INTRODUCERE ÎN STUDIUL MICROBIOLOGIEI

Microbiologia = ramura biologiei care studiază caracterele generale ale microbilor, forma, structura, activitatea fiziologică şi biologia acestora. Microbii = organisme foarte mici, dimensiunea lor fiind exprimată în microni. 1 micron = 1000 mm 1 milimicron = 1 000 000 000 mm (nm) Microbii sunt: patogeni - produc îmbolnăviri nepatogeni (saprofiţi) – nu produc boala decât ocazional

Rol pozitiv al microbilor: floarea microbiană normală din intestin sintetizează vitamine din grupul B. Ramurile microbiologiei: Virusologia – studiază virusurile Bacteriologia – studiază bacteriile Micologia – studiază ciupercile microscopice parazite Parazitologia – studiază paraziţii microscopici

Scurt istoric al microbiologiei Ştiinţă relativ tânără a apărut în strânsă legătură cu dezvoltarea ştiinţelelor naturii, a fizicii, chimiei. Microbiologia a contribuit la dezvoltarea biologiei în general şi în special a geneticii. Contribuţia microbiologiei la fabricarea de vaccinuri şi antibiotice care au dus la diminuarea unor epidemii: ciumă, holeră, febră tifoidă, etc.

Începuturile microbiologiei – inventarea microscopului - olandezul Antonie Van Leeuwenhock între 1632-1732. Microscopul mărea de 300 de ori şi a observat organisme vii denumite “animalicule”. Întemeietorul microbiologiei trebuie considerat chimistul francez Louis Pasteur 1822-1895, care a demonstrat rolul microorganismelor în fermentaţia alcoolică şi lactică.

A introdus în practică vaccinul antirabic, anticărbunos şi tehnica de sterilizare prin pasteutizare. Robert Koch 1843-1910, medic german, a descoperit agenţii etiologici ai tuberculozei, antraxului şi holerei. A utilizat pentru prima data medii de cultură solide.

Ilia Mecinikov 1845-1916 – părintele imunologi-ei a deminstrat existenţa fagocitelor. Victor Babeş 1854-1926 a scris primul tratat de microbiologie din lume. A contribuit la studiul turbării, al leprei, TBC-ului, holerei, difteriei. A descoperit peste 50 de microbi. A anticipat prin cercetările sale descoperirea antibioticelor

Ioan Cantacuzino 1863-1934, creatorul şcolii româneşti de microbiologie şi de medicină experimentală. A fondat în 1921 Institutul Cantacuzino.

Virusologie generală Definiţie: Virusologia (inframicrobiologia) – ştiinţa care studiază virusurile (inframicrobii) şi afecţiunile provocate de aceştia. Primul virus – 1982 – Ivanovski – virusul mozaicului tutunului Următoarele decenii: variola, rabia, poliomielita, hepatita virală, gripa, HIV

2. Caractere generale ale virusurilor Virusurile – germeni extrem de mici, foarte puţini evoluaţi cu organizare rudimentară Lipsite de enzime proprii Multiplicarea lor este legată de parazitarea obligatorie a celulelor vii.

Particularităţi: Particule de dimensiuni foarte mici (18-400nm), vizibile doar cu microscopul electronic. Posedă un singur tip de acid nucleic: ADN, ARN Sunt paraziţi intracelulari obligatorii Înmulţirea virusurilor – replicare Sunt specifice, fiecare virus provoacă o anumită boală Fiecare virus prezintă o structură anitigenică specifică (omul şi animalele infectate cu un virus produc anticopri specifici iar imunitatea dobândită este solidă şi de lungă durată) Virusurile sunt insensibile la antibioticile uzuale

Definiţie Virion = virus = corpuscul elementar = corpuscul viral unitatea virală, morfofuncţională, completă, intactă, infecţioasă, cu diametrul cuprins între 18-400 nm, capabil să infecteze bacterii, plante, animale, omul Se găsesc extracelular: – înainte de a infecta celula gazdă – după ce s-au asamblat şi au fost eliberaţi din celula în care s-au multiplicat

Dimensiune Extrem de mici: 18 – 30 nm (Parvoviridae, Picornaviridae) rotavirus, v. rubeolos, v. hepatitei B, v. hepatitei C 90 – 200 nm V. herpetic, v. rujeolos, v. respirator sinciţial, v. rabic 300 - 450 nm (Poxviridae) v. Variolic peste 900 nm lungime, diametru 80 nm (Filoviridae)

VIRUS VEGETATIV – particula virală aflată în celulă, deficitară în unele aspecte ale replicării,lipsit de capsidă. PROVIRUS – genom viral integrat în cromozomul celulei gazdă, multiplicându-se sincron cu acesta.

Morfologia virusurilor sferic v.gripal, v.herpetic, adenovirus, v. polio cilindric, bastonaş v. mozaicului tutunului, fagi paralelipiped v. variolic, v. vaccinia Cartuş v. rabic filamentos v. Ebola sferic cu coadă bacteriofag

GENOMUL VIRAL este alcătuit dintr-o moleculă de acid nucleic viral Fie ARN → RIBOVIRUSURI Fie ADN → DEZOXIRIBOVIRUSURI poartă informaţia genetică necesară replicării determină capacitatea infectivă a virusului.

Funcţiile genomului Conţine întreaga informaţie genetică necesară replicării Asigură infectivitatea virală Este capabilă de autoreplicare în absenţa celorlalţi constituenţi virali Excepţie ARN viral izolat, m.c., sens negativ (virusuri cu genom divizat – orthomyxovirus)

CAPSIDA complex de structuri proteice care îmbracă acidul nucleic viral are arhitectură şi compoziţie specifice fiecărui tip viral

Funcţiile capsidei virale protejează genomul de acţiunea factorilor externi, de nucleazele celulare; asigură forma virionului; fixează virionii nuzi de receptorii celulari specifici; subunităţile structurale ale capsidei sunt antigene care induc formarea şi reacţionează cu anticorpii neutralizanţi.

Învelişul viral peplos, anvelopă derivă din membranele celulei gazdă: din membrana plasmatică v. gripal, v. paragripal, retrovirusuri din membrana nucleară herpesvirus

Rolul învelişului viral protejează nucleocapsida; intervine în iniţierea ciclului infectant prin recunoaşterea şi ataşarea v. de receptorii celulari; intervine în procesul de asamblare a noilor particule virale; intervine în activităţi specific virale (hemaglutinare, hemadsorbţie, hemoliză, fuziunea membranelor celulare);

Structura invelişului extern Structuri proprii virale: Proteina M (matrix) Spiculi: Hemaglutinine Neuraminidaze Profactori de fuziune

Spiculii Hemaglutininele Prezente la virusurile invelite Formă de bastonaşe prismatice cu baza triunighiulară Funcţii: Recunoaşte receptori celulari, ataşarea şi penetrarea virusului în celulă Induc răspuns imun Rol în hemaglutinarea hematiilor

Spiculii Neuraminidazele Prezente la orthomyxovirus şi paramyxovirus Sunt glicoproteine ancoarte în dublu strat lipidic Funcţii: Facilitează pătrunderea virusului în celula gazdă prin scindarea acidului sialic din glicoproteinele suprafeţei celulare Intervin în procesul de ieşire a noilor particule din celulă

Spiculii Profactorul de fuziune Poate fi situat pe învelişul viral Prezent la herpes virus, paramyxovirus Este glicoproteină Funcţii: Fuzionarea învelişului viral cu membrana celulară favorizând penetrarea virusului în celula gazdă Diseminarea infecţiei Producerea hemolizei

Alte componente asociate virionului Enzimele virale Sinteza de proteine-enzime codificate de virus este restrânsă (nr. mic de gene din genomul v.) Sunt proteine Structurale - în învelişul viral rol – interrelaţe cu celula gazdă Nestructurale - asociate nucleocapsidei – rol replicarea genomului viral sinteza de proteine virale

Bacteriofagii Structură: Cap Coadă Capul – formă sferică, alungită, prismă hexagonală – are o porţiune centrală densă, formată din ADN şi capsida. Coada - cilindru axial rigid învelit într-un manşon contractil - placă terminală cu 6 fibre cu rol de fixare pe celula gazdă (bacteria)

Compozitia chimica a virusurilor Elementele de bază Proteine Glucide Lipide Ac. Nucleici Virusuri simple: proteină + ac. nucleic (v. polio, Pr+ ARN); bacteriofagi- Pr. + ADN Virusuri complexe: - genom viral, pătura pr. internă, pătura externa lipoproteică. (v. gripal) Proteinele virale parte comp. a capsidei proteine cu rol enzimatic

5. Cultivarea şi modul de multiplicare al virusurilor Pt. stabilirea dg. unei viroze sunt necesare izolarea şi identificarea ag. patogen în prod. patologice recoltate de la bolnav, cadavru. Cultivarea lor e posibilă prin inoculare în o gazdă receptivă: Animale de laborator Ouă embrionate Culturi de celule Multiplicarea virusurilor – se autoreproduc folosind mecanismele celulare din interiorul celulelor vii, de unde iau: hrana,enzimele,energia necesară multiplicării.

Multiplicarea virusurilor-replicare Etape: Adsorbţia - faza de adeziune şi fixare la celula- gazdă Pătrunderea v. în celula-gazdă Faza de eclipsă - v. pătruns în cel. se dezintegrează în ac. nucleic şi proteine şi nu mai poate fi pus în evidenţă. Faza de multiplicare activă – ac. nucleic separat şi capsida separat se multiplică pt. ca în final să se asambleze - formînd particule virale complete. Faza de eliberare .v. formate părăsesc celula treptat pe măsura formării sau se acumulează - explozia celulei -gazdă, eliberîndu-se - infectînd alte celule.

ACŢIUNEA AGENŢILOR FIZICI, CHIMICI ŞI BIOLOGICI ASUPRA VIRUSURILOR

AGENŢI FIZICI TEMPERATURA Căldura factori: tip de virus, prezenţa substanţe protectoare 18-25°C sensibile: v.rujeolos, v.gripal etc. moderat sensibile: v.Ebola, v.Marburg, v.Epstein-Barr etc. rezistente: v.coxsackie, v.variolic etc 56-100°C 30 minute – inactivarea majorităţii virusurilor

AGENŢI FIZICI - TEMPERATURA Căldura căldura umedă: fierberea (100°C) câteva minute – VHA, v.rabic 30 minute – VHB autoclavarea: 121°C, 1 atm, 30 minute – toate virusurile

AGENŢI FIZICI - TEMPERATURA Frigul conservă virusurile 4°C (refrigerare) câteva săptămâni – enterovirusuri doi ani – v.rabic în fragmente de nevrax -20°C (congelare) insuficientă pt păstrarea v.gripale, v.respirator siciţial -70°C (congelare) / păstrare în azot lichid la -190°C prezervarea infectivităţii pt ani de zile

AGENŢI FIZICI – pH-ul pH stabile la pH extrem sub 5 → deteriorează infectivitatea peste 9 stabile la pH extrem acid 3 – enterovirusuri alcalin 9 – v.gripal B

AGENŢI FIZICI - RADIAŢIILE IONIZANTE acţiune directă: pe acizi nucleici şi proteine virale indirectă: ionizarea mediului înconjurător – producere de compuşi toxici radiaţii electromagnetice (X, gamma) radiaţii corpusculare (α şi β) inactivează virusurile

AGENŢI FIZICI - ULTRASUNETELE vibraţii peste 20 kHz/sec folosite pt: eliberarea virusurilor din celule obţinerea unor substructuri virale omogenizarea suspensiilor virale etc.

AGENŢI CHIMICI – AGENŢI VIRULICIZI agenţi oxidanţi 1%, oxidări în proteinele virale peroxid de hidrogen (H2O2( 3-6%, inactivare virus, agent antiseptizant ozon dezinfecţia apei, f.scump, puțin utilizat permanganat de potasiu 1%

AGENŢI CHIMICI – AGENŢI VIRULICIZI aldehide formaldehida (formol) 1-8%, atacă acizii nucleici şi proteinele virale agent decontaminant aerosoli pt decontaminarea aerului glutaraldehida 2% tamponată cu bicarbonat de Na, la pH 7,5-8,5 sterilizarea “la rece”: instrumentar medical delicat HIV, HBV

AGENŢI CHIMICI – AGENŢI VIRULICIZI halogeni/compuşi halogenaţi clorul tratarea apei potabile hipoclorit de calciu / hipoclorit de sodiu 10%, deteriorează acizii nucleici virali, dezinfectanţi antivirali universali cloramina 2-5%, 20%

AGENŢI CHIMICI – AGENŢI VIRULICIZI detergenţi sintetici afectează virusuri cu peplos dezoxicolat de Na dodecilsulfat de Na Tween 80 cationici acţiune virulicidă + acţiune spumantă săruri de amoniu cuaternar 20% clorura de benzolcarmin – pt. tegumente – muşcături de animale – 1% inactivare v.rabic

AGENŢI CHIMICI – AGENŢI CONSERVANŢI/STABILIZANŢI glicerol soluţie tamponată 50% conservă infectivitatea v.polio – 6 ani v.herpetic – 5 ani v.rabic – 9 luni v.urlian – 7 săpt. săruri de Mg, Na soluţii molare de MgCl,NaCl

AGENŢI BIOLOGICI lizozim suc gastric bilă în secreţiile nazale, lacrimale, salivare efect virulicid – v.gripal suc gastric acţiune virulicidă prin pH-ul acid enzime proteolitice: tripsină, pepsină bilă inactivează virusurile cu pelos

PATOGENEZA INFECŢIEI VIRALE RELAŢII VIRUS-CELULĂ GAZDĂ

Definiţii Aderenţă (ataşare, adeziune) Diseminare (invazie) Infecţie procesul prin care microorganismul se leagă de suprafaţa celulei ţintă principalul pas în iniţierea procesului infecţios. Diseminare (invazie) procesul prin care microorganismul se răspândeşte de la poarta de intrare în tot organismul Infecţie multiplicarea unui agent infecţios patogen în interiorul organismului, chiar dacă este neînsoţită de manifestări clinice de boală.

Microorganism nepatogen Microorganism patogen face parte din flora normală; nu produce îmbolnăvire Microorganism patogen microorganism care întotdeauna cauzează boală. Microorganism potenţial patogen (oportunist) microorganism capabil să cauzeze îmbolnăvire doar atunci când este afectat sistemul de apărare al macroorganismului Microorganism saprofit care trăieşte în natură se stabilesc rar în organism au importanţă redusă ca factori patogeni

Purtător asimptomatic Patogenitate capacitatea unui microorganism de a cauza boală prin virulenţă sau toxigenitate Purtător asimptomatic persoană care adăposteşte microorganismul fără a prezenta semne clinice de boală care poate transmite microorganismul celor din jur

Patogeneza infecţiei include iniţierea procesului infecţios mecanismele care duc la instalarea semnelor şi simptomelor bolii infecţioase interacţiunea microorganism - gazdă depinde de: capacitatea microorganismului de a se stabili în macroorganism şi de a cauza leziuni mecanismele de apărare ale macroorganismului