1

WPROWADZENIE DO MIKROBIOLOGII LEKARSKIEJ – PODSTAWOWE DEFINICJE I POJĘCIA.

BAKTERIE, WIRUSY, GRZYBY.

MIKROBIOLOGIA MEDYCZNA zajmuje się mikroorganizmami wywołującymi choroby u ludzi.

Opisuje czynniki etiologiczne chorób, ich przebieg, sposoby leczenia i profilaktyki.

Do drobnoustrojów chorobotwórczych zaliczamy:

 drobnoustroje eukariotyczne – GRZYBY np. Candida albicans, Cryptococcus neoformans, Aspergillus

flavus

 drobnoustroje prokariotyczne – BAKTERIE np. Staphylococcus aureus, Streptococcus pyogenes,

Clostridium difficile

 formy bezkomórkowe – WIRUSY np. wirus Epstein – Barr (EBV), wirus cytomegalii (CMV), wirus

zapalenia wątroby typu B (WZW B); PRIONY

BAKTERIE

 mikroorganizmy prokariotyczne

 brak jądra komórkowego, materiał genetyczny DNA (kwas dezoksyrybonukleinowy) zlokalizowane w

cytoplazmie w postaci nukleoidu (chromosom bakteryjny)

 rozmnażanie przez podział komórki

 zdolność do horyzontalnego transferu genów – nabywania DNA od innych mikroorganizmów i włączania

go do własnego genomu

 KSZTAŁTY KOMÓREK BAKTERII

 bakterie kuliste, ziarniaki

• dwoinki np. Neisseria meningitidis (dwoinka zaplenia opon mózgowo-rdzeniowych), Neisseria

gonorrhoeae (dwoinka rzeżączki)

• paciorkowce np. Streptococcus pyogenes, Stretococcus pneumoniae

• gronkowce np. Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermidis

 bakterie cylindryczne

• pałeczki np. Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli, Proteus mirabilis

• laseczki np. Clostridium perfringens (laseczka zgorzeli gazowej), Clostridium tetani (laseczka tężca),

Clostridium difficile, Clostridium botulinum (laseczka jadu kiełbasianego), Bacillus anthracis, Bacillus

cereus

• maczugowce np. Corynebacterium diphteriae (maczugowiec błonicy)

 bakterie spiralne

2

• przecinkowce np. Vibrio cholerae

• krętki np. Treponema pallidum, Borrelia burgdonferi

 UKŁADY KOMÓREK

 pary

dwoinki

 grona

gronkowce

 łańcuchy

paciorkowce

BUDOWA KOMÓRKI BAKTERYJNEJ

 CYTOPLAZMA

 zawieszone są w niej biologicznie czynne struktury (nukleoid, plazmidy, rybosomy, ciałka wtrętowe)

 NUKLEOID (CHROMOSOM BAKTERYJNY)

 odpowiednik jądra komórkowego u Eukaryota

 nie jest oddzielony od cytoplazmy błoną jądrową

 pojedyncza, kolista cząsteczka dwuniciowego DNA

 zawiera informację genetyczną dotyczącą właściwości komórek bakteryjnych, ich cechy strukturalne i

funkcjonalne

 PLAZMIDY

 pozachromosomalne, dwuniciowe, koliste cząsteczki DNA

 zdolne do autonomicznej replikacji, niezależnej od chromosomu

 niosą geny odpowiedzialne za oporność na leki przeciwbakteryjne i metale ciężkie, wytwarzanie

czynników zjadliwości, antybiotyków i bakteriocyn

 RYBOSOMY

 odpowiedzialne za syntezę białek

 BŁONA CYTOPLAZMATYCZNA

 typowa struktura trójwarstwowa

 zbudowana z lipidów oraz białek

 jako półprzepuszczalna stanowi barierę osmotyczną komórki, kontroluje wnikanie i usuwanie różnych

substancji

 często tworzy wpuklenia do wnętrza komórki, z których powstają wewnętrzne struktury takie jak

mezosomy

 ŚCIANA KOMÓRKOWA

 stanowi barierę ochronną przed czynnikami zewnętrznymi fizycznymi i chemicznymi, a także przed

innymi mikroorganizmami

3

 podstawowym jej składnikiem jest peptydoglikan (mureina) - polimer zbudowany z łańcuchów

polisacharydowych, które połączone są polipeptydami

ŚCIANA KOMÓRKOWA

BAKTERIE GRAM(+)

 gruby peptydoglikan

 kwasy tejchojowe

 w komórkach kwasoopornych obecność kwasu mykolowego (np. Mycobacterium tuberculosis)

 białka powierzchniowe

BAKTERIE GRAM(-)

 cienki peptydoglikan

 brak kwasów tejchojowych

 błona zewnętrzna: fosfolipidy, lipopolisacharyd (LPS), białka

LIPOPOLISACHARYD

 składa się z części lipidowej (lipid A), rdzenia bogatego w polisacharydy oraz bocznego łańcucha

polisacharydowego (antygen somatyczny O)

 występuje u bakterii Gram-ujemnych

 endotoksyna

 uwalniany w czasie lizy komórki bakteryjnej

 aktywuje układ immunologiczny makroorganizmu

 odpowiedzialny za rozwój posocznicy i objawów wstrząsu septycznego

 BARWIENIE METODĄ GRAMA – podstawowe barwienie w bakteriologii, różnicujące bakterie na

Gram-dodatnie i Gram-ujemne.

- bakterie Gram-dodatnie – barwią się na fioletowo np. bakterie z rodzju Staphylococcus, Streptococcus,

Enterococcus, Clostridium, Bacillus

- bakterie Gram-ujemne – barwią się na różowo np. pałeczki Gram-ujemne z rodziny Enterobacteriaceae

(E.coli, Salmonella, Shigella, Yersinia, Klebsiella, Proteus, Enterobacter, Citrobacter, Morgalella,

Serratia), Pseudomonas aeruginosa, Acinetobacter spp., Haemophilus spp.)

 BAKTERIE O NIETYPOWEJ BUDOWIE ŚCIANY KOMÓRKOWEJ

 Mycoplasma, Ureoplasma

• brak peptydoglikanu

 Mycobacterium

• obecność kwasów mykolowych, nie barwią się metodą Grama, stosuje się barwienie Ziehl-Neelsena

 Chlamydie

• ściana komórkowa zbudowana z lipopolisacharydów

 Riketsje

• ściana komórkowa zbudowana z mukopolisacharydów i aminokwasów

4

FORMY PRZETRWALNE BAKTERII (ENDOSPORY), PRZETRWALNIKI

 wytwarzane przez bakterie z rodzaju. Bacillus spp. i Clostridium spp.

 rola - przetrwanie w niekorzystnych warunkach życia (brak składników odżywczych, wody)

 sporulacja - proces tworzenia przetrwalnika

 germinacja- przejście w formę komórki wegetatywnej

 są odporne na działanie szkodliwych czynników zewnętrznych

 OTOCZKI

 przylegają do zewnętrznej powierzchni ściany komórkowej

 zbudowane z polisacharydów, wyjątek: otoczka polipeptydowa u Bacillus anthracis

 chronią komórkę bakteryjną przed wysychaniem

 ułatwiają adhezję

 uniemożliwiają fagocytozę, chronią komórkę bakteryjną przed strawieniem po wchłonięciu jej przez

fagocyta

 RZĘSKI

 zbudowane z kurczliwego białka- flageliny

 struktury umożliwiające czynny ruch

 FIMBRIE (PILI)

 zbudowane z białka piliny

 fimbrie zwykłe występują u licznych bakterii Gram-ujemnych z rodziny Enterobacteriaceae, rodzaju

Pseudomonas, Haemophilus i dwoinki rzeżączki, biorą udział w adhezji i kolonizacji

 fimbrie płciowe (fimbrie typu F) służą do przenoszenia DNA podczas koniugacji

 ZIARNA CYTOPLAZMY (ciałka wtrętowe, ziarnistości zapasowe)

 są to zapasowe substancje odżywcze

 charakterystyczne są ziarnistości występujące u Corynebacterium diphtheriae określane, jako ciałka

Ernsta-Babesa

 ZAPOTRZEBOWANIE BAKTERII NA TLEN

 BEZWZGLĘDNE TLENOWCE (AEROBY OBLIGATORYJNE) - rosną tylko w obecności tlenu i

czerpią energię drogą oddychania tlenowego (np. Pseudomonas spp.)

 BEZWZGLĘDNE BEZTLENOWCE (ANAEROBY OBLIGATORYJNE) - rosną tylko w

nieobecności tlenu, czerpią energię drogą beztlenową (np. Clostridium spp.)

 WZGLĘDNE BEZTLENOWCE (ANAEROBY FAKULTATYWNE) -rosną zarówno w warunkach

tlenowych, jak i beztlenowych, stanowią większość bakterii chorobotwórczych (np. E.coli)

 BAKTERIE MIKROAEROFILNE - namnażają się w atmosferze o obniżonym ciśnieniu parcjalnym

tlenu do 5% (np. H.pylori, Neisseria spp.)

5

 WPŁYW TEMPERATURY NA WZROST BAKTERII

 BAKTERIE PSYCHROFILNE

 BAKTERIE MEZOFILNE - najlepiej rosną w temperaturze 20°C - 45°C. Należy do nich większość

bakterii chorobotwórczych.

 BAKTERIE TERMOFILNE

TRANSPORT ŻELAZA

Systemy transportu żelaza u bakterii:

 tworzenie SIDEROFORÓW- wykazują duże powinowactwo do żelaza, wychwytują je z kompleksów

białkowych, wydzielane do środowiska w warunkach niedoboru tego pierwiastka

 obecność swoistych receptorów, które wiążą bezpośrednio żelazo

GRZYBY

 jedno- lub wielokomórkowe organizmy eukariotyczne

 w odróżnieniu od bakterii posiadają jądro komórkowe z błoną jądrową, mitochondria oraz siateczkę

endoplazmatyczną (ER)

 mają sztywną ścianę komórkową, zbudowaną z chityny, mannanu, glikanu

 wytwarzają strzępki oraz zarodniki (konidia)

 GRZYBNIA (MYCELLIUM)

 struktura grzybni może być różna w zależności od gatunku, warunków wzrostu, obecności substancji

pokarmowych w podłożu i innych czynników

 u grzybów wyżej zorganizowanych strzępki grzybni podzielone są poprzecznymi ścianami (septami) na

wiele komórek, z których każda posiada jedno lub wiele jąder (grzybnia wielokomórkowa)

 Typy grzybni

 Grzybnia wegetatywna

• rozwija się zarówno na powierzchni, jak i w głębi pożywki

• jej funkcją jest pobieranie pokarmu i przytwierdzanie do podłoża

 Grzybnia generatywna (powietrzna, rozrodcza)

• służy do rozmnażania bezpłciowego i płciowego

• strzępki wyrastają ponad powierzchnię podłoża (strzępki powietrzne)

• wykazuje duże zróżnicowanie form w zależności od rodzaju grzybów

 Klasyfikacja grzybów:

 Drożdżaki i grzyby drożdżopodobne (np.gatunki Candida, Cryptococcus, Pityrosporum, Geotrichum)

 Grzyby pleśniowe (np. Aspergillus)

 Grzyby dermatofitowe (np. Trichophyton, Epidermophyton, Microsporum)

 Grzyby dimorficzne (np. Blastomyces dermatidis, Histoplasma capsulatum)

6

 Rodzaje grzybic

 GRZYBICE POWIERZCHNIOWE (SKÓRNE) - wywołują je dermatofity, schorzenia te ograniczają

się do zewnętrznej warstwy skóry, włosów i paznokci

 GRZYBICE PODSKÓRNE - ograniczone do tkanki podskórnej, rzadko przechodzą w grzybicę

uogólnioną

 GRZYBICE UOGÓLNIONE - dotyczą narządów wewnętrznych, są zakażeniami ogólnoustrojowymi

 Grzybice

 Drożdżyca, kandydoza, bielnica (candidiosis)

 grzybica, oportunistyczna, infekcja skóry, błon śluzowych, paznokci, rzadko infekcja uogólniona

 choroba ta najczęściej jest wywołana drożdżakami chorobotwórczymi z rodzaju Candida (szczególnie

Candida albicans)

 drożdżycę rozpoznaje się głównie poprzez badania mikroskopowe i hodowlane

Do czynników sprzyjających występowaniu drożdżycy zalicza się:

 upośledzona odporność komórkowa albo neutropenia

 zabiegi inwazyjne (długotrwałe cewnikowanie, wszczepienie sztucznej zastawki serca)

 nadmierna otyłość, cukrzyca, ciąża

 upośledzona odporność wywołana przez stosowanie antybiotyków (wyniszczających florę bakteryjną

organizmu) lub leków obniżających odporność (np. leki immunosupresyjne, sterydy, leki stosowane w

chemioterapii nowotworów)

 alkoholizm (zwiększa ryzyko drożdżycy pokarmowej)

WIRUSY

 najmniejsze czynniki zakaźne

 składają się z białek i kwasu nukleinowego (DNA lub RNA)

 bezwzględne pasożyty wewnątrzkomórkowe

 zakażają bakterie (bakteriofagi), rośliny, zwierzęta i ludzi

 nie posiadają struktur komórkowych występujących u innych drobnoustrojów

 nie mają własnych układów metabolicznych i są uzależnione od procesów syntezy zachodzących w żywej

komórce gospodarza

 wykorzystują prawidłowy metabolizm komórek, dostarczając do nich swoją własną informację genetyczną

(kwas nukleinowy). Zakażona komórka przyjmuje kwas nukleinowy wirusa i zaczyna produkować

komponenty nowych cząstek wirusowych

 mogą nadawać ważne nowe właściwości komórkom, w których się namnażają

BUDOWA WIRUSA

 genom wirusa to DNA lub RNA, zawiera informację o budowie i właściwościach przekazywanych

potomnym generacją wirusów. Koduje wirusowe białka strukturalne i enzymy konieczne do ekspresji

wirusowych genów i replikacji genomu.

7

 nukleinowy rdzeń otoczony jest białkowym płaszczem – KAPSYD, strukturalne jednostki kapsydu to

kapsomery

 kapsyd i rdzeń nukleinowy - łącznie określane są mianem NUKLEOKAPSYDU

 nukleokapsyd może być nagi lub okryty dodatkową osłonką

Cząsteczka wirusa zawierająca kwas nukleinowy otoczony przez białko lub/i inne komponenty makrocząsteczkowe

jest nazywana wirionem.

KAPSYD

 chroni kwas nukleinowy (genom)

 zbudowany z kapsomerów

 uczestniczy w adsorpcji i wnikaniu wirusa do komórki gospodarza przez interakcje z receptorami

znajdującymi się w jej błonie komórkowej

OSŁONKI

 złożone głównie ze składników komórki gospodarza

 mogą zawierać też składniki kodowane przez genom wirusa

 wirus nabywa osłonkę podczas wypączkowywania z błony cytoplazmatycznej (w. grypy) lub błony

jądrowej (w. opryszczki)

 osłonka białkowa i osłonka białkowo-lipidowa lub białkowo-cukrowa – posiadają właściwości antygenowe

i pobudzają tworzenie przeciwciał

 wspomagają proces absorpcji wirusa na błonie komórki żywiciela (hemaglutynina w. grypy)

 u niektórych wirusów zawierają enzymy potrzebne do procesu przenikania przez błonę komórkową,

zarówno podczas infekowania, jak i wydostawania się z komórki po replikacji (neuraminidaza w. grypy)

BIAŁKA WIRUSOWE

 strukturalne- składniki kapsydu i osłonek

 enzymatyczne- występują wewnątrz wirionu lub pojawiają się w zainfekowanej komórce

np. polimerazy wirusowe, proteazy, endonukleazy, ligazy

KLASYFIKACJA WIRUSÓW- KRYTERIA

 typ kwasu nukleinowego (DNA lub RNA)

 liczba nici kwasu nukleinowego i ich postać

 polarność genomu wirusowego

 obecność lub brak osłonki

 obecność enzymów

 symetria nukleokapsydu

8

FAZY REPLIKACJI WIRUSOWEJ (NAMNAŻANIA WIRUSÓW)

 ROZPOZNANIE I ADSORBCJA wirusa do powierzchni wrażliwej komórki

 PENETRACJA (WNIKANIE) wirusa do komórki

 ODPŁASZCZANIE kwasu nukleinowego wirusa. Po zakończeniu procesu odpłaszczania nie stwierdza

się cząstek zakaźnych wirusa, oznacza to początek fazy eklipsy- cyklu replikacyjnego.

 BIOSYNTEZA SKŁADNIKÓW WIRUSA (kwasu nukleinowego oraz białek)

 DOJRZEWANIE cząstek wirusowych- oznacza koniec fazy eklipsy. Zreplikowane kwasy nukleinowe i

białka łączą się tworząc nukleokapsydy i wiriony.

 UWALNIANIE potomnych wirusów z komórki w wyniku pączkowania, lizy zakażonej komórki. Niektóre

wirusy nie są uwalniane do przestrzeni międzykomórkowej, ale do sąsiednich komórek na skutek fuzji błon

komórkowych lub przez pory łączące błony komórkowe.

FAZA EKLIPSY lub UTAJENIA replikacja genomu, prowadząca do syntezy kwasu nukleinowego i

wirionowych białek. W tej fazie zakażenia maleje liczba zakaźnych cząstek wirusa.

PRIONY

 białkowe cząstki zakaźne

 są formami patologicznymi białka PrP

C

(izoforma komórkowa, prawidłowa) zwanymi PrP

Sc

(izoforma

infekcyjna) lub produktami zmutowanego genu komórkowego

 nie zawierają kwasów nukleinowych

 charakteryzują się wysoką opornością na liczne czynniki fizyko-chemiczne

CHOROBY PRIONOWE

 występują zarówno u ludzi, jak i zwierząt

 charakteryzują się zmianami degeneracyjnymi w obrębie CUN, co jest związane z odkładaniem się w

mózgu płytek amyloidu oraz długotrwałym okresem inkubacji

 np. choroba Creutzfeldta-Jacoba, choroba curu, śmiertelna dziedziczna bezsenność

 priony są oporne na rutynowo stosowane techniki sterylizacji, zalecane jest stosowanie narzędzi

jednorazowych do zabiegów i do pobierania materiału do badań od chorych. W przypadku konieczności

przeprowadzenia dekontaminacji narzędzi wielorazowego użytku stosuje się moczenie w NaOH przez

godzinę, a następnie autoklawowanie w temperaturze 134°C przy 2-3 atm. przez 60 min.