Vztahy mezi mikroorganismy • Definice pojmů • Mikroflóra lidského těla • Bakteriální mikrofilmy a jejich význam v medicíně
Mikrobiální biofilm Jak vzniká? •
Pohybující se (planktonické) buňky hladovějí, přichytí se svými adheziny na pevný povrch, který jim skýtá přísun živin
•
Buňky změní fenotyp, do prostředí produkují velké množství polysacharidu (100x větší hmotnost, lepivý, podobný škrobu), vzniká hlenová matrice v níž bakterie tvoří mikrokolonie a složitá struktura kanálků
•
Chemické signály vycházející z buněk umožňují zjišťovat hustotu populace a některé buňky se na určitý impuls odlučují a zabrání se zhušťování populace - jev se označuje quorum sensing Fenotyp buněk se v biofilmu rytmicky mění
•
Mikrobiální biofilm a medicína • zubní plak (za fyziol. podmínek, po odstranění obnova, zesiluje sacharóza)
• biofilm v tkáních zdroj infekce (žlučové cesty, prostata, plíce - cystická fibróza)
• plastové materiály (cévky, chlopně, děložní tělíska, dializační přístroje, kontaktní čočky)
Rizika: • vysoká odolnost k antimikrobním látkám (několik vysvětlení - nízká difuze, sorpce na hlenovou vrstvu, buňky s nízkým metabolismem)
• přenos genů mezi buňkami v biofilmu (1 000x úspěšnější)
PATOGENITA A VIRULENCE BAKTERIÍ • definice pojmů • faktory patogenity • infekční proces a jeho stádia
Patogenita - schopnost daného mikroorganismu vyvolat onemocnění konkrétního druhu hostitele Příklady: Jeden hostitelský druh: Salmonella Typhi - tyfus, Treponema pallidum - lues (syfilis), N.gonorrhoeae - kapavka člověka
Více hostitelských druhů: Bacillus anthracis, Mycobacterium tuberculosis, Salmonella Enteritidis
Virulence - kvantitativní vyjádření patogenity (míra) Kmeny patogenních druhů lze dělit na vysoce virulentní, virulentní až avirulentní Ovlivněno vnímavostí hostitelského organismu (přirozená rezistence/ imunita).
•
Primární patogen - schopen vyvolat onemocnění u zdravého hostitele plně vybaveného nástroji rezistence a schopného reagovat specifickou imunitou (Stereptococcus pyogenes, Treponema pallidum, Corynebacterium diphtheriae, Mycobacterium tuberculosis, Yersinia pestis, ...) přítomnost v organismu → onemocnění
Virulence •
Podmíněný (oportunní) patogen - vyvolá onemocnění pouze jeli poškozen některý z faktorů přirozené rezistence a je snížena funkce imunitního systému. – poranění, překážky odtoku moče, umělé náhrady, snížená ventilace plic...
Zdroje infekce podmíněnými patogeny: – zevní prostředí • nozokomiální infekce (hospitalismy)
– autochtonní (vlastní) mikroflora - endogenní infekce (příklad -VRE)
Infekční proces (IP) Stádia IP • • • • • •
setkání patogena s hostitelem vstup do hostitelského organismu šíření z místa vstupu množení v hostiteli poškození hostitele přímým působením patogena nebo odpověď hostitele (protilátky) výsledek • plné uplatnění patogenity (smrt) • plné uplatnění obraných mechanismů hostitele (vyzdravění) • stav vyrovnání a koexistence (chronické onemocnění, latentní nosičství)
Jednotlivé kroky IP souvisejí s faktory patogenity Jsou geneticky kódovány - chromozomálně nebo extrachromozomálně (plazmidy) * faktory umožňující kolonizaci (kolonizační faktory) * faktory umožňující průnik a množení (faktory invazivity) * toxické produkty
Kolonizace (osídlení) • •
neadherované bakterie jsou odstraňovány proudem moče, pohybem zažitiny v trávicím traktu, pohybem řasinek, deskvamací buněk základním předpokladem kolonizace povrchů (sliznice) je adherence – je to interakce mezi povrchovými strukturami bakterií (adheziny) a receptory na eukaryotické buňce • receptory (membránové glykoproteiny nebo glykolipidy) • adheziny (většinou proteiny)
– specifická adheze je příčinou tkáňového tropismu Příklady: • E.coli (P fimbrie-močové infekce, CFAI, II - tenké střevo člověka) • vazba G+ koků na fibronektin (produkt fibroblastů a epiteliálních buněk např. dutiny ústní)
Kolonizace •
tvorba receptorů kódována geneticky - individuální nespecifická rezistence, věková rezistence
•
kolonizace sliznic zdravého jedince endogenní (autochtonní) mikroflórou, které sliznice chrání před průnikem patogena
•
adherence je předpokladem následného množení a uplatnění dalších faktorů patogenity
Infekce povrchu sliznic - re • překonání hlenové vrstvy sliznic (aktivním pohybem a enzymy) • soutěžení s rezidentní mikroflórou • překonávání nespecifických a specifických obraných mechanismů hostitele • vazba na eukaryotickou buňku (adherence) -přetrvávání a odolávání obraně hostitele
PRŮNIK BAKTERIÍ DO BUNĚK Bakterie vnikají do eukaryotické buňky pochodem, který je odlišný od fagocytózy. Dva způsoby: •
využití vysoké afinity ligand hostitelské buňky (kolagen, fibronektin) a bakterálním adhezinem (Příklad: streptokoky - většinou zůstávají extracelulárně)
•
využitím transportního systému buňky s následnou modulací cytoskeletu (salmonely) - aktivní endocytóza
PRŮNIK BAKTERIÍ DO TKÁNÍ • po rozpadu buněk transcelulárně nebo mezi buňkami Enzymy: •
hyaluronidáza (Streptococcus pyogenes, Clostridium perfringens, Staphylococcu aureus)
•
proteázy (invazivní kmeny Streptococcus pyogenes)
MNOŽENÍ BAKTERIÍ IN VIVO Nároky jednotlivých druhů se liší podle typu parazitismu – extracelulárně – fakultativně intracelulárně – obligatorně intracelulárně
Čím je ovlivňováno ? • • •
vztah ke kyslíku rychlost množení (rozdíl v průběhu akutní a chronické infekce) závislost na dostupnosti železa z prostředí – využití volného železa (hemolyziny, siderofory) – koncentrace železa podstatně ovlivňuje virulenci patogenních bakterií, ovlivňuje produkci některých bakteriálních toxinů
•
závislost na růstových faktorech – erytritol (placenta) - afinita brucel k placentě – močovina - Proteus mirabilis (močové infekce), Helicobacter pylori (žaludek)
Bakteriální toxiny 1. Přispívají k patogenitě s ostatními faktory (Pseudomonas aeruginosa) 2. Hlavni faktory patogenity (Corynebacterium diphterie, Clostridium tetani) ROZDĚLENÍ: • •
cytolytické - fosfolipázy (lecitináza, sfingomyelináza,...) toxiny působící intracelulárně – s transferázovou aktivitou • inhibice proteosyntézy - difterický toxin • zvýšení cAMP - cholleragen, TL E.coli • zvýšení cGMP - TS E.coli
• •
– neurotoxiny (tetanospasmin, botulotoxiny) komplexní toxin (antraxový toxin) superantigeny (pyrogenní toxiny a M protein Streptococcus pyogenes, toxin toxického šoku Staphylococcus aureus)
Toxoid - molekula toxinu, která ztratila svou toxicitu, ale její antigenní vlastnosti jsou zachovány – příprava antitoxických protilátek – prevence záškrtu a tetanu
Bakteriální superantigeny •
skupina toxinů, které vytvářejí nestandardní způsob interakce s buňkami imunitního systému – enterotoxiny a toxin toxického šoku (S. aureus) – pyrogenní toxiny (Str. pyogenes) – superantigeny mykoplazmat, pseudomonad
ENDOTOXIN •
lipopolysacharidový komplex stěny G- bakterií – volný endotoxin – rozpad bakteriálních buněk (účinkem vlastních autolytických enzymů, cytolýzou způsobenou komplementem, antibiotiky)
Biologické aktivity – toxický šok (perforace střeva, popáleniny, obstrukce močových cest, infekce žlučníku) – horečka jako odpověď na endogenní pyrogeny uvolněné z makrofágů (pyrogení reakce již při podání 100 ng i.v.) – vasodilatace – aktivace komplementového systému (Využití- nespecifické adjuvans )
Sepse •
je stav spojený s infekcí a následnou celkovou odpovědí organismu nejčastěji na náhlý vstup infekce (např. G- bakterie), může vrcholit až orgánovým selháním
•
snahou organismu je eliminovat infekční agens, které proniklo mimo osídlené sliznice
•
mechanismy eliminace vycházejí z buněk imunitního systému, z humorální odpovědi a z cévní reakce
PODMÍNKY A FAKTORY OVLIVŇUJÍCÍ INFEKCE • • • • • • • • • •
Pohlaví a stáří Stres, kortikosteroidy Cirkulační poruchy Deficience ve výživě (vitamin A - epitel) Extrémní teploty, vlhkost Genetické vlivy Chronické infekce Hormonální dysbalance (steroidy) Ozáření (gama záření - kostní dřeň, snížení rezistence) Chemoterapie - dlouhodobé podávání antibiotik
Základní pojmy Manifestní infekce - projevuje se klinickými příznaky Inaparentní (asymptomatická) infekce - bez příznaků onemocnění Latentní (skrytá) infekce - zůstává permanentně ve skryté formě (herpesviry), která se může aktivovat oslabením jinou chorobou (leukémie, AIDS)
Stádia manifestní infekce: – – – –
inkubační doba stádium nespecifických (prodromálních) příznaků manifestní stádium s typickými příznaky ústup onemocnění, popř. rekonvalescence
Remise - dočasné vymizení příznaků Recidiva - nová infekce stejným kmenem daného druhu mikroba Reinfekce - opakovaná infekce jiným kmenem stejného nebo jiného druhu mikroba
Chronická forma infekce - pravidelné opakování atak dané infekce Superinfekce - jedna infekce následně vystřídána infekcí jiné etiologie Nozokomiální infekce (hospitalismy) - vyvolané nemocničními kmeny u pacientů oslabených zákroky a léčebnými procedurami (chemoterapie, transplantace, chirurgické zákroky)
