Podstawy morfologii i fizjologii bakterii.
Chorobotwórczość i systematyka bakterii

Gram-dodatnich.

Morfologia bakterii



Komórki prokariotyczne o kształcie:



kulistym - ziarenkowce układające się
pojedynczo, w parach, skupiskach, długie
łańcuchy



cylindrycznym - pałeczki, laseczki



spiralnym - krętki, przecinkowce



rozgałęzione komórki - promieniowce



zmiennym

Budowa komórki bakteryjnej



Cytoplazma z nukleoidem i rybosomami



warstwy powierzchniowe - błona
cytoplazamtyczna, ściana komórkowa



otoczka (polisacharydowa, polipeptydowa),
glikokaliks, śluz, egzopolisacharyd



rzęski, fimbrie



przetrwalniki

Ściana komórkowa bakterii
Gram-dodatnich



Wiele warstw peptydoglikanu (mureiny).

Mureina składa się z łańcuchów polisacharydów
połączonych ze sobą krótkimi peptydami, co tworzy
strukturę przestrzenną.



Do peptydoglikanu przyłączone są kwasy tejchojowe
zbudowane z polimerów fosforanów glicerolu, bądź
rybitolu, ułożone w poprzek mureiny, „wystają” poza
warstwę peptydoglikanu.



Białka

(np..: białko A paciorkowca ropotwórczego)

Ściana komórkowa bakterii
kwasoopornych (prątków)



Cienka warstwa peptydoglikanu



warstwa polipeptydów i wolnych kwasów
mykolowych (1/3 masy ściany komórkowej)



warstwa arabinogalaktanu



warstwa składająca się z glikolipidów i wosków



w poprzek warstw przechodzi
lipoarabinomannan i mannozydy
fosfatydyloinozytolu

Zapotrzebowanie na składniki
odżywcze



Autotrofy - źródłem węgla są substancje
nieorganiczne



Heterotrofy - źródłem węgla są substancje
organiczne



Chemolitotrofy - źródłem węgla są związki
organiczne, zaś źródłem energii - proste związki
nieorganiczne



Chemorganotrofy - źródłem węgla są związki
organiczne, zaś źródłem energii - związki organiczne
(bakterie chorobotwórcze)

Sposób oddychania i tolerancja
tlenu



Bezwględne tlenowce - do oddychania wymagają
tlenu i ich wzrost jest hamowany jego braku w
odpowiednim stężeniu (np..: Micrococcus sp.,
Pseudomonas sp., itp.)



bezwzględne beztlenowce - fermentacja jako źródło
energii, giną w obecności nawet małej ilości tlenu
(np..: Clostridum perfringens, Bacteroides fragilis,
itp.)



względne beztlenowce - potrafią wykorzystać jako
źródło energii oddychanie tlenowe, jak i fermentację
(np..: E. coli, Staphylococcus aureus, itp.)

Sposób oddychania i tolerancja
tlenu



bakterie mikroaerofilne - lepiej rosną w niższym
stężeniu tlenu (np..: Campylobacter jejuni,
Helicobacter pylori, itp..)



bakterie aerotolerantne - bakterie beztlenowe,
które potrafią przeżyć w obecności tlenu (np..:
Lactobacillus sp., itp..)



bakterie kapnofilne - wymagają do wzrostu
wysokiego stężenia dwutlenku węgla (np..:
Haemophilus influenzae, Neisseria meningitidis,
itp..)

Wpływ czynników fizycznych na
wzrost bakterii



Temperatura (psychofilne, mezofilne, termofilne)



stężenie jonów wodorowych (pH)



ciśnienie osmotyczne



potencjał oksydoredukcyjny

Przetrwalniki (spory)
dotyczy tylko rodzajów: Bacillus sp.
Clostridium sp.



Drobnoustroje wytwarzające
przetrwalniki to laseczki



Nieaktywne metaboliczne struktury, oporne na
niekorzystne warunki środowiska, zdolne do przejścia
nawet po wielu latach (np..: B. anthracis) w formy
wegetatywne („wykiełkować”)



łatwość wytwarzania przetrwalników jest gatunkowo
swoista



kształt (okrągłe, owalne), umieszczenie w komórce
(terminalne, subterminalne, centralne) jest gatunkowo
- swoiste

Ziarenkowce Gram - dodatnie

(względnie

beztlenowe)



Katalaza



wytwarzają gronkowce



nie wytwarzają paciorkowce



Koagulaza



wytwarza: Staphylococcus aureus



nie wytwarza: S. epidermidis, S. saprophyticus,
S. hominis, S. haemolyticus

Gronkowce



Ponad 20 garunków kolonizuje człowieka (skóra,
gruczoły skórne, błony śluzowe



gatunki występujące tylko u ludzi - S. auricularis,
S. capitis, S. hominis, itp.



gatunki występujące u zwierząt: S. intermedius,
itp..



Staphylococcus aureus - chorobotwórczy

Zakażenia wywoływane przez gronkowca
złocistego



Zakażenia powierzchniowe

zapalenie

mieszków włosowych: czyrak, czyrak mnogi,
liszajec gronkowcowy



Zakażenia inwazyjne :

bakteriemia, zapalenie

mięśnia sercowego, zapalenie szpiku kostnego,
zapalenie płuc, zakażenia dróg moczowych



Zakażenia powodowane przez toksyny

:

zespół oparzonej skóry, zespół wstrząsu
toksycznego, zatrucia pokarmowe

Czynniki ryzyka sprzyjające rozwojowi
zakażenia wywoływanego przez gronkowce
koagulazo - ujemne



cewnik



proteza stawowa



proteza naczyniowa



sztuczne zastawki serca



niedobory odporności



immunosupresja

Gronkowce - identyfikacja



Morfologia komórki (gronka)



morfologia kolonii, żółte zabarwienie



ß - hemoliza



wytwarzają katalazę



wytwarzanie koagulazy (wolnej i związanej)



identyfikacja biochemiczna dla koagulazo-
ujemnych



Lekowrażliwość !!

Szczepy metycylino - oporne



MRSA - metycylino - oporny Staphylococcus aureus



OPORNOŚĆ NA METYCYLINĘ OZNACZA OPORNOŚĆ
NA WSZYSTKIE ANTYBIOTYKI BETA - LAKTAMOWE:
penicyliny, cefalosporyny, karbapenemy, leki
zawierające inhibitor beta-laktamaz



Szczepy o obniżonej wrażliwości



na wankomycynę (VISA, GISA)



Szczepy oporne na wankomycynę (VRSA)

Kryteria podziału paciorkowców



Typ hemolizy (alfa, beta, gamma)



budowa antygenowa (różnice w
budowie wielocukru C)



homologia rRNA

Paciorkowce beta - hemolizujące



Grupa A - Streptococcus pyogenes



B - Streptococcus agalactiae



C



F



G

Paciorkowce alfa - hemolizujące

paciorkowce jamy ustnej



grupy: Streptococcus salivarius, S. mitis, S.
sanguis, S. mutans, S. anginosus, S. milleri, S.
intermedius, S. constellatus



S. mutans - najczęściej izolowany z płytki
nazębnej, występuje w bruzdach, wytwarza
zewnątrzkomórkowo wielocukry powodując
tworzenie się płytki nazębnej i powstawanie
próchnicy, powoduje próchnicę szkliwa, próchnicę
cementu korzeniowego, próchnicę butelkową u
niemowląt, zapalenie wsierdzia

Paciorkowce alfa - hemolizujące
Grupa Streptococcus milleri



Występuje:



płytka nazębna



powierzchnia błony śluzowej





może być przyczyną: ropni narządów
wewnętrznych (np..: mózgu, wątroby), zapalenia
wyrostka robaczkowego, zapalenie
otrzewnej, zapalenia wsierdzia

Paciorkowce alfa - hemolizujące
Chorobotwórczość Streptococcus
pneumoniae



Wiodący czynnik etiolgiczny: zapalenie płuc,
zapalenie ucha środkowego, zapalenie zatok,
zapalenie oskrzeli



inwazyjne: posocznica, zapalenie opon mózgowo-
rdzeniowych



inne: zapalenie stawów, spojówek

Paciorkowce beta - hemolizujące
Chorobotwórczość Streptococcus
pyogenes



angina, szkarlatyna, zakażenia skóry: róża, liszajec,
cellulitis, gorączka połogowa, zapalenie tkanki
podskórnej, zapalenie naczyń i węzłów limfatycznych,
zapalenie zatok, ucha środkowego, opon mózgowo-
rdzeniowych, płuc, wsierdzia, stawów, kości, szpiku,
bakteriemie, martwicze zapalenie powięzi i tkanki
podskórnej (szczepy produkujące egzotoksynę A), TSLS
- toxic shock-like syndrome (szczepy prodkujące
egzotoksynę B)



Powikłania:



1) gorączka reumatyczna



2) kłębuszkowe zapalenie nerek

Paciorkowce beta - hemolizujące
Zakażenia wywoływane przez Streptococcus
agalactiae



1) okołoporodowe: zapalenie błony śluzowej macicy,
poronienie septyczne, gorączka połogowa



2) u noworodków: posocznica noworodkowa, zespół
ostrej niewydolności oddechowej w wyniku zapalenia
płuc, posocznica( po 6h od urodzenia), zapalenie opon
mózgowo-rdzeniowych (1-3 tygodnie po urodzeniu),
zapalenie ucha środkowego, zakażenie kikuta pepowiny
(w następstwie - posocznica), zapalenie kości i szpiku



3) u dorosłych: zakażenia dróg moczowych, zapalenie
mięśnia sercowego, zapalenie płuc, zapalenie opon
mózgowo-rdzeniowych, zapalenie otrzewnej, ropne
zapalenie stawów

Rodzaj: Enterococcus



izolowane najczęściej: E. faecalis, E. faecium



izolowane rzadziej: E. avium, E. casseliflavus, E.
durans, E. gallinarum i in.



Flora przewodu pokarmowego



Powodują zakażenia: dróg moczowych, drógi
żółciowych, jama otrzewnowa, ropnie,
bakteriemie, rzadko tkanki miękkie

Identyfikacja



Morfologia komórki (dwoinki, łańcuszki)



morfologia kolonii



typ hemolizy



nie wytwarzają katalazy



alfa hemolizujące - wrażliwość na optochinę, test
rozpuszczalności w żółci



beta-hemolizujące - określenie grupy serologicznej
na podstawie różnic w budowie wielocukru C



identyfikacja biochemiczna



lekowrażliwość !!

ASO - odczyn antystreptolizynowy



Stosowany w diagnostyce nieropnych następstw
zakażeń powodowanych przez Streptococcus
pyogenes (paciorkowiec ropotwórczy) poziom
przeciwciał przeciwko streptolizynie O

Pałeczki Gram - dodatnie



Rodzaj:Corynebacterium



C. diphtheriae - maczugowiec błonicy
C. jeikeium
C. ulcerans
C. striatum
C. pseudodiphtheriticum
C. xerosis i in.
Rodzaj:Listeria
Brevibacterium
Erysipelothrix
Arcanobacterium



Corynebacterium striatum - bakteriemie,
zapalenie kości, zapalenie płuc u chorych z
AIDS



Corynebacterium jeikeium - Bakteriemie u
osób po przeszczepie szpiku, zapalenie
wsierdzia



Corynebcterium ulcerans - zakażenia
układu oddechowego, choroba odzwierzęca,
bakteria produkująca toksynę błoniczą

\

Corynebacterium diphtheriae



komórki mają kształt maczugi, układ pisma
chińskiego - V,Y, L



szczepy toksynotwórcze



szczepy nietoksynotwórcze



Chorobotwórczość: błonica gardła i krtani

Błonica nosa, skóry, oka, ucha, pępka, narządów
płciowych, krup

Corynebacterium diphtheriae

-

toksyna błonicza



WCZESNE - odwracalne



uszkodzenie włókien mięśnia sercowego,
zapalenie mięśnia sercowego, zaburzenia
przewodnictwa, możliwość bloku serca,



PÓŹNE - nieodwracalne
działanie na układ nerwowy, demielinizacja,
porażenie podniebienia i mięśni gałko ruchowych,
porażenie podobne do zespołu Guillaina-Barrego

Rodzaj: Listeria
gatunek: L. monocytogenes



Listerioza u kobiety ciężarnej :grypo podobne infekcja,
zapalenie dróg moczowych, zakażenie bezobjawowe,
poronienia i przedwczesne porody, zakażenie płodu
prowadzące do śmierci dziecka lub urodzenia dziecka z
wrodzoną listeriozą



Duży polimorfizm objawów: od zmian skórnych
i zakażeń żołądkowo-jelitowych do ostrej postaci septycznej
i zapalenia OUN, głównie u osób z obniżoną odpornością



u osób o obniżonej odporności: posocznica, zakażenie
układu nerwowego, zapalenie otrzewnej, ropnie, zapalenie
stawów i szpiku kostnego, zapalenie wsierdzia, zapalenie
gałki ocznej

Actinomyces sp

. ( bezwzględne

beztlenowce)



Mogą występować w ślinie i płytce nazębnej:
A. israelii, A. odontolyticus, A. naeslundii A. viscosus
oraz powodować zakażenia poza jamą ustną. Odgrywają
ważną rolę w powstawaniu próchnicy i chorób przyzębia



Zakażenia w obrębie miednicy mniejszej związane z
obecnością wkładki domacicznej, ropień wątroby
Zmiany mogą zawierać warstwę ziarniny, złożone z włókien
kolagenu i fibroblasty, centralna część, ropiejąca
zawierająca neutrofile otaczające „ziarna siarkowe”;
„ziarna siarki” stanowią konglomeraty drobnoustrojów,
są białawe, żółtawe lub brązowe, zmiana może liczyć 1-6
ziaren na część

Actinomyces sp

. ( bezwzględne beztlenowce)



Występuje w jamie ustnej



Do rozwoju zakażenia dochodzi: na skutek przerwania
ciągłości bariery śluzówkowej, proces chorobowy w jamie
ustnej części szyjno-twarzowej, czynnik ryzyka: zabieg
stomatologiczna, aspiracja
Objawy: spoista zwłókniona zmiana, powolny rozsiew,
początkowo stwardniała, z obrzękiem, potem miękka
chełbocąca i ropiejąca centralnie. Włóknista ściana
określana jest jako „zdrewniała” i przy braku ropienia
bywa mylona z nowotworem z czasem tworzą się przetoki
do skóry, kości i narządów sąsiadujących zmiana może się
spontanicznie otworzyć lub zamknąć rozsiew do krwi,
przebieg piorunujący

Aktynomykoza - promienica



Może toczyć się w obrębie:
wypełnienia korzenia
zapalenia kości żuchwy związane z drutowaniem
zakażenie języka przy obecności ciała obcego
okolica okołożuchwowa (podżuchwowa,
pozażuchwowa, skroniowo-żuchwowa)
policzek
podbródek
podniebienie twarde

Propionibacterium acnes

( bezwzględne

beztlenowce)



normalna flora skóry



drobnoustrój nie powinien być od razu traktowany jako
zanieczyszczenie



indukcja prozapalnych cytokin przez antygeny
bakteryjne - trądzik pospolity



Może powodować: zapalenie błony naczyniowej oka
(uveitis), wewnętrzne zapalenie oka (ophtalmitis),
zapalenie kości , zapalenie stawów, zakażenie
centralnego układu nerwowego, zapalenie wsierdzia
(po wszczepieniu sztucznych zastawek - może tworzyć
biofilm)

Lactobacillus sp.

(względne beztlenowce)



L. acidophilus, L. rhamnosum, L. fermentum



Flora fizjologiczna pochwy, przewodu
pokarmowego, wystepują na skórze, w jamie
ustnej



Próchnica

Bifidobacterium sp.

( bezwzględne

beztlenowce)



B. longum, B. breve, B. Bifidum



pojawiają się w jelicie noworodka w kilka godzin
po porodzie



flora jelita grubego



suplement żywności w celu odtworzenia
prawidłowej mikroflory jelitowej

Rodzaj: Peptostreptococcus

( bezwzględne beztlenowce)



Zasiedlają jame ustną, jelito grube, drogi
moczowo-płciowe, skórę



ropnie mózgu i piersi, zapalenia płuc, kości, skóry
(ugryzienia), tkanek miękkich, żeńskich dróg
rodnych



Rodzaj: Peptococcus



występuje w jamie ustnej, na skórze, w przewodzie
pokarmowym



ropnie wewnątrzbrzuszne, ropnie płuc

Rodzaj: Bacillus

(tlenowce)



B. anthracis (laseczka wąglika), B. cereus, B. Subtilis



Wąglik: postać płucna, żołądkowo- -jelitowa, skórna



zoonoza



B. cereus - zatrucia pokarmowe



Stwierdzenie obecności bakterii z rodzaju Bacillus może
świadczyć o kontaminacji materiału bakteriami ze środowiska,
czy sterylizacja jest prawidłowa?

Clostridium perfringens

( bezwzględne

beztlenowce)



1) zatrucie pokarmowe



2) zgorzel gazowa
Alfa -toksyna -oddziaływuje na błonę komórek
mięśniowych, leukocyty, płytki, powoduję
martwicę, prowadząca do obumarcia komórek i
tkanek gospodarza na skutek hydrolizy
sfingomieliny i fosfatydylocholiny, która
powoduje lizę zakażonych komórek

Clostridium difficile

( bezwzględne

beztlenowce)



Biegunka poantybiotykowa
poantybiotykowe zapalenie okrężnicy
rzekomobłoniaste zapalenie okrężnicy

toksyna A
toksyna B
toksyna binarna

Clostridium botulinum

( bezwzględne

beztlenowce)



Występuje w glebie i zbiornikach wodnych



Neurotoksyna botulinowa
C. botulinum
C. butyricum
C. baratii
C. argentinense

Clostridium tetani

( bezwzględne

beztlenowce)



Rany punktowe - w miejscu wniknięcia syntetyzowana jest
tetanospazmina jako pojedynczy nieaktywny łańcuch
polipeptydowy (150 kDa), podczas lizy komórek jest ona cięta
przez wewnętrzna (bakteryjna) proteazę na 2 części:
1) łańcuch ciężki (100 kDa) łączy się z neuronami
2) łańcuch lekki (50kDa) hamuje uwalnianie
neurotransmiterów - połączone wiązaniem dwusiarczkowych



Miejsce produkcji lub absopcji toksyny (przewód pokarmowy,
rana, płuca), krwioobieg, zakończenie nerwów obwodowych
połączenia nerwowo-mięśniowe neuronów ruchowych, które
łączą się odwracalnie z błonami presynaptycznymi

Clostridium tetani

( bezwzględne

beztlenowce)



Clostridium tetani - część toksyn przechodzi przez
błonę plazmatyczną na drodze endocytozy (receptor-
mediated- endocytosis) i ulega internalizacji do
komórek nerwowych, cząsteczka neurotoksyny
zapobiega uwalnianiu acetylocholiny przez zakończenia
nerwów w miejscu połączeń nerwowo-mięśniowych,
charakterystyczny wiotki paraliż (wygięcie)



Clostridium tetani - jako broń biologiczna
Aerozol toksyny - niewydolność oddechowa
paraliż języka, mięsni gardła, przepony, mięśni
międzyżebrowych

Mechanizm działania probiotyków



1) konkurencja o receptory lub przyleganie do
komórek nabłonkowych, uniemożliwiając dostęp
patogenów do nabłonka jelitowego, NP.: Lactobacillus
GG, Lactobacillus plantarum 299V kompetencyjnie
blokują E.coli O157:H7 do komórek HT-29



2) wytwarzanie związków o działaniu
przeciwbakteryjnym i przeciwwirusowym, NP.:
Lactobacillus GG wytwarza nadtlenek wodoru i
kwas pirogronowy, hamujący wzrost bakterii

Mechanizm działania probiotyków



3) współzawodnictwo z innymi mikroorganizmami o
składniki odżywcze, NP..: zużywanie cukrów prostych
przez drobnoustroje probiotyczne hamuje wzrost
Clostridium difficile
4) wytwarzanie substancji o właściwościach
cytoprotekcyjnych, np..: krótkołańcuchowych kwasów
tłuszczowych, argininy, glutaminy, cysteiny, poliamin.



5) zakwaszenie treści jelitowej hamującej wzrost
niektórych bakterii chorobotwórczych

Mechanizm działania probiotyków



6)

modyfikacja receptorów dla toksyn na drodze

enzymatycznej , NP..:Saccharomyces boulardii ma
receptor dla toksyny A Clostridium difficile
7) eliminacja toksyn lub innych substancji,
NP..:pałeczki kwasu mlekowego przetwarzają
cholesterol w pochodne steroidy, korzystnie wpływają
na obniżenie stężenia cholesterolu we krwi
8) modulacja odpowiedzi immunologicznej
(komórkowej i humoralnej), NP..: aktywacja
limfocytów, stymulowanie fagocytozy, pobudzanie
syntezy przeciwciał, stymulowanie produkcji cytokin

Zastosowanie probiotyków



Znamiennie skraca czas trwania biegunki
(powodowanej głównie przez rotawirusy).



Nie udowodniono takiego efektu kiedy ocenie poddano
dzieci z biegunką o udowodnionej bakteryjnej etiologii.



Kliniczna i statystyczna niejednorodność badań
profilaktycznych nie pozwala na ostateczne
wnioskowanie o skuteczność probiotyków w
zapobieganiu ostrej biegunki,
aczkolwiek wyniki oryginalnych doniesień sugerują,
że wybrane probiotyki mogą skutecznie zapobiegać
biegunkom

Mechanizm działania probiotyków w
alergii pokarmowej



1) zmniejszenie przepuszczalności błony śluzowej jelita
i penetracji antygenu



2) normalizacja mikroflory jelitowej



3) pobudza syntezę wydzielniczych przeciwciał klasy Ig
A w kępkach Peyer’a (Ig A wytwarzane w błonie
śluzowej przewodu pokarmowego mogą uczestniczyć w
eliminowaniu antygenów pokarmowych
przedostających się do błony śluzowej ze światła jelita)
4) zmiana immunogenności alergenów pokarmowych
pod wpływem enzymów proteolitycznych
wytwarzanych przez probiotyki

Mechanizm działania probiotyków w
alergii pokarmowej, cd.



5)

stymulowanie odpowiedzi typu Th1, np.:

pobudzanie wytwarzania IL-12, IL-2, INF-gamma
6) hamowanie odpowiedzi typu Th2
7) stymulowanie tolerancji pokarmowej
8) stymulowanie wytwarzania IL-10 mającej
antagonistyczne działanie wobec syntezy Ig E

Gruźlica



Choroba wywoływana przez



Komplex tuberculosis



Mycobacterium tuberculosis



M. bovis



M. bovis BCG



Najczęstsza jest postać płucna

Gruźlica pozapłucna



Dróg moczowych



przewodu pokarmowego



węzłów chłonnych jamy brzusznej



śledziony



układu krążenia



kości (kręgosłupa)



stawów )biodrowego, kolanowego, skokowego,
śródstopia)



inne: oka, jamy ustnej, gardła krtani

Mycobacterium leprae



Prątek trądu (nie rośnie na podłożach
sztucznych) powoduje trąd (choroba
Hansena)



Zakażenie drogą kropelkową



Ogniska endemiczne trądu:

Basen

Morza Śródziemnego, Nowa Kaledonia
(Oceania), Archipelag Komoro (Ocean
Indyjski), Madagaskar, Bamako (Mali), Dakar
(Senegal), Madras, Raipur, Kanpur (Indie)