¡Descarga Patogenicitat microbiana y más Apuntes en PDF de Microbiología solo en Docsity!
1
TEMA 28 – PATOGENICITAT MICROBIANA
Mecanismes de patogenicitat Fases de la infecció Evasió del sistema immune Toxines
Virulència : valora la capacitat i grau de patogenicitat de manera quantitativa. Una espècie patògena pot tenir pot tenir soques més o menys virulentes depenent del nombre de factors de virulència. Són estructures o molècules de l‘organisme que ajuden a causar mal o patogenicitat.
Les malalties infeccioses són aquelles causades per microorganismes que ens produeixen un mal al nostre organisme. A principis del segle XX eren la principal causa de mortalitat i poc a poc es van anar descobrint una prevenció (com la neteja de les aigües) i una solució (com el descobriment dels antibiòtics i les campanyes generalitzades de vacunació). El perill d’aquestes malalties microbianes és que emergent temporalment perquè s’han desenvolupat soques resistents a antibiòtics. Una infecció és l’entrada de microorganismes al nostre organisme (la microbiota és un exemple d’infecció beneficiosa).
Existeixen pocs microorganismes patògens i provenen de pocs fílums:
· Fongs = micosis · Microalgues = les que produeixen toxines · Procariotes. Poques espècies bacterianes (i en general microbianes) de Bacteria són patògenes. No hi ha cap patogen en el fílum Archea. Alguns bacteris patògens són comensals del nostre organisme. Presenten plasticitat genètica intercanvien l’ADN per reproducció horitzontal de manera que es produeix el pas dels factors virulents en plàsmids entre els microorganismes esdevenint patògens. Per exemple el procés de transversió isogènica de la transducció. Consisteix en l’entrada d’un fag en el cromosoma del bacteri provocant que passi a ser un profag patogen. Els grups de Bacteria amb bacteris patògens són:
- Spirochetes. (per exemple Treconema palidum )
- F irmicutes grampositius. (com Clostridium )
- Proteobacteria. (per exemple Shigella i Salmonella ) · Virus = són patògens obligats i produeixen les infeccions més importants, ja que no tenim antibiòtics i les vacunes són més difícils d’obtenir (i no hi ha una sola vacuna per totes les soques).
2
Hi ha pocs patògens que afecten els humans perquè els microorganismes no tenen intenció de ser-ho, sinó que es tracta d’un desajust biològic. Les malalties més fortes són aquelles on els humans no són el principal hoste o reservori pel microorganisme que les produeix.
L’establiment d’una malaltia infecciosa depèn dels factors i processos que influencien la patogenicitat microbiana.
Aquests factors són:
- Número de microorganismes que inicien la infecció. La dosis infectiva depèn de cada patogen (per exemple la dosis de Salmonella typhimurium necessària perquè hi hagi una infecció és de 1 milió de bacteris, i la dosis de S. pneumoniae és de 10² bacteris).
4
1- Adhesió dels microorganismes al teixit. Els microorganismes realitzen l’adhesió mitjançant estructures o molècules especials específiques o inespecífiques: · Càpsules. Els microorganismes que en presenten poden adherir-se als teixits en general de manera inespecífica. Un exemple de càpsula és el glicocàlix de Streptococcus mutants que es troba en les cavitats orals. · Fímbries. Aquestes presenten a la punta adhesines , molècules proteiques específiques (com per exemple la proteïna M de Streptococcus pyogenes ) per a certs receptors concerts (com els polisacàrids amb residus de manosa) de les cèl·lules del teixits.
Aquesta adhesió comporta la formació de biofilms i l’activació dels factors de virulència que determinen si es produeix infecció o no.
2- Entrada o penetració. Una vegada el microorganisme es pot adherir a l’hoste la següent fase de la infecció és la penetració al seu interior. L’entrada als teixits permet al patogen l’accés a nutrients pel seu creixement. No tots els microorganismes necessiten la penetració per infectar l’hoste, sinó que colonitzen la superfície de la pell o les mucoses sense penetrar el teixit. Un exemple és el bacteri Vibrio cholerae. Altres patògens necessiten penetrar a dins l’hoste i ho fan a partir de dos models: · Penetració passiva. La infecció es produeix a partir d’endospores o a través de vectors, ferides o agulles. · Penetració activa. El mateix patogen provoca la seva penetració mitjançant la síntesi d’enzims extracel·lulars que trenquen el col·lagen que manté unides les cèl·lules del teixit hoste. Aquests enzims són:
- Hialuronidases que hidrolitzen l’àcid hialurònic que forma part de la matriu extracel·lular i ajuda a mantenir les cèl·lules unides.
- Col·lagenases que hidrolitzen les capes de col·lagen del teixit connectiu.
- Enzims fibrolítics que hidrolitzen els taps de fibrina que produeix l’hoste per localitzar la infecció.
5
L’entrada del patogen provoca una senyal específica cap a l’hoste per a què realitzi la transcripció de gens que codifiquen pels factors de virulència. Aquestes senyals poden ser la variació de la temperatura i de l’osmolaritat o la baixa concentració de Fe.
Quan el bacteri es troba en forma intracel·lular es torna menys accessible al sistema immune. Salmonella entra dins la cèl·lula a partir de les molècules proteiques inavsines que provoquen una mena d’endocitosi de la membrana cel·lular eucariota. Listeria pot modificar l’exosquelet de la cèl·lula eucariota per passar d’una cèl·lula a l’altre. Els virus, com Chlamydia , són patògens intercel·lulars obligats.
3- Multiplicació. Els microorganismes s’han de reproduir ràpidament a expenses dels nutrients de les cèl·lules, dels plasma i del líquid intersticial abans de ser eliminats pel sistema immune de l’hoste. Sintetitzen enzims com proteases o lipases per la degradar els nutrients i també sintetitzen sideròfors, que són molècules quelants de Fe codificat per plàsmids i que actuen com a nutrient limitant realitzant el cicle de l’hidroxamat.
4- Dispersió. Els microorganismes creixen mitjançant estratègies per superar el sistema immune per no ser degradats i poder dispersar-se per tot l’organisme de l’hoste. L’evasió del sistema immune es realitza mitjançant diferents estratègies: · Formació d’un coàgul al seu voltant mitjançant l’enzim col·lagenasa dins del qual es por reproduir i protegir de l’atac del sistema immune de l’hoste com els fagòcits o els anticossos. El bacteri surt del coàgul després a partir de l’enzim kinasa. · Sintetitzant la proteasa IgA que inactiva la immunoglobulina IgA que es troba en secrecions com mucoses, llàgrimes i saliva. · Variació antigènica. Es tracta de l’alteració de les proteïnes de superfície (els antígens) a les que respon el sistema immune sintetitzant anticossos específics. No canvien la seva funció, sinó que els modifica l’estructura tridimensional de la proteïna per a què no es pugui unir l’antigen. Estratègies per evitar la fagocitosi:
7
El bacteri es torna virulent quan presenta un profag en el seu interior que, per conversió lisogènica, produeix la síntesi de la toxina. És secretada en la mucosa del tracte respiratori superior, per on arriba a les cèl·lules diana (com el cor i el cervell). El seu efecte és la inhibició de la síntesi proteica de la cèl·lula hoste. La toxina entra sencera a la cèl·lula eucariota. La subunitat B produeix l’entrada de la toxina per pinocitosi a l’interior de l’hoste en vesícules i indueixen un canvi de pH. El medi s’acidifica i la subunitat A s’allibera i es queda lliure en el citoplasma (mentre la B fa exocitosi). Un cop en el citoplasma evita l’elongació del polipèptid que s’està sintetitzant el ribosoma (causa una ADP-ribosilació del factor d’elongació EF-2 que el bloqueja i l’inactiva). Si el patogen creix formant un biofilm sobre les vies respiratòries poden causar problemes importants d’asfíxia al fer de barrera de l’aire circulant.
· Toxina colèrica : enterotoxina sintetitzada pel bacteri gramnegatiu d’ambients marins Vibrio chlera del fílum Proteobacteria que es queda enganxat a l’epiteli intestinal. És codificada en un profag per conversió lisogènica. En aquest cas, l’entrada a l’epiteli és produïda per un canvi de conformació del receptor de membrana de la subunitat B que genera un porus per on entra la subunitat A.
La subunitat A activa l’adenilat ciclasa els nivells de AMPc cíclic (molècula que fa la regulació de l’equilibri dels ions en la cèl·lula) als enteròcits de l’intestí prim augmenten de forma exagerada l’ió Na2+^ no pot entrar i es produeix una secreció massiva de fluids cap al lumen de l’intestí que produeixen diarrea i deshidratació.
8
· Toxina tetànica : neurotoxina sintetitzada pel bacteri grampositiu endosporulat, anaeròbic estricte i que habita al sòl Clostridium titani del fílum Firmicute. Afecta a les neurones motores inhibint l’alliberament de glicina produint una contracció muscular permanent. El bacteri quimiolitoautòtrof forma endòspores en condicions anaeròbiques capaces de penetrar en els hostes a través de les ferides. La toxina passa a la sang i viatja fins el teixit nerviós (diana). Reconeix les neurones inhibitòries que impedeixen la formació de glicina. Les neurones continuen alliberant acetil-colina (perquè no disposen de glicina) i els músculs es contrauen provocant una paràlisi fixa (es manté contínuament sense relaxar-se) i la mort.
· Toxina botulínica : neurotoxina sintetitzada pel bacteri grampositiu, endosporulat, anaeròbic estricte i que habita al sòl i a les aigües anòxiques Clostridium botulinum del fílum Firmicutes. Provoca el botulisme, una intoxicació alimentària (no és una infecció) i rarament creix en l’ésser humà (algunes vegades provoca infeccions intestinals en nens). Es pot tenir una intoxicació per botulisme si ingerim llaunes de conserva amb una dolenta esterilització. Aquest bacteri és molt virulent perquè no s’inactiva amb els àcids de l’estómac, és letal.
10
Superantígens Són proteïnes que interfereixen en el sistema immunològic específic durant el reconeixement de l’antigen per part de la cèl·lula hoste a través dels receptors de les cèl·lules presentadores d’antigen dels leucòcits Th (limfòcits helper).
Provoquen que els Th s’uneixin als antígens a través d’una zona diferent inespecífica (no és una unió específica), de manera que s’activen tots els clons del limfòcit i s’uneixen a l’antigen produint una resposta desmesurada i inespecífica del sistema immune alliberant una gran quantitat de citoquines. Això causa efectes negatius en l’hoste que poden arribar a ser letals, com una resposta inflamatòria general, vòmits, febre, diarrea, dolor muscular, hipotensió i xocs tòxics.
El primer superantigen descobert va ser el de S. aureus , una toxina que provoca la síndrome del xoc tèrmic. El superantigen enterotoxina estafilocòccia provoca una toxoinfecció alimentària a l’hoste.
· Endotoxines: és el lipopolisacàrid (LPS) de la membrana externa de la paret dels bacteris gramnegatius que s’allibera de la membrana quan el bacteri es lisa, digereix (per un fagòcit) o dissol (i una mica durant la divisió cel·lular). El LPS està format per tres parts, i la única part tòxica correspon al lípid A (per això els efectes de totes les endotoxines són molt semblants, ja que el lípid A sempre fa la mateixa funció en el LPS, produir una reacció sistemàtica de tot el cos). És una toxina termoestable, menys tòxica que les exotoxines, i no és molt immunogènica (no activa una resposta immune molt forta). Interacciona amb molècules i cèl·lules de l’hoste activant algunes respostes del sistema immune de l’hoste. Té efectes sistèmics com malestar general, diarrea, inflamació i febre. Per exemple, indueix la febre en l’hoste a través de l’alliberació dels piògens endògens per la interacció de l’endotoxina amb el macròfag. El procés és el següent:
11
L’endotoxina es solubilitza per fagocitosi, el bacteri es lisa i el lipopolisacàrid s’allibera al medi. L’endotoxina alliberada provoca que el macròfag alliberi citoquines (molècules de la resposta immune). Aquestes viatgen per la sang fins l’hipotàlem i l’indueixen a produir prostaglandines que modifiquen el termòstat corporal que permet que el cos arribi a temperatures superiors a la normal.
Els bacteris patògens més virulents tenen factors de virulència o profags al cromosoma. Els factors de virulència (factors que afavoreixen la patogenicitat) de molts patògens (en aquest cas de Salmonella) són: · Sideròfors · Fímbries · Proteïna inv que participa en l’adhesió · Citotoxines · Flagels · Antigen O: inhibeix l’atac dels fagòcits · Proteïnes anti-fagocítiques · Endotoxina del LPS · Enterotoxines
