cu mucoasele. Asociere. Adeziune. Invazia. Figure: 21-01 Caption: Bacterial interactions with mucous membranes. (a) Loose association. (b) Adhesion. (c) Invasion into submucosal epithelial cells.

Invazia = ruperea barierelor anatomice 1. Piele: răni insecte, vectori 2. Traversând mucoasele (ex. epiteliul celular intestinal)

Evitarea mecanismelor de apărare a gazdei 1. Ascunderea în celulele gazdei intracelular: evitarea expunerii la anticorpi 2. Evitarea distrugerii de către complement

3. Evitare fagocitozei

Evitarea anticorpilor 1.Variaţia antigenică noi pili 2.IgA proteaze Neisseria gonorrheae 3. Asemanatoare cu Ag proprii capsula Streptococcus pyogenes = acid hialuronic, secretat şi de ţesuturile gazdei

Afectarea gazdei (producerea infecţiei) 1. Exotoxine necesită colonizare anterioară (holera) toxiinfecţii alimentare chiar şi în absenţa bacteriilor Botulism toxina Staphylococcus aureus Sunt ţinte pentru anticorpii neutralizanţi Vaccin

Afectarea gazdei (producerea infecţiei) 2. Toxine care afectează membranele Hemolizine Determină liză celulară: Streptolizina O Fosfolipaze clivează lipidele membranare: Clostridium perfringens – gangrena gazoasă 3. Superantigene

Superantigene Eliberează cantităţi importante de interleukine (1,2) Hiperstimulează sistemul imun Se leagă direct de antigenele de clasă II MHC Activează limfocitele T Eliberează cantităţi importante de interleukine (1,2) Determină şoc => Simptome de şoc toxic febră, greaţă, diaree, vărsături Insuficienţă de organe, colaps circulator Cauză de sindrom şoc toxic (TSST) Staphylococcus aureus, Streptococcus pyogenes

Afectarea gazdei (producerea infecţiei) 4. Endotoxine parte structurala a celulei bacteriane - LPS doar la bacteriile Gram negative

ENDOTOXINE EXOTOXINE Secretate de unele G(+) şi G(-) Polipeptide Plasmide/bacteriofagi Toxicitate înaltă (MLD~ 1 μg) Efecte variate Anticorpi = antitoxine anatoxine => vaccin Distruse la 60°C (excepţie enterotoxina stafilococică) Tetanos, botulism, difteria, etc. În peretele celular al G(-) LPZ – Lipid A Cromozom Toxicitate scazută (MLD~100 μ) febră, şoc NU vaccin Stabile la 100°C pentru 1 h Sepsis

ENDOTOXINE Mecanismul de acţiune - nespecific acţionează identic activare a diverselor celule (monocitelor, macrofagelor, limfocitelor, plachetelor sanguine şi celulelor endoteliale) stimulează producerea citokinelor proinflamatorii febră, prin acţiunea pirogenului endogen ( IL1) modificări vasculare: vasodilataţie, creştera permeabilităţii vasculare în doze mari, endotoxina determină şoc toxic, coagulare intravasculară diseminată, semne de suferinţă organică Potential: în orice infecţie cu bacterii Gram negative

ENDOTOXINE

PATOGENITATE BACTERIANĂ A. Toxine bacteriene 1. Toxine bacteriene codificate de bacteriofagii temperaţi: toxina difterică codificată de bacteriofagul  tox, la bacilul difteric eritrotoxina - toxina scarlatinoasă, la streptococul  hemolitic fibrinolizina stafilococică enterotoxina stafilococică toxine, la bacterii din genul Clostridium toxina Shiga-like, la bacilul coli (asemănătoare toxinei b. dizenteric Shiga) 2. Toxine bacteriene codificate de plasmide: toxina exfoliativă a stafilococilor toxina bacilului cărbunos toxina bacilului tetanic hemolizina bacilului coli enterotoxina tulpinilor enterotoxigene de E. coli

Exotoxine Toxin difterică <= Corynebacterium diphteriae bacteriofag temperat subunităţi A-B B – legare A - enzimă Acţiune: inhibă sinteza proteinelor ADP- ribozilarea factorului de elongare EF-2 bacteria≠ EF-2 uman (diphthamide) Acţiune: Pseudomonas, E.coli, Vibrio cholerae, Bordetella pertussis

Exotoxine Toxina tetanică <= Clostridium tetani Neurotoxină (tetanospasmina) Codată plasmidic Acţiune: previne eliberarea neurotransmiţătorului inhibitor glicina => spasm răspândire: axon / sânge Măduva spinării

Exotoxine toxina botulinică <= Clostridium botulinum Neurotoxină Bacteriofag Acţiune: blocheză eliberarea acetilcolinei la nivelul sinapselor => paralizie Cel mai toxic compus cunoscut 2 subunităţi: legare – acţiune

Clostridium botulinum

Exotoxine Bacillus anthracis => 3 exotoxine Streptococcus pyogenes factorul edem = adenilat ciclază (AC) factorul letal ???? antigen protector Streptococcus pyogenes toxina eritrogenică Responsibilă de erupţia din scarlatină Bacteriofag

Exotoxine E.coli enterotoxina termo-labilă Codată plasmidic activitate de adenilat-ciclază => creşte cAMP => inhibarea absorbţiei Na Pierderea de electroliţi (Cl) Diaree apoasă Aceeaşi acţiune a toxinelor V. cholerae, B. cerreus

Exotoxine Bordetella pertussis Toxina pertusis inactiveaza inhibitorul adenilat-ciclazei => creste AC Cresterea cAMP => celulele devin foarte sensibile la stimuli => Tuse convulsiva