Relaţiile microorganism – gazdă

Simbioza – asocierea de vieţuitoare din specii diferite care îşi duc viaţa în comun.

Orice organism viu poate deveni gazdă pentru alte forme de viaţă mai mici

Relaţiile microorganism – gazdă

Dinamica relaţiilor microorganism - gazdă

Depinde de: Condiţiile de găzduire

Capacitatea microorganismelor de a asimila acele condiţii

Relaţiile microorganism – gazdă

Forezia (asociere întâmplătoare) - gazda transportă microorganisme dintr-un loc în altul

Comensalism – gazda oferă adăpost şi hrană dar rămâne indiferentă la convieţuire

Mutualism – beneficiu reciproc al consorţilor

Parazitism – beneficiu unilateral al unui microorganism în defavoarea gazdei

Oportunism – un microorganism comensal, mutualist sau saprofit al mediului extern poate deveni, pentru o perioadă, parazit.

Afectarea gazdei

Microorganismele parazite – patogene (determină boală)

Comensale şi mutualiste – nepatogene

Oportuniste – condiţionat patogene

Microorganismele patogene – atacă eficient gazda

normoreactivă

Microorganismele condiţionat-patogene

– atacă gazda doar când: Apar disfuncţii în sistemul barierelor antimicrobiene

Variaţia genetică le conferă capacităţi patogene suplimentare

Colonizarea microbiană a omuluiMicrobiota indigenă

Contaminare

Specii pionierProliferează mai repede decât sunt eliminate

Specii de tranziţieProfită de modificarea indusă de speciile pionier

Comunitate climaxMicrobiota indigenă

Contaminarea nou-născutului la trecerea prin vagin

LactobaciliSpecii pionier – determină scăderea pH-ului

BifidobacteriumEscherichia coli

Enterococi

Diversificarea alimentaţieiÎnmulţire anaerobi nesporulaţi

Comunitate climax

Condiţia microbiologică

Zone normal sterile: mediul intern, ţesuturile.

Zone ocazional contaminate, dar necolonizate: sinusurile paranazale, căile respiratorii inferioare.

Zone periodic contaminate, dar necolonizate: stomac, duoden, jejun.

Zone normal colonizate: tegumente, conjunctiva, orofaringe, nările, vaginul, uretra distală, ileon terminal, colon.

Microbiota indigenăcaracterizare generală

Bacterii predomină bacteriile anaerobe

10:1 pe tegumente şi mucoase în contact direct cu aerul 1000:1 în cavităţi

Fungi Protozoare – în tractul digestiv, în

condiţii de promiscuitate

Flora normală

Rezidentă – ansamblu de microbiocenoze aflate intr-un echilibru dinamic si caracteristice pentru o anumita suprafata

Flotantă – contaminează şi colonizează abortiv (ore, zile) şi superficial învelişurile şi cavităţile cele mai expuse ale gazdei

Microbiota tegumentului

varietate limitata de nutrienti (keratina, sebum)

umiditate redusa

pH usor acid

Microbiota tegumentului

- Densitatea microbiotei (UMF/cm2) variaza cu zona:

- 10(3) trunchi- 10(3)-10(6) – fata- 10(6) - pliuri

- Flora flotanta – microorganisme ubicuitare din aer, apa, sol

- Flora rezidenta – dominata de bacterii Gram-pozitive (stafilococi - Staphylococcus epidermidis, bacili Gram-pozitivi difterimorfi)

Orofaringele

Peste 200 specii Habitate:- dintii- crevasele gingivale- carii dentare- lucrari stomatologice- limba- mucoasa faringiana, etc..

Nutrienti = dieta

Anaerobi:aerobi = 100:1

Streptococi orali (viridans, alfa-hemolitici)

Obiceiurile alimentare şi igiena locală modulează ecosistemele orofaringiene

Stomacul

Barieră acidă Bacterii acido-tolerante -supravieţuiesc în

tranzit Lactobacillus

Streptococcus

Mycobacterium Colonizarea epiteliului gastric – Helicobacter

pylori

Colonul

Organul cu cea mai luxuriantă microbiotă

Au fost identificate bacterii din aprox. 300 de specii

1011- 1012 organisme/g conţinut

96-99% bacterii anaerobe Bifidobacterium, Bacteroides

1-4% - facultativ anaerobe/aerobeEnterobacteriaceae (E.coli)Enterococcus

Microbiota vaginala

Nutrient = glicogenul – controlat de hormonii estrogeni

4 stadii evolutive ale florei normale: De la nastere pana la eliminarea hormonilor estrogeni

materni – lactobacili (fermenteaza glicogenul si genereaza pH acid)

Dupa eliminarea hormonilor materni - pana la pubertate – bacterii de pe tegumentul perineal

Dupa pubertate – predomina lactobacilii Dupa menopauza - bacterii de pe tegumentul perineal

Rolul fiziologic al microbiotei indigene

Menţinerea funcţilor normale şi a sănătăţii gazdei

Roluri nutritive Stimulent al competenţei imune

(Ig) Barieră ecologică antimicrobiană

Roluri nutritive Microbiota intestinală

Proteaze – cresc capacitatea digestivă a gazdei

Vitamine biotina acid pantotenic (B5) piridoxina (B6) riboflavina (B2) vitamina K

Barieră ecologică antimicrobiană Microbiota normală

antagonizează noii contaminanţi prin:

Competitie pentru receptori, pentru nutrienti

Metaboliti toxici (H2O2, pH acid) Bacteriocine

Efecte negative ale microbiotei indigene a colonului

Dezvoltarea tumorilor maligne inflamaţie cronică produşi carcinogeni din aa (carnea roşie), colesterol (grăsimi

animale), coloranţi alimentari AZO (-N=N- ), nitraţi analogi de estrogeni din steroizii biliari deconjugarea estrogenilor eliminaţi de ficat – surplus de

estrogeni – resorbit din colon – cancer de sân

Sindrom de malabsorbţie – metabolizarea sărurilor biliare în intestinul subţire de către Bacteroides spp.

Disbiozele (Colonizări anormale) Extinderea colonizării la suprafeţe

normal necolonizate Alterarea microbiotei unei suprafeţe

colonizate

Tranzitorii/de durată Clinic mute/disconfort/”boli ecologice”

Cauze de disbioze Alterarea unor bariere antimicrobiene

aclorhidria – colonizarea stomacului şi duodenului → infecţia căilor biliare

staza intestinală – colonizarea intestinului subţire cu microorganisme din colon

alterarea transportului mucociliar → colonizări traheo-bronşice → infecţii respiratorii joase

Cauze de disbioze Modificări ale condiţiilor de găzduire

incapacitatea de a digera şi absorbi dizaharidele – fermentare - diaree

Cauze de disbioze Modificări ale condiţiilor de găzduire

lipsa igienei bucale + consum de dulciuri – producere de polimeri zaharidici adezivi – placa dentară

Placa dentară = depozit format prin agregare bacteriană într-o matrice polizaharidică aderentă la suprafaţa dinţilor- placa veche se calcifică şi formează tartrul dentar

fermentarea carbohidraţilor – acid – demineralizare smalţ - carii

Cauze de disbioze Modificarea receptorilor epiteliali

Pierderea, in conditii de stres prelungit sau la varstnici a fibronectinei (receptorul pentru streptococi orali) – predispune la colonizarea orofaringelui cu bacili Gram-negativi

Cauze de disbioze Medicaţia antibacteriană cu spectru larg, per os

Supraînmulţirea microorganismelor rezistente

diaree enterocolita

pseudomembranoasa determinata de Clostridium difficile

candidoze

Patogenitatea microorganismelor

Patogenitate

ansamblul proprietăţilor unui microorganism care îi permit să determine îmbolnăvirea gazdei

expresia tendinţei oricărei fiinţe de a acapara noi medii de viaţă

Virulenta – masoara patogenitatea unui microorganism (doza letala minima - DLM/DL50)

Arsenalul patogenStructuri şi funcţii care asigură: Penetrarea – mobilitate, translocare prin epiteliul

digestiv Menţinerea pe suprafeţele gazdei – liganzi (pili comuni,

glicocalix) Supravieţuirea (citotoxine, ureaza) Înmulţirea – chelatori de fier Invazia ţesuturilor – enzime, mobilitate Eludarea răspunsului imun – localizare in situsuri

privilegiate (bacterii dormante in macrofage), identitate antigenica (cu structurile gazdei), variatia antigenica

Supravieţuirea între două gazde – endospori bacterieni Lezarea structurilor gazdei – directa, indirecta

Structuri cu rol în patogenitate

Spori – supravieţuire între două gazde

Peretele bacterian de tip gram-negativ

Structuri speciale Membrana externă

Lipoproteine

Lipopolizaharid (LPS)• = Endotoxina !

Lezarea structurilor gazdei

Endotoxinele: prezente numai la bacterii gram-negative eliberate numai în momentul lizei celulei

bacteriene acţiune nespecificăConsecinţe: Stimularea eliberării de citokine – răspuns

inflamator Colaps cardio-vascular Şoc endotoxinic

Lezarea structurilor gazdei

Exotoxinele: Citotoxine – acţionează specific

asupra membranei celulei eucariote

Toxinele A-B– porţiunea B este ligand la

receptori- porţiunea A este enzimă cu

acţiune pe o ţintă moleculară. Prin conversie lizogenică, aceeaşi

toxină poate fi produsă de specii diferite.

Lezarea structurilor gazdei

Exotoxinele produse de metabolism bacterian de natură proteică eliberate în mediul extracelular de

bacterii gram-pozitive şi gram-negative acţiune specificăRol: botulism difterie tetanos

Lezarea indirectă

Efectul sensibilizării la antigene microbiene

Reacţii de tip I - anafilactice

Reacţii de tip II – citolitic-citotoxice

Reacţii de tip III – prin complexe immune

Reacţii de tip IV – sensibilizare întârziată

Antigenitate versus toxicitate

o Exotoxinele sunt antigene, dar doza toxica fiind mai mica decât doza imunogenă, gazda moare înainte să producă anticorpi.

o Exotoxinele detoxifiate în condiţii care le prezervă imunogenitatea = anatoxine (toxoizi) - folosite ca vaccinuri

o Ac. apăruţi după vaccinare cu o anatoxină se numesc antitoxine

Patogenitate prin sinergism microbian

o Sinergism viro-bacterian – gripa dezorganizează transportul mucociliar şi creşte receptivitatea la suprainfecţia cu Staphylococcus aureus, care la randul său creşte titrul infecţios al virusului gripal în plămâni.

o Sinergismul bacteriilor anaerobe cu cele aerobe – bacteriile aerobe consuma oxigenul iar bacteriile anaerobe inhibă fagocitoza

o “piraterie” – Haemophilus influenzae foloseşte hemaglutinina filamentoasă produsă de Bordetella pertussis la pacienţii cu tuse convulsivă

Apărarea antimicrobiană

Bariere şi mecanisme

Înnăscute – nespecifice (externe, interne)

Dobândite – specifice (răspuns imun)

Bariere şi mecanisme nespecifice externe

Bariere tegumentare

mecanică (tegument intact, exfoliere)

ecologică – microbiota rezidentă (gram+)

chimică – pH uşor acid

Barierele mucoaselor

mecanică – epitelii pavimentoase stratificate sau secretorii

glicoproteică – mucus (antagonizează aderenţa bacteriilor)

chimică (lizozim)

ecologică – microbiota indigena

Particularităţi ale apărării nespecifice

Tractul respirator Filtrarea aerodinamica Sedimentarea particulelor de 5-10µ Macrofagele alveolare fagociteaza

particulele mai mici de 5µ Transportul mucociliar – intr-o ora

indeparteaza 90% din bacteriile inhalate

Particularităţi ale apărării nespecifice

Orofaringe Bariera mecanică – spălare

salivară, descuamare epiteliu, masticaţie, deglutiţie

Barieră chimică (salivară) Bariera ecologică – streptococi

orali

Particularităţi ale apărării nespecifice

Stomac – bariera acidă (pH aprox 2)

Intestin Bariera mecanică – spălare (mişcări

peristaltice şi secreţii digestive) Barieră chimică (săruri biliare) Bariera ecologică (microbiota

indigena din ileon-colon)

Particularităţi ale apărării nespecifice

Caile urinare Bariera mecanică – spălare in

sens unic prin fluxul urinar Barieră chimică (pH acid,

osmolaritate mare)

Particularităţi ale apărării nespecifice

Caile genitale feminine - vaginul Bariera mecanică – descuamarea

epiteliului pavimentos Barieră chimică (pH acid) Bariera ecologica - lactobacili

Bariere antimicrobiene nespecifice ale mediului intern

Mecanice – ţesut conjunctiv dens Chimice:- interferoni (prima linie de apărare antivirală)- reactivi de fază acută (CRP, fibrinogen,

protrombina, α1-antitripsina)- sistem complement Celulare – sisteme fagocitare (granulocitar,

reticulo-endotelial)

Imunitatea antimicrobiană

Clasificare

Activă naturală – după infecţie, la gazde imunocompetente – induce memorie imunologica, este de

durata artificială – după vaccinarea unei persoane

imunocompetente- induce memorie imunologica, persista un

interval destul de lung

Clasificare

Pasivă naturală – anticorpi materni transmişi transplacentar

sau prin lapte- dureaza pana la catabolizarea Ig materne artificială – injectare de anticorpi preformaţi- este activa imediat- este activa si la gazda agamaglobulinemica- dureaza pana la catabolizarea Ig injectate

Mecanismele imunitatii antimicrobiene

Bariera imuna a epiteliilor secretorii Anticorpii secretori – in principal IgA, mai putin IgM

Bariera imuna a corionului mucoaselor si dermului Sistemul IgE-mastocit

Mediul intern si tesuturile Reactii de neutralizare - IgG1 Reactii de opsonizare – IgG - contra bacteriilor cu

structuri de invelis antifagocitare Reactii bacteriolitice si citolitice – anticorpi umorali Imunitatea celulara – limfocite T specific

sensibilizate, in infectii cu bacterii facultativ sau obligat intracelulare

Apararea imuna a nou-nascutului

- Nou-nascutul are capacitatea de a monta raspuns imun

- Este lipsit de experienta antigenica- Nu are efectori imunitari proprii sau memorie

imunologica- Imunitatea este pasiva – anticorpi materni:

- IgG transplacentar- IgA prin lapte

- IgM si limfocitele specific sensibilizate nu traverseaza bariera placentara

Apararea imuna a nou-nascutului

- Rata catabolismului Ac materni versus rata sintezei Ac proprii determina:

- Hipogamaglobulinemia fiziologica si “fereastra imuna” din lunile 2-4

- Nivelul Ig al adultului este atins:- la 1 an pentru IgM- la 5-8 ani pentru IgG- la 10-11 ani pentru IgA

Consecintele statusului imun al nou-nascutului

- Receptivitate crescuta la infectiile cu bacili Gram negativi (absenta IgM) si microorganisme facultativ si obligat intracelulare (absenta limfocitelor T specific sensibilizate)

- Semnele clinice ale bolilor infectioase sunt discrete (imaturitatea raspunsului inflamator)

- Depistarea IgM – diagnosticul infectiilor congenitale (e.g. sifilis congenital)

- Calendarul vaccinarilor:- Vaccinarile care vizeaza raspunsul imun celular

trebuie facute nn la termen- Vaccinarile care vizeaza raspunsul imun umoral incep

in fereastra imuna