Wykład 1b: Udział mikroorganizmów w zakażeniach u ludzi

(1)

Udzia

ł

mikroorganizmó

mikroorganizm

ó

w w

zaka

ż

eniach u ludzi

Dorota Wulta

Dorota Wultańskańska

Katedra i Zak

Katedra i Zakłład Mikrobiologii Lekarskiej ad Mikrobiologii Lekarskiej

WUM WUM

Czynniki etiologiczne

•

• Bakterie

Bakterie

•

• Wirusy

Wirusy

•

• Grzyby

Grzyby

•

(2)

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 oportunistycznewystępują 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.

Chorobotw

ó

rczo

ść

bakterii

Miar

ą

chorobotw

ó

rczo

ś

ci bakterii jest ich

wirulencja czyli zjadliwo

ść

na kt

ó

r

ą

sk

ł

ada si

ę

:

zaka

(3)

Drobnoustroje patogenne

charakteryzuje różnego stopnia

zdolność do

zakażenia

, czyli

możliwość wniknięcia do

makroorganizmu,

inwazyjność

-zdolność 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

(4)

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

(5)

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

(6)

Endotoksyna LPS (tylko bakterie

G-)

• Lipopolisacharyd ściany komórkowej bakterii Gram-ujemnych

• 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)

(7)

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 błonę śluzową 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

(8)

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 tuberculosiskwasy 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

(9)

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)

(10)

Chorobotw

ó

rczo

ść

gronkowca

z

ł

ocistego

•

•zakazakażżenia ropne skenia ropne skóóry, tkanek podskry, tkanek podskóórnych oraz tkanek rnych oraz tkanek

mi

mięękkich, czyraki pojedyncze, mnogie, zakakkich, czyraki pojedyncze, mnogie, zakażżenia ran enia ran pooperacyjnych, liszajec

pooperacyjnych, liszajec

•

•zakazakażżenia ukenia ukłładowe: zapalenie padowe: zapalenie płłuc, miuc, mięśęśnia serowego, nia serowego, zapalenie opon m

zapalenie opon móózgowozgowo--rdzeniowychrdzeniowych

•

•zakazakażżenia szpiku kostnego i koenia szpiku kostnego i kośści oraz zapalenie tchawicy, ci oraz zapalenie tchawicy, zaka

zakażżenia krwienia krwi

•

•Choroba Rittera (toksyny epidermolityczne)Choroba Rittera (toksyny epidermolityczne)

•

•Gronkowcowy zespGronkowcowy zespóółłwstrzwstrząąsu toksycznegosu toksycznego

•

•Gronkowcowe zatrucie pokarmoweGronkowcowe zatrucie pokarmowe

Chorobotwórczość gronkowców

koagulazoujemnych

• Zakażenia układu moczowego,

• Zapalenia szpiku kostnego,

• Zapalenie wsierdzia,

• Zakażenia wkłuć dożylnych i centralnych,

(11)

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 chorobotw

ó

rczoś

rczo

ści

ci

S. pyogenes

•

•BiaBiałłko M jest czynnikiem zjadliwoko M jest czynnikiem zjadliwośści (83 typy biaci (83 typy białłka M)ka M)

•

•BiaBiałłko F (wiko F (wiążąążące fibronektynce fibronektynęę) czynnik adhezji) czynnik adhezji

•

•BiaBiałłko G wiko G wiążąążące przeciwciace przeciwciałła IgG w regionie Fc co a IgG w regionie Fc co uniemo

uniemożżliwia opsonizacjliwia opsonizacjęę

•

•Wielocukier CWielocukier C

•

•EgzotoksynyEgzotoksyny

•

•Toksyny erytrogenneToksyny erytrogenne--charakterystycza wysypkacharakterystycza wysypka

•

•Egzotoksyna A podobna do TSSTEgzotoksyna A podobna do TSST--11

•

•Egzotoksynya B tkanki w martwiczym zapaleniu powiEgzotoksynya B tkanki w martwiczym zapaleniu powięęzizi

•

•Toksyna sercowoToksyna sercowo--wwąątrobowatrobowa

•

(12)

Chorobotw

ó

rczo

ść

Streptococcus

pyogenes

•

• AnginaAngina--zapalenie gardzapalenie gardłła i migdaa i migdałłkkóów (szczegw (szczegóólnie lnie

wra

wrażżliwe dzieci, brak odpornoliwe dzieci, brak odpornośści na wiele biaci na wiele białłek M)ek M)

•

• PPłłonicaonica--ciciężężka choroba zakaka choroba zakaźźna wieku dziecina wieku dziecięęcego z cego z wysypk

wysypkąągrudkowogrudkowo--plamistplamistąą, ,,malinowy j, ,,malinowy jęęzykzyk””

•

• PowikPowikłłania w postaci ropni okoania w postaci ropni okołłomigdaomigdałłkowych, kowych, zapalenie zatok, ucha

zapalenie zatok, ucha śśrodkowego i inne (OUN)rodkowego i inne (OUN)

•

• ZakaZakażżenie skenie skóóry: ry: liszajec, rliszajec, róóżża, cellulitis,a, cellulitis,

•

• PowikPowikłłania nieropne: reakcja alergiczna na antygeny ania nieropne: reakcja alergiczna na antygeny

paciorkowca:

paciorkowca: choroba reumatycznachoroba reumatyczna(po anginie, (po anginie,

p

płłonicy), onicy), ostre kostre kłęłębuszkowe zapalenie nerekbuszkowe 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. colipowodujące biegunki:

enteropatogenne (EPEC), enteroinwazyjne (EIEC), enterotoksyczne (ETEC), enterokrwotoczne (EHEC), -enteroagregacyjne (EAEC)

(13)

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

(14)

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)

(15)

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