MICROBIOLOGIA si Importanta microbiologiei

MICROBIOLOGIA

Introducere. Importanta microbiologiei.

Microbiologia studiaza microorganismele (vietuitoare vizibile doar la

microscop) si a activitatilor lor. Este importanta studierea microbilor pentru ca exista posibilitatea controlarii efectelor favorabile sau nocive pe care micro-organismele le exercita asupra omului, animalelor, plantelor.

O serie de structuri conditioneaza comportamentul microbilor fata de factorii de mediu. Agresiunea microbiana se produce in intimitatea tesuturilor, uneori chiar intracelular, fiind astfel necesara cunoasterea diferentelor si asemanarilor structurale si functionale dintre celulele procariote agresoare si celula eucariota agresata, nu numai pentru a intelege mecanismul agresiunii ci si pentru a putea combate prin anumiti agenti antimicrobieni fara a afecta celulele organismului bolnav.

Lumea microbilor se imparte in 3 mari grupe de microorganisme:

1. Microorganisme cu organizare celulara primitiva de tip

procariot (bacteriile incluse in regnul Procaryotae sau Monera).

2. Microorganisme cu organizare celulara superioara de tip eucariot, asemanatoare plantelor si animalelor, dintre care protozoarele reunite in regnul Protista, iar micetele in regnul Fungi.

Indiferent de nivelul organizarii celulare, orice celula are niste caractere comune:

codificarea informatiei genetice in ADN;

mecanisme identice pentru biosinteza proteinelor si acizilor

nucleici, pentru producerea si stocarea energiei, scheme structurale si functionale analoage ale membranei citoplasmatice.

3. Microbi cu structura acelulara - virusurile, particule infectioase constituite dintr-un singur tip de acid nucleic, fie ADN, fie ARN; ele nu poseda sisteme enzimatice proprii pentru obtinerea energiei; nu se divid, ci pornind de la informatia genetica din acizii nucleici sunt reprodusi de catre aparatul de biosinteza al unor celule pe care le paraziteaza.

Diviziunea bacteriilor. Aspecte structurale si morfologice

Diviziunea celulelor bacteriene apare cand se depaseste dimensiunea critica rezultand doua bacterii fiice identice; diviziunea implica:

- Adaptarea peretelui la dimensiunea crescuta de protoplasma.

- Segregarea nucleoplasmelor replicate.

- Formarea septului de diviziune.

Bacteriile fiice se despart sau raman atasate una de alta; la anumite bacterii patogene → fenomenul de inmugurire.

Nutritia, metabolismul si cultivarea bacteriilor

Bacteriile se reproduc cand li se ofera nutrienti in conditii fiziochimice adecvate desfasurarii metabolismului. Se cultiva bacterii prin izolarea de mediile naturale, din prelevari patologice, alimente, apa; ceea ce face posibila:

- identificarea lor;

- testarea sensibilitatii lor fata de antibiotice;

- obtinerea unor produse de biosinteza (antibiotice, aminoacizi);

- bioconversia in hormoni steroizi;

- fermentarea: alcooli, acizi organici

Nutritia = modalitatea prin care un organism asimileaza din mediu substante necesare pentru metabolism.

Nutrientii = substante ale caror solutii pot traversa membrana citoplasmatica pentru a fi antrenati in reactiile metabolice care asigura cresterea si inmultirea celulei.:

- mod de nutritie absorbtiv;

- in mediile naturale-alimente (pentru extractia nutritiei):

- material crud din care deriva nutrientii.

- simpla solvire: saruri minerale, O2, CO2.

- dupa o digestie prealabila: proteine, polizaharide, lipide, etc.

Sursa de energie

- Bacteriile fototrofe utilizeaza energia radianta luminoasa.

- Bacteriile chemotrofe utilizeaza energia degajata din reactiile chimice de oxidare → reactia de oxidoreducere, ceea ce presupune:

- un donor de H (sursa de energie), adica substanta organica/ anorganica si un acceptor de H: oxigen gazos (bacterii strict aerobe), componente anorganice si organice (nitrati, sulfati) antrenati in procesul respiratiei anaerobe, compusi organici (surse de carbon + catabolitii c), in procese fermentative, pentru bacteriile anaerobe (fermentatia) si pentru cele facultativ anaerobe.

Sursa de carbon:

- CO2 pentru bacteriile autotrofe;

- compus organic folosit si ca sursa de energie pentru bacteriile heterotrofe

Sursa de azot (N, 10%din G uscata a bacteriei):

- din saruri de amoniu

- azot organic (aminoacizi, peptide)

- N din atmosfera sau din nitriti

iar N este folosit direct (prin reactii de transaminare) si convertit initial la amoniac.

Substantele minerale: fosfor, sulf (din compusi organici),K, Ca, Mg, Cl, Na (asimilati ca saruri minerale), micronutrienti: Zn, Mn, Cn, (asig. in forma minerala de apa de robinet sau din impuritatile altor ingrediente de laborator) .

Factorii de crestere = metabolitii esentiali pe care o bacterie nu i poate sintetiza si trebuie oferiti ca nutrienti preformati pentru a-i permite cultivarea.

Bacteriile patogene sunt organisme heterotrofe care (adaptate la viata parazitara) s-au dezvoltat dependente de factorii de mediu, incat nu pot fi cultivati in vitro (unele).

Necesitati fizico-chimice pentru cultivarea bacteriilor:

1. Temperatura (T⁰) optional- rata de crestere a culturii e maximal:

ex: - bacterii termofile: T⁰ optima 50-60⁰C pana la 95⁰C, nu sunt patogene.

- bacterii psichrofile: T⁰ optima in jur de 20⁰ dar se multiplica si la T⁰ de 10⁰-0⁰ (temperatura frigiderului, deci sunt implicate in degradarea medicamentelor, alimentelor, unele fiind conditionat patogene.

Concentratia ionilor de hidroge (H): (limitele pH 6 -7,0) speciile

patogene adaptate la pH neutru in general.

Aerarea:

- oxigenul atmosferic este redus la radicalul superoxid, sub actiunea unor flavoproteine;

- bacteriile aerobe, facultativ anaerobe - inactiveaza radicalul superoxid;

- bacteriile - strict anaerob: nu poseda echipament enzimatic, O₂ este toxic.

- strict anaerobe aerotolerante (lactobacili): inactiveaza H₂O₂ printr-o peroxidaza.

Presiunea osmotica. Majoritatea bacteriilor la presiune osmotica normala, dar exista specii (halofile) adaptate la medii cu concentratii mari de ClNa (clorura de sodiu) precum apa marina sau a lacurilor sarate, dar dintre acestea, putine sunt patogene.

Genetica bacteriana.

Genotip = totalitatea informatiei genetice a unui organism

Fenotip = suma caracterelor unui organism, produsa de genotip in interactiune cu mediul ambiant.

Genetica bacteriana este suportul natural al creditatii oricarei celule (acidul

dozoxiribonucleic ADN) ? contine codificata informatia ereditara. Exprimata prin sinteza de proteine (suportul material al caracterelor) si se transmite prin replicare si diviziune la descendenti. Prin mutatii si transfer genetic (cu sau fara recombinare), informatia ereditara se poate modifica si apar caractere noi (variabilitatea). *De amintit: gena = segment din celula de ADN care determina sinteza unui polipeptial; genom = suma genelor.

Fungii = grupa de organisme multinucleate cu nuclei de tip eucariot dispersati intr-un cenocit (masa citoplasmatica continua, multinucleata), miceliul lipsit de pigmenti fotosintetici si acoperit cu un perete polizaharidic (hemiceluloza, chitina), adesea septat. Caracteristicile regnului Fungii: structura celulara si nutritie absorbtiva.

Majoritatea fungilor sunt:

- Organisme saprofite - traiesc pe materie organica moarta.

- In mediul umed

- se multiplica bine la T⁰ camerei, unii la T⁰ frigiderului, dar

cresterea e accelerata sensibil in atmosfera calda;

- prezenta zaharurilor in mediu le favorizeaza cresterea, pot acapara astfel si mediile acide nefavorabile dezvoltarii bacteriilor.

*Fungii nu seamana cu actinomycetele = bacterii gr (+), filamentoase, pseudomiceliale cu proprietati diferite: celulare, moleculare, sensibilitate la antibiotice (AN)

Fungii:

Ciuperci comestibile si otravitoare

Microorganisme: mucegaiurile si levurice, aprox 100 determina

boli la om si animal.

Conditii frecvente la aparitie a micozelor:

- postantibioterapie

- imunodepresie (medicatie imunodepresiva si diverse boli de fond).

Mucegaiuri = fungi constituiti din filamente ramificate (hife).

- Unele hife sunt septate fara a fi celule separate

- Cresterea si dezvoltarea hifelor ? micelii(pufoase): vegetativ si aerian(produce organele de fructificare-sporii).

Levuri = fungi microscopici care nu formeaza micelii si apar ca simple celule independente, de forma rotund circulara ? se inmultesc prin inmugurire = pseudomiceliu (colonii opace, cremoase).

Fungi dimorfi (multi dintre fungii patogeni) - dezvoltare diferita in functie de T⁰ de incubare a culturilor (levuri, micelii).

Reproducerea fungilor:

- Sexuat - sporularea - organe pentru inmultire, propagare rezistenta in mediu.

- Asexuat - fungii imperfecti ( multi dintre cei patogeni la om).

Virusurile = particule infectioase (virioni) formate dintr-un singur acid nucleic, fie ADN dezoxiribovirusuri, fie ARN ribovirusuri, metabolic inerte, adica le lipsesc mecanismele necesare sintezei proteice, producerii si stocarii energiei.

- Virusurile nu cresc si nu se divid, ci sunt reproduse de celulele pe care le paraziteaza.

- Lipsite de 2 dintre atributele vietii, fluxul de materie si fluxul de energie, dar posedandu-l pe al III-lea (fluxul de informatie), virusul se plaseaza la granita dintre viu si neviu.

- Parazite absolut = adaptate la gazde din toate regiunile (procariote, vegetal, animal)? celula infectata evolueaza prin urmatoarele posibilitati:

- moare

- proliferare necontrolata

- incetinirea cresterii

- relatie de simbioza

- Ø: 20-250mm sub limita rezolutiei microscopului fotonic - se observa o varietate de forme: bastonas, sferic, obtuz, paralelipiped, tip spermatozoid, etc.

Structuri si functii:

Structura simpla , nucleocapsida formata din:

-acid nucleic viral (genomul)

-capsida (invelis proteic)

*-altele au un invelis peplos derivat din membrana citoplasmatica a celulei gazda

Capsida este alcatuita din unitati = capsomere si are urmatoarele functii

- protejeaza acidul nucleic de degradarea in mediu

- fixeaza virionul la receptorii specifici pe celula gazda

- confera forma caracteristica

In cursul replicarii acizilor nucleici virali- posibile mutatii- ex. virion detectiv.

Anumite mutatii pot fi selective, ex mutantele termosensibile care au pierdut virulenta, dar au castigat imunogenicitatea virusului parental=folosite ca vaccin atenuat

*Viroizii si alti agenti infectiosi neconventionali

-viroizii = mici molecule de ARN nud- boli ale plantelor

-prionii = molecule proteice fibrilare depistate, izolate din creier uman, animal, om ← (Creutzfeld Jacob)

Replicarea virusurilor animale

- parazite intracelulare absolute- genomul viral isi subordoneaza aparatul enzimatic si de biosinteza a celulelor gazda pentru sinteza proteica, realizand subordonarea completa si activitati in paralel.

Secventele replicarii

- Absorbtia virionilor = interactiunea intre un ligand viral si

receptorii celulari; conditioneaza receptivitatea unei celule la anumite virusuri.

- Penetrarea prin

-pinocinoza dependenta de receptori si fuzioneaza (la virusurile invelite)

-in citoplasma patrund doar nucleocapside.

- Decapsidarea = eliberarea acidului nucleic viral care devine accesibil enzimelor transcriptia, translatia, replicarea.

- au loc in citoplasma probabil cu participarea enzimelor lizozomale.

- Biosinteza proteinelor precoce - aceste proteine a caror sinteza precede replicarea acidului nucleic viral au urmatoarele functii:

- inhiba sintezele proprii celulei gazde;

- replicarea genomului viral + morfogeneza virusurilor;

- enzime implicate in replicarea acidului nucleic viral ADN si

ARN polimereaza

* transcriptia cu formarea de ADN m pentru sinteza proteica precoce difera cu tipul de acid nucleic viral.

- Sinteza ARN m si replicarea genomului viral (ARN m se fixeaza):

- virusurile cu genom ADN care sub controlul unei enzime

din celula gazda, printr-o forma replicata de ADN care serveste ca nutritie pentru sinteza de ARN m si pentru sinteza genomurilor progene.

- virusurile cu genom ARN - acidul nucleic viral purificat

este infectios pentru ca functioneaza direct ca ARN m.

* - Referitor la retrovirusuri (ex. HIV) - genomul ARN transmis initial de la o transcriptaza inversa (reverstranscriptaza) performata in virion ? ADN m - ARN de care serveste pentru matrita de transcriere ARN m si ARN viral progen si pentru integrare ca provirus in genomul celui gazda:

- purtator criptic

- transformare maligna a celulei.

- Biosinteza proteinelor tardive este de fapt sinteza:

- proteinelor structurale

- enzimelor virale

- proteinelor, etc.

- Morfogeneza si eliberarea virionilor progeni din celula gazda se face prin exocitare si inmugurire.

Pana in prezent sunt catalogate 1000 de virusuri animale.

Relatia intre virus si celula gazda

- Infectia virala productiva citoida = informatia genetica adusa de

virion in celula este completa, iar celula permisiva permite exprimarea integrala a mesajului genetic viral cu replicarea si producerea de virioni progeni infectanti - corespunde infectiilor acute aparente si inaparente: gripa, rujeola si poliomielita.

- Infectii virale persistente = celulele infectate nu sufera modificari

metabolice profunde - supravietuiesc timp indelungat si produc continuu sau intermitent virus matur sau unele componente virale.

Exista 3 tipuri de infectii:

- Infectii abortive - celulele astfel modificate devin tinta pentru

efectorii imunitari in cursul unor boli cronice (panencefalita sclerozanta).

- Infectii echilibrate - toate celulele, aparent normale, din cultura,

sunt infectate si produc continuu virus necitoid (infectie congenitala cu v. rubeolic.

- Infectii integrate:

- virusurile: ADN sau copii ADN ale unor virusuri ARN (retrovirusuri) ce se pot integra ca provirus in genomul celulei gazda.

- provirusul persista timp indelungat in celula gazda fara expresie decelabila a genelor virale (genom viral represat).

Evolutie:

- Transformare maligna a celulei gazda:

- oncornavirusuri;

- herpesvirusuri.

- Manifestarea infectiei (incubatie lunga) prin exprimarea integrala a genomului viral, cu producere de virus infectios (SIDA),ex. Infectiile virale lente.

- Retroactivari ocazionale, eventual repetate, ale infectiei prin exprimarea integrala a genomului viral, ex: HSV, v. varicelo zooster, infectii virale lente.

Relatiile microorganismelor cu gazda umana

Coabitarea celor doua categorii de organisme (superioare si microorganismele) a dus la creerea de structuri prin care fiecare incearca sa supravietuiasca adica:

- macroorganismele isi apara mediul intern de invazia microbiana;

- structuri prin care anumiti microbi pot depasi barierele

antimicrobiane ale macroorganismelor.

Constante ale mediului ambiant sunt:

- contaminarea microbiana;

- colonizarea microbiana normala;

- relatiile microbilor cu gazda umana;

- microbiota indigena.

Contaminare = prezenta unor microorganisme pe o suprafata a corpului fara multiplicare si fara o reactie din partea gazdei.

* contaminarea nou-nascutului incepe cu microbi din vagin si de pe tegumentele mamei si continua din aer, suprafete, alimente, etc.

Colonizarea microbiana normala = multiplicarea unui microorganism pe suprafata gazdei, fara o reactie detectabila din partea acestuia (raspuns inflamator, etc).

- entitate ecologica = microbiota indigena = flora microbiana normala;

- limitele colonizarii sunt date de barierele antimicrobiene:

- zone normal sterile: mediul intern, tesuturile, cavitatile seroase;

- zone practic sterile (contaminari reduse, tranzitorii): sinusurile

paranazale, urechea medie, etajul infraglotic al cailor respiratorii, caile biliare, caile urinare pana la uretra proximala, organul genital intern.

- zone contaminate, dar necolonizate: stomac, duoden, jejun

(microbii opriti de sucurile digestive cu enzime).

- zone normal contaminate: tegumentul, conjunctiva, cavitatile

nazale, faringiana, orala, colonul si ileonul terminal, uretra distala, vaginul.

Relatiile microbilor cu gazda:

- comensalism

- simbioza

- parazitism

Comensalism = microbii gazduiti consuma nutrientii de pe suprafetele gazdei, fara a-i aduce prejudicii aparente.

Simbioza = relatie reciproc avantajoasa (nutritie, protectie) intre microbi si gazda.

Parazitism = microbul care se dezvolta pe seama gazdei, ii provoaca un prejudiciu, boala (daca este patogen).

Relatiile microb - gazda sunt dinamice, microbii putand fi: nepatogeni (saprofiti), patogeni, ocazionali, comensali.

- microbii conditionat patogeni = comensalii sau simbiontii, care-si

manifesta patogenitatea cand scade rezistenta gazdei si cand variabilitatea genetica le permite neutralizarea barierelor antiinfectioase ale gazdei.

- microbii accidental patogeni = contaminati saprofiti ai mediului

extern si comensali ori simbionti care devin patogeni cand ajung la tesuturi unde sunt la adapost de factorii apararii antimicrobiene (ex: depozitul de fibrina de pe leziunile valvulelor cardiace).

Microbiota indigena = formata din microbiocenoza compusa din microorganisme rezidente si microorganisme flotante (noi contaminati).

Formata din:

- bacterii si fungi in majoritate

- bacteriile anaerobe predomina asupra celor aerobe 10:1, 1000:1

- protozoarele, mai slab reprezentate, prezente in tractul digestiv in special

- microplasmele si virusurile sunt slab reprezentate.

Exista 3 mari sectoare ale microbiotei indigene:

1. Sectorul colonului si crevasele ginginale:

- bacterii anaerobe nesporulate (clostridii)

- bacterii facultativ anaerobe: Escheridia, Klebsiala, Euterobacter, Proteus, Enterococ, Stafilococ.

2. Sectorul cailor aeriene digestiv superioare → Stafilococ epidermis, aureus, Steptococ, Bhemolitic, Hemophilus, Pneumococ, Candida alb + vaginul si vulva → bacilii Doderlein (Lactobacili), Stept epid, Gardnerella vaginalis, Candida Spp.

3. Tegumentul: strept. epid., stafilococul, propiobacterium acnes, Coryhebacterian Spp., Malassesia furfur.; situati in foliculii pilosi, glandele sebacee, canaliculele glandelor sudoripare.

Variatii normale ale microbiotei indigene: factorii de mediu, conditii anatomice, hormonale.

- sugarul hranit la san - colonul populat cu lactobacili

- diversificare ? microbiocenoza mixta asemanatoare sugarului

- persoanele cu dieta lactata → cantitate crescuta de lactobacili in intestin.

- persoanele cu igiena precara → creste frecventa protozoarelor din colon

- in colectivitatile de copii:

- microbiocenoza orofaringiana mai bogata(S. Piogenes).

- microbiocenoza cavitatii bucale dominata de bacterii aerobe.

- inainte de menarha si dupa menopauza: microbiocenoza vaginala este diferita de cea a femeii mature sexual, nu mai predomina lactobacilii.

Functiile microbiotei indigene:

Nutritiva - microbiota colonului furnizeaza gazdei cantitati

importante de vitamina B, K, E.

De protectie - se opune invadarii suprafetei organismului de catre

microbii patogeni prin fenomene de antigonism microbian specific adica competitia pentru substratul nutritiv si spatiul vital, producerea de metaboliti cu actiune antimicrobiana H₂O₂, pH acid.  - specific producerea de bacteriocine.

Colonizari microbiene anormale: - aceste disbioze fac trecerea de la comensialism si simbioza la parazitism si apar in urmatoarele conditii:

- Lipsa sau insuficienta unor bariere antimicrobiene:

- lipsa sau aclorhidrie gastrica cand creste numarul - bacililor coliformi si bacteriilor anaerobe

- placile pot fi colonizate temporar cu bacterii conditionat sau accidental patogene.

- Modificarea cantitativa si calitativa a substratului nutritiv:

- insuficiente digestive (una sau 7 enzime)

- tenul seboreic - exces de sebum → dezvolta stafilococii

- lipaze - cantitati crescute de acizi grasi → irita tesuturile → infectie stafilococica (acnee complicata).

- Modificarea conditiilor fizico-chimice ale tegumentului:

Ex: transpiratia excesiva - Malasesia furfur (pitiriazis vereicolor).

- Modificarea receptorilor pentru liganzi bacterieni - alterarea

glicocalixului celulelor orofaringiene sub actiunea unor proteaze ale gazdei (pierderea fibronectinei) → in consecinta, colonizare orofaringiana cu bacili gr(-) la pacientii spitalizati in conditii de stres.

- Administrarea de antibiotice - elimina bacteriile sensibile si

permite colonizari anormale cu flora rezistenta (clostridium) si levuri (candida albicans).

Infectia = patogenitatea microorganismelor si apararea antiinfectioasa este intr-o interdependenta continua.

Conditiile necesare pentru ca un microb sa devina patogen :

- Patrunde si persista in organismul gazdei

- Multiplica si invadeaza, lezeaza structurile gazdei

- Intra intr-un lant de transmitere care ii asigura persistenta in natura.

Virulenta = gradul de patogenitate al unui microb, se masoara in doze letale minime (DLM) = numarul minim de microorganisme care omoara toate animalele inoculate.

Virulenta are un caracter de clona pentru ca in cresterea patogenitatii intra si fenomene de transfer si recombinare genetica.

Patrunderea microbilor in organism:

- prin discontinuitati ale mucoaselor si epiteliului, ex: la nivelul celulelor M din limfoepiteliul intestinal; sau prin degradarea enzimatica:

- neuraminidoza virusurilor gripale, a vibrionilor holerici

- bacteriocinele - pot afecta bariera ecologica a gazdei (substante bacteriene cu efect bactericid)

- aderenta la suprafata mucoaselor = adezine = structuri capsidale sau ale invelisului exterior.

- fixarea intima a unor microbi pe receptorii membranei celulare → endocitarea lor: genococi pe uniepiteliu si bacili dizenterici in enterococit, chlamidii, virusuri, etc.

Persistenta microbilor in organism - pregatesc neutralizarea mecanismelor antimicrobiene ale gazdei si de realizeaza prin determinanti de patogenitate (agresiune).

Substante antifagocitare si anticomplement: glicocalix, Ag O al bacteriilor gr(-), coagulaza, leucocitidina, hemolizine, acizi grasi.

Multiplicarea microbilor si invazia gazdei:

- Virusurile virulente (picorna, herpes, vaccina) deprima precoce

sinteza proteica a celulei gazda si neutralizeaza efectele antivirale ale inferiorilor

- Bacteriile virulente produc chelatori de fier care neutralizeaza mecanismul bacteriostatic feripriv al gazdei prin lactopirina si siderofilina.

- Determinantii de patogenitate (invaziune) produsi de bacterii

multiplicate la poarta de intrare - ex: hialuronidoza, colagenoza → depolimerizeaza cementul intercelular si substanta fundamentala a tesutului conjunctiv.

- Toxine sau Ag (antigene) care invadeaza organismul desi microbul ramane la poarta de intrare (b. tetanic, difteric, etc)

Legarea structurilor:

- Direct: toxine; efectul citocid al virusurilor si protozoarelor

- Indirect: r. inflamativa nespecifica si rr. de sensibilizare induse de Ag microbiene.

Toxinele bacteriene - tipuri:

- Proteice - exocrine: la unele bacterii gr(-) se secreta in mediu (difteric, clostridii).

- Lipopolizaharide (endotoxine) = structuri speciale ale peretelui bacterian gr (-) formate din lipidul A si miezul polizaharidic

- Difera prin:

- Stabilitate termica - endotoxinele termosensibile

- Toxicitate (cele mai puternice otravuri) ex: toxina botulinica.

- Specificitate si mecanism de actiune → legat de existenta unor

receptori de membrana si tinte moleculare specifice

- Antigenitatea - Anticorpii (antitoxine) pot fi folositori pentru imunizari pasive.

- Anatoxinele - toxine proteice formalizate la cald care-si pierd toxicitatea, dar raman imunogene, se utilizeaza la imunizari active.

- Microtoxine

- Aflatoxine (Aspergillus flarus) = compusi cumarinici ce actioneaza pe acizii nucleici (mutageni, cancerigieni).

Factori microbieni de sensibilizare - intalnirea dintre Ag microbiene si Ac omologi in tesuturi, in anumite proportii.

Patogenitatea prin sinergism microbian - bacterii virtual nepatogene pot deveni patogene prin asociere sinergica cu altele patogene , iar echipamentul de patogenitate este folosit in comun (infectie mixta) datorita:

- scaderii rezistentei gazdei

- facilitatea colonizarii unui biotop/plaga.

- Furnizarea de nutrienti.

Frecvent necesara administrarea doar a unui Atb (antibiotic) activ doar asupra unuia dintre microbii asociati.

Apararea antiinfectioasa - mecanisme elaborate filogenetic si ontogenetic.

1. Mecanisme antiinfectioase nespecifice (cele mai vechi filogenetic) - intra in joc la primul contact cu microbii, in general, indiferent de specie:

a)Barierele externe antiinfectioase: mecanice, chimice, ecologice, celulare.

b)Apararea antiinfectioasa nespecifica a mediului intern.

a) Barierele externe antiinfectioase

Tegument intact: cea mai eficienta bariera mecanica prin descuamnare,

uscaciunea relativa, pH slab acid al teg.(elaborat de acizi grasi din sebum), adica microbiota cutanata rezid.

Mucoasele - desi poseda mecanisme antimicrobiene complexe sunt o

bariera mai putin eficienta pentru tegumente: glicocalixul epiteliilor secretorii, lactoferina, lizozim.

Microbiota indigena = bariera ecologica in cale multiplicarii contaminantelor pe suprafata mucoasei normal colonizate, bacteriile comensale previn atacul viral prin inductie de interferon, distrugerea unor receptori virali sau competitia pentru nutrientii necesari replicariivirale;ex arginina: Administrarea de Atb le poate distruge si creste astfel receptivitatea la infectia virala.

b)Apararea antiinfectioasa nespecifica a mediului intern - bariere mecanice: cementul intercelular, membranele bazale, fasciile.

1. Interferonii (IFN) = glicoproteine (20.000-40.000 daltoni GM) cu rol de important in apararea antivirala.Exista 3 tipuri de IFN:

- IFN α ( > sub tipuri produs de leucocite: celule K, macrofage,

limfoblasti B

- IFN β produs de fibroblasti

- IFN γ produs de limfocite T specific sensibilizate (limfokine) in

prezenta macrofagelor si antigenului care le-a sensibilizat sau sub actiunea unor substante mitogene.

IFN α si INF β prod. de celule stimulate prin infectia virala sau inductori de IFN.

- Sunt nespecifice de virus si se limiteaza la celulele speciei producatoare.

- 3 actiuni importante ale IFN: Antivirale, Antiproliferative si

Imunomodulatoare.

Actiunea antivirala a IFN - indirect - eliberati de celula producatoare, IFN se fixeaza pe receptorii celulelor neinfectate adiacente si functioneaza ca inductori pentru sinteza unor proteine, enzime care inhiba transcrierea si/sau traducerea ARN m viral, elongarea lantului polipeptidic sau asamblarea virionilor.

Actiunea antiproliferativa - prelungesc timpul de generatie al celulelor normale si tumorale.

Actiunea imunomodulatoare - 2 aspecte:

- Activeaza functiile citotoxice ale macrofagelor, celulelor NK si limfocitelor T.

- Intensifica exprimarea Ag HLA de clasa 1 pe membrana citoplasmatica, favorizand recunoasterea celulelor tinta de catre limfocitele T citotoxice..

Actiunile antiproliferativa si imunomodulatoare explica actiunea antitumorala.

Interventia IFN intarzie replicarea virusului si generalizarea infectiei, permitand dezvoltarea raspunsului imun.

2. Apararea celulara (fagocitoza si pinocitoza) - realizata de celule mezenchimale:

PMN (polimorfonucleoase).

Fagocitele mononucleoase

- PMN - repartizate intre maduva osoasa (parasesc maduva matura) si sectorul vascular (intravasculare; alipite endoteliului; marginate si mobilizabile in interstitiu).

- semiviata PMN intravasculara 6-8 h.

- Sistfagocitar mononuclear - fagocitele mononucleare (maduva)

- cresc in dimensiuni prin ingestia a diferite particule;

- raman 2-3 zile in sistemul circulator, se divid de 3 ori, diapedeaza in tesuturi - diferentiate in macrofage particulare situsului respectiv: histiocite (tes. conective), cel Kupfer (ficat), splina, ggl. Limfatici, creier, pulmoni (macrofage alveolare) peritoneu, etc.

- spre deosebire de PMN sunt celule cu viata lunga.

- refacerea lor asigurata de monocitele sanguine si multiplicarea in sine, ex: cel Kupferepatice.

- parasesc corpul prin rinichi, secretii rapide, fagocitele de PMN.

Variatii ale valorilor celulelor care intervin in apararea celulara:

Leucocitoza - cresterea concentratiei sanguine de PMN in infectii.

Neutrofilie - cresterea concentratiei pe seama PMN (polimorfonucleare

neutrofile

Neutropenie - scaderea numarului absolut de PMN circulante ereditar

sau dobandit; creste receptivitatea la infectii oportuniste, ex: sensibilizarea la medicamente.

Fagocitoza presupune:

Chemotaxie

Recunoasterea tintei de atac

Ingestia

Omorarea si digestia microbilor.

Chemotaxia - atractia spre locul invaziei microbiene de unde se recepteaza semnalele chemotactice(secvente chimice bacteriene si anafilatoxinele generate de activarea complementului.

- PMN ajung primele in focarul de infectie (mai mobile decat monocitele), mobilizandu-se prin emitere de pseudopode.

Recunoasterea tintei de atac -atasarea particulelor straine la membrana fagocitelor este indispensabila pentru digestie: fagocitare directa si opsonizare (pregatire pentru fagocitare).

Ingestia - fuziunea pseudopodelor inchide particula atasata la membrana celulara intr-un fagozom declansarea degranularii, omorare si digestia.

PMN pot fi functional defecte in anumite conditii ereditare sau dobandite: sind. Chediak Hijashi, diabetici in dezechilibre metabolice, b. granulomatoase.

3. Apararea umorala - bazata pe:

activarea sistemului complementului

pe alte molecule proteice implicate in modularea activitatii

sistemului - factori initiatori si inhibitori.

Complementul = complex de substante proteice C1g, C1r, C1s, C2-C9, la sinteza carora participa: macrofagele ficatul, splina, epiteliul intestinal.

Sistemul complement este dotat cu capacitati biologice potentiale care devin efective, numai dupa activarea in cascada a unor reactii chimice enzimatice, existand doua cai de activare a complementului:

1. Alternativa (veche filogenetic si nespecifica) - activeaza complementul printr-un sistem initiator activator, declansat imediat dupa contactul cu unele structuri de suprafata a microbilor - recunoasterea tintei.

2. Clasica - activata prin initiator, declansator = proteina c reactiva; si prin Ac (anticorpi) care au reactivat cu Ag (antigen omolog). Ultima devine eficienta doar dupa o perioada de latenta necesara sintezei acestor activatori.

- Uzual declansata de complexe Ag-Ac, dar in final se ajunge la convertaza caii clasice C3-C5.

Cascada de activare - efectorii sistemului complementului:

Componenta C3 clivata de convertaza C3-C5

↓

2 anfilotoxine (C3a si C5a) cu efecte chematotactice

↓

degranuleaza Bazofile si mastocite

↓

elibereaza Histamina: vazodilatator si creste permeabilitatea capilara

↓

Compusul rezultat din acest proces C5b-9 = complex de atac (ucigas) cu urmatoareale consecinte:

- potentiaza actiunea lizozimului

- elibereaza compusi implicati in patogenia inflamatiei: derivat acid - arahidonic si leucotriena b4.

Controlul sistemului complementului:

- O activare necontrolata, extinsa a complementului ca in unele infectii cu

bacterii gr (-) determina leziuni ale membranelor celulare ale gazdei cu eliberare masiva de Histamina si activatori de tip Kinina, prin transfer la distanta al efectelor

- Controlul sist. complementar se face:

- topografic - proteina S (vitronectina) - anuleaza

capacitatea de fixare pe celulele propriului organism, prevenind efectele citolitice

- temporal - Factor inactivator (proteina de legare) care

controleaza formarea C3-C5 conrestazei caii clasice.

- carboxipeptidoza limiteaza in timp activitatea anafilatoxinelor

- heparina eliberata la mastocite (pe langa activitatea anticoagulanta) blocheaza si cascada de activare a complementului.

- Absenta sau concentratii scazute ale unor componente ale

complementului determina receptivitate crescuta pacientilor la infectii.ex: defect ereditar de C6, C7 sau C8.

- Alte mecanisme de activare a caii alternative: factor netritic GLN

hipocomplementar. Veninul de cobra contine ca factor activ C5b, adica molecule capabile sa formeze cu factorul B uman o conrestaza C3-C5 a sarpelui - determina activare necontrolata mortala a complementului.

4. Inflamatia acuta (nespecifica) = reactia vasculo-conjunctiva la patrundere a unui corp strain in tesuturi (microbii sunt corpuri straine).

- Inflamatia asambleaza sinergic in focarul de inflamatie:

- mediatorii ai inflamatiei

- fenomen exudativ

- Factorii neurali (mediatorii ai inflamatiei) :

efectori ai complementului

factori vasoactivi: sist. Kalikeina, Kinine, Prostaglandine.

Chemotactici: chemotactine microbiene, prostaglandine.

↓

vasodilatatia si incetinirea curentului sanguin favorizeaza:

- marginatia si diapedeza PMN

- excluderea plasmei cu noi cantitati de complement, eventual

anticorpi sau fibrinogen - coagulat sub actiunea trombokinazei (trebuie legat)   ↓

bariera de fibrina cu rol in limitarea focarului infectios.

- activarea metabolismului PMN:

degranularea extracelulara a fagocitelor elib.mari cantitati de: ac. lactic, mieloperoxidaza, lizozim,

↓ lactoferina, peptide bazice.

Creerea unui mediu bacteriocid (+ liza PMN omorate)

↓

fenomene exudative - puroi in focarul inflamator (acumularea de ↓ PMN)

macrofagele fagociteaza microbi si resturi de PMN

↓

vindecarea leziunilor

Clinic, aceste secvente ale inflamatiei acute se traduc prin semnele procesului inflamator:

- Tumor - tumefierea regiunii afectate

- Calor - caldura = activitate matabolica interna a PMN.

- Dolor - durere = actiunea Kininelor determina iritarea filetelor

nervoase prin distrugeri tisulare.

Raspunsul de faza acuta = raspuns adaptativ la boala, tradus prin

sinteza si secretia crescuta a unor proteine plasmatice, in principal de catre ficat, in cadrul unei agresiuni:

- infectii, traumatisme (plagi accidentale sau chirurgicale)

- arsuri, necroze tisulare (infarct miocardic)

- exacerbari ac. ale unor maladii inflamatorii

- neoplazii masive.

Proteinele de faza acuta cresc disponibilitatea mediului intern in:

- inhibatori ai protezelor, factori ai complementului si coagularii si proteinele de transport ? maresc rezistenta gazdei, limiteaza leziunile tisulare, favorizeaza vindecarea.

* putine proteine plasmatice scad: interdripsina, properdina, albumina, etc.

- proteina C reactiva (capacitate de a reactiona cu polizaharidul somatic C

al pneumococului) fixata pe receptorii bacterieni, activeaza complementul pe cale clasica si actioneaza ca o opsonina.

- inductia hepatocitului (pentru sinteza proteinelor de faza acuta) realizata

de macrofage prin interleukina 1.

6. Febra = manifestare comuna, dar nu obligatorie in bolile infectioase.

Activatori (piretogeni externi): -bacterii, virusuri, fungi;

-endoxine;

↓ -complexe Ag-Ac

macrofage

↓

elibereaza interleukina 1 (piretogen endogen)

↓ ↓

declanseaza ↓ reactia febrila

vehiculata pe cale sanguina in hipotalamus

↓

stimuleaza sinteza de prostoglandine E

↓

deregleaza centrul termoreglator

↓

apare febra

(in unele viroze-rol de limitare a replicarii virusului infectant)

Rezistenta antiinfectioasa de specie - aparuta mai recent in evolutia filogenetica, este o stare de rezistenta genetica determinata a indivizilor unei specii fata de infectia cu anumite microorganisme (patogene= insa pentru alte specii).

- diferente ale rezistentei la infectii intre rase si intre grupe de indivizi ai aceleasi specii

- mecanismele acestei rezistente sunt diferite:

- Conditii improprii oferite de organismul unei anumite

specii pentru dezvoltarea unui microb ex: gainile sunt rezistente la Bacillus antracis, spre deosebire de mamifere, pentru ca temperatura corpului gainii e de 42⁰ iar infectia carbunoasa se poate realiza experimentul doar la gaini in hipotermie.

- Lipsa receptorilor celulari pentru adezinele unui microb - ex: omul nu este receptiv la infectia naturala sau experimentala a tulpinii diareigene bovine sau porcine de E.coll pentru ca de pe entrocitul omului lipsesc receptorii respectivi pentru anumiti pili.

Apararea antiinfectioasa specifica sau imunitatea

Imunitatea - dezvolta ontogenetic, pe baza unei experiente antigenice individuale si este caracterizata de:

- instituirea "memoriei imunologice"

- realizata prin anticorpi fata de antigenele microbiene de patogenitate.

Specificitatea acestei stari de rezistenta antiinfectioasa conditionata de specificitatea reactiei antigen-anticorp - adica indivizi ai unei specii natural receptive la o infectie pot devenii imuni la aceasta, prin:

- elaborare activa de anticorpi:

- imunitate naturala activa (postinfectie)

- imunitate artificiala activa (postvaccinare)

- lenta, de durata, in zile, saptamani.

- transfer pasiv de anticorpi (preformati de alt organism):

- imunitate naturala pasiva (transplacentar si prin colostru)

- imunitate artificiala pasiva (postseruri imune)

-rapida, durata scurta.

Influentarea nespecifica a receptivitatii la infectie.

- eficienta mecanismelor antiinfectioase constitutionale sau dobandite influentate de o serie de factori externi sau interni, ex:

- in functie de varsta - infectii mai grave la extreme

- T⁰ mediului ambiant

- nutritia - subnutritia, carentele: vitaminice, proteice, alcoolismul

cresc receptivitatea la infectii.

- bolile metabolice, ex: diabetul - scad rezistenta antiinfectioasa

- hormonii glucocorticoizi: - deprima rr. inflamatorii si fagocitoza;

- efecte imunosupresoare.

- sistemul neurovegetativ coordoneaza in anumite limite reactiile antiinfectioase ale organismului.

Sistemul imun. Bazele celulare ale raspunsului imun.

perturbarea homeostaziei mediului intern prin patrunderea sau aparitia

unei molecule straine planului structural al organismului.

Homeostazia este conectata prin functiile unui sistem adaptativ

Sistemul celular imun care:

Recunoaste Ag.= substante straine antigene, diferentiandu-le de

constituentii proprii.

Raspunde prin elaborare de efectori specifici moleculari (imunitatea

umorala) sau celulari (imunitatea mediata celulara)

Memoreaza acest raspuns

Iar acesti efectori specifici sunt capabili sa elimine AG prin reactii

directe (neutralizare) sau indirecte (activarea complementului + recrutarea sist. fagocitar).

Potentialul imun al organismului devine efectiv numai dupa un prim

contact al acestuia cu un Ag determinant = raspuns imun primar.

La repetarea contactului cu Ag, posibilitati de amplificare (ale rasp.imun)

= raspuns imun secundar

Ontogeneza si histogeneza sistemului limfoid

-origine - mezenchimul primitiv ---> celule suse primitive multipotente --> aparitia in sacul viteliu in trimestrul 1 de sarcina

↓

migreaza in ficat si splina in trimestrul 2

↓

colonizeaza maduva in trimestrul 3

12

Limfocitele - reprezinta 1% din G corpului - N = 10 la un adult

-Productia

medie/zi = 6.5 * 10¹⁰

- raspandire - 100g in organele limfoide

-70g in maduva spinarii

- restul dispersate in organism

- migreaza din organele limfoide primare spre cele secundare

- se deplaseaza selectiv in interiorul organelor limfatice secundare

- recircula intre organele limfatice secundare si tesuturi, vehiculate de curentul - sangvin si limfatic

- tipuri de - limfocite T - mediaza raspunsul imun celular

limfocite - reprezinta majoritatea limfocitelor circulante; le gasim in tegumentar, rinichi, testicul, ovar

- limfocite B - mediaza raspunsul imun umoral

- au circulatia limitata la - sectorul vascular

- organele limfoide

- limfocite nonT, nonB - insuficient cunoscute - K-killer (ucigas)

- NK-natural killer

*** Exista zone ale organismului fara trafic limfocitar - cristalinul

- creierul

tiroida

- limfocitele asigura supravegherea imuna a tesuturilor organismului (prin dispersia lor dinamica).

Tipuri de organe limfoide : - timus --> limfocite T = imunitate celulara - viata lunga: luni, ani

- maduva osoasa --> se dif. limfocite B.

I.  Primare ( limfopoeza Ag independenta) -precursoare de plasmocite, secretoare de Ig

- viata scurta

- se diferentiaza in clone de celule (limfocite imuno- competente) programate pentru Ag cu care vor reactiona.

II. Secundare - splina

- ganglionii limfatici

-tesut limfatic necapsulat corionul mucoaselor

Aici ajung limfocitele imunocompetente, Ag reactiv, pe cale sangvina, dar sunt celule cu memorie.

Exista si alte subpopulatii limfocitare implicate in reglarea raspunsului imun:

- limfocitele Tc citotoxice

- limfocitele Td ( implicate in sensibilitatea intarziata)

limfocitele Th ( helper - ajutatoare)

limfocitele Ts ( supresoare)

Datorita semnalelor emise si receptate de macrofage --> macrofagele participa in procesul imun ca element nespecific la elaborarea raspunsului imun si ca celule efectoare cooperante, secretand mediatori solibili sau specializandu-se ca celule prezentatoare de Ag

Bazele moleculare ale raspunsului imun

Antigenele = substante care, patrunse intr-un organism competent, determina raspuns imun.

Ag ( antigenul) nu este definit prin substanta sa, ci prin functiile sale:

-imunogenitate ( determina raspuns imun)

specificitate ( reactioneza specific cu efectorii imunitari aparuti ca urmare a ac. raspuns )

Ag sunt - Proteine

polizaharide - glicoproteice

- lipopolizaharide

pot fi Ag incomplete = haptene

pot fi - medicamente : sulfamide, aspirina, penicilina

- substante chimice simple : nitrobenzenul si derivatii sai

Acestea sunt lipsite de capacitate imunogena, dar legat de o molecula purtatoare, poate reactiona specific cu Ac produsi de organism; se fixeaza pe proteine ale organismului fiind la baza unei stari de sensibilizare.

Conditii imunogenitatii:

O substanta poate fi imunogena daca:

- este straina organismului imunizat

- poate fi resorbita sau descoperita in organism

- GM ( greutatea moleculara ) > 5000 daltoni

- este retinuta in organism o perioada de timp

- are o structura moleculara complexa si stabila, putand fi analizata si - cunoscuta in conditiile unei remanente suficiente pentru aceste operatiuni

Ex.adjuvanti care sporesc imunogenitatea Ag ( ex. Endotoxina) utilizari in prepararea vaccinurilor

Originea Ag: - heteroAg - specifice la toti indivizii unei specii date

- alloAg - Ag grupurilor sangvine specifice unei grupe de  indivizi ai aceleiasi specii

- Ag individuale = Ag de histocompatibilitate

Anticorpii = imunoglobuline = clasa eterogena de proteine serice ( in principiu fractiunea electroforetica gamma = ) care au o structura capabila sa le asigure legarea ferma si specifica la autoAg

Exista 5 clase de Ig:

- Ig G (imunoglobuline) - apar in raspunsul imun secundar, cantitati mari, viata lunga = semiviata = 23 zile

- Ig M - inaintea Ig G, semiviata 5,1 in v imuneacente

- Ig A - specfic mucoasei digestive si respiratorii: 5, 9 zile

- Ig E - prezente dupa imunizare ( ziua 7-10) , semiviata 2-4 zile ap in anafiloxie ( mastocite, bazofile)

- Ig D - prez in cantitati reduse, rol neelucidat

Reactia Ag - Ac - interactiunea Ag - Ac consta in legarea efectiva a celor 2 reactanti, adica pana la cativa o distanta de la care se pot manifesta forte intermoleculare generatoare de legaturi necovalente ( de hidrogen, de atractie statica, etc)

urmata de interactiuni secundare - fizico-chimice si biologice ( neutralizarea toxine, enzime, virusuri)

Raspunsul imun si toleranta imunologica

Dinamica raspunsului imun - primar : decelare Ag, aparitia Ac, disparitia Ag

-secundar : faza de latenta ---> faza de crestere a titrului Ac, persista Ac

Patrunderea Ag in organism:

- in cursul infectiilor - microbii din focarul infectiv pot elibera Ag in- umori

- tesuturi

- digestiv - limfoepiteliul intestinal contine celule M specializate in captarea Ag ( pana la 2% din proteina ingerata de un organism neimunizat poate sa apara intacta in circulatie)

- respirator - resorbtia unui Ag inhalat ( polenuri,etc) intervine limfoepiteliul bronsic si macrofagelor alveolare

transcutanat - subst chimice care det dermite de contact

transplantele de tesuturi, organe ( alloAg).