2015 ( )

Alimentární infekce

L8/2015 (16. 4. 2015)

Helicobacter & Campylobacter Klasifikace ε-proteobacteria Vlastnosti  Gram- spirily  Nekatabolizují cukry  Mikroaerofilie  Nízký obsah GC Campylobacter (27 druhů)  Typový druh: C. fetus Helicobacter (32 druhů)  Typový druh: H. pylori

Helicobacter pylori Vlastnosti  3 x 0,5 μm spirily  4-6 opouzdřených bičíků  Mikroaerofilní  Vysoce aktivní ureáza (až 10% buněčných proteinů)  Růst při 35–37 °C  Kultivace na komplex. půdach s detoxikanty (krev, sérum, aktivní uhlí, škrob, žloutek aj.) Výskyt  Sliznice žaludku a dvanáctníku  Primáti  Infikováno ~50 % lidské populace

H. pylori: objevy 1875 Spirálovité bakterie v žaludku 1899 Možná příčina onemocnění žaludku (Jaworski, Krakow) 1899 Léčba žaludečních vředů vizmutem (Pil) Do poč. 80. let 19. stl. bakterie v žaludku považovány za nevýznamnou kontaminaci 1982 Robin Warren a Barry Marshall: Izolace H. pylori a hypotéza o etiologii gastritidy a peptického vředu 1984 Marshallův pokus na sobě Everyone was against me, but I knew I was right

2005 Nobelova cena http://nobelprize.org/mediaplayer/index.php?id=615&player=2 http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/2005/marshall-bio.html

H. pylori: patogenita  Penetrace ochranného hlenu  Adheze k žaludečnímu epitelu  Neutralizace kyselého pH amoniakem  Vznik infekčního ložiska (gastritida typu B)  Vznik žaludečního nebo duodenálního vředu (10 – 20 % inf. osob)  Riziko vzniku • Žaludečního karcinómu (1 - 2 %) • Lymfomu typu MALT (mucosa associated lymphoid type) (<1 %)

H. pylori: kancerogen

H. pylori: patogeneze

H. pylori: faktory patogenity Ureáza: neutralizace, chemotaxe imunitních buněk a stimulace tvorby cytokinů HspB (Heat Shock Protein): zesílení aktivity ureázy Protein inhibující kyselinu: hypochlorhydrie při akutní infekci, inhibice sekrece HCl parietálními buňkami Bičíky: průnik sliznicí (corkscrew motility) Adheziny: např. hemaglutininy, adheziny vážící kys. sialovou Mucináza, fosfolipáza: narušení slizničního hlenu VacA (vakuoluzující cytotoxin): poškození epiteliálních buněk, aktivuje migraci neutrofilů Superoxid dismutáza, kataláza: chrání proti likvidaci po fagocytóze

H. pylori: CagA CagA (cytotoxin-associated antigen A):

→ Adheze → Translokace CagA host. buněk sekrečním systémem IV (kodován GI cag) → Lokalizace Cag v membráně → Fosforylace tyrozinu → Interakce s intracelulárními přenašeči signálu → Patobiologický efekt

do

H. pylori: laboratorní průkaz  Invazivní metody (biopsie) • Mikroskopický průkaz helikobakterů v bioptickém materiálu: ~100% citlivost a specifita • Přímý ureázový test (do 2 h): specifita ~100% citlivost ~85%  Neinvazivní metody • Dechový test (PYtest* 14C-Urea Breath Test), rozštěpení močoviny obsahující 14C podané perorálně • Průkaz povrchových antigenů H. pylori ve stolici

H. pylori: léčba Léčba  Symptomatické gastritidy a peptického vředu  Kombinace (troj-/čtyř-) • Inhibitor protonové pumpy (omeprazol) • Antibiotikum (klaritromycin a amoxycilin nebo metronidazol) • Soli vizmutu (v případech antibiotické rezistence)

Neléčí se  Kolonizace/asymptomatická gastritida (více než 80 % inf. osob)  Léčba zvyšuje výskyt karcinomu jícnu (kolonizace snižuje regurgitaci žaludeční šťávy do jícnu?)

Klaritromycin

Metronidazol

Rod Campylobacter Vlastnosti  Mikroaerofilní  Termofilní (růst při 42 °C)  Průměr spiril: 0,3–0,6 μm (procházejí 0,45 μm filtrem)  Jediný neopouzdřený bičík Kultivace  Atmosféra: O2: 5–7 % CO2: 5–10 %  Teplota: 42 °C  Suplement: • krev nebo aktivní uhlí • selektivní antibiotika  Doba: 48–72 h

Campylobacter: patogenita Gastroenteritis (1972) • C. jejuni, C. coli, C. upsaliensis • Akutní enteritida (jejunum, ileum, colon) s (krvavým) průjmem, horečkou, křečemi (4– 7 dní); možná bakteriémie Septikémie • C. fetus (rezistentní ke komplementu) • Počáteční gastroenteritida s následnou septikémií a orgánovou diseminací (S-proteinové pouzdro) Guillain-Barrého syndrom • Autoimunitní onemocnění periferního nervového systému • Antigenní podobnost lipooligosacharidů (C. jejuni serotyp O:19) s lidskými gangliozidy

C. jejuni

Kampylobacteróza: epidemiologie a léčba  Zoonóza (též perzistuje v Acanthamoeba)  Nejčastější příčina střevních infekcí (~60-75 %)  ČR 2007: 235 příp. na 100 tis.  Zdroj infekce: drůbež, nepasterované mléko, voda  Infekční dávka ~500 bakterií  Obvykle spontánní uzdravení  Makrolidy, tetracykliny (extraintestinální formy)

Enterobacteriaceae • • • •

Nejpočetnější čeleď lékařsky významných bakterií Zahrnuje 53 rodů a 296 druhů (k 11. 4. 2013), γ-proteobacteria Ubikvitní, součást běžné střevní flóry a zvířat Primární (Salmonella, Shigella, Yersinia) a podmíněné (Klebsiella pneumoniae, Proteus, Serratia, E. coli aj.) patogeny člověka • Střevní i mimostřevní infekce (~35 % septikémií,~70 % uroinfekcí) • Gramnegativní (0,3–1,0 × 1,0–6,0 μm) • Fakultativně anaerobní (pozitivní oxidačně-fermentační test) • (An)aerobní respirace, fermentace • Kataláza +, cytochromoxidáza• Růstově nenáročné • Termostabilní lipopolysacharid (LPS) v buněčné stěně • Serotypizace: Somatický antigen O, bičíkový a pouzderný antigen

Salmonely Rod Salmonella 9 validně pojmenovaných druhů, 14 podruhů ~ nomenklaturní kontroverze (pouze 2 druhy: S. enterica a S. bongori) Poměrně odolné k vnějšímu prostředí Obvyklé vlastnosti: utilizace citrátu, pohylibost produkce H2S, chybí β–galaktozidáza Serotypizační schéma Kaufmannovo-Whiteovo: 2 541 sérovarů u rodu (2003) S. enterica subs. enterica S. enterica serovar Typhi (O:9,12-Vi H:d) – pouze člověk S. enterica serovar Paratyphi A (O:1,2,12 H:a) – pouze člověk S. enterica serovar Enteritidis (O:1,9,12 H:g,m) – více hostitelů U nás nejčastější sérovar: 96 % v roce 1995 (50 tis. onemocnění) S. enterica serovar Typhimurium (O:1,4,5,12 H:i,1,2) – více hostitelů Klinické formy:

enteritis, septikémie, asymptomatické nosičství střevní horečka (břišní tyfus)

Salmonelóza - enteritis Patogeneze  Ostrovy patogenity SPI-1 a SPI-2 pro sekreční systémy typu III  Adheze k M buňkám Peyrských plaků (fimbrie) → sekreční systém SPI-1 injikuje proteiny Si/sps do M buněk → reorganizace aktinu a zřasení membrány → fagocytóza → replikace salmonel ve fagozómu → šíření v lymfatické tkáni → imunitní reakce → sekrece tekutin Onemocnění Kontaminovaná potrava/voda → infekční dávka 105-109 → inkubační doba 6-48 hodin → nevolnost, zvracení, nekrvavý průjem, křeče, teplota → spontánní uzdravení po 2-7 dnech Léčba: bez antibiotik (prodlužují trvání infekce)

Břišní tyfus a paratyfus S. enterica Typhi (břišní tyfus) S. enterica Paratyphi A, B, C (paratyfus) Břišní tyfus systémové onemocnění Patogeneze a onemocnění Disseminace bakterií makrofágy → slezina, játra, kostní dřeň → po až 14 dnech postupně se zvyšující a poté stálá vysoká horečka (40 °C), myalgie, anorexie, kašel, zácpa → 2.-3. týden: tyfová roseola (růžová vyrážka na břiše, bradykardie, hypotenze, zvětšení jater a sleziny, neurologické aj. komplikace → 4. týden: začátek rekonvalescence Léčba: chloramfenikol, chinolony Prevence: identifikace bacilonosičů (3-5 % rekonvalescentů)

Shigella & úplavice Rod Shigella (4 druhy) S. sonnei (~90 % v ČR), flexneri, dysenteriae, boydii Patogeneze  Adheze a průnik M buněk Peyrských plaků → apoptóza makrofágů → sekrece proteinů IpaA-D systémem III do epitelií → povrchové změny epitelií → bazolaterální vstup bakterií do epitelu bakterií → lýza fagozómů → množení v cytoplazmě → diseminace do okolních epiteliálních buněk pomocí aktinových filamentů → destrukce epitelií kolonu s následnou zánětlivou infiltrací  Plazmidově nesené faktory patogenity (řízeny chromozomálními geny)

S.

Shigella & úplavice Onemocnění  150 mil. případů/rok  Nízká infekční dávka ~ 200 buněk  Vodnatý průjem (infekce tenkého střeva), později dyzentérie (invaze mukózy kolonu): horečka, křeče, krev, hlen a leukocyty ve stolici)  Léčba: rehydratace, u těžších forem antibiotika (ovlivní průběh onemocnění pouze při aplikaci v prvních dnech infekce) - kotrimoxazol, fluorochinolony Shiga toxin (Stx) (S. dysenteriae)  A1B5 toxin  Vazba ke glykolipidu Gb3 (časté ve střevních klkách a ledvinách) → internalizace A → StxA1 → štěpí 28S rRNA → inhibice proteosyntézy  Nesen bakteriofágem lambda-like  Hemolyticko-uremický syndrom (HUS)

Patovary Escherichia coli

Ahmed et al. NRM 2008;6:387-394

Cholerový toxin (CT) • Toxin AB (AB5) • Přenos ADP-ribózy z NAD+ na podjednotku Gsα → konstitutivní aktivace adenylát cyklázy (AC) → zvýšení intracelulárního cAMP → fosforylace (PKA) hlavního chloridového kanálu (CFTR) → Sekrece Cl− a vody do střeva

Enterocyt

Enterotoxigenní E. coli (ETEC) Patogeneze  Tenké střevo  Termolabilní enterotoxin LT-I (80% shoda AA s cholerovým toxinem)  AB toxin vážící se ke gangliozidům GM1 tenkého střeva  A podjednotka: ADP-ribozyltransferáza → protein Gs → zvýšení cAMP → fosforylace hlavního chloridového kanálu (CFTR) → sekrece Cl− a vody do střeva  Termostabilní enterotoxin STa  Monomerický toxin vážící se k membránové guanylátcykláze → zvýšení cGMP/kinázové aktivity → hypersekrece tekutin  Geny pro LT-I, STa a adheziny (CFA/I-III) na konjugat. plazmidu  STa suprimuje proliferaci nádoru kolonu

Onemocnění  Mírnější forma cholery (křeče, vodnatý průjem), „průjem cestovatelů“  Nedochází ke změnám mukózy ani zánětlivé reakci  LT-I a STa vyvolávají stejné klinické příznaky

Enteroinvazivní E. coli (EIEC) Příbuzné shigelám Nejčastější serovar 0124 Patogeneze  Tlusté střevo  Invaze epitelií kolonu → lýze fagozómů → množení v cytoplazmě → diseminace do okolních epiteliálních buněk pomocí aktinových filamentů → ochrana před imunitní odpovědí → destrukce epitelií kolonu s následnou zánětlivou infiltrací

Onemocnění  Vodnatý průjem, později dyzenterie (horečka, břišní křeče, krev a leukocyty ve stolici)

Enteropatogenní E. coli (EPEC) Patogeneze  Tenké střevo  Histopatologie typu A/E (attaching/effacing)  Adheze k epiteliím tenkého střeva (bundleforming pilli, flagela, intimin) → aktivní sekrece proteinů sekrečním systémem III do epitelií (také Tir - Translocated intimin receptor) → pevná adheze skrze intimin → poškození mikroklků tenkého střeva  Ostrov patogenity, ~ 35 kb (LEE, Locus of Enterocyte Effacement)

Onemocnění  Významná příčina dětských průjmů v rozvojových zemích  Horečka, nauzea, zvracení, nekrvavá stolice  Důsledkem malabsorpce (poškození mikroklků tenkého střeva)

Enterohemorhagické E. coli (EHEC) Nejvýznamnější patovar v rozvinutých zemích (1982, hamburgery z hovězího masa); USA: 100 tis. Infekcí, 0,1% smrtnost Patogeneze Sérovar O157:H7 z EPEC akvizicí genu pro Shiga toxin (Stx) = Vero(cy)toxin Produkce Stx-1 a/nebo Stx-2 v kolonu → skrze sliznici do krve → vazba na erytrocyty (receptory P1 Ag) a endotel (GB3) → aktivace IL-6 a TNF-α → poškození bazální membrány glomerulů, endotelu v ledvinách → adheze a poškozením trombocytů v ledvinách (trombocytopenie) a erytrocytů v postižených cévách (hemolytická anémie) Onemocnění  Mírný nekomplikovaný průjem až hemorhagická kolitida  Hemolyticko-uremický syndrom (HUS): akutní selhání ledvin, trombocytopenie, hemolytická anémie  Komplikace u 10 % dětí < 10 let  Zdroj: tepelně neupravené maso, voda, nepasterované mléko, ovoce, zelenina a ovocné šťávy  Inkubační doba 3-4 dny → nekrvavý průjem → po 2 dnech krev ve stolici a křeče → HUS (až 5% smrtnost, u 30 % trvalé následky: poškození ledvin, hypertenze)

Další patovary E. coli Enteroagregativní E. coli (EAEC) Převážně kolon Vodnatý průjem s dehydratací u dětí Adherence k buňkám Hep-2 Autoaglutinace způsobená specifickými fimbriemi fimbriemi (AAF/I a AAF/2) kódovanými plazmidy  Plazmidově kódované adheziny a toxiny  Stimulují tvorbu hlenu → biofilm pokrývající střevo → zkrácení mikroklků, infiltrace, hemorhagie  Německo 2011 (květen-červenec): epidemie kmenem EAEC O104:H4 pozitivním na Stx-2 (855 případů HUS, zemřelo 53 (1,4 %) pacientů)

   

Difúzně adherentní E. coli (DAEC)    

Tenké střevo Charakteristická adherence k tkáňovým buňkám Hep-2 Stimulují protažení mikroklků Vodnatý průjem s dehydratací u dětí mezi 1 a 5 rokem

Patovary Escherichia coli

Kaper et al. NRM 2004;6:387-394

Střevní infekce vyvolané E. coli

Large

Uropatogenní E. coli (UPEC)

Clostridium difficile  Gram+, anaerobní, sporulující  Kolonizuje střeva u 2-5 % lidí  Infekce následkem léčby širokospektrými antibiotiky (ampicilin, klindamycin) C. difficile-associated diarrhoea Pseudomembranózní kolitida (PMC) (smrtnost až 30 %)

 USA 2011, ~29 tis. úmrtí  Průběh PMC: 4. – 5. den po zahájení antibiotické léčby → bolesti a křeče břicha, horečka, průjmy → nekróza sliznice kolonu a vznik pseudomembrány  Léčba (metronidazol příp. perorální vankomycin,); dvojfázová léčba z důvodu až 30% relapsů infekce Pseudomembrána při kolitidě vyvolané C. difficile

Clostridium difficile  Faktory virulence  Toxiny A (enterotoxin, tcdA) a B (cytotoxin, tcdB) • glukozyltransferázy inaktivující proteiny typu Rho vázající GTP s funkcí regulátorů F-aktinu → depolymerizace aktinu → destrukce cytoskeletu → uvolnění a smrt buněk • chemotaxe neutrofilů, indukce cytokinů a hypersekrece, hemorhagická nekróza  Adhezivní faktor  Hyaluronidáza  Epidemický klon (NAP1/027) s  Nadprodukce toxinů (18 bp delece v tcdC, neg. regulátoru)  Binární toxin  Hypersporulace  Rezistence k fluorochinolonům

PaLoc u Clostridium difficile