FACTORES DE VIRULENCIA

Definición

La patogénesis es un proceso multifactorial que depende del estado inmune del hospedador, la naturaleza de la especie o cepa (factores de virulencia) y el número de organismos en la exposición inicial.

DEFINICIONESDEFINICIONES

• PatogenicidadPatogenicidad:

Capacidad de un microorganismo para causar enfermedad

Se usa para describir o comparar especies

• VirulenciaVirulencia:

Grado de patogenicidad de un microorganismo

Se usa para describir o comparar cepas dentro de una especie

Invasividad:Invasividad:

Capacidad de un organismo para penetrar, sobrevivir a las defensas, multiplicarse y diseminarse.

ToxigenicidadToxigenicidad::

Capacidad de ciertos organismos para producir exotoxinas

DEFINICIONESDEFINICIONES

AMBIENTEHOSPEDADOR

PATÓGENO

TRIÁNGULO DE ENFERMEDAD

Entrada de bacterias

superficies vulnerables del cuerpo

Boca Ojos

Traumas

Tracto respiratorio

Artrópodos

Tracto genitourinario

GI

Penetración del patógeno

Adherencia ymultiplicación

Toxinas Invasinas Enzimas

FACTORES DE VIRULENCIA

ANIMAL ENFERMO

Intracelulares facultativos

Intracelulares obligados

Extracelulares

Membrana celular

Célula hospedador

a

RELACIÓN CON LA CÉLULA HOSPEDADORA

Factores de virulencia que promueven la colonización

Las bacterias deben: Adherir a células y resistir la eliminación (colonización) Contactar con las células Invadirlas Resistir fagocitosis y complemento Evadir las defensas Competir por el Fe y otros nutrientes

MECANISMOS DE DEFENSA

• Defensas constitutivasDefensas constitutivas: proporcionan protección general contra la invasión, colonización e infección. Se denominan naturales o innatas (inespecíficas).

• Defensas induciblesDefensas inducibles: producidas por exposición a un patógeno. Involucra la respuesta inmune y son específicas (adaptativas).

DEFENSAS CONSTITUTIVA

S

Se deben considerar los siguientes aspectos:

• Resistencia de especie

• Edad

• Sexo

• Estrés

• Malnutrición

• Enfermedad intercurrente

• Estado inmunitario

BARRERAS ANATÓMICAS

• Piel

• Membranas mucosas

• Tracto respiratorio

• Boca, estómago, intestino

• Tracto urogenital

• Ojos

• Sustancias antibacterianas (lisozima, saliva, sales biliares)

• Mecanismos de defensa de tejidos y sangre: lactoferrina, transferrina, fagocitos (macrófagos y PMN), sistema complemento y proteína de unión a manosa

DEFENSAS INDUCIBLES

InmunidadActiva

Natural

Artificial

Post infecciosa

Vacunas

Inmunidad Pasiva

Natural

Artificial

Calostro

Sueros hiperinmunes

ETAPAS FAGOCITOSIS

• Contacto entre fagocito y célula bacteriana

• Engolfamiento

• Formación del fagosoma

• Fusión con el lisosoma

• Muerte y digestión

• PRESENTACIÓN DE ANTÍGENOPRESENTACIÓN DE ANTÍGENO

1.Tropismo tisular

2.Especificidad de especie

3.Especificidad genética dentro de una especie

Adherencia específica de bacterias a las superficies de células y tejidos

ASPECTOS GENÉTICOS DE LOS FACTORES DE VIRULENCIA

Los factores de virulencia pueden estar codificados por:

• Plásmidos

• Transposones (SI, complejos, conjugativos)

• Islas de patogenicidad

• Adhesina • Fimbria• Glucocálix y Cápsula• Lipopolisacárido (LPS)

• Ácidos teicoicos y ácidos lipoteicoicos

(LTA)

FACTORES DE ADHERENCIA FACTORES DE ADHERENCIA BACTERIANABACTERIANA

Adhesinas en la pared bacteriana

Membrana celular del hospedador

Receptor

Adhesinas: proteínas de pared celular que se fijan a moléculas receptoras específicas sobre la célula hospedadoray capacitan a la bacteria para adherir íntimamente a esa célula, colonizar y resistir la eliminación física

Son proyecciones moleculares parecidas a pelosEstán compuestos de moléculas de proteína, llamada pilina agrupadas en forma de tubo con un pequeño centro hueco Hay dos tipos: - común - sexual

PILISPILIS

Los pilis comunes cubren la superficie de la célula. A menudo son adhesinas y son responsables de la capacidad de la célula de colonizar superficies y células A veces se las denomina fimbrias

PILISPILIS

ADHESINAS

BACTERIANASADHESINAS

BACTERIANAS

Pilina

Pelo o fimbria

Adhesina específica

Carbohidrato receptor:

•D-manosa•Ácido siálico

Otras adhesinas:

•Proteínas ligadoras de fibronectina

•Filamentos de hemoaglutinina

•Cápsulas y slime

Escherichia coli

Cuando son cultivadas sobre medios sólidos, las bacterias capsuladas dan lugar a colonias lisas, a menudo mucoidesLas variantes acapsuladas producen colonias de desarrollo más lento, son rugosas o no mucoides La cápsula contiene el antígeno capsular o K

CÁPSULAS

Funciones • Fijación o adherencia• Evasión de fagocitosis

Muchas bacterias se rodean de uno u otro tipo de gel hidrofílico Si el material forma una capa razonablemente discreta, se denomina cápsula. Si la apariencia es amorfa se denomina capa de slime La mayoría de las cápsulas o capas de slime son polisacáridos, algunas son péptidos simples y muy pocas proteínas

CÁPSULAS

Cepas lisas o S capsuladas virulentas Cepas rugosas o R no capsuladas y no virulentas(excepciones)

Slime Cápsula

Bacillus anthracis – Azul de Metileno

FCV 2004

PARED GRAM NEGATIVA

Endotoxina

Macrófago

Lípidos

• prostaglandina E2

• tromboxano A2

• factor activador de plaquetas•leucotrienos

Radicales oxígeno libres

• oxígeno (O2-)

• peróxido de hidrógeno

•óxido nítrico (NO)

Proteínas

• factor de necrosis tumoral (TNF)

• interleuquina 1

• interleuquina 6

• interleuquina 8

• interleuquina 12

Efectos benéficos

Fiebre moderada

estimulación generalizada del sistema inmune

eliminación microbiana

Fiebre alta

hipotensión

coagulación intravascular diseminada

shock letal

Cuando los mediadores son bajos Cuando los mediadores son sobreproducidos

sensibilización

Efectos riesgosos

PARED GRAM POSITIVA

• INVASINAS

• HIALURONIDASA

• COLAGENASAS

• NEURAMINIDASAS

• ESTREPTOQUINASA Y ESTAFILOQUINASA• FOSFOLIPASAS

• LECITINASAS

• HEMOLISINAS

• COAGULASA ESTAFILOCOCICA

• PROTEASAS

• LIPASAS

• GLUCOHIDROLASAS

• NUCLEASAS

PROTEÍNAS EXTRACELULARES QUE

PROMUEVEN LA INVASIÓN

Capacidad para invadir la célula hospedadora

Invasinas: Shigella, E coli EIEC, Salmonella, Yersinia, Listeria producen proteínas que forman poros entre la bacteria y la MC del hospedador.

Proteínas superficiales ligadoras de colina (Streptococcus)

Proteína I (Neisseria) Combinación invasinas - motilidad (Borrelia,

Treponema)

Efectos biológicos: dermonecrótica, productoras de edema, hemolítica, productoras de diarrea.

CLASIFICACIÓN DE LAS TOXINAS

Patrón de liberación: endotoxina o exotoxina

Blanco celular / tejido: enterotoxinas, neurotoxinas, leucotoxinas, hemolisinas.

Mecanismo de acción: Toxinas que dañan la membrana (citolisinas) Toxinas moduladoras de receptor Toxinas internalizadas / enzimáticamente Toxinas ADP-ribosilantes Toxinas adenilato ciclasa

EXOTOXINASEXOTOXINAS ENDOTOXINASENDOTOXINAS

• Excretadas

• En G+ y G-

• Proteínas

• Inestables

• Muy antigénicas

• Muy tóxicas

• Producen toxoides

• Muy específicas

• Actividad enzimática

• Pirogénicas

• Parte de pared celular

• En G-

• LPS

• Estables

• Poco antigénicas

• Toxicidad moderada

• No producen toxoides

• Muy específicas

• No tienen actividad enzimática

• Ocasionalmente dan fiebre

TOXINAS BACTERIANAS

Según localización del blanco:

• Toxinas que actúan sobre moléculas superficiales de la célula blanco:

a) Grandes poros: Gram positivos, ligan selectivamente el colesterol sobre la membrana celular eucariota. Strep pyogenes, Strep pneumoniae, Bacillus, una variedad de Clostridium (tetanii, perfringens) y Listeria

b) Pequeños poros: hemolisina alfa de S aureus, leucotoxinas, gama hemolisina y la beta toxina de Cl perfringens.

c) Otras formadoras de poros: antígeno protector de Bacillus antrhacis

CLASIFICACIÓN DE LAS TOXINAS

Toxinas tipo A/B: presentan dos dominios: A (actividad enzimática) y B (liga receptor específico)Toxina diftéricaToxina del ántraxToxina de Cl botulinumToxina de Cl tetaniExotoxina A de Ps aeruginosaEnterotoxinas de E coli (ST y LT) Exotoxina del V choleraeToxina shiga like (E coli O157:H7)Enterotoxina C perfringens, B cereusCoagulasaToxina H pylori

CLASIFICACIÓN DE LAS TOXINAS

Citoplasma de la

célula hospedadora

Componente B

Componente A

Receptor para

Componente B

Citoplasma de la hospedadora

Componente B

Componente A

Receptor para

Componente B

ENTRADA DIRECTA

Componente AReceptor para

Componente B

Citoplasma célula

Citoplasma de la célula

Componente A ENTRADA POR ENDOCITOSIS

CLASIFICACIÓN DE LAS TOXINAS

Toxinas “inyectadas” en el citoplasma de la célula hospedadora:

• Toxinas que inducen apoptosis

• Ipa B

• Sip B

• Yop P

• Yop J

SISTEMA DE SECRECIÓN TIPO III

Cápsula externa Proteasas especificas

IgAasaPeptidasa C5b

Modificación de la estructura del antigeno LPS

O Exotoxina citolitica que matan

fagocitos

Produciendo y viviendo dentro de un biofilm Evitando la fagocitosis

Uniendo antigenos del hospedador a la superficie celular. Específicamente la

proteina A y G con el receptor Fc de las inmunoglobulinas.

Supervivencia dentro de fagocitos

Producción de proteasa no especifica

Invasión no fagocítica de las células

Estrategias para evadir el sistema inmune

DONDE ESTÁMI COMIDA?

LA VIRULENCIA BACTERIANA

ES UN PROCESO MULTIFACTORIAL

LA VIRULENCIA BACTERIANA

ES UN PROCESO MULTIFACTORIAL

Un ejército de bacterias es como

un ejército humano

requiere más que armas para invadir

exitosamente

Etapas de una infección exitosa• adherencia a mucosas• invasión de la cél hospedadora• establecimiento dentro del hospedador:

- sobrevivir al estrés

- captar nutrientes

- atacar al hospedador• diseminarse • salir del hospedador para causar

nuevas infecciones

El patógeno necesita “sentir” señales ambientales

y regular su respuesta en consecuencia.

Los factores de virulencia son “encendidos” y “apagados”

según necesidad

Sfsdfsdfd

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Sdfsdf

sdfsfsdfdf

dfsfsdfd

Bacteria Sideróforo Proteínas portadoras

Célula

Fe3+

Fe3+

Fe3+Fe3+

Transferrina

Lactoferrina

Hemoglobina

Fe2+

Fe2+Receptor

Fe2+

Anticuerpos para fimbria, ác lipoteicoicos y algunas cápsulas

Anticuerpos desencadenan Complemento contra la ME de Gram negativos

Anticuerpos para proteína M y cápsulas dan opsonización vía receptores Fc y C3

Anticuerpos para toxinas dan neutralización

Anticuerpos bloquean receptores y sistemas de transporte

Anticuerpos neutralizan

factores de diseminación

FIJACIÓN

PROLIFERACIÓN

ANULACIÓN DE FAGOCITOSIS

DAÑO AL HOSPEDADOR

TÓXICO INVASIVO

www.biken.osaka-u.ac.jp/act/act_horiguchi_e.php