Podstawy morfologii i fizjologii bakterii.
Chorobotwórczość i systematyka bakterii
Gram-dodatnich.
Podstawy morfologii i fizjologii bakterii.
Chorobotwórczość i systematyka bakterii
Gram-dodatnich.
Morfologia bakterii
Komórki prokariotyczne o kształcie:
kulistym - ziarenkowce układające się
pojedynczo, w parach, skupiskach, długie
łańcuchy
cylindrycznym - pałeczki, laseczki
spiralnym - krętki, przecinkowce
rozgałęzione komórki - promieniowce
zmiennym
Budowa komórki bakteryjnej
Cytoplazma z nukleoidem i rybosomami
warstwy powierzchniowe - błona
cytoplazamtyczna, ściana komórkowa
otoczka (polisacharydowa, polipeptydowa),
glikokaliks, śluz, egzopolisacharyd
rzęski, fimbrie
przetrwalniki
Ściana komórkowa bakterii
Gram-dodatnich
Wiele warstw peptydoglikanu (mureiny).
Mureina składa się z łańcuchów polisacharydów
połączonych ze sobą krótkimi peptydami, co tworzy
strukturę przestrzenną.
Do peptydoglikanu przyłączone są kwasy tejchojowe
zbudowane z polimerów fosforanów glicerolu, bądź
rybitolu, ułożone w poprzek mureiny, „wystają” poza
warstwę peptydoglikanu.
Białka
(np..: białko A paciorkowca ropotwórczego)
Ściana komórkowa bakterii
kwasoopornych (prątków)
Cienka warstwa peptydoglikanu
warstwa polipeptydów i wolnych kwasów
mykolowych (1/3 masy ściany komórkowej)
warstwa arabinogalaktanu
warstwa składająca się z glikolipidów i wosków
w poprzek warstw przechodzi
lipoarabinomannan i mannozydy
fosfatydyloinozytolu
Zapotrzebowanie na składniki
odżywcze
Autotrofy - źródłem węgla są substancje
nieorganiczne
Heterotrofy - źródłem węgla są substancje
organiczne
Chemolitotrofy - źródłem węgla są związki
organiczne, zaś źródłem energii - proste związki
nieorganiczne
Chemorganotrofy - źródłem węgla są związki
organiczne, zaś źródłem energii - związki organiczne
(bakterie chorobotwórcze)
Sposób oddychania i tolerancja
tlenu
Bezwględne tlenowce - do oddychania wymagają
tlenu i ich wzrost jest hamowany jego braku w
odpowiednim stężeniu (np..: Micrococcus sp.,
Pseudomonas sp., itp.)
bezwzględne beztlenowce - fermentacja jako źródło
energii, giną w obecności nawet małej ilości tlenu
(np..: Clostridum perfringens, Bacteroides fragilis,
itp.)
względne beztlenowce - potrafią wykorzystać jako
źródło energii oddychanie tlenowe, jak i fermentację
(np..: E. coli, Staphylococcus aureus, itp.)
Sposób oddychania i tolerancja
tlenu
bakterie mikroaerofilne - lepiej rosną w niższym
stężeniu tlenu (np..: Campylobacter jejuni,
Helicobacter pylori, itp..)
bakterie aerotolerantne - bakterie beztlenowe,
które potrafią przeżyć w obecności tlenu (np..:
Lactobacillus sp., itp..)
bakterie kapnofilne - wymagają do wzrostu
wysokiego stężenia dwutlenku węgla (np..:
Haemophilus influenzae, Neisseria meningitidis,
itp..)
Wpływ czynników fizycznych na
wzrost bakterii
Temperatura (psychofilne, mezofilne, termofilne)
stężenie jonów wodorowych (pH)
ciśnienie osmotyczne
potencjał oksydoredukcyjny
Przetrwalniki (spory)
dotyczy tylko rodzajów: Bacillus sp.
Clostridium sp.
Drobnoustroje wytwarzające
przetrwalniki to laseczki
Nieaktywne metaboliczne struktury, oporne na
niekorzystne warunki środowiska, zdolne do przejścia
nawet po wielu latach (np..: B. anthracis) w formy
wegetatywne („wykiełkować”)
łatwość wytwarzania przetrwalników jest gatunkowo
swoista
kształt (okrągłe, owalne), umieszczenie w komórce
(terminalne, subterminalne, centralne) jest gatunkowo
- swoiste
Ziarenkowce Gram - dodatnie
(względnie
beztlenowe)
Katalaza
wytwarzają gronkowce
nie wytwarzają paciorkowce
Koagulaza
wytwarza: Staphylococcus aureus
nie wytwarza: S. epidermidis, S. saprophyticus,
S. hominis, S. haemolyticus
Gronkowce
Ponad 20 garunków kolonizuje człowieka (skóra,
gruczoły skórne, błony śluzowe
gatunki występujące tylko u ludzi - S. auricularis,
S. capitis, S. hominis, itp.
gatunki występujące u zwierząt: S. intermedius,
itp..
Staphylococcus aureus - chorobotwórczy
Zakażenia wywoływane przez gronkowca
złocistego
Zakażenia powierzchniowe
zapalenie
mieszków włosowych: czyrak, czyrak mnogi,
liszajec gronkowcowy
Zakażenia inwazyjne :
bakteriemia, zapalenie
mięśnia sercowego, zapalenie szpiku kostnego,
zapalenie płuc, zakażenia dróg moczowych
Zakażenia powodowane przez toksyny
:
zespół oparzonej skóry, zespół wstrząsu
toksycznego, zatrucia pokarmowe
Czynniki ryzyka sprzyjające rozwojowi
zakażenia wywoływanego przez gronkowce
koagulazo - ujemne
cewnik
proteza stawowa
proteza naczyniowa
sztuczne zastawki serca
niedobory odporności
immunosupresja
Gronkowce - identyfikacja
Morfologia komórki (gronka)
morfologia kolonii, żółte zabarwienie
ß - hemoliza
wytwarzają katalazę
wytwarzanie koagulazy (wolnej i związanej)
identyfikacja biochemiczna dla koagulazo-
ujemnych
Lekowrażliwość !!
Szczepy metycylino - oporne
MRSA - metycylino - oporny Staphylococcus aureus
OPORNOŚĆ NA METYCYLINĘ OZNACZA OPORNOŚĆ
NA WSZYSTKIE ANTYBIOTYKI BETA - LAKTAMOWE:
penicyliny, cefalosporyny, karbapenemy, leki
zawierające inhibitor beta-laktamaz
Szczepy o obniżonej wrażliwości
na wankomycynę (VISA, GISA)
Szczepy oporne na wankomycynę (VRSA)
Kryteria podziału paciorkowców
Typ hemolizy (alfa, beta, gamma)
budowa antygenowa (różnice w
budowie wielocukru C)
homologia rRNA
Paciorkowce beta - hemolizujące
Grupa A - Streptococcus pyogenes
B - Streptococcus agalactiae
C
F
G
Paciorkowce alfa - hemolizujące
paciorkowce jamy ustnej
grupy: Streptococcus salivarius, S. mitis, S.
sanguis, S. mutans, S. anginosus, S. milleri, S.
intermedius, S. constellatus
S. mutans - najczęściej izolowany z płytki
nazębnej, występuje w bruzdach, wytwarza
zewnątrzkomórkowo wielocukry powodując
tworzenie się płytki nazębnej i powstawanie
próchnicy, powoduje próchnicę szkliwa, próchnicę
cementu korzeniowego, próchnicę butelkową u
niemowląt, zapalenie wsierdzia
Paciorkowce alfa - hemolizujące
Grupa Streptococcus milleri
Występuje:
płytka nazębna
powierzchnia błony śluzowej
może być przyczyną: ropni narządów
wewnętrznych (np..: mózgu, wątroby), zapalenia
wyrostka robaczkowego, zapalenie
otrzewnej, zapalenia wsierdzia
Paciorkowce alfa - hemolizujące
Chorobotwórczość Streptococcus
pneumoniae
Wiodący czynnik etiolgiczny: zapalenie płuc,
zapalenie ucha środkowego, zapalenie zatok,
zapalenie oskrzeli
inwazyjne: posocznica, zapalenie opon mózgowo-
rdzeniowych
inne: zapalenie stawów, spojówek
Paciorkowce beta - hemolizujące
Chorobotwórczość Streptococcus
pyogenes
angina, szkarlatyna, zakażenia skóry: róża, liszajec,
cellulitis, gorączka połogowa, zapalenie tkanki
podskórnej, zapalenie naczyń i węzłów limfatycznych,
zapalenie zatok, ucha środkowego, opon mózgowo-
rdzeniowych, płuc, wsierdzia, stawów, kości, szpiku,
bakteriemie, martwicze zapalenie powięzi i tkanki
podskórnej (szczepy produkujące egzotoksynę A), TSLS
- toxic shock-like syndrome (szczepy prodkujące
egzotoksynę B)
Powikłania:
1) gorączka reumatyczna
2) kłębuszkowe zapalenie nerek
Paciorkowce beta - hemolizujące
Zakażenia wywoływane przez Streptococcus
agalactiae
1) okołoporodowe: zapalenie błony śluzowej macicy,
poronienie septyczne, gorączka połogowa
2) u noworodków: posocznica noworodkowa, zespół
ostrej niewydolności oddechowej w wyniku zapalenia
płuc, posocznica( po 6h od urodzenia), zapalenie opon
mózgowo-rdzeniowych (1-3 tygodnie po urodzeniu),
zapalenie ucha środkowego, zakażenie kikuta pepowiny
(w następstwie - posocznica), zapalenie kości i szpiku
3) u dorosłych: zakażenia dróg moczowych, zapalenie
mięśnia sercowego, zapalenie płuc, zapalenie opon
mózgowo-rdzeniowych, zapalenie otrzewnej, ropne
zapalenie stawów
Rodzaj: Enterococcus
izolowane najczęściej: E. faecalis, E. faecium
izolowane rzadziej: E. avium, E. casseliflavus, E.
durans, E. gallinarum i in.
Flora przewodu pokarmowego
Powodują zakażenia: dróg moczowych, drógi
żółciowych, jama otrzewnowa, ropnie,
bakteriemie, rzadko tkanki miękkie
Identyfikacja
Morfologia komórki (dwoinki, łańcuszki)
morfologia kolonii
typ hemolizy
nie wytwarzają katalazy
alfa hemolizujące - wrażliwość na optochinę, test
rozpuszczalności w żółci
beta-hemolizujące - określenie grupy serologicznej
na podstawie różnic w budowie wielocukru C
identyfikacja biochemiczna
lekowrażliwość !!
ASO - odczyn antystreptolizynowy
Stosowany w diagnostyce nieropnych następstw
zakażeń powodowanych przez Streptococcus
pyogenes (paciorkowiec ropotwórczy) poziom
przeciwciał przeciwko streptolizynie O
Pałeczki Gram - dodatnie
Rodzaj:Corynebacterium
C. diphtheriae - maczugowiec błonicy
C. jeikeium
C. ulcerans
C. striatum
C. pseudodiphtheriticum
C. xerosis i in.
Rodzaj:Listeria
Brevibacterium
Erysipelothrix
Arcanobacterium
Corynebacterium striatum - bakteriemie,
zapalenie kości, zapalenie płuc u chorych z
AIDS
Corynebacterium jeikeium - Bakteriemie u
osób po przeszczepie szpiku, zapalenie
wsierdzia
Corynebcterium ulcerans - zakażenia
układu oddechowego, choroba odzwierzęca,
bakteria produkująca toksynę błoniczą
\
Corynebacterium diphtheriae
komórki mają kształt maczugi, układ pisma
chińskiego - V,Y, L
szczepy toksynotwórcze
szczepy nietoksynotwórcze
Chorobotwórczość: błonica gardła i krtani
Błonica nosa, skóry, oka, ucha, pępka, narządów
płciowych, krup
Corynebacterium diphtheriae
-
toksyna błonicza
WCZESNE - odwracalne
uszkodzenie włókien mięśnia sercowego,
zapalenie mięśnia sercowego, zaburzenia
przewodnictwa, możliwość bloku serca,
PÓŹNE - nieodwracalne
działanie na układ nerwowy, demielinizacja,
porażenie podniebienia i mięśni gałko ruchowych,
porażenie podobne do zespołu Guillaina-Barrego
Rodzaj: Listeria
gatunek: L. monocytogenes
Listerioza u kobiety ciężarnej :grypo podobne infekcja,
zapalenie dróg moczowych, zakażenie bezobjawowe,
poronienia i przedwczesne porody, zakażenie płodu
prowadzące do śmierci dziecka lub urodzenia dziecka z
wrodzoną listeriozą
Duży polimorfizm objawów: od zmian skórnych
i zakażeń żołądkowo-jelitowych do ostrej postaci septycznej
i zapalenia OUN, głównie u osób z obniżoną odpornością
u osób o obniżonej odporności: posocznica, zakażenie
układu nerwowego, zapalenie otrzewnej, ropnie, zapalenie
stawów i szpiku kostnego, zapalenie wsierdzia, zapalenie
gałki ocznej
Actinomyces sp
. ( bezwzględne
beztlenowce)
Mogą występować w ślinie i płytce nazębnej:
A. israelii, A. odontolyticus, A. naeslundii A. viscosus
oraz powodować zakażenia poza jamą ustną. Odgrywają
ważną rolę w powstawaniu próchnicy i chorób przyzębia
Zakażenia w obrębie miednicy mniejszej związane z
obecnością wkładki domacicznej, ropień wątroby
Zmiany mogą zawierać warstwę ziarniny, złożone z włókien
kolagenu i fibroblasty, centralna część, ropiejąca
zawierająca neutrofile otaczające „ziarna siarkowe”;
„ziarna siarki” stanowią konglomeraty drobnoustrojów,
są białawe, żółtawe lub brązowe, zmiana może liczyć 1-6
ziaren na część
Actinomyces sp
. ( bezwzględne beztlenowce)
Występuje w jamie ustnej
Do rozwoju zakażenia dochodzi: na skutek przerwania
ciągłości bariery śluzówkowej, proces chorobowy w jamie
ustnej części szyjno-twarzowej, czynnik ryzyka: zabieg
stomatologiczna, aspiracja
Objawy: spoista zwłókniona zmiana, powolny rozsiew,
początkowo stwardniała, z obrzękiem, potem miękka
chełbocąca i ropiejąca centralnie. Włóknista ściana
określana jest jako „zdrewniała” i przy braku ropienia
bywa mylona z nowotworem z czasem tworzą się przetoki
do skóry, kości i narządów sąsiadujących zmiana może się
spontanicznie otworzyć lub zamknąć rozsiew do krwi,
przebieg piorunujący
Aktynomykoza - promienica
Może toczyć się w obrębie:
wypełnienia korzenia
zapalenia kości żuchwy związane z drutowaniem
zakażenie języka przy obecności ciała obcego
okolica okołożuchwowa (podżuchwowa,
pozażuchwowa, skroniowo-żuchwowa)
policzek
podbródek
podniebienie twarde
Propionibacterium acnes
( bezwzględne
beztlenowce)
normalna flora skóry
drobnoustrój nie powinien być od razu traktowany jako
zanieczyszczenie
indukcja prozapalnych cytokin przez antygeny
bakteryjne - trądzik pospolity
Może powodować: zapalenie błony naczyniowej oka
(uveitis), wewnętrzne zapalenie oka (ophtalmitis),
zapalenie kości , zapalenie stawów, zakażenie
centralnego układu nerwowego, zapalenie wsierdzia
(po wszczepieniu sztucznych zastawek - może tworzyć
biofilm)
Lactobacillus sp.
(względne beztlenowce)
L. acidophilus, L. rhamnosum, L. fermentum
Flora fizjologiczna pochwy, przewodu
pokarmowego, wystepują na skórze, w jamie
ustnej
Próchnica
Bifidobacterium sp.
( bezwzględne
beztlenowce)
B. longum, B. breve, B. Bifidum
pojawiają się w jelicie noworodka w kilka godzin
po porodzie
flora jelita grubego
suplement żywności w celu odtworzenia
prawidłowej mikroflory jelitowej
Rodzaj: Peptostreptococcus
( bezwzględne beztlenowce)
Zasiedlają jame ustną, jelito grube, drogi
moczowo-płciowe, skórę
ropnie mózgu i piersi, zapalenia płuc, kości, skóry
(ugryzienia), tkanek miękkich, żeńskich dróg
rodnych
Rodzaj: Peptococcus
występuje w jamie ustnej, na skórze, w przewodzie
pokarmowym
ropnie wewnątrzbrzuszne, ropnie płuc
Rodzaj: Bacillus
(tlenowce)
B. anthracis (laseczka wąglika), B. cereus, B. Subtilis
Wąglik: postać płucna, żołądkowo- -jelitowa, skórna
zoonoza
B. cereus - zatrucia pokarmowe
Stwierdzenie obecności bakterii z rodzaju Bacillus może
świadczyć o kontaminacji materiału bakteriami ze środowiska,
czy sterylizacja jest prawidłowa?
Clostridium perfringens
( bezwzględne
beztlenowce)
1) zatrucie pokarmowe
2) zgorzel gazowa
Alfa -toksyna -oddziaływuje na błonę komórek
mięśniowych, leukocyty, płytki, powoduję
martwicę, prowadząca do obumarcia komórek i
tkanek gospodarza na skutek hydrolizy
sfingomieliny i fosfatydylocholiny, która
powoduje lizę zakażonych komórek
Clostridium difficile
( bezwzględne
beztlenowce)
Biegunka poantybiotykowa
poantybiotykowe zapalenie okrężnicy
rzekomobłoniaste zapalenie okrężnicy
toksyna A
toksyna B
toksyna binarna
Clostridium botulinum
( bezwzględne
beztlenowce)
Występuje w glebie i zbiornikach wodnych
Neurotoksyna botulinowa
C. botulinum
C. butyricum
C. baratii
C. argentinense
Clostridium tetani
( bezwzględne
beztlenowce)
Rany punktowe - w miejscu wniknięcia syntetyzowana jest
tetanospazmina jako pojedynczy nieaktywny łańcuch
polipeptydowy (150 kDa), podczas lizy komórek jest ona cięta
przez wewnętrzna (bakteryjna) proteazę na 2 części:
1) łańcuch ciężki (100 kDa) łączy się z neuronami
2) łańcuch lekki (50kDa) hamuje uwalnianie
neurotransmiterów - połączone wiązaniem dwusiarczkowych
Miejsce produkcji lub absopcji toksyny (przewód pokarmowy,
rana, płuca), krwioobieg, zakończenie nerwów obwodowych
połączenia nerwowo-mięśniowe neuronów ruchowych, które
łączą się odwracalnie z błonami presynaptycznymi
Clostridium tetani
( bezwzględne
beztlenowce)
Clostridium tetani - część toksyn przechodzi przez
błonę plazmatyczną na drodze endocytozy (receptor-
mediated- endocytosis) i ulega internalizacji do
komórek nerwowych, cząsteczka neurotoksyny
zapobiega uwalnianiu acetylocholiny przez zakończenia
nerwów w miejscu połączeń nerwowo-mięśniowych,
charakterystyczny wiotki paraliż (wygięcie)
Clostridium tetani - jako broń biologiczna
Aerozol toksyny - niewydolność oddechowa
paraliż języka, mięsni gardła, przepony, mięśni
międzyżebrowych
Mechanizm działania probiotyków
1) konkurencja o receptory lub przyleganie do
komórek nabłonkowych, uniemożliwiając dostęp
patogenów do nabłonka jelitowego, NP.: Lactobacillus
GG, Lactobacillus plantarum 299V kompetencyjnie
blokują E.coli O157:H7 do komórek HT-29
2) wytwarzanie związków o działaniu
przeciwbakteryjnym i przeciwwirusowym, NP.:
Lactobacillus GG wytwarza nadtlenek wodoru i
kwas pirogronowy, hamujący wzrost bakterii
Mechanizm działania probiotyków
3) współzawodnictwo z innymi mikroorganizmami o
składniki odżywcze, NP..: zużywanie cukrów prostych
przez drobnoustroje probiotyczne hamuje wzrost
Clostridium difficile
4) wytwarzanie substancji o właściwościach
cytoprotekcyjnych, np..: krótkołańcuchowych kwasów
tłuszczowych, argininy, glutaminy, cysteiny, poliamin.
5) zakwaszenie treści jelitowej hamującej wzrost
niektórych bakterii chorobotwórczych
Mechanizm działania probiotyków
6)
modyfikacja receptorów dla toksyn na drodze
enzymatycznej , NP..:Saccharomyces boulardii ma
receptor dla toksyny A Clostridium difficile
7) eliminacja toksyn lub innych substancji,
NP..:pałeczki kwasu mlekowego przetwarzają
cholesterol w pochodne steroidy, korzystnie wpływają
na obniżenie stężenia cholesterolu we krwi
8) modulacja odpowiedzi immunologicznej
(komórkowej i humoralnej), NP..: aktywacja
limfocytów, stymulowanie fagocytozy, pobudzanie
syntezy przeciwciał, stymulowanie produkcji cytokin
Zastosowanie probiotyków
Znamiennie skraca czas trwania biegunki
(powodowanej głównie przez rotawirusy).
Nie udowodniono takiego efektu kiedy ocenie poddano
dzieci z biegunką o udowodnionej bakteryjnej etiologii.
Kliniczna i statystyczna niejednorodność badań
profilaktycznych nie pozwala na ostateczne
wnioskowanie o skuteczność probiotyków w
zapobieganiu ostrej biegunki,
aczkolwiek wyniki oryginalnych doniesień sugerują,
że wybrane probiotyki mogą skutecznie zapobiegać
biegunkom
Mechanizm działania probiotyków w
alergii pokarmowej
1) zmniejszenie przepuszczalności błony śluzowej jelita
i penetracji antygenu
2) normalizacja mikroflory jelitowej
3) pobudza syntezę wydzielniczych przeciwciał klasy Ig
A w kępkach Peyer’a (Ig A wytwarzane w błonie
śluzowej przewodu pokarmowego mogą uczestniczyć w
eliminowaniu antygenów pokarmowych
przedostających się do błony śluzowej ze światła jelita)
4) zmiana immunogenności alergenów pokarmowych
pod wpływem enzymów proteolitycznych
wytwarzanych przez probiotyki
Mechanizm działania probiotyków w
alergii pokarmowej, cd.
5)
stymulowanie odpowiedzi typu Th1, np.:
pobudzanie wytwarzania IL-12, IL-2, INF-gamma
6) hamowanie odpowiedzi typu Th2
7) stymulowanie tolerancji pokarmowej
8) stymulowanie wytwarzania IL-10 mającej
antagonistyczne działanie wobec syntezy Ig E
Gruźlica
Choroba wywoływana przez
Komplex tuberculosis
Mycobacterium tuberculosis
M. bovis
M. bovis BCG
Najczęstsza jest postać płucna
Gruźlica pozapłucna
Dróg moczowych
przewodu pokarmowego
węzłów chłonnych jamy brzusznej
śledziony
układu krążenia
kości (kręgosłupa)
stawów )biodrowego, kolanowego, skokowego,
śródstopia)
inne: oka, jamy ustnej, gardła krtani
Mycobacterium leprae
Prątek trądu (nie rośnie na podłożach
sztucznych) powoduje trąd (choroba
Hansena)
Zakażenie drogą kropelkową
Ogniska endemiczne trądu:
Basen
Morza Śródziemnego, Nowa Kaledonia
(Oceania), Archipelag Komoro (Ocean
Indyjski), Madagaskar, Bamako (Mali), Dakar
(Senegal), Madras, Raipur, Kanpur (Indie)