MIKROBIOLOGIA

WYKŁAD 1
BUDOWA BAKTERII

Grupy mikroorganizmów - bakterie żyją w wodzie, glebie, powietrzu, na powierzchni roślin i zwierząt, na błonach śluzowych, skórze, wydalinach i wydzielinach. Mogą powodować procesy chorobotwórcze.

Typy ekologiczne bakterii

- glebowe - stanowi największą grupę bakterii

- wodne - duża liczba, zamieszkują iły i muły

- związane z organizmami - naturalne środowisko ekologiczne stanowią rośliny i zwierzęta, czasem pasożyty

- produkty syntezy

- proces syntezy i fotosyntezy

- proces translacji i transkrypcji

Kształty

- kulisty (ziarniaki)

- cylindryczny (pałeczki, laseczki)

- spiralny (krętki)

- atypowe - formy inwolucyjne (gronkowce)

Nie jest to cecha stała, może się zmieniać zależnie od środowiska, np. starzenie się hodowli lub skutek zmian w materiale genetycznym.

Rozmnażanie poprzez podział z zachowaniem symetrii - różne układy.

Wielkość

- od 0,2 do kilkunastu μm

- np. Escherichia coli - 0,8 do 2μm, masa 0,25x10^-12g

- bakterie są mniejsze od erytrocytów, ale większe od wirusów

Anatomia - bakteria składa się z trzech podstawowych struktur

- cytoplazma i jej składniki

- genom w postaci nukleoidu i plazmidu (dodatkowe DNA)

- ściana komórkowa z różnymi strukturami powierzchniowymi

Cytoplazma

- roztwór wielkocząsteczkowy soli, cukrów, aminokwasów, witamin i koenzymów

- włókienka białe cytoplazmy (akrynowe) tworzą nietrwałe rusztowanie

Nukleoid i genofor

- podwójna spirala DNA z dwóch nici

- DNA koliste i skręcone (czterdzieści pętli)

- przyczepione w jednym miejscu do błony cytoplazmatycznej

- wielkość genomu liczy się w tysiącach par zasad - jedna kilobaza (kb), np. E. coli - 5000 kb

- prawie cały genofor stanowi geny kodujące z wyjątkiem krótkich sekwencji regulacyjnych, inercyjnych lub czynnych w rekombinacji

- replikacja semikonserwatywna - podział nukleoidu zsynchronizowany z podziałem komórki

Rybosomy

- drobne twory z RNA połączonego z białkami

- są miejscem syntezy białek

- sedymentacja 70S (Svedbergów) - podjednostki 30S i 50S

- podjednostki występujące oddzielnie łączą się w trakcje translacji, mogą tworzyć skupiska - polisomy

Wtręty (inkluzje) cytoplazmatyczne

- występują w postaci ziarnistości, kryształów i kropelek

- stanowią zapas materiału energetycznego, np. glikogen, wolutyna

Mezosomy

- powstają z błony cytoplazmatycznej

- pęcherzyki wypełniają rurki i blaszki

- w mezosomach znajdują się cytochromy, ATR-aza, oksydaza NADH₂ i inne enzymy

- są centrami biosyntezy kwasów tłuszczowych

- mają wpływ na replikację nukleoidu

Błona cytoplazmatyczna

- pierwsza bariera odgraniczająca od otoczenia

- budowa mozaikowa

- warstwa fosfolipidowa i białkowa

Funkcje błony

- pobieranie pokarmu na zasadzie różnicy stężeń

- bierne wnikanie np. Cl^-, Na⁺, cukrów, itp.

- część błony uczestniczy w ruchu rzęsek

Ściana komórkowa jest zewnętrzną strukturą komórki bezpośrednio sykającą się ze środowiskiem. W zależności od budowy wyróżnia się typy:

- ściana komórkowa gramdodatnia

- ściana komórkowa gramujemna

Typ można ocenić po wybarwieniu metodą Grama.

Ściana komórkowa gramdodatnia

- gruba

- złożona w 60-100% z peptydoglikanów (mureina) ułożonych w kilka warstw, tworząc trójwymiarową sztywną sieć

- nadaje sztywność

- odporność większa od gramujemnej

- może zawierać kwasy tejchowe

- peptydoglikan składa się z długich łańcuchów polisacharydowych, których podstawowym elementem są powtarzające się dwucukry, N-acetyloglikozamina i kwas N-acetymuromidowy połączone w glikozydazy

- każda cząsteczka jest zazwyczaj pozostałością z tetropeptydu, który wiąże się z tetropeptydem sąsiadującego łańcucha

Peptydoglikan łączy się z innymi polimerami wielocukrowymi, np. kwasami tejchowymi obecnymi tylko o bakterii gramdodatnich.

Ściana komórkowa gramujemna

- cieńsza, bardziej złożona

- posiada dodatkową błonę na zewnątrz zbudowaną z fosfolipidów i zewnętrznie do nich położonego lipopolisacharydu

- przestrzeń między błoną cytoplazmatyczną, a błoną zewnętrzną zawiera peptydoglikan i nazywa się przestrzenią peryplazmatyczną

Przestrzeń peryplazmatyczna

- zwarty peptydoglikan łączy się z lipoproteidami błony zewnętrznej

- żel peryplazmatyczny zawiera różne białka degradujące antybiotyki, rozkładające antybiotyki, cząsteczki ułatwiające ich transport, białka niezbędne do powstawania fimbrii

• sole mineralne i wielocukry

• substancje transportowe

Peptydoglikan

- tworzy 5-10% całej ściany komórkowej

- zapewnia komórce kształt i ochrania przd lizą

Błona zewnętrzna

- fosfolipidy są takie same jak w błonie cytoplazmatycznej, jej białka biorą udział w selektywnym transporcie do komórki, niektóre tworzą system transportowy

- lipopolisacharyd składa się z najgłębiej położonego lipidu A i wielocząsteczkowego rdzeniowego oraz wielocząsteczkowego łańcucha O (antygen O) występuje na zewnątrz komórki

- wielocząsteczkowy rdzeń jest podobny u wszystkich gramujemnych

- wielocząsteczkowy O utworzony z powtarzających się jednostek cukrowych bakteriom swoistość antygenową (serotypy)

Lipopolisacharyd (LPS)

- jest endotoksyną

- endotoksyna może uwalniać się zarówno z komórek żywych, jak i po ich lizie

- obecność LPS we krwi powoduje wytwarzanie cytokinezy i aktywację dopełniacza. Powoduje to zakrzepy w naczyniach, perfuzję narządów, dysfunkcję, zaburzenia równowagi kwasozasadowej.

Otoczka i warstwa śluzowa

- wielkocząsteczkowe polimery tworzą na zewnętrznej ścianie komórkowej otoczkę (gruba warstwa dookoła komórki) i wytwarzają śluz

- czasem jest czynnikiem zjadliwości

- chroni bakterie przed wysuszeniem i innymi niekorzystnymi warunkami, np. działaniem antybiotyków

- ma właściwości immunogenne

Rzęski

- nitkowate twory umożliwiające poruszanie

- różna ilość

- monotrichalny, lofotrichalny i peritrichalny

- składają się z nici (zbudowanych z spiralnie zwiniętego łańcucha fageliny)

Fimbrie

- występują u niektórych gramujemnych

- krótsze i cieńsze niż rzęski

Fimbrie pospolite

- za syntezę odpowiadają geny chromosomowe

- stanową adhezy właściwe

Fimbrie płciowe - pilusy

- biorą udział w kopulacji

Przetrwalniki - różnią się morfologia, budową chemiczną i właściwościami biologicznymi

Sporulacja - proces tworzenia endospory. Komórka bakterii w wyniku sporulacji staje się sporangium, w którym przetrwalnik, w zależności od gatunku zajmuje pozycję środkową albo mniej lub bardziej biegunową (cecha taksonomiczna). Ponieważ przetrwalniki te są często większe od komórki macierzystej, dojrzałe sporangia przyjmują kształt maczugi lub wrzeciona.

Protoplasty - komórki pozbawione ściany przez działanie lizozymu (enzym muramidaza w białku jaja kurzego, łzach, pępowinie); gł. Gramm+, bo są na niego wrażliwe. Bakteria przyjmuje postać kuli. W odpowiednich warunkach komórka jest zdolna do życia: rośnie, przyjmuje pokarm, dzieli się i tworzy endospory. Nie potrafi odtworzyć zniszczonej ściany komórkowej.

Sferoplasty - odpowiedniki protoplastów u Gramm-, ale są obecne fragmenty ściany komórkowej

Forma L bakterii - forma komórki z uszkodzoną ścianą komórkową, zdolna do tworzenia na odpowiednich podłożach charakterystycznego wzrostu (jak u mykoplazm) - kolonie przypominają wyglądem sadzone jajko. L pochodzi od nazwiska Listera. Zjawisko uszkodzenia ściany jest wyrazem adaptacji do nowego środowiska, skutkiem zmienności organizmu. Hamowanie i zaburzenia syntezy ściany powodują: promienie UV, X, szok termiczny, osmotyczny, antybiotyki (gł. penicylina). Formy L wytwarzają: gronkowiec złocisty, laseczki wąglika, włoskowiec różycy, pałeczki okrężnicy, paciorkowce, przecinkowiec cholery, Listeria, prątki gruźlicy, pałeczki salmonelli. Forma L rośnie na podłożach stałych (proto- i sferoplasty nie), może wrócić do postaci macierzystej po usunięciu czynnika transformującego.

WYKŁAD 2
MECHANIZMY CHOROBOTWÓRCZOŚCI I ELEMENTY IMMUNOLOGII

Organizm nie jest jałowy, zawiera drobnoustroje.

Komensalizm - związek, w którym drobnoustrój przebywa w organizmie gospodarza lub na powierzchni jego ciała i ani nie wyrządza mu żadnej szkody, ani nie przynosi korzyści.

Symbioza - związek, w którym drobnoustrój przebywa w organizmie gospodarza lub na powierzchni jego ciała, przy czym zarówno drobnoustrój, jak i gospodarz czerpią z tego związku korzyści.

Pasożytnictwo - interakcja polegająca na tym, że drobnoustrój bytujący w organizmie gospodarza lub na powierzchni jego ciała czerpie korzyści, wyrządzając mu jednocześnie szkodę.

Saprofityzm - jest to związek polegający na tym, że drobnoustrój wykorzystuje martwą materię organiczną. Drobnoustroje saprofityczne z reguły nie są chorobotwórcze dla ludzi (wyjątek: Osobniki z obniżoną odpornością lub chorobami wyniszczającymi).

Zakażenie - wniknięcie i namnożenie się drobnoustrojów w organizmie gospodarza (proces chorobowy może wystąpić lub nie). Termin ten odnosi się do bakterii, wirusów i grzybów, w przypadku pasożytów (pierwotniaki, robaki) termin ten zmienia się na zarażenie.

Choroba zakaźna - zakażenie, w którym występuje zaburzenie czynnościowe lub strukturalne organizmu gospodarza, któremu towarzyszą objawy chorobowe.

Choroba zaraźliwa - choroba zakaźna, która może przenosić bezpośrednio lub pośrednio z osobnika zakażonego na zdrowego.

Chorobotwórczość (patogenność) drobnoustroju to zdolność do wywoływania pewnych zmian patologicznych lub określonej choroby u osoby zakażonej. Miarą chorobotwórczości jest zjadliwość (wirulencja).

Zjadliwość (wirulencja) jest pojęciem złożonym przynajmniej z trzech czynników takich jak: zakaźność, toksyczność i inwazyjność.

Służy do ilościowego charakteryzowania chorobotwórczości drobnoustroju. Mówimy

o drobnoustroju zjadliwym (wirulentnym) lub niezjadliwym (awirulentnym). Zjadliwość jest cechą,

która w obrębie gatunku dla poszczególnych szczepów może być różna. Cechy te są podatne na zmiany powstające w środowisku i można je sztucznie wzmacniać lub osłabić (np. szczepionki ze szczepów atenuowanych, tzn. o osłabionej zjadliwości). Dla określenia chorobotwórczości drobnoustroju wprowadzono termin „wyznaczniki” (markery, znaczniki) zjadliwości drobnoustrojów.

Zakaźność - zdolność drobnoustroju do wniknięcia w tkanki gospodarza, zapoczątkowania zakażenia

i utrzymywania się w nich.

Inwazyjność - warunkowana właściwościami morfologicznymi metabolizmem drobnoustrojów zdolność do przenikania przez bariery obronne ustroju, rozprzestrzeniania się i rozmnażania się w organizmie gospodarza.

Toksyczność - zdolność do wytwarzania toksyn powodujących uszkodzenie tkanek i wystąpienie objawów chorobowych. Działania toksyczne mogą wywołać produkty pochodzące z metabolizmu lub rozpadu drobnoustrojów.

„Zakażenie” i „choroba zakaźna” to nie są synonimy

Aby rozwinęła się choroba drobnoustrój musi:

- przenieść się na organizm gospodarza (wrota zakażenia)

- pokonać jego mechanizmy obronne,

- zaatakować i namnożyć się w tkankach, a następnie wytworzyć toksyny lub inne czynniki warunkujące zjadliwość

- być zdolnym do przeżycia, mimo działania mechanizmów odpornościowych gospodarza.

Czynniki zjadliwości	Rola
Rzęski i chemotaksja	Poruszanie się w kierunku właściwego miejsca
Adhezyny	Przyczepianie się do powierzchni komórek, co zapobiega wymywaniu i mechanicznemu usuwaniu bakterii
Mucynazy	Rozkładają śluz, co pomaga bakteriom dotrzeć do powierzchni komórek
Białka działające na rzęski	Hamują ruch rzęsek komórek gospodarza, co zapobiega usuwaniu bakterii z ich powierzchni
Enzymy (DNazy, hialuronidazy, proteazy, kolagenazy)	Zdobywanie pokarmu, rozprzestrzenianie się drobnoustroju
Toksyny	Zdobywanie pokarmu, rozprzestrzenienie się drobnoustroju, niszczenie komórek układu odpornościowego
Syderofory	Wiązanie żelaza
Inwazyny	Powodują, że komórki zwykle niezdolne do fagocytozy pobierają bakterie do swego wnętrza

Otoczka bakteryjna

- najbardziej zewnętrzna struktura komórki bakteryjnej

- zbudowana najczęściej z polisacharydów

- jeden z czynników zjadliwości bakterii

- zapewnia ucieczkę przed układem odpornościowym organizmu - uniemożliwia fagocytozę i aktywację kaskady dopełniacza

Drobnoustroje wytwarzające otoczkę w organizmie:

- Streptococcus pneumoniae;

- Neisseria meningitis;

- Pseudomonas aeruginosa;

- Bacillus anthracis.

Ściana komórkowa - czynnik zjadliwości

- bakterie G(-)

• LPS (lipid A)

- bakterie G(+)

• elementy poptydoglikanu

• kwasy tejchowe

endotoksyny

↓

stymulacja monocytów

↓

cytokimy pozapalne (Tynfa, IL-1)

↓

dopełniacz

↓

szok toksyczny

Drobnoustroje odpowiedzialne za wstrząs toksyczny:

Escherichia coli (pałeczka okrężnicy)

Pseudomonas aeruginosa

Staphylococcus ureus

Staphylococcus epidermie

Streptococcus spp.

Toksyny bakteryjne - egzotoksyny (czynnik zjadliwości) powodują:

- zaburzenia w przesyłaniu sygnałów wewnątrzkomórkowych

- niszczą integralność struktur komórkowych

Podział:

- A - B - toksyny - Pseudomonas aeruginosa, Vibro cholerae

- toksyny proteolityczne Clostridium tetani, Clostridium botulinum

- Toksyny niszczące błonę cytoplazmatyczną - Listeria monocytogenes

- inne

Adherencja - najważniejszy etap w trakcie zakażenia

Przyłączenie bakterii do powierzchni komórki gospodarza

↓

Adhezyny

↓

Fimbrie Escherichia coli Pseudomonas aeruginosa Neisseria spp.

Czynniki adherencji Yersinia pseudotuberculosis E. coli Staphylococcus spp. Streptococcus spp. Mycobacterium spp.

Bez nich drobnoustrój jest wymywany.

W jaki sposób organizm broni się przed zakażeniami?

Układ odpornościowy

- potrafi odróżnić „własne” antygeny od „obcych” tzn. niebezpiecznych

- potrafi „zapamiętać” obce antygeny i reagować na nie natychmiast przy ponownym spotkaniu

Układ odpornościowy - chroni przed atakiem bakterii i pasożytów

Prawidłowe funkcjonowanie układ odpornościowy zawdzięcza ścisłej współpracy mechanizmów odporności wrodzonej i odporności nabytej.

Odporność wrodzona i nabyta współpracują ze sobą w drodze bezpośredniego kontaktu między komórkami oraz przez interakcje, w których uczestniczą mediatory chemiczne: cytokiny i chemokiny.

Antygen (Ag)- substancja z reguły obca, wprowadzona do organizmu, wywołuje odpowiedź immunologiczną

Immunogenność - zdolność indukcji specyficznej odpowiedzi immunologicznej

Antygenowość - zdolność do reakcji z produktami swoistej odpowiedzi immunologicznej (przeciwciała, limfocyty T).

HAPTEN - antygen niepełnowartościowy, niekompletny; substancja nieimmunogenna, ale zdolna do reakcji z produktami swoistej odpowiedzi immunologicznej (antygenowość). Małe cząsteczki nie będące w stanie same zaindukować odpowiedzi immunologicznej, po połączeniu z nośnikiem (np. białka gospodarza, liposomy) nabywają cechę immunogenności.

Najważniejsze komórki prezentujące antygen

Antygen

↓

Komórki dendrytyczny / Limfocyt β / Makrofag

↓

Limfocyt T

Bez prezentacji LT nie były by zdolne do eliminacji antygenów.

Odporność wrodzona

Części składowe odporności wrodzonej stanowią pierwszą linię obrony przeciwko zakażeniom. Mechanizmy odporności wrodzonej:

- działają bardzo szybko

- są mniej precyzyjne

- prowadzą do ostrej odpowiedzi zapalnej

- wykazują pewną specyficzność wobec bakterii.

W odporności wrodzonej biorą udział m.in.:

- bariery fizyczne (skóra, warstwa komórek nabłonka wyściełającego drogi oddechowe, pokarmowe i moczowo - płciowe)

- wydzieliny (łzy, pot, ślina)

- komórki żerne (makrofagi, komórki dendrytyczne, granulocyty)

- układ dopełniacza

- lizozym

- interferon

- komórki NK (natura killers)

- zjawisko kompetycji (flora bakteryjna zostaje zaburzona)

Układ dopełniacza należy do odporności nieswoistej - jest to układ około 30 białek obecnych w surowicy i płynach tkankowych aktywowanych wg określonej kolejności w reakcji kaskadowej przez kompleksy Ag-Ab lub składowe ścian komórkowych bakterii G+ lub G- (polisacharydy, LPS). Prowadzi to do zniszczenia komórek bakteryjnych, pasożytniczych, nowotworowych przez uszkodzenia ich błony komórkowej.

Aktywacja dopełniacza

- droga klasyczna

- powstanie kompleksu atakującego błonę komórki

Funkcje dopełniacza

- efekt korzystny dla organizmu:

• opsonizacja w celu zwiększenia fagocytozy

• przyciąganie i aktywacja komórek fagocytarnych

• liza opsoninowanych komórek bakteryjnych i komórek zakażonych

• regulacja odpowiedzi zależnej od przeciwciał

• eliminacja immunokompleksów

• eliminacja komórek apoptotycznych

- efekt szkodliwy dla organizmu:

• przewlekłe zapalenia

• anafilaksja

Odporność wrodzona

- makrofagi

- komórki dendrytyczne

- limfocyty β

- dopełniacz

Odporność nabyta

- komórkowa

• limfocyty T CD4 - pomocnicze (Th)

• limfocyty T CD8 - cytotoksyczne (CTL)

- humoralna

• limfocyty β (produkujące przeciwciała)

Mechanizmy odporności nabytej

- rozwijają się wolniej

- są wysoce specyficzne wobec antygenów (w tym antygenów związanych z bakteriami)

- charakteryzują się zdolnością wytwarzania komórek pamięci - komórki zdolnych do natychmiastowej odpowiedzi podczas powtórnego spotkania z danym patogenem

W efekcie wprowadzenia Ag (wirus, bakteria, toksyna, szczepionka)

- stymulacja odpowiedzi immunologicznej

• typu humoralnego (przeciwciała, Ag);

• typu komórkowego (Th, Tc)

- powstawanie pamięci immunologicznej

Klasy IgA - wydzielnicze mono/dimery

IgD

IgE - alergia, pasożyt

IgG

Igm - pentametry, wczesne

Rola przeciwciał

- neutralizacja toksyn (poprzez Fab)

- ułatwienie fagocytozy

zakażenie

↓

odporność wrodzona - 90%

↓

choroba brak choroby

↓ ↓

zdrowienie → odporność nabyta

↓ ↓

utrata odporności z wiekiem, zaburzenia, np. HIV brak choroby

Szczepienie przeciwko ospie prawdziwej - Edward Jammer.

Rodzaje odporności

Naturalna odporność

- czynna (zakażenie, przechorowanie)

- bierna (przejście przeciwciał klasy IgG przez łożysko, mleko matki)

Sztuczna odporność

- czynna (szczepienie)

- adoptywna (podawanie swoistych limfocytów Tc)

- bierna (podawanie dożylne przeciwciał)

- czynno-bierna (szczepienie + podanie przeciwciał)

Idealna szczepionka

- nie wywołuje reakcji ubocznych

- łatwa w podawaniu

- wysoce immunogenna

- stymuluje ochronną odpowiedź ze strony układu immunologicznego jednocześnie stymulując powstanie pamięci immunologicznej

- NIE MA TAKIEJ SZCZEPIONKI!

WYKŁAD 3
WZGLĘDNIE BEZTLENOWE GRAMUJEMNE PAŁECZKI

Rodzina Enterobacteriaceae

Gram-ujemne pałeczki, średniej wielkości z nielicznymi tylko wyjątkami urzęsione peritrichalnie. Fermentują glukozę, są oksydazo-ujemne, katalazo-dodatnie, redukują azotany do azotynów, in vitro rosną na zwykłych podłożach jak na przykład na agarze odżywczym. Zalicza się do nich co najmniej 28 rodzajów i ponad 80 gatunków. Do ich różnicowania wykorzystuje się cechy fenotypowe (na podstawie cech genotypowych niektóre przemianowano do innych gatunków). W naturze występują głównie w przewodzie pokarmowym ludzi i zwierząt i środowisku ich życia, zanieczyszczają glebę i wodę. Inne jak Salmonella typhi występuje tylko w określonych niszach jakimi są jelita człowieka.

Niechorobotwórcze	Oportunistyczne	Chorobotwórcze
Budvicia Cedecea Erwinia Hafnia Klayvera Leminorella Moellerella Providencia Rachnella Tatumella	Enterobacter Proteus Serratia Edwardxiella Citrobacter Morzamella Clebciella Shigella	Salmonella Escherichia Yersinia

Rodzaj Escherichia

- gatunki: E. coli (symbiont jelita grubego przewodu pokarmowego ludzi zwierząt stałocieplnych), E. blattae (symbiont przewodu pokarmowego karaluchów - Blatta orientalia), E. fergusonii, E. hermanii, E. vulneri

- środowisko bytowania: jelito grube i końcowy odcinek jelita cienkiego wszystkich ssaków. Występuje liczniej u mięso- i wszystkożernych niż trawożernych. Flora symbiotyczna współdziałająca w utrzymaniu biologicznej równowagi, syntetyzują witaminy B, K i H.

- wydalone z przewodu pokarmowego, przeżywają w środowisku tygodnie, a nawet miesiące. Są obecne w glebie drobinkach kału zawieszonego powietrzu. Obecność w wodzie zawsze świadczy o jej zanieczyszczeniu kałem

Cechy antygenowe

- warstwa lipopolisacharydowa zewnętrznej części ściany komórkowej (głównie łańcuchy cukrów) stanowi antygen somatyczny O

- polisacharydowa otoczka stanowi antygen K

- rzęski są antygenem białkowym H (niektóre antygeny rzęskowe, jak np. K88-F4, K99-F5 są adhezynami)

- fimbrie są antygenem białkowym F

- antygeny O, H i K wykorzystywane są do podziału Escherichia coli na serotypy. Każdy serotyp określany jest liczbą stwierdzanych antygenów, co zapisać można 0157; K85; H19

Zakażenia wywołane przez E. coli.

- zakażenia/zatrucia jelitowe (enteritis, enterotokemia)

- zakażenia posocznicowe (colisepticemia)

- toksemie (choroba obrzękowa, zapalenie opon mózgowych)

- kulawki (joint ill)

- zakażenia układu moczowego (cystitis, pyelonephritis)

- zakażenia układu rozrodczego (metritis, MMA - mastitis, meritis, agalactie)

- zakażenia gruczołu mlekowego (coliform mastitis)

Czynniki chorobotwórczości E. coli

- polisacharydowa otoczka - zapobiega fagocytozie oraz uszkodzeniu ściany komórkowej przez komplement

- endotoksyna (lipid A), głównie w przypadku septicemii i toksemii. Interferuje z dopełniaczem, blokuje jego oddziaływanie z zewnętrzną osłoną ściany komórkowej

- fimbrie - białkowe adhezyny warunkujące przyczepianie się bakterii do glikokaliksu na powierzchni nabłonka jelita czczego i biodrowego (wrażliwych na endotoksyny, zapobiega to również przesuwaniu się bakterii wraz z ruchami perystaltycznymi do dalszych części przewodu pokarmowego, którego komórki są niewrażliwe na działanie endotoksyn)

- syderofory - odbierają żelazo z białek wiążących gospodarza (wykorzystują do wzrostu własnych komórek, wpływają na inwazyjność)

- hemolizyna α (jest białkiem uszkadzającym błonę komórek gospodarza) i β.

- enterotoksyna LT (ciepłolubna) - doprowadza do biegunki i odwodnienia

- enterotoksyna ST (ciepłostabilna) - białko złożone z Sta, powoduje akumulacje płynu w jelicie myszy i prosiąt

- verotoksyna - hamuje synteze białka, powoduje uszkodzenie komórek nabłonka jelitowego

Czynniki predysponujące zakażenie

- niedostateczna odporność (bierna)

- intensywna gospodarka

- zła higiena

- poniżej pierwszego tygodnia narażone są źrebięta, w pierwszym tygodniu u cieląt i w szóstym tygodniu u prosiąt obecne są receptory dla adhezyn E. coli

- stres poodsadzeniowy

- obfita dieta lub oparta na ziarnie

- chorobie obrzękowej u świń sprzyjają nagłe zmiany karmy

Kategorie patogenności

- enterotoksyczne kolibakteriozy u noworodków

- enteropatogenne - zapalenie jelit i biegunki

- enteroinwazyjne - wyniknięcie do komórek nabłonka jelit, końcowego odcinka jelita cienkiego, do głównych warstwa i wnika do układu limfatycznego

- enterokrwotoczne - nabłonek jelita grubego, toksyny vero, przyczyna zakażeń pokarmowych, zespół hemolityczno-moczowy

- enterogregacyjne - masowe przyczepianie się E. coli do nabłonka jelitowego

- nerrotyczna - czynnik martwicowy

- prosięta < 7 dni - biegunka popodorowa, zapalenie opon mózgowych

- dwa tygodnie po odsadzeniu - zapalenie jelit

- po odsadzeniu - choroba obrzękowa

- maciory po porodzie - zapalenie gruczołu mlekowego

Rodzina Sallmonella

Nie mają cech morfologicznych wyróżniających je. Są to proste pałeczki, średniej wielkości, gram-ujemne, urzęsione peritrichialnie (fimbrie, pile). Redukują azotany do azotynów. Wykorzystują cytryniany jako źródło Ca. Wytwarzają gaz z glukozy. Na podstawie antygenów rozróżnia się 46 grup serologicznych.

Błony zewnętrzne

- fosfolipidy - biorą udział w transporcie selektywnym do komórki

- lipopolisacharydy - lipid A, wielocząsteczkowy rdzeń i łańcuch

Łańcuch O - region LPS-u wielocukrowy, zbudowany z np. glukozy

Inne antygeny

- rzęskowe - z flageliny

- antygen Vi - otoczkowo-powierzchniowy (liniowy polimer kwasu 2-acetylowego)

Serotypy Salmonelli

- S. enterica - 2430

- S. bongori - 20

Chorobotwórczość

- niektóre wykorzystują powinowactwo do żywności

- zależność pokarmowa

- u kur przy rozrodzie

Czynniki chorobotwórcze

- adhezyny (fimbrie)

- otoczka

- siderofory

- egzotoksyny

- lipid A

Mechanizmy zakażenia

- droga pokarmowa

- obfitość fimbrii sprzyja infekcji

- wędrówka do końcowego odcinka jelita cienkiego

Wytwarzają białka efektowne które ingerują w wewnątrzkomórkowe szlaki przekaźnikowe i przygotowują komórki do przyjęcia zarazka. Zarazki mnożą się w wakuoli i po 24 godzinach wydostają się. Blokują układ fagocytarny. Jeśli komórkowe mechanizmy obronne hamują namnażanie się bakterii, zakażenie ogranicza się do jelit. Jeśli się nie bronią do bakterie przedostają się do krwioobiegu i zakażenie rozprzestrzenia się na cały organizm (szpik kostny).

Gronkowce i paciorkowce

Typ B XIII - Firmicutes

Gronkowce

Występują na skórze i błonach śluzowych. Niektóre są oportunistycznymi patogenami ludzi i zwierząt. Komórki okrągłe, występują pojedynczo, parami lub powyżej czterech. Gran-dodatnie, wzglęniebeztlenowe, wytwarzają katalazę. Posiadają wzmożone wymagania odżywcze.

Staphylococcus aureus - gronkowiec złocisty

Staphylococcus intermedium

Staphylococcus hyicus

Staphylococcus epidermidis

Staphylococcus saprophyticus

Staphylococcus caprae, Staphylococcus lentus - owce, kozy

Staphylococcus arlette - kurczęta

Staphylococcus quorum - konie

Staphylococcus felis - koty

Gronkowiec złocisty

- katalaza dodatnia

- występuje na skórze, w układzie pokarmowym i płciowym oraz błonie śluzowej nosa

- potencjalnie chorobotwórczy

- toksyczna nekroza naskórka, zapalenie płuc, kości i okostnej, opon mózgowo-rdzeniowych, jelit

Staphylococcus intermedium

- u psowatych występuje na błonie śluzowej nosa

- można też izolować go u koni

- powoduje zakażenia ucha zewnętrznego, zakażenia ran, zapalenia skóry i gruczołu mlekowego

Staphylococcus hyicus

- występuje na skórze świń

- złuszczanie skóry, zapalenia stawów

Paciorkowce

Okrągłe, występują parami lub tworzą łańcuchy. Niezdolne do ruchu, katalaza ujemna, złożone wymagania odżywcze. Temperatura wzrostu to 37°C. Mogą wywoływać choroby. Występują w jamie ustnej, układzie oddechowym, pokarmowym, moczowo-płciowym, na skórze i błonach śluzowych.

Czynnik chorobotwórczy

- hemolizyna (streptolizyna O i S)

- toksyna erytrogenna

- egzotoksyny pirogenne

- streptokinazy

- proteinazy

- hialuronidazy

- białko M

Paciorkowce chorobotwórcze

- wytwarzają hemolizę beta

Streptococcus pyogenes - chorobotwórczy dla ludzi i małp, wywołuje zapalenie migdałków, różę, szkarlatynę, anginę

Streptococcus agalactiae - chorobotwórczy dla ludzi i zwierząt, wywołuje zapalenie płuc, opon mózgowych, spojówek

Streptococcus equi - wywołuje zołzy u koni

Streptococcus zooepidemicus - atakuje drogi oddechowe młodych zwierząt

Streptococcus dysgalactiae - atakuje bydło, wywołuje zapalenie gruczołu mlekowego

Streptococcus canis - chorobotwórczy dla psów, wywołuje zapalenia skóry, stawów, wsierdzia i gardła

Streptococcus porcinus - atakuje świnie, wywołuje ropne zapalenie krtani i węzłów chłonnych

Streptococcus suis - atakuje świnie, wywołuje zapalenie opon mózgowych, płuc, wsierdzia i stawów

Enterococcus faecalis, Enterococcus faecium - flora jelit

Enterococcus avium, Enterococcus gallinarum - atakuje ptaki, bakterie zdolne do wzrostu w 10°C i 45°C, 6,5% NaCl, mogą wywołać choroby układu moczowego, posocznice, zapalenie wzierdzia

Lactococcus lactis, Lactococcus plantarum, Lactococcus raffinolactis - żyje w mleku, przetworach mlecznych, na roślinach i kiszonkach, powoduje fermentacje mlekową

WYKŁAD 4
BAKTERIE SPIRALNE I HELIKALNE

Spirochaetes

Spirochaetales

Rodzina

Spirochaetaceae

Rodzaj

Borrelia

Rodzina

Brachyspiraceae

Rodzaj

Brachyspira

Rodzina

Leptospiraceae

Rodzaj

Leptospira

Bakterie gram-ujemne, duże, wielkości kilkudziesięciu mikrometrów. Mogą być mocniej lub słabiej zwinięte. Zdolne do ruchu. Słabo się barwią metodą grama. Widoczne w mikroskopie z ciemnym polem i kontrastowo-fazowym.

Budowa

- otoczka

- genofor

- włókna osiowe

Ruch

- rozkurcz komórki

- ruchy gibkie

- zgodny ze zwojami ciała

Ważniejsze gatunki krętków Borrelia

Borrelia anserina - borelioza ptaków

Borrelia coriaceae - czynnika zakaźnego ronienia bydła

Borrelia theileri - borelioza bydła

Grupa B. burgdorferi - borelioza zwierząt i ludzi, choroba z Lome

Borrelia recurrentis - gorączka nawrotowa u człowieka

Stawonogi przenoszące krętki Borrelia

Znanymi wektorami przenoszącymi B. anserina są obrzeżki Argas persicus i Argas minatus, a przenoszącymi B. burgdorferi kleszcze Ixodes ricinus (Europa), Ixodes pacificus (Ameryka północna), Ixodes persulcatus (Azja), Hyalomma punctata i inne. Borrelia theileri przenoszona jest przez Rhipicephalus sp.,a Borrelia coriaceae przez Ornithodoros coriaceus.

Ugryzienie przez kleszcza powoduje znalezienie się jego śliny w organizmie. W miejscu ukąszenia powstaje stan zapalny - rumień wędrujący. Poza tym brak innych dolegliwości. Po jakimś czasie pojawiają się bóle stawów i zaburzenia.

Leptospira

Cienkie, ciasno zwinięte. Żyją w niższej temperaturze, -28°C. Tlenowce, żyją na bogatych pożywkach. Można je obserwować w mikroskopie z ciemnym polem lub kontrastowo-fazowym.

Leptospira interrogans - chorobotwórcze

Leptospira biflexa - saprofity

Leptospira icterohaemorrhagiae - atakuje gryzonie, lisy, psy i ludzi

Leptospira canicola - atakuje psowate i inne

Leptospira grippotyphosa, Leptospira pomona - występuje u świń

Leptospira balcanica - występuje u bydła

Leptospira tarassowi - występuje u świń

Brachyspira

Bakterie beztlenowe, nie tworzą kolonii. Atakują jelita, zwłaszcza grube, wywołują zapalenie okrężnicy. Powodują występowanie w kale krwi i śluzu.

Brachyspira hyodysenteriae - dyzenteria świń

Brachyspira pilosicoli - biegunka krętkowa

Brachyspira intermedia - krętkowe zapalenie okrężnicy

Bakterie helikalne

Względnie beztlenowe, tworzą kolonie, barwią się na różowo (gram-ujemne). Posiadają pojedynczą rzęskę, poruszają się na zasadzie wkręcającej się śruby.

Proteobacteria

Klasa: Epsilonproteobacteria

Rząd: Campylobacterales

Rodzina: Campylobacteraceae

Helicobacteriaceae

Campylobacter fetus subsp. fetus - atakuje bydło i owce, powoduje zakażenia i choroby

Campylobacter venerealis - atakuje układ rozrodczy bydła

Campylobacter jejuni subsp. jejuni i subsp. doylei - atakują przewód pokarmowy, powodują zanieczyszczenie tusz, u człowieka wywołują infekcje i biegunkę

Helicobacter pylori - powoduje wrzody

Tlenowe gram-ujemne pałeczki

Rodzaj: Brucella

Hodowane in vitro na wzbogaconych podłożach bez krwi, bardzo zjadliwe.

Brucella melitensis - pałeczka gorączki maltańskiej, wywołuje brucelozę owiec, kóz, bydła, a przede wszystkim człowieka, jako tak zwaną gorączkę maltańską w krajach o ciepłym klimacie (basen Morza Śródziemnego)

Brucella abortus - pałeczka zakaźnego ronienia bydła, wywołuję brucelozę głównie bydła, rzadziej innych zwierząt, jak owce, świnie, zające, drób. U zwierząt nie ciężarnych atakuje wymię, węzły chłonne nadwymieniowe, a u samców jądra

Brucella suis - pałeczka ronienia świń, wywołuje brucelozę świń. Biotyp 2 wywołuje brucelozę u zajęcy, a biotyp 4 brucelozę reniferów. Są bardziej zjadliwe dla człowieka niż Brucella abortus

Brucella ovis - powoduje zapalenie najądrzy u tryków. Mogą także chorować samice. Nie przenosi się na człowieka

Brucella canis - wywołuje brucelozę psów manifestującą się chronicznymi bakteriami u tych zwierząt. U suk występuje trwała niepłodność. Sporadycznie może dochodzić do zakażenia człowieka

Drogi zakażenia

Źródłem zakażenia są chore zwierzęta, ich wydaliny w okresie ronienia, mleko i produkty mleczne, rzadziej mięso. Zakażenie następuje drogą pokarmową, ale także płciową, co jest podstawą przenoszenia się Brucelli ovis. Rzadziej następuje wnikanie zarazków przez spojówki czy drogą inhalacyjną. Zwykle dochodzi do uogólnionego zakażenia i lokalizacji zarazka w układzie rozrodczym i komórkach układu fagocytarnego. Zarazek po wniknięciu do makroorganizmu jest pochłaniany przez komórki fagocytujące, których jednak przeżywa oraz rozmnaża się i trafia do regionalnych węzłów chłonnych i następnie przewodem piersiowym do krwi, a z nią do narządów miąższowych i stawów. W tkankach mogą rozwiązać się ziarniakowate ogniska, czasami ropiejące i serowaciejące. Bakterie mogą także umiejscawiać się w tkance gruczołu mlekowego i być wydzielane z mlekiem. Czynnikami chorobotwórczości są endotoksyna i wielocukier zewnętrznej części ściany komórkowej, który wiążę się z limfocytami B.

Zakażenie płodu

Predylekcyjnymi miejscami występowania bakterii w organizmach zwierząt są: łożysko i wody płodowe, jądra buhajów, tryków, knurów i psów. Zakażenia naturalnych gospodarzy rzadko są śmiertelne i na ogół mają przebieg łagodny. Zmiany kliniczne manifestują się u zwierząt ciężarnych, u których zakażenie często dotyczy łożyska ze względu na powinowactwo pałeczek Brucella do liścieni, uwarunkowane występowaniem tam erytrolu i innych czynników omoczni, w tym hormonów sterydowych. Erytrol nie występuje w łożysku człowieka. W wyniku rozmnażania się zarazków i ich toksycznego oddziaływania dochodzi do zaburzeń w odżywianiu płodu, jego zakażeniu i obumarciu, co objawia się ronieniem. Występuje ono charakterystycznie w drugiej połowie ciąży i na ogół raz.

Pseudomonas

Pałeczka ropy błękitnej. Wywołuje ropne procesy zabarwione na niebiesko.

WYKŁAD 5
LASECZKI

Laseczki są cylindrycznego, kulistego kształtu. Posiadają gruba, gram-dodatnią ścianę. Ciepłoodporne endospory przeżywają w 70-80°C przez 10 minut. Mogą być tlenowe (rodzaj Bacillus), beztlenowe (rodzaj Clostridium) lub mikroaerofilne. Żyją w temperaturze 20 do 70°C. Niektóre dają się hodować in vitro. Występują na żywych roślinach i ich szczątkach, w przewodzie pokarmowym ludzi i zwierząt, w uprawach ziemi i rudach żelaza, w osadach wód słodkich i słonych. Wytwarzają przetrwalniki (spory).

Typ B - Firmicutes

Klasa: Bacilii

Rodzaj: Baclales (Bacillus)

Rodzaj: Clostridiales (Clostridium)

Przeżywają mimo gotowania. Mezofilne atakują ssaki, termofilne zamieszkują inne środowiska.

Clostridium

Do rodzaju Clostridium należy 80 gatunków beztlenowych gram-dodatnich laseczek wielkości 0,3-2,0x1,2-20μm. Wytwarzają termalne lub subtermalne endospory większe niż komórki. Kształt długi i zakrzywiony. Przeprowadzają procesy fermentacyjne i hydrolizy.

Clostridium beztlenowe

- podobna patogeneza u wszystkich gatunków

- zgorzel gazowa i obrzęk złośliwy - miejscowe stany chorobowe skóry i tkanki podskórnej z powstaniem pęcherza skórnego

Clostridium perfringens - zgorzel gazowa u ludzi, gaz (w tym wodór) trzeszczy przy dotyku, surowiczo-krwisty płyn, mięśnie bez połysku

Clostridium septicum - obrzęk złośliwy bydła, owiec i świń, rozległy obrzęk mięśni, zmartwienie tkanek. U owiec braksy (uszkodzenie trawieńca) mogą być wynikiem karmienia mrożoną paszą.

Clostridium chauvoei - powoduje uszkodzenie skóry i nekrotyczne zmiany poprzez drogę pokarmową. Wywołuje szelestnice objawiającą się trzeszczeniem mięśni i śmiercią.

Clostridium enterotoksemiczne

Clostridium perfringens - typ A do E, produkuje egzotoksyny

A - zatrucia pokarmowe u ludzi, żółtaczka enterotoksemiczna u jagniąt, alfa-toksyna

B - dyzenteria u jagniąt w wieku powyżej trzeciego tygodnia życia oraz enterotoksemia u noworodków cieląt i źrebiąt, beta-toksyna i epsilon

C - krwotoczna enterotoksemia u prosiąt, jagniąt, itp., nekrotyczne zapalenie jelit u kur, alfa-toksyna i beta-toksyna

D - choroba rozmiękłej nerki u owiec, kóz i cieląt, epsilon i alfa-toksyna

E - enterotoksemia u cieląt i jagniąt, alfa-toksyna

Schorzenia jelit występują często po terapii antybiotykowej.

Clostridium difficile - zapalenie okrężnicy u ludzi, kur i świń

Clostridium spiroforme

Neurotoksyny wydzielane przez bakterie blokują neurotransmitery.

Clostridium tetani - laseczka tężca (sztywność mięśni)

Clostridium botulinum - typy A do F wywołują zatrucia pokarmowe, tak zwany jad kiełbasiany (najsilniejszy może wywołać śmierć)

Clostridium argentinese - wywołuje botulizm w Argentynie

Toksyny - tetanolizyna, spazmina

Bacillus

Wąglik Bacillus anthracis

Bakterie tlenowe, w średniowieczu wywołały plagę. Pod koniec XVI wieku choroba przeniosła się na ludzi. W 1876 roku Koch opisał i nazwał wąglika. W latach 1880-81 Pasteur opracował pierwszą szczepionkę.

Osiada na roślinach, w ziemi, mule i osadach. Przetrwalniki żyją w wilgotnej glebie. Zwierzęta trawożerne (bydło, owce, wielbłądy, lamy, renifery) pobierają je z zanieczyszczoną wodą i paszą.

Wąglik występuje w:

- 15 krajach Europy

- 9 afrykańskich

- 15 azjatyckich

- 9 Południowej Ameryki

- 2 Północnej

Nie występuje w Australii.

Hodowla

In vivo - bakterie cylindryczne, posiadają otoczki.

In vitro - brak otoczki, po wyczerpaniu substancji odżywczych sporują (przetrwalniki centralne).

Bakterie gram-dodatnie. Na agarze tworzy duże kolonie. W temperaturze 60°C ginie po kilku minutach (kilkanaście minut gotowania, w autoklawie 120°C po 10 minutach, w suszarce 140°C po 3 godzinach, na słońcu po 100 godzinach).

Czynniki zjadliwości

- polipeptydowa otoczka (nie z cukru)

- toksyna uszkadza naczynia krwionośne

- antygen ochronny, letalny, obrzeku

Postacie u zwierząt

- nadostra - drgawki, duszność, śmierć po kilku minutach

- ostra - gorączka, dreszcze, zaburzenia jelitowe, upadki

- angina wąglikowa

Postacie u człowieka

- skóra, droga doustna i oddechowa

- obrzęk

- zmiany martwicowe, czarny strup

Trudno odróżnialne

- test elisa - przeciwciała po 10 dniach

- test skóry

- badania bakteriologiczne

- odczyn Ascoliego (wykrycie otoczki)

WYKŁAD 6
PRĄDKI I MIKROFLORA PRZEWODU POKARMOWEGO

Prądki

Mycobacterium leprae - wywołuje trąd. Barwienie metodą Ziehl-Nillsena. Długi wzrost od 7 dni nawet do 8 tygodni.

Mycobacterium tuberculosis - bakteria gruźlicy, występuje też u zwierząt

Mycobacterium bovis - gruźlica bydła i inne

Mycobacterium africanum - atakuje ssaki naczelne

Mycobacterium microti - występuje u gryzoni, głównie myszy

Gruźlica - gruzełki w narządach przechodzą w formy zserowaciałe i zwapniałe.

Prądki niegruźlicze

Mycobacterioza - choroby przewlekłe, nie gruźlice

Mikroflora przewodu pokarmowego

- większość mikroorganizmów może kolonizować się na śluzówce jamy ustnej i gardła doprowadzając czasami do powstania choroby

- w przełyku pokrytym wielowarstwowym złuszczającym się nabłonkiem, w żołądku, a u przeżuwaczy

w trawieńcu mam miejsce sekrecja przez gruczoły śluzówki HCl, dodatkowo pokrytych warstwą śluzu kolonizowanie się drobnoustrojów jest ograniczone

- ponownie w jelitach, panują doskonałe warunki do zasiedlania ich przez drobnoustroje. Liczba bakterii wzrasta wraz ze zwiększeniem się dystansu od żołądka. Dość szybko przesuwający się pokarm wymywa je z dwunastnicy i początkowego odcinka jelit cienkich nim zdążą się namnożyć. Dopiero jelito biodrowe i grube zawierają wyższe ich liczby.

Struktura i funkcja jelit

- mimo dużego zróżnicowania anatomicznego i długości układu pokarmowego u różnych gatunków zwierząt, ogólnie jego struktura i funkcja pozostają podobne

- ze względu na strukturę śluzówki można wyróżnić dwa główne odcinki jelit: cienkie i grube, różniące się funkcjonalnie jeżeli chodzi o absorpcje składników odżywczych

- w jelitach cienkich głównej mierze dochodzi do trawienia pokarmu oraz absorpcji składników odżywczych (pojedynczych cukrów, aminokwasów, kwasów tłuszczowych i zasad azotowych), wody

elektrolitów

Jelito cienkie

- powierzchnia śluzówki jest bardzo powiększona w wyniku dużego pofałdowania

- podobnie duża jest powierzchnia kosmków stanowiących podścielisko enterocytów oraz powierzchnia mikrokosmków

Jelito grube

- pofałdowanie śluzówki jest mniejsze

- mikrokosmki są nieobecne

- mikrokosmki występują w mniejszej liczbie

- szczególnie licznie występują komórki kubkowe (produkcja śluzu)

- u carnivora - zasadnicza funkcja to absorpcja wody i elektrolitów

- u trawożernych absorpcja wraz z wodą i elektrolitami substancji syntetyzowanych przez bakterie

- u wszystkich gatunków po 24 - 36 godzinach stała lub półpłynna zawartość prostnicy jest wydalana jako kał

Absorpcja jelita cienkiego

- jony sodowe, chlorkowe, glukoza, aminokwasy,

- transport indukowany gradientem i następuje przez ścisłe połączenia między enterocytami

Absorpcja jelita cienkiego

- połączenia między enterocytami są większe

- dochodzi do odpływu wstecznego

Rozwój mikroflory przewodu pokarmowego

- zwierzęta gospodarskie rodzą się z jałowym przewodem pokarmowym, ale już w trakcie porodu

i bezpośrednio po nim stykają się z mikroflorą matki i otoczenia, która w sposób przejściowy lub stały zasiedla różne nisze u noworodków

- mikroflora przewodu pokarmowego tworzy niezwykle złożony ekosystem

- występujące w nim bakterie należą do około 400 - 500 gatunków, wśród których dominują bakterie ściśle beztlenowe

- liczba bakterii występująca w 1g treści jest różna dla różnych odcinków przewodu pokarmowego.

W żołądku jest około 10²-10³ CFU/g treści, w jelitach cienkich 10³ - 10⁷, w jelitach grubych 10⁹ - 10¹¹

- ekosystem przewodu pokarmowego w różnych jego odcinkach jest skrajnie odmienny. W żwaczu stanowi autonomiczne środowisko, na które składa się bogata flora, zarówno pod względem różnorodności gatunków, jak i dużej liczby mikroorganizmów - około 10¹⁰ - 10¹¹bakterii w 1 ml płynu żwaczowego.

Rola mikroflory

Endogenna rola mikroflory wpływa na anatomię (długość jelit i długość kosmków jelitowych, fizjologię przewodu pokarmowego, jak również odpowiedź immunologiczną miejscową i ogólną między innymi przez:

- stymulację perystaltyki

- udział w przemianie kwasów żółciowych, produkcję witamin (kwas foliowy, kwas pantotenowy, ryboflawina, biotyna, witamina K)

- tworzy również barierę chroniącą przed kolonizacją enteropatogenów - konkurencja o miejsce adhezji oraz zapobiega rozwojowi licznych zarazków (współzawodnictwo o pokarm, konkurencyjne wykorzystywanie substratów pokarmowych, kształtowanie przez jeden organizm środowiska niekorzystnego dla innych w wyniku produkcji, np. substancji redukujących (obniżających) Eh, H₂S, H₂O₂, amoniaku, enzymów, hemolizyn. Lizostafiny, krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych, alkoholi, kwasów organicznych, bakteriocyn, itp.

Mikroflora żwacza

W ekosystemie żwacza spotykamy wszystkie główne typy morfologiczne bakterii:

- krótkie i długie pałeczki

- ziarniaki i ziarniakopałeczki

- zakrzywione pałeczki

- przecinkowce

- bakterie helikalne

U zwierząt karmionych głownie sianem dominuje flora gram-ujemna, a u karmionych ziarnem gram-dodatnia. Większość bakterii żwaczowych to ziarniaki i krótkie pałeczki o różnej wielkości, zwykle od 0,4 do 1,0 µm średnicy i 1 - 3 µm długości.

Charakterystyka i znaczenie bakterii żwaczowych.

Mikroorganizmy składające się na mikroflorę żwacza adaptowały się do tego środowiska

w zależności od zdolności wykorzystywania jednego lub wielu składników odżywczych. Przewaga ewolucyjna fermentacji żwaczowej polega na tym, że obdarzone nią przeżuwacze mogą trawić celulozę i hemicelulozę. Co byłoby niemożliwe do wykonania przez ich własne enzymy. Mogą zatem w ten sposób wykorzystywać włóknisty surowiec roślinny, który w niewielkim tylko stopniu może być zjadany przez inne gatunki zwierząt. Stąd zasadniczą grupę mikroorganizmów składających się na mikroflorę żwacza stanowią bakterię trawiące celulozę i inne wielocukry. Współzależność wielu mikroorganizmów składa się na wynik fermentacji. Głównymi produktami fermentacji są kwasy: octowy, propionowy i masłowy w proporcji 60:20:10. Powstają także substancje znacząco ujawniające się tylko w środowisku żwacza, jak np.: kwasy bursztynowy i mlekowy, etanol i wodór itp. w dalszych przemianach kolejne grupy bakterii wykorzystują różnorodne, powstałe produkty występujące w znacznych, jak i niewielkich ilościach. Niektóre z nich wyspecjalizowały się w wykorzystywaniu substratów występujących w środowisku żwacza w niewielkich lub śladowych ilościach, najczęściej wytwarzanych w wyniku metabolizmu innego gatunku bakterii (tzw. zjawisko krzyżowego odżywiania się).

Ekosystem żwacza jest na ogół stabilny mimo, że sam żwacz nie tworzy środowiska zamkniętego i czasami pojawiają się w nim bakterie nie uważane za typowych przedstawicieli, np. Alysiella filiformis występująca w jamie ustnej u jagniąt. Czy inne, jak np. Acetinobacter sp., Pseudomonas aeruginosa, Microccocus sp., Flavobacterium sp., wiele gronkowców i paciorkowców, pałeczki z grupy coli itp. Niewiele wiadomo o rozmieszczeniu mikroorganizmów wewnątrz żwacza. Jest ich więcej w pełnej treści niż w samym płynie żwaczowym. U zwierząt wolno żyjących mikroflora podlega pewnym zmianom w zależności od sezonowej zmiany w dostępności paszy i aktywność fermentacyjna bakterii żwaczowych rośnie w okresie wiosenno - letnim, gdy świeża pasza zielona jest łatwo dostępna. U zwierząt hodowlanych ich użytkowanie będzie decydowało o jakości i sposobie karmienia, a tym samym o celowym oddziaływaniu na fermentację żwaczową, pożądaną ze względów produkcyjnych.

Znaczenie

- wytwarzanie enzymów trawiennych

- uzyskanie amoniaku z mocznika

- wykorzystanie amoniaku do syntezy białka

Środowisko żwacza spowodowało, że wśród mikroflory doszło do:

- wąskiej specjalizacji w wyniku konkurencji o nieliczne pokarmy i zajmowanie nielicznych nisz

- szerokiej specjalizacji - możliwość wykorzystywania wielu substratów

- maksymalnej wydajności procesów biochemicznych

- bakterie powodujące czystą fermentację na ogół zastępowane są takimi, które powodują liczne indywidualne przemiany różnych substratów

- warunki poszczególnych reakcji różnią się od siebie, stąd jeden rodzaj nie miałby dostatecznej ilości enzymów do przeprowadzenia wszystkich reakcji, z tego powodu mikroflora jest złożoną populacją o wszechstronnej aktywności biochemicznej

Niekorzystne skutki fermentacji

- nadmierna produkcja metanu

- wzdęcie - lepkie, zewnątrzkomórkowe polisacharydy tworzone przez niektóre bakterie żwaczowe utrudniają usuwanie gazów powstających podczas fermentacji

- rozpad białek

- substancje nieszkodliwe pod wpływem mikroflory mogą stać się toksyczne, np. nadmierne tworzenie amoniaku 0,4 - 0,5 mg/10ml krwi jest toksyczne

- kwasica żwacza, atonia żwacza i kwasica systemowa. Wysoko strawny pokarm (białko, cukry) - ich szybki rozkład - metabolizowane szybciej niż w żwaczu jest buforowany wytworzony kwas

- do zaburzeń równowagi mikroflory żwaczowej są predysponowane zwierzęta hodowlane

w intensywnym systemie produkcji, otrzymujące dużo paszy treściwej

Podział głównych gatunków bakterii żwaczowych w zależności od fermentowanych substratów

1. Bakterie celulolityczne:

• Fibrobacter succinogenes

• Butyrivibrio fibriosolvens

• Ruminococcus flavefaciens

• Ruminococcus albus

• Eubacterium cellulosolvens

• Clostridium longisporum

• Clostridium lochheadii

2. Bakterie rozkładające ksylan:

• Prevotella spp.

• Ruminobacter amylophylus

• Butyrivibrio fibriosolvens

• Ruminococcus sp.

3. Bakterie rozkładające pektyny:

• Fibrobacter succinogenes

• Prevotella sp.

• Butyrivibrio fibriosolvens

• Lachinospira multipara

• Succinrivibrio dextrisolvens

• Eubacterium cellulosolvens

• Eubacterium ruminantium

4. Bakterie amylolityczne:

• Streptococcus bovis

• Ruminobacter amylophilus

• Prevotella sp.

• Succinimonas amylolytica

• Selenomonas ruminantium

5. Bakterie wykorzystujące cukry:

• Treponema sp. (T. saccharophilum i T. bryantii) - krętki

• Clostridium polysaccharolyticum - laseczki

• Lactobacillus vitulinus - pałeczki

• Lactobacillus ruminis - pałeczki

• Eubacterium ruminantium

• Eubacterium cellulosolvens

6. Bakterie wykorzystujące kwasy:

• Megashpaera elsdenii

• Veillonella parvula

• Wolinella succinogenes

• Selenomonas ruminantium

7. Bakterie rozkładające tłuszcze:

• Anaerovibrio lipolyticus

8. Bakterie proteolityczne:

• Clostridium sp.

• Proteus sp.

• Bacillus sp.

• Streptococcus sp.

9. Bakterie rozkładające hemicelulozę:

• Prevotella ruminicola

• Prevotella brevis

• Ruminobacter amylophilus

• Butyrivibrio fibriosolvens

• Ruminococcus flavefaciens

• Ruminococcus albus

• Eubacterium cellulosolvens

• Eubacterium ruminantum

Duże bakterie żwaczowe

Oscillospira guillermondii - w obrazie mikroskopowym widoczne są jako bardzo duże, ruchome komórki podzielone poprzecznie. Mają wymiary 5 x 50 µm, niekiedy obserwowany położone podbiegunowo elementy przypominające spory, jednak nie doprowadzono ich do wykiełkowania. Komórki barwią się gram-ujemnie.

Lampromedia - są gram ujemnymi ziarniakami. Tworzą charakterystyczne pakiety przypominające układ piłek tenisowych w pakiecie o wymiarach 20µm lub większych. Mikroorganizm ten był stwierdzany w przewodzie pokarmowych niektórych gatunków żółwi i w bytujących żółwi nicieniach jelitowych, którym może służyć za pokarm.

Quinella ovis - jest dużą owalną bakterią o wymiarach 3 x 7 µm, nie poddaje się hodowli. Prawdopodobnie bierze udział w rozkładzie cukrów.

WYKŁAD 7
MYKOLOGIA

Grzyby

Jedno- lub wielokomórkowe organizmy eukariotyczne zaliczane do plechów. Mogą wytwarzać procesy chorobowe

- grzybice - zakażenie grzybiczne

- zatrucia toksynami grzybiczymi

Obydwa te procesy chorobowe mają duże znaczenie w praktyce.

Grzybice

- systemowe (układowe) - wywoływane przez pleśnie, drożdżaki lub grzyby dimorficzne.

- powierzchowne (dermatomykozy)/skórne - dotyczą skóry, włosów, paznokci, rogów - wywołane są przez dermatofity i grzyby drożdżopodobne (drożdżaki)

Grzybice mogą być egzo- i endogenne.

Morfologia grzybów

Grzyby zbudowane są z jednej komórki lub grzybni (strzępek).

Ściana komórkowa zawiera polisacharydy.

- glicyna - polimer N-acetylo D-glukozaminy

- mannan

- gliukan - polimer glukozy

- chitozan - poliglukozamid

- bogaty układ enzymatyczny

Grzyby są organizmami tlenowymi, wzrastają w temperaturze od 0 do 50°C (optymalnie 20-37°C). Preferują środowisko wilgotne, przy braku wody mogą wytwarzać przetrwalniki (chlamidospory, sklerofity). Światło może pobudzić wzrost niektórych gatunków. Optymalne pH to 6,0-7,0.

Strzępki

Mogą mieć przegrody z centralnie ulokowanymi porami, substancje mogą przechodzić z jednego do drugiego. Przegrody mogą występować w mniej lub bardziej regularnym odstępie.

- pojedyncze - pseudomycelium - komórki przylegają do siebie ale się nie komunikują

- z nitek - grzyby prawdziwe, zbudowane z nitek

Grzybnia

- zbudowana z dwóch części: wegetacyjnej i rozrodczej

- część wegetacyjna zbudowana jest ze strzępek zapewnia rozwój poprzez pobieranie substancji odżywczych

- aparat rozrodczy powstaje w części wegetacyjnej kiedy dużo substancji odżywczych (cytoplazmy) - następuje rozmnażanie płciowe

Rozmnażanie płciowe

- połączenie dwóch komórek (męskiej i żeńskiej)

- powstaje zygota

Zarodniki

- oospory i zygospory - otoczka cytoplazmatyczna

- askospory - dalszy rozwój w worku nasiennym

- basidiospory - spory na zewnątrz, na szypułkach

Zarodniki w rozmnażaniu bezpłciowym

- artokonidia (artospory) - powstają na skutek fragmentacji strzępek, występują u dermatofitów

- blastokonidia (blastospory) - powstają przez pączkowane komórki macierzystej, strzępek lub pseudostrzępek. Występują np. u Candida

- chlamykonidia (chlamydospory) - powstają w niekorzystnych warunkach środowiskowych. Mają grubą, podwójną ścianę, wewnątrz substancje zapasowe. Są to formy przetrwalne. Jeśli rozwijają się kiedy krótki odcinek strzępki lub pseudostrzępki ulegnie zgubieniu nazywane są interkalarnymi, a gdy staje się to na szczycie strzepki - szczytowymi. Występują np. u Candida

- aleukospory - powstają na strukturach tworzonych przez strzępki. Struktury te mogą mieć różny kształt i wymiary

• mikrokonidia - małe konidia, powstające jako wypustki strzępek. Tworzone przez niektóre dermatofity

• konidia

- makrokonidia - duże wielokomórkowe konidia tworzone przez dermatofity w hodowli in vitro

- diktiospory - wielokomórkowe struktury o sferycznym kształcie

- adiospory

Spory przenoszone są przez wodę, wiatr, zwierzęta (owady) i ludzi. Większość grzybów chorobotwórczych bytuje jak saprofity w środowisku naturalnym.

Dermatofity

Grupa grzybów plechowych, które wytwarzają keratynazynę. Enzym ten hydrolizując keratynę umożliwia grzybom wykorzystanie jej do wzrostu oraz penetrację włosów, warstwy rogowej skóry, paznokci. Dermatofity powodują najczęściej strzygące plackowate zmiany miejscowe. Są chorobotwórcze dla zwierząt i człowieka (dermatofity są zoonozami). Mogą adaptować się do różnych środowisk.

Dermatofity atakując włosy i skórę mogą tworzyć formę określaną jako „ectothrix” , kiedy strzępki i zarodniki oplatają włos lub komórki skóry lub formę „endothrix”, kiedy grzyb wnika do wnętrza komórek lub włosów.

Żyjące w glebie jako saprofity

- Trichophyton mentagrophytes

- Trichophyton ajolloi

- Microsporum gypseum

- Microsporum racemosum

- Trichophyton terrestre

- Microsporum magellanicum

Prowadzące pasożytniczy tryb życia

- Trichophyton vidaceum

- Microsporum audounii

- Trichophyton interdigitale

- Trichophyton rubrum

- Epidermophyton floccosum

Ze względu na środowisko bytowania i preferencje o gospodarza wyróżnia się dermatofity:

- geofilne - bytują w ziemi, jako wolnożyjące saprofity wykorzystujące keratynę ze złuszczonego naskórka i włosów. Mogę jednak także wywoływać zakażenia w zwierząt i człowieka. Należą do nich m. in. Microsporum gypseum, Microsporum nanum;

- zoofilne - bezwzględnie chorobotwórcze grzyby dla zwierząt. Mogą przenosić się na człowieka. Nie namnażają się w ziemi. Należą do nich m. in. Microsporum canis, Microsporum galinae, Trichophyton equinum, Trichophyton mentagrophytes;

- antropofilne - bezwzględnie chorobotwórcze grzyby dla ludzi. Należą do nich m. in. Epidermophyton floccosum, Trichophyton rubrum.

Microsporum

1. Trzon włosa, zarodniki wewnątrz włosa, makrokonidia

2. Włosy, zarodnik na zewnątrz włosa - zmienna morfologia - makrokonidia

3. Skóra - makrokonidia, chlamykonidia, artokonidia

Trichophyton

1. We włosach

2. W hodowli zmienne morfologie

- wiele przegród w makrokonidium

Trichophyton rubrum

Trichophyton schoenleinii

Trichophyton verrucosum

Trichophyton violaceum

Trichophyton tonsurans

Trichophyton metagrophyles

Epidermophyton

1. Nie wywołuje grzybic skóry owłosionej

2. W hodowli makrokonidia

Dermatofity

Grupa grzybów plechowych, które wytwarzają keratynazynę. Enzym ten hydrolizując keratynę umożliwia grzybom wykorzystanie jej do wzrostu oraz penetrację włosów, warstwy rogowej skóry, paznokci. Dermatofity powodują najczęściej strzygące plackowate zmiany miejscowe. Są chorobotwórcze dla zwierząt i człowieka (Dermatofity są zoonozami).

Dermatofity atakując włosy i skórę mogą tworzyć formę określaną jako „ectothrix” , kiedy strzępki i zarodniki oplatają włos lub komórki skóry lub formę „endothrix”, kiedy grzyb wnika do wnętrza komórek lub włosów.

Zakażenie zależy od dwóch czynników

- struktury anatomicznej objętej procesem chorobowym

- intensywności procesu zapalnego

Rodzaje zakażeń

- pierwotne - grzybice włosów, skóry nieowłosionej

- głębokie - przebieg ostry, ropny, przewlekły

Drożdżaki, grzyby drożdżopodobne

Drożdżaki to jednokomorkowe grzyby, rozmnażają się przez podział i pączkowanie. W większości są to saprofity.

Candida

Crytococcus

Rhoaotorula

Piterosporum

Malassezia

Grzyby dimorficzne

Dimorfizm jest to zdolność niektórych gatunków do wzrostu w dwóch postaciach. W tkankach gospodarza występują w innej postaci niż poza jego organizmem w środowisku naturalnym przykładem może być Blastomyces dermatitidis. Grzyb ten w tkankach tworzy formy drożdżopodobne, natomiast na pożywkach ma postać strzępek.

1. Pleśniaki (moulds) wzrastają w temperaturze od 25°C do 30°C

2. Drożdżaki (yeast) gdy temperatura wynosi 35°C do 37°C

Postać pleśniowa nie jest zakaźna.

- Blastomycenes dermatitidis - blastomykoza

- Histoplasma capsulatum - histoplazmoza

- Coccidiodides immitis - kokcidiodomykoza

Grzyby oportunistyczne

Stanowią one oportunistyczną florę, ale w pewnych warunkach mogą być chorobotwórcze. Termin „oportunistyczne” ogranicza się tylko do tych drobnoustrojów, które wywołują choroby wówczas gdy w organizmie tworzy się proces chorobowy. Pierwotna choroba może być miejscowa lub ogólna, może występować samoistnie lub mieć naturę jatrogenną.

Grzyby oportunistyczne mogą być endogenne lub egzogenne (w środowisku naturalnym jako saprofity) lub to i to.

Czynniki wywołujące chorobę

1. Zaburzenia metabolizmu: cukrzyca, nadczynność gruczołu tarczycowego, niedoczynność przytarczyc, choroby nerek.

2. Antybiotyki przeciwbakteryjne o szerokim spektrum działania.

3. Tuberkulostatyki - powodują wystąpienie nadkażeń wywoływanych przez Aspergillus.

4. Kortykosterydy - działanie przeciwzapalne i immunosupresyjne.

5. Cytestatyki i radioterapie.

6. Leki immunosupresyjne.

7. Polichemioterapia.

8. AIDS.

9. Inne zakażenia wirusowe.

10. Czynniki jatrogenne.

11. Czynniki genetyczne.

12. Inhibitory owulacji.

Mikotoksyny

Są to toksyczne metabolity wtórne grzybów (pleśni). Ostre działanie toksyczne. Odporne na wysokie temperatury. Posiadają właściwości mutagenne, tetrogenne i estrogenie.

- Aspergillus

- Penicillium

- Fusarium

Aflatoksyny

- syntetyzowane przez niektóre szczepy Aspergillus flavus

- główne toksyny dzielą się na podstawie koloru na dwie grupy: B (blue) i G (green)

Ochratoksyna

- kancerogenna dla człowieka

Patulina

- Penicillium expansum - substancje skażające jabłka i sok jabłkowy

Fumonizyny

Znajduje się w ziarnach zbóż. Najbardziej wrażliwe są konie, u których zatrucie powoduje rozmiękczenie mózgu.

Deoksyniwalenon

Metabolity produkowane przede wszystkim przez Fusarium graminearum i Fusarium culmorum.

Zearalenom

Powszechnie występuje w zbożu oraz w kukurydzy. Powoduje objawy takie jak duszność i bezdech. Szczególnie wrażliwe są świnie, drób jest bardzo oporny na zatrucia.

WYKŁAD 8
WIRUSY I INNE STRUKTURY ZAKAŹNE - PODSTAWY WIRUSOLOGII

Definicja wirusa opiera się na wyliczaniu ich cech swoistych:

- są tak małe, że zachowują zakaźność po przejściu przez filtry zatrzymujące bakterie (20 - 300µm)

- potencjalnie chorobotwórcze, zdolne do wytworzenia formy zakaźnej

- ich replikacja i byt są całkowicie zależne od żywych komórek eukariotycznych bądź prokariotycznych. Niektóre wirusy mogą posiadać własne enzymy (polimeraza DNA lub RNA), ale te enzymy nie mogą samodzielnie powielać i odtwarzać informacji zawartej w genomach wirusów.

- mają tylko jeden rodzaj kwasu nukleinowego - albo DNA, albo RNA

- mają składnik -białko wiążące receptor - służący do przyłączania się do komórek, warunek konieczny do rozpoczęcia cyklu rozwojowego

Wirion - jest to kompletna cząstka wirusa o złożonej budowie

1. Najbardziej wewnętrzną część stanowi genom zbudowany z:

- dwuniciowego DNA (dsDNA)

- jednoniciowego (ssDNA)

- dwuniciowego RNA (dsRNA)

- jednoniciowego (ssRNA)

2. Kwas nukleinowy otoczony jest płaszczem białkowym - kapsydem ­- zbudowanym

z podjednostek polipeptydowych kapsomerów.

3. Kapsyd razem z genomem tworzy strukturę zwaną nukleokapsydem.

4. Na powierzchni niektórych wirionów może występować osłonka lipidowa pochodząca z błony cytoplazmatycznej zakażonej komórki gospodarza, uzyskiwana w trakcie pączkowania

z zakażonej komórki.

Symetria wirusów

- helikalna - białkowe kapsomery ułożone dookoła kwasu nukleinowego, stanowiącego centralny rdzeń kapsydu (wirus grypy, wirus parainfluenzy, wirus wścieklizny)

- kubiczna - ikosaedralna (dwudziestościenna), kapsomery tworzą bryłę utworzoną z dwudziestu jednakowych trójkątnych ścian otaczających genom (wszystkie zwierzęce wirusy DNA z wyjątkiem pokswirusów, niektóre RNA wirusy).

- złożona - część wirionów wykazuje taką samą symetrię, np. pokswirusy, bakteriofagi

Replikacja wirusów

Wirusy będąc bezwzględnymi pasożytami wewnątrzkomórkowymi do swojego powielania (replikacji) wymagają układu enzymatycznego gospodarza. Zakażenie wirusem wpływa na metabolizm komórki. Następuje zahamowanie syntezy komórkowych kwasów nukleinowych (DNA i RNA) oraz białek komórkowych.

Można wyróżnić kilka etapów replikacji, wspólnych dla wszystkich wirusów (bakteryjnych, roślinnych

i zwierzęcych):

- adsorpcja

- penetracja

- synteza wirusowego kwasu nukleinowego i białek wirusowych

- składanie i dojrzewanie wirusów

- uwalnianie wirusów z komórki

Adsorpcja - wirusy wiążą się do komórek dzięki białkom wirusowym rozpoznającym specyficzny receptor powierzchniowy komórki. Komórki nie posiadające receptora charakterystycznego dla danego wirusa, są niewrażliwe na zakażenie tym wirusem.

Penetracja - czyli wnikanie wirusa do komórki

- Wirusy bakteryjne - bakteriofagi - po zaadsorbowaniu na powierzchni komórki bakteryjnej wprowadzają do wnętrza bakterii tylko kwas nukleinowy pozostawiając kapsydy na zewnątrz komórki.

- Wirusy roślinne wnikają do tkanki wyłącznie w miejscach uszkodzonych , wprowadzając do wnętrza komórki całe wiriony.

- Wirusy zwierzęce wprowadzają do komórek całe wiriony dzięki:

• fuzji osłonki wirusowej z zewnętrzną błoną cytoplazmatyczną

• pinocytozie

• bezpośredniemu przeniknięciu błony cytoplazmatycznej w miejscu występowania białka klatryny

Po wniknięciu wirionu do wnętrza komórki następuje faza odpłaszczania w celu uwolnienia kwasu nukleinowego i rozpoczęcia replikacji.

Po tym etapie nie można wewnątrz komórki odnaleźć zakaźnych wirionów - rozpoczyna się faza eklipsy, czyli faza utajenia, która trwa do momentu ukończenia syntezy nowych cząstek zakaźnych.

Składanie i dojrzewanie wirionów

Po zakończeniu syntezy białek wirusowych, powstałe białka i potomne cząstki kwasu nukleinowego łączą się tworząc, nukleokapsyd.

Uwalnianie wirionów z komórki.

- Liza komórki - jednoczesne uwolnienie wirionów potomnych

- Pączkowanie wirusów - wiriony uwalniane z zakażonej komórki w kilku fazach.

W trakcie pączkowania wirusy osłonowe uzyskują osłonkę wirusową, zabierając w trakcie uwalniania fragment cytoplazmatycznej komórki.

Wirusy sklasyfikowane są w rodziny na podstawie budowy kwasu nukleinowego:

- DNA lub RNA

- liczby nici kwasu nukleinowego (ds, ss)

- polarności [(+) (-)]

Rodziny mogą być podzielone na:

- podrodziny

- rodzaje

- Wirusy przedostają się do gospodarza przez skórę i błony śluzowe, drogą układu oddechowego, pokarmowego i moczowo - płciowego

- Wirulencja (lub jej brak) może być zależna od bardzo małych mutacji w genomie wirusowym

- zakażenie wirusowe może powodować lizę komórki, fuzję komórek i tworzenie syncytiów, pojawienie się ciałek wtrętowych lub czasem transformację do komórek o cechach nowotworowych

DNA wirusy

Adenoviridae - zakażenia górnych dróg oddechowych i oczu

Herpesviridae - wiele zespołów chorobowych (skórnych i neurologicznych)

Papillomaviridae - brodawki

Poxviridae - wirusy ospy

RNA wirusy

Coronaviridae - zakażenia górnych dróg oddechowych i przewodu pokarmowego

Flaviviridae - wirus żółtej gorączki

Filoviridae - wirusy gorączki krwotocznej (Ebola, Marburg)

Hepadnaviridae - wirusy zapalenia wątroby

Orthomyxoviridae - wirusy grypy

Paramyxoviridae - wirus odry, świnki, wirusy parainfluenzy

Picornaviridae - wirus paraliżu dziecięcego, wirus pryszczycy

Rotawirusy - wirusy wywołujące zapalenie żołądka i jelit

Retroviridae - wirusy onkogenne (HTLV1 i 2), powolne (HIV), pieniste

Rhabdoviridae - wirus wścieklizny

Togaviridae - wirus różyczki

Diagnostyka zakażeń wirusowych

Bezpośrednie wykrywanie zakażeń wirusowych przez:

- Stwierdzenie obecności (izolacja) i identyfikacja wirusa

- Stwierdzenie obecności wirusowego antygenu

- Stwierdzenie wirusowego kwasu nukleinowego

- Wykazanie swoistej funkcji - zakaźności

Pośrednie wykrywanie zakażeń wirusowych:

- Wykrycie i badanie poziomu specyficznych przeciwciał antywirusowych

- Badanie aktywności mechanizmów odporności komórkowej

Podłoża służące do izolacji i namnażania wirusów kręgowców

- Hodowle komórkowe

- Zarodki ptasie

- Zwierzęta laboratoryjne

Hodowla pierwotna - hodowla, do której założenia użyto komórek, tkanek lub narządów pochodzących bezpośrednio z organizmu; komórki posiadają taki sam kariotyp jak organizm, charakteryzują się ograniczoną liczbą pasaży (do 7 razy)

Hodowla diploidalna - hodowla, do której założenia użyto komórek, tkanek lub narządów płodowych; komórki takie posiadają taki sam kariotyp jak organizm, charakteryzują się ograniczoną liczbą pasaży większą niż w hodowlach pierwotnych (do 50 razy)

Ustalona linia komórkowa - wyprowadzona najczęściej z komórek nowotworowych organizmu, linii diploidalnych, które przeszły transformację, lub komórek unieśmiertelnionych za pomocą transformacji wirusowej; komórki ustalonych linii komórkowych charakteryzują się nieograniczoną liczbą pasaży (nieśmiertelne), oraz innym niż organizm wyjściowy kariotypem (aneuploidalne).

Jednowarstwowa hodowla komórek - pojedyncza warstwa komórek rosnąca na określonej powierzchni

Hodowle w zawiesinie - typ hodowli, w której rozmnażają się komórki zawieszone w płynie odżywczym.

Pasaż - przeniesienie komórek z jednego naczynia hodowlanego do innych naczyń hodowlanych w celu namnożenia komórek

Zakażenie błony kosmówkowo - omoczniowej

- pokswirusy,

- herpeswirusy

Zakażenie

1. Jamy omoczni

• Paramyksowirusy

• Ortomyksowirusy

• Adenowirusy

2. Jamy owodni

• Paramyksowirusy

• Ortomyksowirusy

Zakażenie zwierząt doświadczalnych

- domięśniowe

- dożylne

- domózgowe

- dootrzewnowe

- donosowe

Inne struktury zakaźne

- Wiroidy

- Priony

Wiroidy

- czynniki zakaźne

- powodujące choroby roślin

- zbudowane tylko i wyłącznie z ssRNA (246 - 375 nukleotydów)

- nie posiadają osłon białkowych charakterystycznych dla wirusów

- do tej pory nie jest jasny sposób namnażania się wiroidów

Priony

- nowa klasa cząstek zakaźnych

- nie zawierają kwasów nukleinowych

- powodują przewlekłe, postępujące, zawsze śmiertelne choroby ośrodkowego układu nerwowego

u ludzi i zwierząt

Termin „priony” został zaproponowany przez Stanley Prusinera (nagroda Nobla 1997), wywodzi się od proteinaceous infectious particle (PrP).

- priony są zmodyfikowaną formą normalnego białka komórkowego nazwanego PrP^c (cellular) kodowanego przez genom gospodarza

- białko to zbudowane z 213 aminokwasów (33 - 354kDa), jest małą cząstką glikozylowanego białka występującego w błonach komórek zwojowych mózgowia, odgrywa rolę przy indukcji receptora acetylocholiny

PrP^Sc(scrapie)

- oporne na działania promieniowania UV, RNaz, DNaz (nie zawiera kwasów nukleinowych)

- oporne na działanie enzymu proteolitycznego hydrolizującego białka - proteinazę K (PrP^c jest całkowicie degradowane, PrP^Sc zmniejszone do 27 - 30 kD)

- bardzo oporne na działanie środków dezynfekujących, ekstremalnego pH, działanie UV

i promieniowania jonizującego oraz wysokiej temperatury

- działanie formaliny, alkoholi i aldehydów stabilizuje białko

Inaktywacja

- termiczna - 140^o przez 30 minut

- chemiczna - działanie podchlorynu sodu

Zakażenie prionami następuje w efekcie:

- wprowadzenia czynnika zakaźnego do organizmu (dieta, procedury medyczne takie jak operacje, podawanie hormonu wzrostu, przeszczep rogówki)

- mutacji w genie kodującym białko PrP^c

Formy PrP^c i PrP^sc różnią się konformacją cząsteczki.

- PrP^c (forma fizjologiczna) posiada strukturę α helisy (3 - 4 połączonych ze sobą spirali)

- PrP^sc (forma zakaźna) ma w większości strukturę płaską β fałdową

Forma β fałdowa ma tendencje do agregacji i rozchodzenia w amyloid, który następnie jest odkładany

w komórkach mózgu w postaci złogów gromadzących się w ogromnych wakuolach, w efekcie doprowadzając do zwyrodnienia gąbczastego tkanki mózgowej.

Początek choroby

- forma β fałdowa dociera do białka pionowego w błonach komórkowych neuronów mózgowia gospodarza, łączy się z PrP^c w formę określają jako heterodimer, który konwertuje w homodimer;

- następuje dysocjacja - efekt dwie cząsteczki PrP^sc

- nowo przekształcone białko działając jako matryca powoduje zamianę konformacji kolejnych cząsteczek prawidłowego białka.

W przypadku samoistnej mutacji w genie kodującym fizjologiczną formę PrP^c następuje synteza białka

ze zmienionymi aminokwasami (np. zmiana w kodonie 178 powoduje zamianę kwasu asparaginowego

na asparaginę) przez co prawdopodobnie staje się ono mniej stabilne, bardziej podatne na zmianę konformacji w kierunku formy β fałdowej.

Spontaniczna przemiana pojedynczej cząstki PrP^c może stać się początkiem kaskady przemian prowadzących do choroby.

Choroby pionowe należą do gąbczastych encefalopatii i określane są jako pasażowalne gąbczaste encefalopatie (transmissible spongiform encephalopaties, TSE).

Chrobry występujące u zwierząt

- trzęsawka (scrapie) - owce i kozy

- gąbczasta encefalopatia bydła, tzw. choroba szalonych krów

- pasażowalne encefalopatia norek

- przewlekła choroba wyniszczająca jelenie i losie w USA

- gąbczasta encefalopatia kotowatych - koty domowe, tygrysy, gepardy i pumy w ogrodach zoologicznych

Choroby występujące u ludzi

- choroba Creutzfeldta-Jakoba (CJD)

- wariant choroby Creutzfeldta-Jakoba (vCJD)

- syndrom Gertsmana - Straussler - Scheinkera (GSS)

- śmiertelna bezsenność rodzinna (FFI)

- choroba kuru

---