Microbiologie medicala

Obiectul de studiu al Microbiologiei medicale: microorganismele patogene

Curs - Tematica:I. Proprietatile microorganismelor patogenePatogenitateaVirulenta - factori de virulenta: - infectiozitatea; - agresivitatea; - capacitatea de aderenta si invazie a substratului celular; - toxinogeneza; - sinteza de siderofori; - fenomenul de variatie antigenica *exemplificare – pe genuri/specii bacteriene frecvent izolate in clínica.

II. Biofilme microbiene: structura si proprietati;

Comunicarea intercelulara intre celulele biofilmului prin mecanismul de quorum sensing si rolul sau in:

- exprimarea factorilor de virulenta- rezistenta la stres a celulelor din structura biofilmului;

Infectii consecutive formarii de biofilme pe substraturi celulare si dispozitive medicale;

Rezistenta comportamentala a bacteriilor aderate si incluse in biofilme la substante antimicrobiene: mecanisme, consecinte.

- agenti antimicrobieni activi pe biofilme;- modele experimentale de testare a celulelor aderate la substrat.

III. Rezistenţa si multirezistenta genetica la antibiotice. Clase de antibiotice si mecanismele lor de actiune Mecanisme de rezistenta bacteriana la substante antimicrobiene Metode de depistare a rezistentei multiple si reducere a fenomenului Metode terapeutice alternative la uzul antibioticelor IV. Infecţiile oportuniste, nosocomiale.

V. Agenţi patogeni la om şi animale, ca potenţiale arme biologice; bioterorism.

Probleme actuale ale Probleme actuale ale Microbiologiei medicaleMicrobiologiei medicale1) Rezistenta la antibiotice – multirezistenta – determinate de factori genetici de rez.: cromozomali/plasmidiali

- la un nivel fara precedent- design- ul unor noi clase de antibiotice - dificil- solutii – pt. pastrarea potentialului terapeutic al antibioticelor existente:

- monitorizarea fenomenului;- utilizarea judicioasa, rationala a antibioticelor;- solutii alternative, de profilaxie si tratament: probiotice: selectare, testare, promovare prebiotice – oligozaharide cu efect de stimulare a cresterii

M.O. probiotice + efect blocant al aderentei M.O. la substrat produse vegetale cu efect antimicrobian& imunomodulator, QSI

bacteriofagi imunoprofilaxie: vaccinuri noi si alti imunomodulatori

2) Rezistenta fenotipica, comportamentala/toleranta bacteriilor aderate si incluse in biofilme la subst. antimicrobiene: antibiotice, antiseptice, dezinfectanti, biocizi;

3) Infectii oportuniste, nosocomiale – ag. patogeni oportunisti, cu tulpini cu virulenta crescuta si multirezistente, selectate in mediul spitalicesc; masuri de combatere;

4) Infectii emergente (necunoscute in trecut) si reemergente;

5) Bioterorism.

PROBIOTIC = orice microorganism viu adăugat alimentelor, care influenţează benefic organismul gazdă, prin ameliorarea echilibrului microorganismelor din tubul digestiv (Fuller, 1989); • Raportul din 2002 /Raportul din 2002 /Joint FAO/WHO Working Group on Drafting GuidelinesJoint FAO/WHO Working Group on Drafting Guidelines

for the Evaluation of Probiotics in Food for the Evaluation of Probiotics in Food – o noua definitie: “– o noua definitie: “un component microbian viabil ce a demonstrat un efect benefic asupra omului/anim. administrat in doze specifice.un component microbian viabil ce a demonstrat un efect benefic asupra omului/anim. administrat in doze specifice. Preparatele probiotice (capsule, granule sau suspensii adăugate în hrană), pot conţine unul sau mai multe tipuri de bacterii:

◦ specii de Lactobacillus (L. bulgaricus, L. acidophilus, L. casei, L. helveticus, L. lactis, L.salivarius, L. plantarum), Bifidobacterium sp., Streptococcus termophilus, Enterococcus sp.. - Mod de acţiune - efect antagonist, prin producerea de subst. antimicrobiene (acizi organici cu efect de scădere a pH-ului, H2O2, substanţe bacteriocine – like, biosurfactanţi), competiţiei pentru nutrienţi sau pentru situsurile de aderenţă la substratul

celular, care previne colonizarea acestuia cu bacterii patogene. - Efecte:

◦ 1) stimularea creşterii organismului gazdei (prin îmbunătăţirea conversiei hranei şi protecţie împotriva infecţiilor intestinale → reducerea ratei morbidităţii şi mortalităţii); ◦ 2) stimularea imunităţii (activarea macrofagelor, stimularea sintezei de anticorpi; ◦ 3) atenuarea fenomenului de intoleranţă la lactoză (prin deficit de - galactozidază); ◦ 4) înlocuirea antibioticelor şi aditivilor chimici la animalele de crescătorie (efect indirect); ◦ 5) se consideră că sp.de Lactobacillus ar avea şi un efect anticancerigen (prin supresia nitrat-reductazei şi a formării nitrozaminelor);◦ 6) efect de bariera antiinfectioasa-efect antagonist bazat pe competitia cu patogenii.efect antagonist bazat pe competitia cu patogenii.

6) Efectul de bariera6) Efectul de bariera antiinfectioasaantiinfectioasa - - efect antagonist bazat pe competitia cu patogenii efect antagonist bazat pe competitia cu patogenii - - L. acidophilus LB L. acidophilus LB (probiotic)(probiotic) determina mascarea sterica (1) si/ sau secreta determina mascarea sterica (1) si/ sau secreta compusi activi, impiedicând aderenta bacteriilor pat. la receptorii celulari (1 si 2)compusi activi, impiedicând aderenta bacteriilor pat. la receptorii celulari (1 si 2) si inhibând cresterea lor; isi inhibând cresterea lor; in consecinta, aderenta si invazia (3) substratului n consecinta, aderenta si invazia (3) substratului celular de catre bacteriile invazive este diminuata celular de catre bacteriile invazive este diminuata (Coconnier et al., 1993).(Coconnier et al., 1993).

- - factori solubili – interferenta cu mecanismul QS factori solubili – interferenta cu mecanismul QS (demonstrat efectul de reducere a exprimarii factorilor de virulenta ai bacteriilor patogene)(demonstrat efectul de reducere a exprimarii factorilor de virulenta ai bacteriilor patogene) ..

Bacteriofagi◦ manifesta specificitate de gazda;◦ usor si ieftin obtinuti in laborator, in cantitati mari;◦ actioneaza rapid si foarte eficient;◦ lipsiti de efecte secundare adverse;◦ destinati:

terapiei infectiilor sistemice/ale mucoaselor cu bact.rezistente; decontaminarii suprafetelor - controlul diseminarii bacteriilor

rezistente in comunitati;= preparate fagice= enzime litice purificate, numite enzibiotice;

- sunt destinate combaterii in special a bact.patogene Gram poz.: - Streptococcus pyogenes si Str. pneumoniae;- Bacillus anthracis, - stafilococii meticilino-rezistenti - MRSA (methicillin Resistant

Staphylococcus aureus) ;- enterococii vancomicino-rezistenti – VRE (Vancomycin Resistant

Enterococci);- biofilmele bacteriene - B-fagul T7, prin tehn. ADN-recombinant -

sinteza de dispersine - enzime cu efect litic asupra matricei biofilmelor.

Relaţiile dintre microorganisme şi Relaţiile dintre microorganisme şi macroorganism macroorganism (gazdă)Relaţii între speciile de microorganisme- neutre ;- beneficiale: comensalism, protocooperare, sinergism, sintrofie, mutualism, simbioza ;- antagoniste: competiţie, amensalism sau antibioza, predatorism şi parazitism ;

- relaţiile se pot manifesta atât între speciile microbiene din mediul natural, cât şi între speciile colonizatoare (autohtone sau alohtone) ale organismului animal/uman;

-pentru starea de sănătate/boală a gazdei – f.importante - -relaţiile microbiotei cu organismul gazdei,

+ rel. sinergice dintre microorganime care se sprijină în producerea unui efect pozitiv/negativ asupra gazdei

rel. de competiţie - de ex. microorganismele ce compun microbiota normală aflate în raporturi numerice echilibrate sau microorganismele probiotice care competiţionează cu speciile patogene, cu efect profilactic/ curativ al unnor infecţii.

Principalele tipuri de relaţii dintre microorganisme şi gazdă (organismul animal/uman):

- comensalismul- simbioza- oportunismul- parazitismul.

Comensalismul (ecto-, endo-) (gr. co mensa = la aceeaşi masă); relaţie (+/ 0) ;

M.O. trăiesc şi se hrănesc în relaţie cu gazda, dar nu pe seama ţesuturilor sale vii;

Ex.: M.O. tegumentare.

Simbioza – relaţie cu caracter beneficial bidirecţional (++)Ex.: microbiota colonului; la origine, M.O. parazite, dar ale căror raporturi cu gazda au evoluat → toleranţă mutuală completă şi o infecţie tolerată – -starea de eubioză → disbioz ă–( “simbionţii nu sunt

altruişti”).

Oportunismul – relaţie ( +/-) (engl. oportunity =  prilej favorabil);

- anumite specii bacteriene, autohtone sau alohtone, nepatogene în mod normal, pot profita de condiţia (temporară sau permanentă) în care se află gazda, determinând o infecţie oportunistă;

aceste specii = oportuniste = condiţionat-patogene.

Relaţia de oportunism se manifestă în mai multe situaţii: 1) Starea de purtător - situaţie în care un organism normal este purtător al unor bacterii

patogene (purtător «sănătos»- expresie depăşită) ;- starea de purtător poate fi precedată sau nu de o boală:dacă este precedată de o boală, aceasta este urmată de vindecare clinică, dar nu şi de o sterilizare a focarului de infecţie (respectiv de vindecare bacteriologică);dacă această stare nu a fost precedată de boală, poate fi consecinţa unei infecţii inaparente (infecţie asimptomatică, nemanifestă). - ex.- bacterii ce contaminează regiuni avasculare (cel.şi mol. S.I. nu au acces);

- purtatori în orofaringe: stafilococi, streptococi (angină streptococică), meningococi; - Salmonella typhi (bacterii strict patogene)- celulele bact. pot persista în ggl. limfatici intestinali) în stare de latenţă 10-20 de ani, apoi să determine o inf.de recădere.

2) Organismul gazdă se află temporar într-o stare de anormalitate -ex.: după răniri grave, intervenţii chirurgicale, leziuni severe ale teg. şi

mucoaselor (arsuri); - după tratamente prelungite cu antibiotice de spectru larg administrate pe

cale orală; atb. distrug bacteriile sensibile → stare de disbioză (prin anularea rel. antag.) -ex.– infectii oportuniste cu levuri (de ex. Candida sp.)

3) Organismul gazdă se află într-o stare de anormalitate = deficit imunitar:

– boli genetice şi deficit imunitar înnăscut; – după administ. de medicam. imunosupresoare (ex.: în trat. bolilor

autoimune sau pt. prevenirea respingerii grefelor de ţesuturi şi organe) sau radioterapie si chimioterapie → efect sec.- distrugerea masiva a limfocitelor;

– în malnutriţie, stres prelungit;– deficit imunitar dobândit prin boală (boli neoplazice, boli infecţioase acute şi

cronice, bacteriene, parazitare, virale etc.), prototip al acestui tip de deficit imunitar → boala SIDA (fr.) = AIDS (engl.) = sindromul de imunodeficienţă dobândită ca urmare a infectării organismului cu virusul HIV.

Consecinţa relaţiilor oportuniste- este demonstrată de boala SIDA, care nu are semne caracteristice,

patognomonice (ca scarlatina, difteria, pojarul etc) ;- inf. oportuniste nu produc boli cu manifestări caracteristice, ci sindroame, cu manifestări diferite, decurgând din natura agentului infecţios oportunist şi natura ţesutului afectat (infecţii intestinale, respiratorii, cutaneo-mucoase).

Speciile oportuniste ≠ microorganisme saprotrofe (ex. Clostridium botulinum) care trăiesc pe materiile

organice în descompunere şi nu pot competiţiona cu microbiota organismului normal; oportunişti se pot găsi printre saprotrofi (de ex. Nocardia sp.).

≠ speciile din microbiota normală, desi unele pot determina infecţii oportuniste.

Pentru precizarea conceptului de MO oportunist, s-au stabilit următoarele condiţii:

Microorganismul trebuie să fie izolat de mai multe ori, din leziunile semnificative clinic, la gazde compromise din punct de vedere imunologic;

MO trebuie să fie semnificativ mai frecvent prezent şi izolat în circumstanţele respective decât în restul populaţiei;

Asocierea nu trebuie să fie determinată de o circumstanţă care afectează atât sensibilitatea gazdei, cât şi pe cea a MO-lui;

Asocierea nu trebuie să fie indirectă, conjuncturală; de ex., s-a demonstrat că salmonelozele sunt mai frecvente

şi mai severe la pacientii gastrectomizaţi, decât la indivizii martori de aceeaşi vârstă şi acelaşi sex; relaţia nu este specifică celor 2 stări (gastrectomie şi infecţie), ci este determinată de hipoclorhidria consecutivă intervenţiei chirurgicale, care scade efectul bactericid al sucului gastric.

* Lista bacteriilor implicate in infecţii oportuniste – f. lungă şi incompletă, de multe ori fiind ignorate şi considerate contaminanţi întâmplători, astfel că apar pe buletinele de analiză rareori.

Parazitismul • relaţie în care un organism se hrăneşte cu celulele, ţesuturile sau lichidele

corpului altui organism viu, care poate suferi prejudicii, mai mult sau mai puţin severe;

• relaţia parazit-gazdă este, în general, de relativ lungă durată - paraziţii cei mai bine adaptaţi fiind cei care nu îşi distrug gazda, deoarece aceasta ar însemna şi dispariţia lor (Burnet - premiul Nobel, 1960).

• Parazitismul se poate manifesta în grade diferite ~550 bacterii patogene pt. om / animale: • - extracelular – ex.: Staphylococcus sp., Streptococcus sp., Pseudomonas sp.,

Bordettela pertussis, Vibrio cholerae, Neisseria sp., Mycoplasma sp. etc.; Clostridium tetani, C. perfringens etc.

• - facultativ intracelular – ex.: Mycobacterium tuberculosis, Salmonella typhi, Listeria monocytogenes, Brucella sp.

• - obligat intracelular – caracterizează bacteriile încadrate în familiile: Rickettsiaceae, Chlamydiaceae, Bartonellaceae.

In unele cazuri relaţia parazit-gazdă se manifestă cu In unele cazuri relaţia parazit-gazdă se manifestă cu mare specificitate :mare specificitate :

Ex. : Ex. : Mycobacterium leprae, M. tuberculosis, Salmonella typhi, Mycobacterium leprae, M. tuberculosis, Salmonella typhi, Shigella dysenteriaeShigella dysenteriae, care infectează natural numai specia umană; , care infectează natural numai specia umană;

- specif. este condiţionată de faza iniţială de - specif. este condiţionată de faza iniţială de recunoaştere şi recunoaştere şi aderare a M.O. patogene la nivelul unor receptori specifici aderare a M.O. patogene la nivelul unor receptori specifici de pe mb. de pe mb. celulelor-gazdă sensibile.celulelor-gazdă sensibile.

Bacteriile parazite intracelBacteriile parazite intracelular ular - au dezvoltat în evoluţie - au dezvoltat în evoluţie proprietăţi care le permit să se dezvolte în acest mediu; unele sunt proprietăţi care le permit să se dezvolte în acest mediu; unele sunt capabile să supravieţuiască chiar în interiorul M-fagelor, un mediu capabile să supravieţuiască chiar în interiorul M-fagelor, un mediu cunoscut ca impropriu, prin mecanisme care se opun procesului de cunoscut ca impropriu, prin mecanisme care se opun procesului de digestie intracelulară; digestie intracelulară; - ex. : - ex. : Mycobacterium tuberculosisMycobacterium tuberculosis- prez. un P.C. cu un conţinut - prez. un P.C. cu un conţinut bogat în lipide - ceruri (acizi micolici esterificaţi cu trehaloză), care le bogat în lipide - ceruri (acizi micolici esterificaţi cu trehaloză), care le protejează de activitatea enzimelor lizozomale.protejează de activitatea enzimelor lizozomale.

- - M.O. parazite → patogene;M.O. parazite → patogene;- corelaţia inversă nu este obligatorie- corelaţia inversă nu este obligatorie; există şi bacterii ; există şi bacterii saprotrofe (ex. saprotrofe (ex. Clostridium botulinumClostridium botulinum), incapabile să se multiplice în ), incapabile să se multiplice în organism (exc.: bot.infantil si de plaga), dar care pot fi patogene, organism (exc.: bot.infantil si de plaga), dar care pot fi patogene, datorită exotoxinelor eliberate în mediu, eventual ingerate de către gazdă.datorită exotoxinelor eliberate în mediu, eventual ingerate de către gazdă.

Microorganismele patogene şi proprietăţile lor definitorii 1) Patogenitatea ; 2) Virulenţa ;3) Fitness –ul – gradul de supravietuire in mediul extern, care influenteaza

transmisibilitatea si caracterul epidemic. 1) Patogenitatea - o proprietate esenţială a oricărui agent infecţios

= capacitatea unui M.O. de a determina apariţia unui proces infecţios (persistenţa +/- multiplicarea în organismul gazdei), de obicei decelabil din punct de vedere clinic prin starea de boală, atunci când pătrunde în mod natural sau când este introdus experimental în organismul unei gazde sensibile.

Procesul infecţios = infecţia (→ lat. inficere = a otrăvi, a deteriora)→ determinată de capacitatea agentului patogen de a se localiza şi multiplica în

organism, asigurând colonizarea tranzitorie sau de durată a gazdei, ca şi transmiterea la o nouă gazdă sensibilă. Infecţia: Inaparentă (asimptomatica) – starea de purtator Aparenta, manifestă (simptomatică) → evoluţie asociată cu perturbarea stării normale de

sănătate a organismului-gazdă şi cu fenomene de disconfort, boala infecţioasă având de multe ori un tablou clinic caracteristic.

• Pentru apariţia unui proces infecţios sunt necesare anumite condiţii sau verigi ale lantului infectios:

Izvorul de infecţie generator de agenţi infecţioşi; Calea de eliminare a agentului infecţios; Calea de transmitere de la izvor la un organism sensibil; Poarta de intrare a agentului infecţios în organismul sensibil.

Patogenitatea - o proprietate de specie, apăruta în cursul coevoluţiei agenţilor patogeni cu

organismele-gazdă;= însuşirea potentială a unui agent infecţios de a infecta şi de a produce îmbolnăvirea

organismelor receptive, sensibile. ◦ unele specii bact. sunt patogene, cu grade de virulenţă diferite de la o tulpină la alta

(Bacillus anthracis, Corynebacterium diphteriae, Clostridium tetani, Salmonella sp.);◦ altele sunt întotdeauna nepatogene datorită incapacităţii lor de a se stabili şi de a se

multiplica într-un organism animal (Azotobacter sp., Nitrobacter sp., Rhizobium sp. etc.);◦ * intre aceste extreme → sp. condiţionat patogene, oportuniste;

işi manifestă potenţialul patogen doar în anumite condiţii.

- se caracterizează prin 4 proprietăţi esenţiale:◦ capacitatea de a pătrunde şi a se localiza în organismul-gazdei;◦ multiplicarea în ţesuturile gazdei (+/- producere de toxine) şi/sau invadarea acestora; ◦ capacitatea de a stimula un răspuns imun şi de a rezista mecanismelor de apărare ale

gazdei (nespecif., specifice); ◦ producerea de leziuni, manifestate prin simptome de boală (pato-gene).

* agenţii patogeni cel mai bine adaptaţi pentru a supravieţui sunt cei care provoacă infecţii uşoare, cu un număr mare de îmbolnăviri subclinice şi cei care determină o imunitate slabă, de scurtă durată.

2) Virulenţa= capacitatea unei tulpini date a unui microorganism patogen, aflată într-o

anumită fază de creştere, de a se localiza, de a coloniza, de a se multiplica şi, eventual, de a invada celulele şi ţesuturile organismului-gazdă şi de a produce toxine, determinând o stare patologică la o anumită gazdă, atunci când este introdus în organismul acesteia în condiţii bine definite.

◦ * ac. definiţie → o viziune ecologică a relaţiei obligatorii dintre parazit şi gazdă în determinarea bolii, ca şi a gradului său de gravitate, dependent de particularităţile celor doi parteneri la momentul stabilirii relaţiei.

= o proprietate multifactorială, care exprimă cantitativ gradul de patogenitate al unei tulpini pentru o anumită gazdă şi este determinată de însumarea unor însuşiri diferite şi independente, cum sunt capacitatea de infecţiozitate, de agresivitate/invazie, de toxigenitate etc.

◦ datorită acestor însuşiri, agentul patogen poate să reziste mecanismelor de apărare ale gazdei, nespecifice şi specifice;

◦ dacă agentul patogen este capabil să reziste şi să se adapteze, să se multiplice, va determina starea de boală, cu simptome +/- intense, în funcţie de gradul de virulenţă a tulpinii agentului infecţios respectiv.

VIRULENTA= o proprietate de tulpină – determinata de gene de virulenta

-variază - de la o tulpină la alta în cadrul aceleiaşi specii ; - la aceeaşi tulpină în timp ; - mecanisme: - transfer genetic (câştig sau pierdere de gene de virulenţă);

- conjugare – transfer de plasmide; - transformare; - transductie → conversie fagica - ex.: Streptococcus pyogenes– ag.pat.al amigd., faringite *tulpini lizogene - ‘’ ‘’ scarlatinei (tox.eritrogena=t.Dick). - mutaţii sau retromutaţii ;

* virulenţa poate fi influenţată şi de:◦ statusul imunologic al organismului-gazdă = terenul faţă de care se manifestă virulenţa; ◦ ex.: inf. cu micobacterii atipice, paratuberculoase: Mycobacterium kansasii, M. avium-

intracellulare (patogen oportunist frecvent prezent la pacientii cu SIDA);◦ densitatea populat. relativa a ag. pat. oportunist , component al microbiotei normale:

◦ Candida sp., Clostridium difficile .

DL 50 =DL 50 = cantitatea minimă de microorganisme / toxină care cantitatea minimă de microorganisme / toxină care determină moartea a 50% dintre animalele inoculate. determină moartea a 50% dintre animalele inoculate.

Virulenţa - cuantificată experimental; – iniţial, se aprecia în funcţie de cantităţile minime de bacterii sau de toxină capabile să

producă moartea animalelor la care erau administrate şi se exprima prin doza minimă letală =DML

DML = cantitatea minimă de bacterii / toxină care produce infecţia / intoxicaţia şi moartea tuturor animalelor receptive,

raportată la: o anumită specie animală, cu o greutate standard şi la o anumită perioada de timp.

• Pentru a evita erorile legate de variaţiile individulale ale organismelor-gazdă, determinările se fac în prezent pe loturi mari de animale (de regulă 10) şi se exprimă prin doza letala 50.

Factori de virulenţă Virulenţa este determinată de mai mulţi factori de virulenta:

◦ infecţiozitatea ;◦ agresivitatea / invazivitatea in org. gazdei;◦ capacitatea de aderenţă/invazie la substratul celular sensibil ;◦ toxinogenexa.

Infecţiozitatea = capacitatea agenţilor patogeni de a stabili un focar infecţios primar, ocupând un anumit teritoriu în organismul-gazdă; pentru aceasta este necesar un numar minim de bacterii invadante = doza infectanta;

Agresivitatea sau invazivitatea = capacitatea microorganismelor patogene de a se localiza, de a se multiplica şi coloniza organismul gazdei, eventual de a difuza sau invada organismul gazdă pe diferite căi (cale vasculară, nervoasă, prin ţes.conjunctiv)

◦ nu este o proprietate obligatorie la bacteriile patogene; există bacterii neagresive care determină îmbolnăviri grave, cu efect letal: unele pot provoca un focar infecţios local, rămânând cantonate la acel nivel; ex. : Corynebacterium diphteriae, ag. patogen al difteriei, care se localizează la nivelul

orofaringelui şi elimină o toxină foarte puternică, ce ajunge în fluxul sanguin şi difuzează în tot organismul ;

* tulpinile lizogene – fagul β integrat in crs. codifica tox.difterica Streptococcus pneumoniae nu produce toxine, dar are o mare capacitate de invazie în ţesutul

pulmonar datorită multiplicării intense, urmate de modificări structurale şi funcţionale ale acestuia ce pot conduce la exitus.

Doza infectanta

Valori medii, in general - > 106

E. coli: mare (106 - 108 celule);Salmonella sp. : relativ mare (> 105 celule);Vibrio cholerae: relativ mare (104 - 106 celule);Bacillus anthracis : relativ mare (104 spori);Campylobacter jejuni: mica (500 celule);Francisella tularensis: f. mica(10-50 celule);Shigella sp.: f. mica(10 celule);E. coli O157:H7 (EHEC): f. mica(< 10 celule);Coxiella burnetii: f. mica( 1- 10 celule);________________________________________Cryptosporidium parvum: f. mica(10 to 30 oochisti);Entamoeba coli: extrem de mica (de la 1 chist).

• Agresivitatea

– determinată de capacitatea agentului patogen de a sintetiza şi elibera o serie de factori de difuziune denumiţi generic agresine - lipsite de toxicitate, dar care creează condiţii ce asigură răspândirea bacteriilor, favorizând şi multiplicarea lor.

• Bacteriile foarte agresive determină infecţii grave, mortale;

– Ex.: Bacillus anthracis, ag. patogen al antraxului – are efect letal prin capacitatea mare de multiplicare şi formarea de trombusuri ce astupă capilarele

• → fenomene de hipoxie, ischemie şi necroză tisulară • + producerea de toxine.

• Agresinele - favorizează colonizarea gazdei de către ag. patogen, = o etapă sine qua non a oricărui proces infectios, prin următoarele mecanisme:

• facilitează difuzia agentului patogen în ţesuturile gazdei ;• interferă cu mecanismele de apărare ale gazdei, reducându-le eficienţa;• potenţează infecţiozitatea agenţilor patogeni.

1) Factori de difuziune şi invazie - o serie de enzime bacteriene cu acţiune asupra unor celule/molecule din

tesuturile gazdei, care facilitează diseminarea sau invazia agentului patogen în organism, prin alterarea integrităţii tisulare, prin citoliza locală sau la distanţă a unor celule sensibile (leucocite, hematii), prin activarea mecanismelor fibrinolitice, cum ar fi:

hialuronidaza → depolimerizează hialuronatul din ţesutul conjunctiv, pe care îl fluidifică, facilitând diseminarea agentului patogen în organism (ex.: Str. pyogenes);

colagenaza → enzimă degradativă a colagenului, produsă de Clostridium perfringens, C. histolyticum, cu efect de dezintegrare a ţesutului muscular;

exfoliatine → enzime ce degradează proteinele intercelulare, acţiunea lor având un efect de anulare a barierei tegumentare în calea agenţilor infecţioşi (ex.: anumite tulpini de S. aureus, agenţi etiologici ai sindromului de şoc toxic = TSS);

lecitinaza (fosfolipaza C) produsă de Clostridium perfringens, S. aureus, Pseudomonas sp. → scindează lecitina (component al membranei celulare) în fosforilcolină şi diglicerid, având un efect citolitic (asupra diferitelor ţesuturi, hematiilor, leucocitelor);

fibrinolizine (streptokinaza, stafilokinaza) → lizeaza cheagul sanguin format ca reacţie de apărare locală, favorizând diseminarea bacteriilor din reţeaua de fibrină;

toxine enzime → acţiune selectivă asupra anumitor celule ale gazdei: hemolizine şi leucocidine;

enzime ce degradeaza ADN: streptodornaza, DN-aza stafilococică.

2) Agresine care interferă cu factorii celulari şi umorali bactericizi nespecifici ai gazdei (fagocitele, sist. complement);

– efecte atribuite polizaharidelor capsulare şi unor componente ale peretelui celular;Exemple:

• - S. aureus, M. tuberculosis → sintetizează molecule cu efect chimiotactic negativ → fagocitelor; • - Str. pneumoniae, Haemophilus influenzae, Klebsiella pneumoniae, Bacteroides fragilis →

materialul capsular electronegativ inhibă aderenţa acestor bacterii la membrana fagocitelor (PMN, macrofage), datorită forţelor electrostatice de respingere, care se manifestă în cazul bacteriilor neopsonizate de către complement şi anticorpi (C3b, IgG), deci la începutul unei infecţii;

• - materialul polimeric capsular ce conţine acid sialic - nu are efect activator→căii altern. a SC• - Str. pyogenes → produce o enzimă care degradează C5a – un chemoatractant puternic; • - Brucella sp. → efect de leucopenie marcată, prin efect direct asupra măduvei hematogene;

• - anumite specii şi tulpini bacteriene sintetizează factori de virulenta, cu ajutorul cărora inactivează factorii microbicizi ai gazdei , numiti defensine:

– catalaza, superoxiddismutaza - din fagocite;– proteinele sistemului complement ce determină aşa-numitul efect bactericid al serului, la care bacteriile Gram

pozitive sunt natural rezistente, sensibile fiind cele Gram negative, în general; Defensine = proteine cationice cu g.m. mica (bogate in arginina), cu 18-45

AA, ce contin la vert. 6– 8 resturi de cisteina conservate; prez. la vertebrate si nevert. (+ plante); - peptide cu rol in apararea gazdei fata de bacterii, fungi, virusuri +/- anvelopa;- celule ale S.I. contin aceste peptide care participa la uciderea bacteriilor endocitate (de ex. de PMNN si majorit. celulelor epiteliale).

Majoritatea defensinelor functioneaza prin legarea de membrana celulelor microbiene si odata inglobate se produc defecte ale membranei (similare porilor), care permit pierderea ionilor esentiali si a nutrientilor.

3) Factori care interferă cu răspunsul imun –– M.O. patogene pot supravieţui în organismul-gazdă prin mecanisme care reduc eficienţa răspunsului

imun sau îl anulează; de ex.:

• Antigenele heterofile – consecinte:– 1) asemănarea chimică a anumitor componente bacteriene (Ag) cu componente ale gazdei →

imunogenitate redusa → agenţii infecţioşi respectivi vor fi toleraţi;– LPS din P.C. al bacteriilor Gram negative ~ Ag de histocompatibilitate;

• - 2) Ac specifici vor reacţiona încrucişat cu Ag ~ ale gazdei , consecinta• → complicaţii imunologice de tip autoimun în cazul infecţiilor cronice;• Ex.: Streptococcus pyogenes β-hemolitic, serogrup A :

- proteina M ~ dpdv chimic cu constituenţi ai fibrei miocardice – cardita reumatismala; - capsula conţine acid hialuronic, ce intră şi în compoziţia ţes. Conjunctiv – reumatism degenerativ;

• Agenti infectiosi mascaţi si protejati faţă de efectorii imunitari ai gazdei;• Ex: - Staphylococcus aureus - coagulaza → coagularea plasmei → izolarea celulelor bacteriene într-un

strat de fibrină, protector; - Treponema pallidum - prezintă un înveliş - teaca externă (Polizah., P, L) care adsoarbe proteine

serice şi protejează bacteriile împotriva efectorilor imunitari ai gazdei;

• Epitopi liberi in mediu – comp. ch.care diminuează intensitatea răspunsului imun:• - Klebsiella pneumoniae eliberează Ag solubile de suprafaţă (polizaharide capsulare) care

reacţioneaza cu Ac liberi (C.I.), ce nu se mai pot lega de celulele bacteriene, reducând astfel eficienţa răspunsului imun specific;

• Alterarea functiei Ac-lor - proteina A stafilococică şi proteina G streptococică din structura P.C. al acestor bacterii leagă moleculele de Ig (la nivelul Fc), cu efect de învelire a celulelor bacteriene in Ac, dar într-o manieră diferită, astfel că inhibă opsonizarea, fagocitoza opsonică, activarea SC pe c. clasica.

Factori care interfera cu rasp. imun

M.O. patogene prezinta molecule specifice de suprafata, numite pathogen associated molecular patterns (PAMPs) (de ex. resturile de manoză prezente pe suprafaţa bacteriilorresturile de manoză prezente pe suprafaţa bacteriilor), cu efect cu efect de de creştere a sintezei de creştere a sintezei de IL-6 IL-6 (imp. mediator al febrei, ca si IL-1) (imp. mediator al febrei, ca si IL-1) de catre M-fagele gazdei;de catre M-fagele gazdei;

- IL-6 stimulează ficatul să producă o proteină care se leagă specific de - IL-6 stimulează ficatul să producă o proteină care se leagă specific de resturile de manoza de pe suprafaţa bacteriilor (resturile de manoza de pe suprafaţa bacteriilor (MBP=manose binding proteinsMBP=manose binding proteins), ),

determinând schimbări conformaţionale şi blocarea activarii SC; determinând schimbări conformaţionale şi blocarea activarii SC; astfel, în infecţiile acute, bacteriile care nu activează repede SC sunt protejate;astfel, în infecţiile acute, bacteriile care nu activează repede SC sunt protejate;

- aceste mol. PAMPs se leaga de un grup important de molecule - efectori ai imunitatii innascute, numiti pattern recognition receptors (PRPs), inclusiv receptorii Toll-like receptors (TLRs), destinati sa detecteze patogenii; acestia sunt prezenti pe suprafata celulelor, ca si a compartimentelor intracelulare si induc cascadele de semnalizare intracelulara cu efect de stimulare a sintezei de citokine.

Inactivarea enzimatica a Ac

• – in general, bacteriile care colonizează mucoasele, au proprietatea de a elabora

enzime extracelulare- sIgA proteaze, ce inactiveaza sIgA prezenta in toate secreţiile;

• - ex.: Str.pneumoniae, • Haemophilus influenzae, • Neisseria meningitidis, N. gonorrhoeae

- elimina proteaze ce clivează moleculele subclasei IgA1, în fragmentele Fab şi Fc; moleculele subcls.IgA2 sunt rezistente la proteoliză, deoarece le lipseşte o secvenţă de 16 aminoacizi situată lângă regiunea balama, care conferă sensibilitate la proteoliza enzimatică;

- cu excepţia bacteriei N. gonorrhoeae, sinteza sIgA proteazelor este asociată cu prezenţa capsulei, care are efect antifagocitar;

- în replică, organismul gazdă produce Ac anti-IgA proteaze (din cls. IgA şi IgG).

Pattern-ul factorilor de virulenta

– specific fiecarei tulpini apartinând unei specii patogene –- Se evidentiaza in laborator prin insamantarea tulpinilor de studiat

pe medii speciale, ca si prin infectii experimentale in vitro (a unor culturi de celule animale/ umane in vitro) sau in vivo (pe animale sensibile de laborator).

- Caracterizarea completa a pattern-ului de virulenta, include - Caracterizarea completa a pattern-ului de virulenta, include si evidentierea unor enzime metabolice si evidentierea unor enzime metabolice (caracter de (caracter de specie/tulpina)specie/tulpina): :

- amilaza, lipaza, cazeinaza, gelatinaza etc. - amilaza, lipaza, cazeinaza, gelatinaza etc. – – influenteaza gradul de adaptabilitate la mediul gazdei (pentru utilizarea influenteaza gradul de adaptabilitate la mediul gazdei (pentru utilizarea de reziduuri – din digestie, din tesuturi necrozate) sau din mediul extern.de reziduuri – din digestie, din tesuturi necrozate) sau din mediul extern.

*** *** Exprimarea coordonata a factorilor de Exprimarea coordonata a factorilor de virulenta,virulenta, in functie de conditiile de mediu in in functie de conditiile de mediu in general, de etapa procesului infectios general, de etapa procesului infectios (reflectare a (reflectare a principiului economiei,eficientei>, ca si a marii capacitatii de principiului economiei,eficientei>, ca si a marii capacitatii de adaptare la mediu).adaptare la mediu).

Componente parietale cu rol in agresivitatea bacteriilor

• - proteinele membranei externe din P.C. al bacteriilor Gram negative, pe langa rolul structural, îndeplinesc şi alte funcţii (= proteină poate avea mai multe funcţii);

• - rolul lor în virulenţă se realizează în principal pe trei căi: – 1) participarea la procesul de încorporare a fierului - siderofori - …; – 2) mediatori de aderenţă la celulele sensibile; – 3) mediatori de invazie, numiţi invazine – care determină endocitarea bacteriilor de către

celula gazdă (cu ajutorul filamentelor de actină, suportul mecanic al vălurilor membranare); ◦ invazia constituie un mecanism principal de virulenţă la speciile patogene Salmonella typhi, Shigella

dysenteriae, bacterii care după invazie se multiplica masiv intracelular şi lizează celula-gazdă; - la bacteriile condiţionat –patogene, invazia este un factor secundar de virulenţă (tulpini patogene de E.

coli, Citrobacter sp. etc.; invazia nu este urmată de multiplicarea bacteriilor, fiind doar un mijloc de persistenţă al acestora; determină inf.cronice, recidivante.

• - peptidoglicanul (mureina), constituentul major al P.C. la bacteriile Gram pozitive (80 – 90 % din g.usc. a peretelui) , pe langa rolul structural, este implicat si in patologie;

• - efect artritogen - fragmente mici de P.C. (g.m. 5,3 x 106 Da) → artrite acute;• - fragmentele mari → artrite cronice cu debut tardiv; • - alte efecte: pirogen, somnogen, mitogen, inflamator • - LP şi acizii teichoici – Ag-le ce activează sistemul complement, au efect mitogen, imunogen, de

activare a funcţiei macrofagelor (efect inflamator).

Rolul cationilor Fe3+ în virulenţă Multiplicarea bacteriilor patogene în ţesuturile organismului gazdă – condiţionată de prezenţa obligatorie a Fe feric, într-o formă accesibilă metabolismului lor;

Fe - necesar pentru anumite r. enzimatice esenţiale pentru creştere; - un component cheie al catenei de transport al electronilor în membrana celulară (de respiraţie celulară); - în compoziţia SOD- la bact. Gram negative aerobe / aer. facultativ anaer. - SOD = enz. necesare în respiraţia aerobă pentru inactivarea ionului superoxid, intermediar al reducerii O2, înalt reactiv şi potenţial nociv; =mecanism de protecţie faţă de sist. microbicide dep. de O2 din fagocite.

Fe – este prezent în mediul natural, ca şi în organismul mamiferelor, în conc. suficiente pentru a asigura creşterea nelimitată a M.O., dar se găseşte în formă inaccesibilă; • un deficit minor - efect bacteriostatic;• un deficit major - efect bactericid (este inhibată proteosinteza).

Mecanismele insolubilizării fierului in organismul animal

Fe anorganic - insolubil în aerobioză şi la un pH în limite fiziologice; - in mediul natural Fe - legat de agenţi chelatori / complexoni (cu structură ciclică); - în organismul mamiferelor - legat în complexe organice cu proteine chelatoare;

→ bacteriile invadatoare trebuie să competiţioneze pentru Fe cu unii constituenţi celulari ca: feritina, hemosiderina, gruparea hem şi unele glicoproteine extracelulare, precum şi cu trasferina (TF) din sânge şi limfă, lactoferina din PMN;

→ ac.substanţe au afinitate pentru Fe şi sunt parţial saturate (TF - în prop.de 30%)

→ reducerea conc. fierului liber în organism la valori foarte mici(6x10-9 M) → efectul bacteriostatic al serului sanguin. → in infecţiile sistemice → o creştere intensă a TF din sânge ;

- LF eliberată din PMN se leagă de receptorii M-fagelor sechestrând Fe → reducerea disponibilităţii Fe pentru creşterea bacteriilor (hiposideremie).

Mecanisme de obţinere a Fe pentru creştere

E. coli - n sisteme biochimice care asigură translocarea Fe feric în celule - convertit în Fe feros (utilizat în celula bacteriană) ; - mecanismul principal - sinteza şi secreţia unor agenţi chelatori = siderofori, cu mare afinitate pentru fierul feric; sinteza - indusă de scăderea conc. Fe sub un prag critic (10 µM). - un M.O. poate sintetiza 1-2 siderofori – prez. la sp. patog.,comensale şi saprotr. Ex.- E. coli + alte enterobacterii condit.-patog.(Klebsiella sp., Enterobacter sp.) → enterocheline (-bactine);

- la E. coli – un factor esenţial de virulenţă la tulpinile EPEC şi EIEC, ca şi la cele izolate din inf. extraintest. – ExPEC (septicemii, meningita neonatorum, infecţii urinare = UPEC).

- la enterobacterii patogene: Shigella sp., Salmonella sp., Yersinia sp.- denumiri generice, dar si dupa specia producătoare:

•Aerobacter aerogenes - aerobactina; •Neisseria gonorrhoeae- gonobactine; N.meningitidis- meningobactine;•Pseudomonas sp.- piocheline.

Sideroforii – secretaţi si în mediu; - complexele Fe-siderofori - internalizate şi apoi extras Fe;

*Alte bacterii, mai puţin virulente - nu produc siderofori, dar pot internaliza aceste complexe şi captaFe.

Toxinogeneza= capacitatea unor = capacitatea unor microorganisme patogenemicroorganisme patogene de a produce in cursul metabolismului una de a produce in cursul metabolismului una sau mai multe substante toxice. sau mai multe substante toxice. -Toxina = o subst. care poate provoca efecte patologice/alterarea starii fiziologice normale a organism.

Toxinele = otravuri microbiene ce afecteaza profund initierea si evolutia unei infectii, Toxinele = otravuri microbiene ce afecteaza profund initierea si evolutia unei infectii, deoarece deoarece o singura toxina poate face ca un M.O. sa fie virulento singura toxina poate face ca un M.O. sa fie virulent . .

- produse - produse in vitroin vitro – toxinele – toxinele pot fi injectate la animale si reproduc manifestarile pot fi injectate la animale si reproduc manifestarile patologice ale infectiei si efecte letale. patologice ale infectiei si efecte letale.

-Nu numai bacteriile parazite produc toxine, ci si unele bacterii saprotrofe Nu numai bacteriile parazite produc toxine, ci si unele bacterii saprotrofe ((Clostridium Clostridium

botulinumbotulinum) ) !!Pentru ca efectul toxic sa se produca, toxinele trebuie sa fie eliberate din celule si sa fie Pentru ca efectul toxic sa se produca, toxinele trebuie sa fie eliberate din celule si sa fie solubile in umorile organismului ; solubile in umorile organismului ; - dupa sinteza in celulele bacteriene :- dupa sinteza in celulele bacteriene :

- pot fi eliberate din celule in mediul extracelular -- pot fi eliberate din celule in mediul extracelular - exotoxine exotoxine (Prot.) (Prot.)-ramân in celulele bacteriene, fiind eliminate dupa autoliza- ramân in celulele bacteriene, fiind eliminate dupa autoliza- endotoxine endotoxine (LPS, LP) (LPS, LP)

Proprietatea EXOTOXINE ENDOTOXINESursa Anumite specii ale bacteriilor

Gram poz. si Gram neg.

Peretele celular al majoritatii

bacteriilor Gram negativeSecretate de celule Da NuStructura chimica Polipeptide LipopolizaharideLocalizarea genelor

Plasmide sau bacteriofagi Cromosomul bacterian

Toxicitate Mare (doza letala este de ordinul a 1µg)

Redusa (doza letala este de ordinul a sute de µg)

Efecte clinice Diferite efecte Febra, stare de socModul de actiune Diferite moduri:

ADP-ribozilare, proteaze, lecitinaza (tox. form. de pori), superAg

Prin intermediul TNF si IL-1

Antigenitate Induc titruri mari de Ac, numiti antitoxine

Slab antigenice

Vaccinuri Pot fi transformate in toxoizi (anatoxine), folositi ca vaccinuri

Nu pot fi transformate in toxoizi si nu exista alte vaccinuri disponibile

Termostabilitate Distruse rapid la 60ºC (cu exceptia enterotoxinei staf.)

Stabile la 100ºC, timp de 1h

Boli tipice Tetanos, botulism, difterie etc. Meningococemie, infectii cu bacili Gram negativi

Exotoxine: structura chimica Exotoxine: structura chimica si mecanism de actiune si mecanism de actiune = Molecule mici, putine legaturi disulfidice,

rigiditate scazuta → favorizeaza transferul prin invelisurile celulare

Dupa sinteza - molecula de toxina este transferata prin peretele celular (prin reteaua mureinica a bacteriilor Gram pozitive, iar in cazul bacteriilor Gram negative si prin membrana externa);

Structura subunitara de tip A-B: A – partea activa, toxica, B – subunitatea polipeptidica cu care se ataseaza de receptorii celulelor sensibile;Subunitatea A legata printr-un peptid linker si o singura legatura disulfidica la subunitatea B

Etape: Activarea Internalizarea toxin-receptorului Traversarea prin mb., in citosolActiune asupra tintei celulare – exista 4 activitati enzimatice ale proteinelor toxice care actioneaza intracelular

• LPS – fixare la o proteina din plasma:• Complexul → receptorul CD11/CD18 si pe un receptor nespecific de pe suprafata M-fagelor ;

•complexul LPS-LBP – capabil sa lege molecula CD14 prezenta pe M-fage, neutrofile si plachete.

•Efecte:•Plachetele elibereaza mediatorii: prostaglandin E2, tromboxan A2, si PAF (factorul de activare a plachetelor)•mediatorii → agregarea plachetelor, si fenomene de coagulare si tromboza• M-fagele si PMNN activate elibereaza radicali de oxigen, si oxid nitric → cauzeaza relaxarea muschilor netezi.

• LPS - printre cei mai potenti inductori ai eliberarii citokinelor din M-fage.

•raspunsurile plachetelor si celulelor inflamatorii – dezvoltate aparent sa raspunda rapid la prezenta unor potentiali patogeni;

• un asemenea raspuns defensiv poate sa se transforme foarte usor in efecte sistemice nocive, - cauzat de mari cantitati de LPS eliberate consecutiv citolizei sau ca urmare a multiplicarii bacteriilor in sânge = SOCUL ENDOTOXIC

Endotoxine: structura chimica si mecanism de actiune

SISTEME DE SECRETIE:

• T3SS— o cale de secretie / de export al unor proteine bacteriene pentru a le injecta in citosolul celulelor EK ale gazdei; aparat ~ mecanism de seringa comun pt. multi patogeni Gram-negativi; efect de modulare a functiilor celulei – gazda (cunoasterea lor – noi perspective terapeutice); este activat dupa contactul cu cel-gazda si depinde de proteine specifice de control, incluzând regulatori transcriptionali si tipul III de chaperone.

• tipul IV al fam. sist. de secretie (TFSS=T4SS) – mediaza secretia sau transferul celula- celula al unor factori de virulenta proteici sau complexe proteine – ADN (“conjugare adaptata”) –

– prototip - Agrobacterium tumefaciens – “T-DNA transfer machine”, care elibereaza particule nucleoproteice oncogenice in celulele plantei;

• Sp. patogene la om: Bordetella pertussis, Legionella pneumophila, Brucella spp. si Helicobacter pylori, Rickettsia prowazekii, Bartonella sp.,

– utilizeaza acest tip IV de sistem de secretie pt. a exporta proteine efectoare in mediul extracelular sau in citosolul cel. de mamifere.

Toxina (T.) Sp.bacteriana producatoare Mecanism de actiune

T. bacilului antraxului (EF)

Bacillus anthracis Factorul edem (EF) - adenilat ciclaza – cauzeaza niveluri crescute de AMP ciclic intracelular in fagocite si formare de pori (canale de ioni) in membrane

T. carbunoasa Bacillus anthracis Factorul letal (LF)- proteaza dep.de Zn++ , induce eliberare de citokine

T. pertussis Bordetella pertussis Adenilat ciclaza - actioneaza local – creste niv. de AMPc intracelular in fagocite, det. formare de pori (canale de ioni) in membrane (hemoliza)

T. holerica Vibrio cholerae ADP ribozilare a proteinelor G, stimuleaza niveluri crescute de cAMP in celulele tractului gastro-intestinal ; secretie de apa si electroliti

T. LT E. coli Escherichia coli ETEC Similara toxinei holerei

T. ST E. coli Escherichia coli ETEC Stimuleaza guanilat ciclaza, det. secretie de apa si electroliti in epiteliul intestinal

T. Shiga Shigella dysenteriae Sectioneaza enzimatic ARNr →inhiba sinteza proteica in cel.sensibile

T. perfringens Clostridium perfringens Adenilat ciclaza – cauzeaza niveluri crescute de cAMP intracelular in celule epiteliale

T. botulinica Clostridium botulinum Proteaza dep. de Zn++ ; inhiba neurotransmitatorul activator (acetilcolina) din sinapse neuromusculare → paralizie flasca

T. tetanica Clostridium tetani Proteaza dep. de Zn++ ; inhiba neurotransmitatorul din sinapse inhibitorii (glicina) → paralizie spastica

T. difterica Corynebacterium diphtheriae ADP ribozilare a factorului de elongatie 2 (EF2) → inhibarea sintezei proteice

Toxina A Pseudomonas aeruginosa Inhiba sinteza proteica

T. stafilococice Staphylococcus aureus Masiva activare a sist. imunitar, inclusiv limfocite si M-fage → emesis

- TSST-1 Staphylococcus aureus Act. asupra sist. vascular cauzand inflamatie, febra si soc; superAg

- exfoliatina Staphylococcus aureus Separare intraepidermala; superantigen

T. Eritrogena Streptococcus pyogenes, tulpini lizogene

Cauzeaza inflamatie, febra si soc; superantigen

Patotipurile (virotipuri) tulpinilor de E.coli cu potenţial diareagenic; unele produc si toxine: LT - toxina termolabilă (cholera-like); ST- tox. termostabilă; SLT - tox. Shiga-like;- la toate patotipurile – aderenta la substratul celular este prezenta – rol cheie.

Toxine bacteriene Toxine bacteriene cu caracter de cu caracter de SUPERANTIGENESUPERANTIGENE

Toxine care produc stimularea policlonala a limfocitelor T → clasificate ca supernatigene;

- Spre deosebire de Ag-le obişnuite care activează una – câteva clone de limfocite Th, anumite toxine bacteriene se leagă direct de moleculele CMH clasa II, fără a mai fi internalizate şi prelucrate. Aceste complexe interacţionează cu lanţul al receptorului T celular (V al TCR) al multor celule Th, activează un mare număr de clone limfocitare, determinând eliberarea consecutivă a unor mari cantităţi de IL-2, ca şi de IL-1 din M-fage;

Efecte: Induc o stimulare nespecifica a unei proportii mari din totalul de limfocite T ale gazdei (8 -40% depinzand de tipul de toxina);

Limfocitele T → eliberare masiva de citokine – Il-2 si Il-1 →varietate de consecinte patologice: febra, greata, slabiciune, diaree si soc sistemic;

Pot activa alte celule, cum ar fi mastocitele;

Clonele limfocitelor T amplificate de superAg, ulterior mor (apoptoza)- frecvent, fie devin inactive dupa stimulare → imunodepresie

Factori de virulenta - efecte- Aderenţa unui număr relativ mic de microorganisme patogene la celulele sensibile ale gazdei ;- Creşterea şi multiplicarea în organismul gazdei + Rezistenta la mecanismele de apărare antiinfecţioasă ale gazdei ► stabilirea unui focar infecţios

► colonizarea situsului (ex.muc.resp., intest., urinară, genitală) sau a întregului organism ►invazie Cu cât este mai virulent (infecţios, aderent, agresiv, +/- toxigen), cu atât un M.O. patogen rezistă mai bine la mecanismele de apărare ale gazdei, pe care o colonizează. Rezistenţa (persistenta)- în gazdă este influenţată şi de capacitatea unor structuri de suprafaţă ale patogenilor din categoria adezinelor, de a suferi fenomenul variaţiei antigenice ►ineficienţa răspunsului imun specific al gazdei faţă de noile variante antigenice, apărute ca efect al presiunii imunologice a gazdei.

Tipuri de infecţii în funcţie de gradul de extindere:

• 1) infecţii localizate – reacţiile de apărare ale gazdei sunt încă eficiente;• 2) infecţii generalizate- reacţiile de apărare sunt mai putin eficiente si nu se pot opune agentului infecţios

(care în mod normal ar putea fi localizat).• 1) Infecţia locală/de focar - produsă de ag. patogeni care rămân la poarta de intrare în organism, difuzând

pe cale sanguină sau nervoasă doar produşii toxici secretaţi - infecţia de focar este însoţită de o reacţie inflamatorie locală minimă şi de manifestări la distanţă, determinate de produşi toxici, enzimatici eliberaţi la nivelul focarului;

• 2) Infecţiile generalizate sau invazive - după o perioadă de multiplicare la poarta de intrare, agenţii patogeni diseminează în organism, prin:

• contiguitate : cei cu multiplicare intracelulară (virusuri, rickettsii, chlamidii);• continuitate : infecţii cavitare- infecţii respiratorii, care avansează spre trasee înguste şi determină

bronşite, spre ţesutul pulmonar- pneumonii, spre pleura- pleurite; ~ infecţii genitale si urinare;• cale limfatică- agenţii patogeni sunt preluaţi de la suprafaţa tegumentului şi mucoaselor de către cel.

dendritice, trec in limfă şi ajung în ganglionii limfatici;– Daca sunt ag. inf. sunt numerosi, ganglionii nu-i pot reţine eficient, astfel că aceştia trec în sânge, determinând de

ex. bacteriemie (bacteriile sunt inca în număr mic), consecutivă infecţiilor uşoare, extracţiilor dentare, intervenţiilor chirurgicale; în sânge bacteriile nu se multiplică (cu excepţia Yersinia sp., B. anthracis), dar pot provoca infecţii regionale (+/-extinse) sau infecţii generalizate;

– dintr-o infecţie regională, pe cale circulatorie, pot apărea localizări secundare unice sau multiple (miliare), evoluând spre o infecţie generalizată sau septicemie;

– infecţiile septicemice - se caracteriz. printr-un număr mare de bacterii în sânge, datorită descărcării masive dintr-o infecţie regională sau focar şi în aceste condiţii poate avea loc şi multiplicarea lor in sânge;

– uneori septicemia este însoţită de toxemie.

Alte manifestări clinice ale patologiei infecţioase

• Intoxicaţia – botulism alimentar (incidenţă mică) – datorat consumului de alimente contaminate cu

spori ai agentului patogen (Clostridium botulinum), incapabil să colonizeze gazda; în cursul germinării şi multiplicării în alimente (în general conserve sterilizate incorect), bacteriile sintetizează toxina botulinică, care va pătrunde în organism odată cu alimentele contaminate;

• Toxiinfecţia – bacteriile se multiplică la poarta de intrare în organism şi produc toxine care difuzează în organism;

– ex.: Clostridium tetani – toxina difuzează spre neuronii motori şi determină leziuni caracteristice; Corynebacterium diphteriae – se localizeaza în gât, toxina difuzând spre celulele musculare cardiace, celulele renale;

– toxiinfecţii alimentare (T.I.A.) – determinate de ingerarea alimentelor contaminate sau provenite de la animale bolnave;

• ex. de agenţi ai T.I.A, ce sintetizează enterotoxine: – Salmonella enteritidis, S. typhimurium, Staphylococcus aureus, Clostridium

perfringens, ETEC.

• Tipuri de evoluţie epidemiologică a infecţiei• Epidemiologia este ştiinţa care studiază căile de eliminare, transmitere şi pătrundere a

agenţilor infecţioşi în organismul gazdă. Din punct de vedere epidemiologic procesul infecţios are manifestări spaţio-temporale:

Caracteristici: 1) evoluţie sporadică - un număr limitat de cazuri de îmbolnăviri în unitatea de timp;2) evoluţie endemică – un număr de cazuri relativ mic, dar constant într-o colectivitate şi cu regularitate în

timp; variaţiile sezoniere au un rol în apariţia acestor infecţii cu caracter endemic, dar majoritatea indivizilor sunt imunizaţi;

3) evoluţie epidemică –un număr mare de cazuri de îmbolnăviri într-un interval scurt de timp; gradul de extindere poate fi diferit, la nivel de cămin, cazarmă, sat, oraş, ţară; ex. scarlatina, gripa, rujeola;

4) evoluţie pandemică – se caracterizează printr-o extindere rapidă (favorizată de mijloacele de transport pt. călători şi mărfuri) pe un areal larg, la nivel de ţări, continente; ex.- gripa - populaţia umana poate fi sensibilă la noua tulpina a agentului patogen, aceasta putând să determine o epidemie explozivă; după imunizarea populaţiei, incidenţa cazurilor scade.

• La apariţia de noi variante genetice şi antigenice (aparute prin recombinare, mutatii punctiforme), cu virulenţă mare, ale agentului infecţios respectiv, epidemia se poate repeta.

• Apariţia epidemiilor este influenţată de:– standardul economic al populaţiei (de ex. în cazul tuberculozei);– standardul social (de ex. în cazul bolilor cu transmitere sexuală).

Etapele procesului infectios

• Incubaţia – perioada iniţială, asimptomatică; de durata variabilă în funcţie de doza infectantă, virulenţa tulpinii, reactivitatea organismului.

– Agenţii infecţioşi se multiplică şi sintetizează substanţe toxice; uneori manifestă histotropism, multiplicându-se preferenţial în anumite ţesuturi şi organe: ex. Vibrio cholerae - în epiteliul intestinal, Brucella sp. - în placenta bovinelor, Rickettsia prowazecki - în endoteliul capilarelor, Bordetella pertussis – în mucoasa bronşică, B. anthracis – în tot organismul, fără tropism.

• Debutul bolii –apar primele simptome de boală, specifice sau nespecifice (febră, cefalee, frisoane, diaree); marchează începutul perioadei de invazie.

• Perioada de stare - bolile infecţioase prezintă un tablou clinic cu simptome caracteristice, de amplitudine maximă în această etapă;

– perioada este decisivă pentru procesul infecţios; la sfârşitul acesteia simptomele dispar brusc (in crysis) sau lent (in lysis);

• Perioada de convalescenţă – începe odată cu dispariţia simptomelor; titrul anticorpilor este maxim; pot conduce la sterilizarea focarului de infecţie sau pot conduce la starea de purtător.

– Ex. Salmonella typhimurium – bacteriile rămân cantonate în vezicula biliară, fiind eliminate prin materiile fecale; Streptococcus pyogenes (tulpini lizogene - agenţi patogeni ai scarlatinei) – bacteriile sunt eliminate timp de câteva săptămâni după perioada de stare.

• Infecţie cronica - organismul rămâne infectat şi elimină germeni mulţi ani, aceştia fiind într-o stare de echilibru cu gazda.

– Germenii rămân cantonaţi în viscere parenchimatoase, sinusuri, glande încapsulate (prostata), în pereţii arterelor mari, unde anticorpii nu au acces. Bolile cronice se pot reacutiza (recădere): tuberculoza, bruceloza, tifosul exantematic.

• Starea de purtător. Un organism este purtător al unor bacterii patogene, această stare putând fi precedată sau nu de o boală.