background image

 

 

 

 

Aerobic bacilli (genus: 

Aerobic bacilli (genus: 

B

B

acillus)

acillus)

 

 

G

G

ram-negative oxidase-

ram-negative oxidase-

positive microaerophilic 

positive microaerophilic 

fermenting rods (genera: 

fermenting rods (genera: 

C

C

ampylobacter and 

ampylobacter and 

H

H

elicobacter)

elicobacter)

background image

 

 

 

 

Bacillus spp.

Bacillus spp.

Aerobic spore-forming 

Aerobic spore-forming 

bacteria pathogenic for 

bacteria pathogenic for 

humans

humans

B. anthracis

B. anthracis

B. cereus

B. cereus

B. subtilis

B. subtilis

background image

 

 

 

 

General characteristics 

General characteristics 

o

o

B

B

a

a

nthracis

nthracis

Gram

Gram

-positive

-positive

R

R

ods creating short 

ods creating short 

chains or pairs

chains or pairs

N

N

onmotile 

onmotile 

Spores in the central part 

Spores in the central part 

of cell

of cell

In living organism creates 

In living organism creates 

big capsule (!)

big capsule (!)

Production of pathogenic 

Production of pathogenic 

toxin 

toxin 

Existence in soil

Existence in soil

background image

 

 

 

 

Capsule of 

Capsule of 

B

B

a

a

nthracis

nthracis

 

 

Contains a virulence factor

Contains a virulence factor

Encoded in bacterial plasmids 

Encoded in bacterial plasmids 

(only these strains are pathogenic)

(only these strains are pathogenic)

Built from 

Built from 

polypeptides

polypeptides

Pr

Pr

otects against phagocytosis

otects against phagocytosis

background image

 

 

 

 

B. 

B. 

a

a

nthracis

nthracis

 toxin

 toxin

Encoded in bacterial plasmids

Encoded in bacterial plasmids

Consists of: protective antigen, 

Consists of: protective antigen, 

lethal factor and edema factor

lethal factor and edema factor

A

A

ffects the central nervous system

ffects the central nervous system

Is a v

Is a v

irulence factor of 

irulence factor of 

B. anthracis

B. anthracis

background image

 

 

 

 

Anthrax (zoonotic 

Anthrax (zoonotic 

disease) 

disease) 

IN ANIMALS

IN ANIMALS

Digested with 

Digested with 

grass

grass

Inhaled with air

Inhaled with air

Passed through 

Passed through 

wounded skin

wounded skin

IN HUMANS

IN HUMANS

Foodborn

Foodborn

e

e

 

 

infections

infections

Airborn

Airborn

e

e

 infections

 infections

Through abrasions 

Through abrasions 

on the skin

on the skin

 

 

routes of infection - spores or 
vegetative forms

background image

 

 

 

 

Clinical manifestation of 

Clinical manifestation of 

anthrax

anthrax

 

 

Pulmonary anthrax (the severest form)

Pulmonary anthrax (the severest form)

:

:

Gastrointestinal anthrax

Gastrointestinal anthrax

Cutaneous anthrax (most common form)

Cutaneous anthrax (most common form)

Septic

Septic

a

a

emia (after passing bacteria into the 

emia (after passing bacteria into the 

bloodstream)

bloodstream)

Materials for examination

Materials for examination

 

 

depen

depen

d

d

 on clinical 

 on clinical 

symptom

symptom

s: s

s: s

putum

putum

, s

, s

mear from the skin 

mear from the skin 

lesion

lesion

, b

, b

lood

lood

background image

 

 

 

 

Bacterial examination

Bacterial examination

Microscopic view

Microscopic view

 

 

in material

in material

s:

s:

 capsules 

 capsules 

are seen

are seen

Slide (Gram or Ziehl - Neelsen –staining)

Slide (Gram or Ziehl - Neelsen –staining)

Routine bacteriological media (nutrient 

Routine bacteriological media (nutrient 

broth, nutrient agar)

broth, nutrient agar)

, a

, a

erobic conditions

erobic conditions

Colony: big, colorless, rough

Colony: big, colorless, rough

Microscopic view

Microscopic view

 after culturing

 after culturing

: spores 

: spores 

in the central part of cell

in the central part of cell

Biochemical tests

Biochemical tests

, b

, b

iological assay (white 

iological assay (white 

mice)

mice)

background image

 

 

 

 

Antibiotic therapy

Antibiotic therapy

 of anthrax

 of anthrax

Penicillin

Penicillin

Cephalosporines

Cephalosporines

Chloramphenicol

Chloramphenicol

Aminoglycosides

Aminoglycosides

Effective 

Effective 

only 

only 

to cutaneous anthrax 

to cutaneous anthrax 

and in early systemic diseases

and in early systemic diseases

 

 

background image

 

 

 

 

B

B

acillus

acillus

 cereus

 cereus

 

 

Motile bacteria (unlike 

Motile bacteria (unlike 

B

B

anthracis

anthracis

)

)

Common in the environment

Common in the environment

Causes food poisoning called 

Causes food poisoning called 

gastroenteritis

gastroenteritis

Severe infections in 

Severe infections in 

immunosuppressed people

immunosuppressed people

 

 

background image

 

 

 

 

Campylobacter 

Campylobacter 

spp.

spp.

C. jejuni

C. jejuni

C. coli

C. coli

C. fetus

C. fetus

C. sputorum

C. sputorum

C. consisus

C. consisus

Zoonotic bacteria

Zoonotic bacteria

 

 

transmitted

transmitted

 by f

 by f

a

a

ecal-

ecal-

oral

oral

 

 

route

route

 

 

(water, food)

(water, food)

background image

 

 

 

 

C

C

haracteristics of 

haracteristics of 

Campylobacter

Campylobacter

 spp.

 spp.

Gram

Gram

-negative

-negative

 

 

C

C

urved rods in pairs 

urved rods in pairs 

(“gull wing” after 

(“gull wing” after 

Gram staining)

Gram staining)

R

R

equire 10% CO

equire 10% CO

2

2

 for 

 for 

growth

growth

Thermophilic (42°C)

Thermophilic (42°C)

Microaerophilic

Microaerophilic

Oxidase

Oxidase

-positive

-positive

background image

 

 

 

 

Virulent factors of 

Virulent factors of 

Campylobacter

Campylobacter

 spp.

 spp.

Fimbriae: adherence, penetration 

Fimbriae: adherence, penetration 

through mucose layer

through mucose layer

Toxins:

Toxins:

Enterotoxin (similar to cholerae toxin)

Enterotoxin (similar to cholerae toxin)

Cytotoxins

Cytotoxins

background image

 

 

 

 

Epidemiology

Epidemiology

Reservoir: animals

Reservoir: animals

Way of infection: fecal – oral root, 

Way of infection: fecal – oral root, 

direct contact, birth

direct contact, birth

Minmal amount for infection: 1000 

Minmal amount for infection: 1000 

bacieria

bacieria

Season infections, most often in winter

Season infections, most often in winter

Most often infected: children

Most often infected: children

background image

 

 

 

 

Pathogenicity

Pathogenicity

 of 

 of 

Campylobacter

Campylobacter

 spp.

 spp.

C. jejuni

C. jejuni

:

:

 

 

A

A

cute gastroenteritis (enterotoxin and 

cute gastroenteritis (enterotoxin and 

cytotoxin)

cytotoxin)

:

:

Watery and  mucos diarhea with blood

Watery and  mucos diarhea with blood

Abdominal pain

Abdominal pain

Mild fever

Mild fever

C. fetus

C. fetus

:

:

 

 

gastroenteritis, 

gastroenteritis, 

Treatment of campylobacteriosis:

Treatment of campylobacteriosis:

 

 

Macrolides

Macrolides

 and tetracyclines

 and tetracyclines

Resistance to fluoroquinolones

Resistance to fluoroquinolones

background image

 

 

 

 

Bacterial examination

Bacterial examination

Speciment: stools, vomited matter, swabs 

Speciment: stools, vomited matter, swabs 

from rectum

from rectum

Slide (Gram staining) Gram negative 

Slide (Gram staining) Gram negative 

curved rods, polimorphic

curved rods, polimorphic

Culture (chocolate agar, Brucella agar with 

Culture (chocolate agar, Brucella agar with 

5%blood, Campylobacter medium, 42

5%blood, Campylobacter medium, 42

°

°

C, 

C, 

10% CO

10% CO

2

2

 

 

)

)

Biochemic reactions

Biochemic reactions

PCR

PCR

background image

 

 

 

 

Helicobacter pylori 

Helicobacter pylori 

(formerly

(formerly

 Campylobacter 

 Campylobacter 

pylori

pylori

)

)

Gram

Gram

-negative

-negative

 

 

Curved

Curved

 rods

 rods

Motile

Motile

Microaerophilic

Microaerophilic

Urease-producting

Urease-producting

Pathogenicity: chronic 

Pathogenicity: chronic 

gastritis, gastric and 

gastritis, gastric and 

duodenal ulcer, gastric 

duodenal ulcer, gastric 

carcinoma

carcinoma

Determination of

Determination of

 

 

pathogenicity:

pathogenicity:

cytotoxin  Vac A

cytotoxin  Vac A

 that causes

 that causes

 

 

vacuolation in gastric cells 

vacuolation in gastric cells 

and other factors

and other factors

background image

 

 

 

 

Virulence factors

Virulence factors

Adhesins

Adhesins

Extraordinary  movement in gastric mucos (shape 

Extraordinary  movement in gastric mucos (shape 

+ fimbriae)

+ fimbriae)

Activation of inflammatory respons

Activation of inflammatory respons

Cicoidal form: possibility to survive in unfavorable 

Cicoidal form: possibility to survive in unfavorable 

conditions

conditions

Cytotoxin VacA: 

Cytotoxin VacA: 

vacuolation in gastric cells

vacuolation in gastric cells

 

 

destruction of mucos producing cells – expose of 

destruction of mucos producing cells – expose of 

underlying connective tissue to acid

underlying connective tissue to acid

CagA protein: ulcers

CagA protein: ulcers

Urease – cleave urea producing NH

Urease – cleave urea producing NH

that 

that 

neutralizes stomach acid

neutralizes stomach acid

Catalase, superoxide dysmutase  - ptoection 

Catalase, superoxide dysmutase  - ptoection 

against superoxide ions (inside phagocytes)

against superoxide ions (inside phagocytes)

background image

 

 

 

 

Epdemiology

Epdemiology

way of infection: direct contact

way of infection: direct contact

Frequency rate of colonization 

Frequency rate of colonization 

increases with age , in adults about 

increases with age , in adults about 

50%

50%

enviromental differentiation is 

enviromental differentiation is 

observed

observed

background image

 

 

 

 

Clinical significance

Clinical significance

Acute gastritis (sometimes with 

Acute gastritis (sometimes with 

diarrhea )

diarrhea )

Gastric ulcer

Gastric ulcer

Duodenal ulcer

Duodenal ulcer

Risk factor for gastric carcinoma

Risk factor for gastric carcinoma

background image

 

 

 

 

Gastric ulcer

Gastric ulcer

background image

 

 

 

 

Gold standard” approach 

Gold standard” approach 

involves

involves

 

 

Endoscopy

Endoscopy

Biopsy – supplies mucosa to be used 

Biopsy – supplies mucosa to be used 

for Gram stain analysis, histologic 

for Gram stain analysis, histologic 

examination, culture and rapid tests 

examination, culture and rapid tests 

(urease production)

(urease production)

background image

 

 

 

 

Tests of urease activity

Tests of urease activity

Invasive:

Invasive:

 

 

Campylobacter-like (CLO) test

Campylobacter-like (CLO) test

Non-invasive:

Non-invasive:

 

 

Breath test, Urine test

Breath test, Urine test

background image

 

 

 

 

Pathogenicity and 

Pathogenicity and 

diagnostics of anaerobic 

diagnostics of anaerobic 

bacteria. 

bacteria. 

Gram-positive and 

Gram-positive and 

               

               

  

  

Gram-negative anaerobic 

Gram-negative anaerobic 

bacteria

bacteria

background image

 

 

Anaerobic bacteria genera of 

Anaerobic bacteria genera of 

medical interest

medical interest

Spore-forming rods: 

Spore-forming rods: 

Clostridium

Clostridium

 [Gram(+)]

 [Gram(+)]

Non-spore-forming rods: 

Non-spore-forming rods: 

Actinomyces, 

Actinomyces, 

Nocardia, Bifidobacterium, 

Nocardia, Bifidobacterium, 

Eubacterium, Lactobacillus, 

Eubacterium, Lactobacillus, 

Propionibacterium

Propionibacterium

 [Gram(+)]; 

 [Gram(+)]; 

Bacteroides, Fusobacterium, Prevotella, 

Bacteroides, Fusobacterium, Prevotella, 

Porphyromonas, Gardnerella

Porphyromonas, Gardnerella

 [Gram(-)]

 [Gram(-)]

Cocci: 

Cocci: 

Peptococcus, Peptostreptococcus, 

Peptococcus, Peptostreptococcus, 

Streptococcus

Streptococcus

 [Gram(+)];

 [Gram(+)];

Veillonella

Veillonella

 [Gram (-)]

 [Gram (-)]

background image

 

 

Clostridium

Clostridium

 spp.

 spp.

Anaerobic spore-forming bacteria

Anaerobic spore-forming bacteria

!!!

!!!

Severe pathogens:

Severe pathogens:

C. perfringens

C. perfringens

C. difficile

C. difficile

C. tetani

C. tetani

C. 

C. 

b

b

otulinu

otulinu

m

m

Others (

Others (

C. novyi, C. histolyticum

C. novyi, C. histolyticum

C. septicum, C. sporogenes

C. septicum, C. sporogenes

, C. bifermentans

, C. bifermentans

)

)

background image

 

 

General characteristics of 

General characteristics of 

Clostridium

Clostridium

 spp.

 spp.

 

 

Gram

Gram

-positive

-positive

 

 

Long (2-5 

Long (2-5 

μ

μ

m) 

m) 

rods

rods

A

A

naerobic

naerobic

Most species motile

Most species motile

Spores located in 

Spores located in 

different parts of rods  - 

different parts of rods  - 

change the shapes of 

change the shapes of 

bacteria

bacteria

Reside in soil and in 

Reside in soil and in 

digestive tract

digestive tract

background image

 

 

Clostridium 

Clostridium 

perfringens

perfringens

 

 

The only one non-

The only one non-

motile species 

motile species 

among 

among 

Clostridium

Clostridium

 

 

spp.

spp.

 

 

In tissue forms 

In tissue forms 

capsules

capsules

Spores located 

Spores located 

subterminally

subterminally

background image

 

 

Virulence factors of 

Virulence factors of 

C. 

C. 

perfringens

perfringens

 (division into 

 (division into 

A

A

, B, C, 

, B, C, 

D, 

D, 

E serotypes)

E serotypes)

Exotoxins:

Exotoxins:

 (12 kinds):

 (12 kinds):

ά

ά

-toxin

-toxin

 – the most important one – lecithinase, 

 – the most important one – lecithinase, 

degradate lecithin in cell membrane causing lysis of 

degradate lecithin in cell membrane causing lysis of 

endothelial cells, erythrocytes, leucocytes, 

endothelial cells, erythrocytes, leucocytes, 

(all strains)

(all strains)

Other exotoxins – hemolytic, cytotoxic, necrotic effect 

Other exotoxins – hemolytic, cytotoxic, necrotic effect 

A – E groups based on exotoxin spectrum

A – E groups based on exotoxin spectrum

Enterotoxin

Enterotoxin

: disrupts ion and glucose transport 

: disrupts ion and glucose transport 

in epithelial cells of small intestine, leading to 

in epithelial cells of small intestine, leading to 

lose of fluid and intracellular proteins

lose of fluid and intracellular proteins

Degradative enzymes: 

Degradative enzymes: 

DNA-ses, 

DNA-ses, 

hyaluronidases, collagenase, proteases – role in 

hyaluronidases, collagenase, proteases – role in 

spread of infection

spread of infection

background image

 

 

Pathogenicity of 

Pathogenicity of 

C. 

C. 

perfringens

perfringens

Gas gangrene

Gas gangrene

Food poisoning

Food poisoning

Enteritis necroticans

Enteritis necroticans

background image

 

 

Gas gangrene

Gas gangrene

background image

 

 

Bacteriological 

Bacteriological 

examination

examination

Material: sme

Material: sme

a

a

rs from wounds, f

rs from wounds, f

a

a

eces

eces

tissue, vomited matter

tissue, vomited matter

Media: blood agar or egg yolk agar with 

Media: blood agar or egg yolk agar with 

neomycin

neomycin

Anaerobic conditions

Anaerobic conditions

View: in microscope and by the naked eye

View: in microscope and by the naked eye

Colonies: large, smooth, convex, 

Colonies: large, smooth, convex, 

hemolysis 

hemolysis 

on blood agar

on blood agar

Biochemical tests

Biochemical tests

background image

 

 

Antibiotic therapy of 

Antibiotic therapy of 

C. perfringens

C. perfringens

 infection

 infection

ENTERITIS 

ENTERITIS 

NECROTICANS

NECROTICANS

Penicillin

Penicillin

Chloramphenicol

Chloramphenicol

GAS GANGRENE

GAS GANGRENE

Surgery(!)

Surgery(!)

Penicillin G

Penicillin G

Chloramphenicol

Chloramphenicol

Metronidazole

Metronidazole

Imipenem

Imipenem

background image

 

 

Clostridium 

Clostridium 

tetani

tetani

Causative agent of 

Causative agent of 

tetanus

tetanus

 (lockjaw)

 (lockjaw)

Spores formed at 

Spores formed at 

the end of bacterial 

the end of bacterial 

cells (

cells (

drumstick 

drumstick 

appearance

appearance

)

)

Toxins: 

Toxins: 

tetanospasmin

tetanospasmin

 

 

and 

and 

tetanolysin

tetanolysin

background image

 

 

Toxins of 

Toxins of 

C. tetani

C. tetani

Tetanospasmin

Tetanospasmin

 (spasmogenic neurotoxin) – 

 (spasmogenic neurotoxin) – 

two subunits: B 

two subunits: B 

 binding and cell 

 binding and cell 

penetration, A 

penetration, A 

– 

– 

blocks

blocks

 the

 the

 

 

inhibitory

inhibitory

 

 

neurotransmitter 

neurotransmitter 

release at central and 

release at central and 

peripheral synapses

peripheral synapses

 resulting in  

 resulting in  

accumulation of acetylocholine and 

accumulation of acetylocholine and 

unrestrained excitation of the motor 

unrestrained excitation of the motor 

neurons.

neurons.

Tetanolysin

Tetanolysin

 - 

 - 

hemolytic toxin

hemolytic toxin

Toxins penetrating into bloodstream are 

Toxins penetrating into bloodstream are 

responsible for clinical 

responsible for clinical 

symptoms

symptoms

background image

 

 

Ttetanus

Ttetanus

background image

 

 

Therapy of 

Therapy of 

C. tetani

C. tetani

 

 

infection

infection

Specific antiserum neutralizing 

Specific antiserum neutralizing 

bacterial toxins

bacterial toxins

Surgical removal of infected tissue

Surgical removal of infected tissue

Antibiotics 

Antibiotics 

– penicillin

– penicillin

Prevention

Prevention

vaccines consisting of bacterial 

vaccines consisting of bacterial 

anatoxins

anatoxins

background image

 

 

Clostridiu

Clostridiu

botulinum

botulinum

Casuative agent 

Casuative agent 

of botulism

of botulism

Spores situated 

Spores situated 

subterminally

subterminally

background image

 

 

Virulence factors of 

Virulence factors of 

C. 

C. 

botulinum

botulinum

 

 

Neurotoxins (A-F) called botulin 

Neurotoxins (A-F) called botulin 

(exotoxin)

(exotoxin)

: in peripheral cholinergic  

: in peripheral cholinergic  

synapses 

synapses 

blocks acetylocholine 

blocks acetylocholine 

relase

relase

 causing flaccid paralysis

 causing flaccid paralysis

Toxins active after bacterial lysis

Toxins active after bacterial lysis

Botulin is heat-sensitive (boiling for 

Botulin is heat-sensitive (boiling for 

20 min)

20 min)

background image

 

 

Infant botulism

Infant botulism

background image

 

 

Treatment

Treatment

 of botulism

 of botulism

Penicillin

Penicillin

Antitoxin

Antitoxin

background image

 

 

Clostridium difficile

Clostridium difficile

Casuative 

Casuative 

agent of 

agent of 

antibiotic-

antibiotic-

associated 

associated 

diarrheas 

diarrheas 

( AAD)

( AAD)

Spores situated 

Spores situated 

terminally

terminally

background image

 

 

Virulent factors of 

Virulent factors of 

C. 

C. 

difficile

difficile

Cytotoxins 

Cytotoxins 

A: enterotoxin, stimulation of 

A: enterotoxin, stimulation of 

inflammatory response

inflammatory response

B: cytotoxin -  damage epithelial cells 

B: cytotoxin -  damage epithelial cells 

background image

 

 

Clostridium difficile

Clostridium difficile

 – 

 – 

pathogenicity

pathogenicity

After antibiotics (especially clindamycin, 

After antibiotics (especially clindamycin, 

ampicillin

ampicillin

,

,

 and cephalosporines)

 and cephalosporines)

:

:

Antibiotic-associated diarrhea (toxin A

Antibiotic-associated diarrhea (toxin A

)

)

Antibiotic-associated colitis

Antibiotic-associated colitis

Antibiotic-associated pseudomembranous 

Antibiotic-associated pseudomembranous 

colitis

colitis

TREATMENT

TREATMENT

vancomycin, teicoplanin

vancomycin, teicoplanin

background image

 

 

Bacteroides fragilis

Bacteroides fragilis

 

 

group

group

 

 

Gram

Gram

-negative

-negative

 rods

 rods

, h

, h

igh 

igh 

degree of pleomorphism

degree of pleomorphism

Non-motile 

Non-motile 

Non-sporing

Non-sporing

 

 

C

C

apsuled

apsuled

Anaerobi

Anaerobi

c

c

Resistant to:

Resistant to:

 

 

bile, 

bile, 

kanamycin, vancomycin, 

kanamycin, vancomycin, 

colistin

colistin

Hydrolyse

Hydrolyse

s

s

 esculine 

 esculine 

Some produce dark 

Some produce dark 

pigments (black colonies)

pigments (black colonies)


Document Outline