Patogenita mikroorganismů
MUDr. Drahomíra Rottenbornová
1
Dělení mikroorganismů dle působení na lidský mikroorganismus •
Nepatogenní – nemají schopnost vyvolat onemocnění; mohou osidlovat povrchy lidského těla (tzv. komenzálové)
•
Patogenní – mají schopnost vyvolat onemocnění (poškozují hostitele přímo svojí přítomností nebo produkcí toxických látek)
•
Podmíněně patogenní –hostiteli škodí pouze za určitých okolností:
při narušení obranyschopnosti hostitele - jiným onemocněním (cukrovka, nádorová onemocnění) - podáváním léků (antibiotika, cytostatika, imunosupresiva) - těžkými operacemi, transplantacemi zanesením mikrobů z pro ně charakteristické lokality ( např. z kůže, ze střeva) do lokality jiné: (při operaci, zaváděním umělohmotných katetrů, kloubních náhrad, náhrad srdečních chlopní aj.) 2
Nepatogenní mikroorganismy. Normální mikroflóra člověka. • dočasná či trvalá kolonizace kůže a sliznic určitými mikrobiálními druhy • zde se tyto druhy vůči hostiteli jako patogeny nechovají • v jiných lokalitách se mohou uplatnit jako podmíněné patogeny (záněty močového měchýře, pneumonie, endokarditidy…) • za normální mikroflóru se považují jen některé bakterie, event. kvasinky, nikdy ne viry (pro jejich intracelulární parazitismus) • Význam normální mikroflóry: syntéza vitamínů B a K v tlustém střevě, štěpení potravy brání růstu jiných, patogenních druhů pouhou svojí přítomností nebo svými metabolickými produkty ZDZ-1
Obecná mikrobiologie
3
Příklady osídlení normální mikroflórou - I. krk
Staphylococcus epidermidis, kožní korynebakteria, kožní saprofytická mykobakteria, kvasinky
spojivky
Staphylococcus epidermidids
nos
stafylokoky, nepatogenní korynabakteria, pneumokoky, hemofily, neisserie, viridující streptokoky
tonsily, pharynx
podobné osídlení jako v nose, časté nosičství patogenních mikrobů (Streptococcus pyogenes, Neisseria meningitidis, Bordetella pertussis)
dutina ústní
viridující streptokoky, nepatogenní neisserie, korynebakteria, hemofily, některé enterobakterie (E.coli, klebsiely), anaeroby (anaerob. streptokoky, Veillonella, fusobakterie, nepatogenní treponemy) 4
Příklady osídlení normální mikroflórou - II. tenké střevo
v distální části laktobacily, ústní streptokoky, kvasinky
tlusté střevo
z 95% anaeroby (Bacteroides, Bifidobacterium, klostridia,), E. coli aj. enterobakterie (Enterobacter, Klebsiella), enterokoky, kvasinky, nepatogenní prvoci
močové cesty přední část močové trubice (Staphylococcus epidermidis, kožní korynebakteria, nehemolytické streptokoky zevní genitál
jako kůže
vagina
od puberty laktobacily, malé množství koryneformních tyček, anaerobů, kvasinek
5
Patogenní mikroorganismy • Patogenita – schopnost vyvolat onemocnění, poškodit makroorganismus Vázána na určitý druh – antropopatogenní zoopatogenní antropozoopatogenní • Virulence - míra patogenity různá u jednotlivých mikrobiálních druhů dána množstvím faktorů patogenity, které vytváří vysoce virulentní kmen snadno proniká do organismu a poškozuje jej i při velmi malé infekční dávce
6
Faktory patogenity (super stručně pro lenochy) • invazivita – schopnost mikrobů pronikat do tkání hostitele, množit se v nich a poškozovat jejich funkci svojí přítomností a produkty svého metabolismu • pouzdro – vrstva polysacharidů nebo bílkovin vně buněčné stěny, která chrání bakteriální buňku před působením různých antimikrobiálních činitelů, před fagocytózou • adherenční chopnost – schopnost mikrobů navázat se na receptory slizničních buněk, z nichž pak nemohou být odstraněny samočistícími mechanismy • spóry – stádium životního cyklu mikroorganismu, do kterého přechází, zhoršují-li se životní podmínky pro vegetativní formu. Po navození vhodných životních podmínek spóra vyklíčí ve vegetativní buňku. • toxicita – schopnost mikrobů produkovat látky toxických vlastností (botulotoxin, tetanický toxin, záškrtový toxin, enterotoxin… ZDZ-1
Obecná mikrobiologie
7
Faktory patogenity (podrobněji pro pilné) 1. Kontagiozita (přenosnost) 2. Invazivita 2.1. adherence 2.2. průnik do vnitřního prostředí 2.3. schopnost množit se ve tkáních hostitele 2.4. šíření organismem 2.5. překonávání obranných mechanismů
3. Toxicita 8
Ad 1. Kontagiozita • Schopnost mikroba přenášet se mezi jednotlivými hostiteli •
Záleží na: počtu mikrobů vylučovaných z organismu rezistenci mikrobů vůči zevnímu prostředí infekční dávce chování hostitele
9
Ad 2. Invazivita Invazivita - schopnost mikrobů pronikat do tkání hostitele, množit se v nich a poškozovat jejich funkci svojí přítomností a produkty svého metabolismu 2.1. 2.2. 2.3. 2.4. 2.5.
adherence průnik do vnitřního prostředí schopnost množit se ve tkáních hostitele šíření organismem překonávání obranných mechanismů
10
2.1. adherence • Adherence - schopnost mikrobů navázat se na receptory slizničních buněk, z nichž pak nemohou být odstraněny samočistícími mechanismy • Bakterie: pomocí tzv. adhezinů - speciální struktury (pilli, fimbrie) - speciální bílkoviny (tzv. nefimbriální adheziny) schopnost tvorby biofilmu (viz dále)
11
• Střevní parazité: strukturami, které jim napomáhají udržet se ve střevě - přísavný disk Giardia intestinalis - háčky Ancylostoma duodenale - přísavky, háčky tasemnic
• Dermatofyta (kožní plísně): prorůstají stratum corneum pokožky na kůži se udrží tehdy, prorůstají-li keratinizovanou vrstvou rychleji, než se tato vrstva stačí odlučovat.
12
Biofilm • • • • •
Adheze na povrchu, tvorba kolonií Obalení kolonií slizovitou hmotou (polysacharidy produkované bakteriemi) Vytvoření strukturovaného společenství (komunikace, metabolická spolupráce bakterií) Ochrana před nepříznivými vlivy, před imunitními mechanismy, částečně také před účinky ATB a dezinf. látek Biofilm mohou tvořit g+, g- bakterie, kvasinky
13
Infekce v souvislosti s tvorbou biofilmu Místo vzniku biofilmu
Nemoc
Zubní povlak
Zubní kaz, parodontóza
Sliznice dýchacích cest
Chronická bronchitida, chronická sinusitida
Rány, kosti
Chronická infekce ran, osteomyelitida
Pomůcky a implantované materiály
Infekce žilních a močových katetrů, endoprotéz a pod.
Častí původci těchto infekcí: koaguláza negativní stafylokoky pseudomonády
14
2.2. Průnik do vnitřního prostředí • Účinek patogenů: přímo na povrchu našich sliznic průnik do vnitřního prostředí (invazivnější patogeny) • Některé známé způsoby průniku mikroorganismů do vnitřního prostředí shrnuje tabulka na dalším snímku
15
Způsoby průniku mikroorganismů do vnitřního prostředí přímý
Příklady:
vzácně neporušenou kůží
leptospiry, larvy schistosom
drobnými trhlinkami v pokožce
zlaté stafylokoky, pyogenní streptokoky, původce anthraxu, tularemie, virus bradavic
drobnými trhlinkami ve sliznici
Treponema pallidum, HIV
pokousáním
virus vztekliny, Pasteurella multocida
bodnutím členovce
virus klíšť. encefalitidy, borrelie, plasmodia
pomocí enzymů
Clostridum perfringens, Streptococcus pyogenes
vynucenou fagocytózou jinými shigelly, Yersinia enterocolitica, Listeria buňkami než fagocyty monocytogenes, salmonelly, z rozpadajících se buněk
virové infekce 16
2.3. Množení ve tkáních hostitele • Bakterie v krevní plazmě nebo tkáňové tekutině (bakteriím může vadit přítomnost přirozených antibakteriálních látek /komplement, lysozym, protilátky/ a především nedostatek volného železa) uvnitř napadené buňky (výhodné, dostatek nezbytných živin a růstových faktorů) požadavek na speciální živiny přítomné jen v určitých tkáních či orgánech: o Př. některé ústní streptokoky využívají sacharózu z potravy o Př. Brucella abortus využívá sacharid erythritol z hovězích placent, a proto vyvolává potraty u hovězího dobytka, ne však u člověka. • Viry musí nalézt vnímavou buňku - vybavenou receptorem pro virus • Kožní plísně vyhovuje jim teplota nižší než 37oC, proto se omezují na tělesný povrch
17
2.4. Schopnost šířit se organismem • Infekce generalizované mikrobi pronikají do vnitřního prostředí organismu, šíří se jím. př: virové exantematické infekce (spalničky, plané neštovice), tyfus • generalizovat někdy mohou i infekce původně lokální např. při zvýšené virulence mikroba, při oslabené odolnosti makroorganismu • Inkubační doba: doba mezi okamžikem nákazy a prvními klinickými příznaky u lokálních infekcí bývá kratší (dny) u generalizovaných infekcí bývá delší než týden • Nejdůležitější cesty šíření: lymfou, krví, bezprostředně do okolí (per continuitatem) a podél nervů 18
Způsoby šíření mikroorganismů Způsob šíření
Příklad
Lymfou z kůže do regionálních podkožních uzlin
pyogenní koky, franciselly, Yersinia pestis
ze sliznice orofaryngu a tonzil do krčních uzlin
respirační viry, EB-virus
z plic do hilových uzlin
Mycobacterium tuberculosis
ze sliznice genitálu do tříselných uzlin
Treponema pallidum, Chlamydia trachomatis
z Peyerových plaků do mezenteriálních uzlin
Yersinia enterocolitica
Krví agens generalizovaných infekcí
břišní tyfus, exantematické virózy, syfilis
při pneumoniích vzácněji při ohraničených infekcích
meningitidy, pyelonefritidy, hnisání ran
19
Způsoby šíření mikroorganismů - pokračování Per continuitatem z buňky do buňky
viry
sekretem po sliznicích
patogeni dýchacího, urogenitálního traktu
z místa přisátí klíštěte do okolí
Borrelia burgdorferi
z místa poranění do okolní tkáně
Clostridium perfringens
ze středního ucha na meningy
Streptococcus pneumoniae, Haemophilus influenzae typ b
z plicní tkáně na pleuru
původci pneumonií
Podél nervů
herpetické viry, tetanický toxin
trávicího
a
20
21
2.5.Schopnost překonávat obranné mechanismy hostitele • Během miliónů let evoluce se u makroorganismů vyvíjely mechanismy rezistence (odolnosti, obranyschopnosti, imunity) • A- mechanismy nespecifické (vrozené) rezistence nejdůležitější jsou fagocyty a komplement • B - mechanismy specifické (získané) imunity nejdůležitější jsou imunní lymfocyty a protilátky •
Souběžně s nimi se u mikrobů vyvíjely faktory virulence, které jim umožnily tyto obranné mechanismy překonávat.
22
Schopnost odolávat nástrojům nespecifické rezistence • Fagocytóza vyhýbání se fagocytóze: např. tvorbou pouzdra přežití uvnitř fagocytu • Komplement (systém bílkovin přítomných v krevním séru. Je aktivován přítomností mikrobiálních antigenů v makroorganismu. Výsledkem aktivace komplementu jsou především dvě funkce: podpora fagocytózy a lýza buněk.) zábrana aktivace komplementu: např. tvorbou pouzdra, štěpením složek komplementu aj. • Cytokiny (látky tvořící se při zánětu) např. využití cytokinů jako růstových faktorů relativní rezistence vůči účinku interferonu
23
Schopnost odolávat nástrojům specifické rezistence • Vyhnout se protilátkám a lymfocytům taktika udeřit a utéct dříve, než se rozvine imunitní odpověď (např. původci běžných nachlazení a průjmů)
• Oklamat lymfocyty
Skrývání mikroba Antigenní mimikry Ukrývání povrchových antigenů Navození tolerance Antigenní proměnlivost Potlačení imunitní reakce
24
Způsoby oklamání mechanismů specifické imunity Způsob
Příklad
Skrývání mikroba
HSV v nervových gangliích CNS, klouby, oko, placenta, ohraničená ložiska /TBC/, DNA hostitele
Antigenní mimikry
Části antigenů mikroba podobné antigenům hostitele /únik IS nebo vznik autoprotilátekrevmatická horečka/
Ukrývání povrchových antigenů Pokrytí povrchu molekulami pocházejícími z hostitele Navození tolerance
Indikce pouze slabé imunitní odpovědi, vznik perzistentní infekce
Antigenní proměnlivost
virus chřipky
Potlačení imunitní reakce
HIV, virus spalniček, EBV… 25
Ad 3. toxicita •
Toxicita - schopnost mikroba poškozovat svého hostitele.
• 1.
Poškození vzniká: přímým účinkem infekčního agens např. intracelulárním pomnožení mikroba (např. u virů a rickettsií) např. zahubení infikované buňky lymfocyty jako nástroj buněčné imunity
2. 3.
produkcí toxinů (exotoxiny, endotoxiny) v důsledku obranných reakcí hostitele 26
Exotoxiny: toxické bakteriální proteiny, které bakterie secernuje do okolí toxiny rozrušující mezibuněčnou hmotu
př. enzymy Streptococcus pyogenes
toxiny poškozují buněčné membrány př.Clostridium perfringens (lecithinasa), Staphylococcus aureus (sfingomyelinasa, alfatoxin), Streptococcus pyogenes (streptolysin O), Listeria monocytogenes (listeriolysin).
toxiny brzdící syntézu bílkovin
př. záškrtový toxin, shiga toxin
toxiny narušující buněčné funkce
př. cholerový toxin, entrotoxiny E.coli, pertussový toxin
neurotoxiny
př. tetanický toxin, botulotoxin
superantigeny
př. některé toxiny streptokoků a stafylokoků
27
Endotoxiny • Endotoxin je lipopolysacharid, který je součástí buněčné stěny zejména gramnegativních bakterií • do okolí se uvolňuje až po rozpadu bakterie • K tomu může dojít po účinku komplementu, po fagocytóze a intracelulární destrukci bakterie nebo působením antibiotik.
28
Účinky endotoxinu • Nízké hladiny endotoxinu spíše celkově stimulují obranyschopnost proti mikrobům endotoxin zvyšuje tělesnou teplotu a výrazně stimuluje imunitní systém aktivuje makrofágy, neutrofily, B-lymfocyty, komplement vyvolává lokální zánětlivou reakci • Vyšší koncentrace endotoxinu všechny tyto účinky jsou výraznější (např. při bakteriální sepsi) výsledkem je endotoxický šok, který se projevuje těžkou hypotenzí a poruchami krevní srážlivosti 29
30
Poškození vzniklá v důsledku obranných reakcí hostitele •
•
Obranné pochody jsou málokdy tak přesně regulovány, aby působily pouze na mikroby. Většinou více či méně poškodí i buňky hostitele.
1. Poškození způsobená zánětlivou reakcí
klasické známky: calor, rubor, tumor, dolor a functio laesa odrážejí jeho obranný význam, ale jsou i typickými chorobnými příznaky jejich následkem může být vážné až smrtelné poškození-např.: edém mozku při infekci CNS otok příklopky hrtanové při hemofilové epiglotitidě zánětlivý infiltrát plicní tkáně při rozsáhlých pneumoniích snižuje rozsah plochy nutné k výměně plynů
31
• 2. Poškození vzniklá v důsledku specifické imunitní reakce • Tato poškození označujeme jako imunopatologické následky přecitlivělosti.
•
Rozlišujeme čtyři typy přecitlivělosti – viz tabulka na dalším snímku
32
Typ přecitlivělosti
Čím je zprostředkovaný Příklad onemocnění
I.
protilátkami třídy IgE
vyrážka až anafylaktická reakce při některých parazitárních onemocněních
II.
protilátkami třídy IgM a IgG, které aktivují komplement nebo buňky imunitního systému
nekróza jaterních buněk při hepatitidě typu B, revmatická horečka po infekci Streptococcus pyogenes, hemolytická anemie u malárie
III.
komplexy antigen-protilátka (tzv. imunokomplexy)usazují se ve tkáních, kapilárách, přitahují buňky IS, vyvolávají zánět
glomerulonefritida po infekci Streptococcus pyogenes
IV.
T-lymfocyty (tvorba granulomů,chronický průběh)
tuberkulóza, lepra, syfilis aj. 33
