Definitia Si Clasificarea Toxinelor Microbiene

PARTEA TEORETICĂ

Introducere

CAP.1. DEFINIȚIA ȘI CLASIFICAREA TOXINELOR MICROBIENE

În natură există un numar impresionant de microorganisme, dar dintre acestea, doar o mică parte au capacitatea de a se dezvolta intr-o inter-relație cu organismele superioare, dintre care, doar câteva sute sunt patogene.

Virulența și patogenitatea sunt cele două caracteristici reprezentative pentru bacteriile patogene. Patogenitatea (lb.greacă, pathos =boală, suferință; genia=nascut, produs) reprezintă capacitatea agentului patogen de a crea un proces infecțios manifestat prin boală, în momentul patrunderii în organismul sensibil prin orice mijloc (natural sau experimental) (Chifiriuc și colab.,2011). Virulența (lb.latină, virulentus=otravitor) înseamnă producerea de leziuni tisulare de către o tulpină patogenă. Virulența unei tulpini bacteriene este expresia cantitativă a gradului de patogenitate față de o anumită gazdă, care se concretizează prin: infecțiozitate (capacitate de colonizare); agresivitate (invazivitate); toxigenitate (toxigeneză) (Chifiriuc și colab.,2011).

Toxigenitatea (toxigeneza) este proprietatea definitorie a exprimării gradului de patogenitate al unei tulpini bacteriene.

Toxinele (lb.greacă-toxicon=otravă) pot fi: a. exotoxine – de natură proteică, cu acțiune predominant enzimatică, secretate în cantități foarte mici de către celulele bacteriene, predominant de către bacteriile Gram-pozitive, și endotoxine – nu au acțiune enzimatică, sunt de natură lipopolizaharidică (LPS), intră în structura peretelui celular al bacteriilor Gram-negative; sunt active biologic doar la concentrații mari, sunt secretate predominant de bacteriile Gram-negative (Mihăescu,note de curs,2013).

Clasificarea toxinelor bacteriene

În funcție de specia producatoare și ținând cont de fazele succesive ale evoluției unei culturi bacteriene (faza exponențială, staționară, sau de declin), toxinele pot: 1. să rămână asociate cu celula bacteriană producatoare – permanent sau temporar – și să fie eliberate doar în urma autolizei celulare ce are loc în faza de declin a curbei de evoluție a culturii bacteriene respective, sau: 2. pot fi eliminate la exteriorul celulei pe masură ce sunt sintetizate, aceasta avand loc în faza exponențială a dezvoltarii culturii bacteriene respective (Chifiriuc și colab.,2011).

Numai solubilizate în umorile organismului, în urma eliberării lor din celula bacteriană, toxinele pot să-și manifeste efectul toxic.

Ținând cont de aceste considerente, se deosebesc patru clase de toxine:

1.exotoxinele propriu-zise, sau toxinele eliminate în mediul extern – aparțin celulelor aflate în faza de creștere exponențială și staționară, de natură proteică, produse mai ales de bacteriile Gram-pozitive (ex.=toxinele stafilococice), dar și de unele Gram-negative (Pseudomonas aeruginosa). Exotoxinele nu se vor acumula în celula bacteriană ce le-a sintetizat, ci se vor găsi libere în mediul de creștere, dar nu datorită autolizei celulare ci, independent de celula producatoare, care își va păstra capacitatea de creștere și de multiplicare.

2.endotoxinele, sau toxinele constitutive ale pretelui celular – au structura chimică complexă de natură glico-lipidică, sau glico-proteică, sunt eliberate numai în urma dezintegrării peretelui celular (în faza de declin a culturii, niciodată în faza de creștere exponențială) pentru că sunt constituente ale membranei externe a peretelui celular, – sunt sintetizate doar de bacteriile Gram-negative.

3.toxinele citoplasmatice-localizate în celulă : au structură chimică exclusiv de natură proteică; pot fi eliberate doar după îndepărtarea (mecanic sau chimic) peretelui celular,ele fiind conținute în citoplasmă sau asociate membranei citoplasmatice; sunt sintetizate atât de bacterii Gram-pozitive (Clostridium difficile), cât și de bacterii Gram-negative (Shigella dysenteriae, Escherichia coli).

4.toxinele cu localizare mixtă: (endo si exocelulare) – în funcție de faza de evoluție a culturii bacteriene.

Astfel, în faza de creștere exponențială a culturii bacteriene, toxinele sunt secretate în mod parțial în mediul extracelular, dar în proporție semnificativă, ramân extracelular și se vor elibera în mediul extern în urma lizei celulare, în faza de declin a curbei de evoluție (toxina Bacilului tetanic, Bacilului botulinic).

În concluzie: – toxinele de natură LPS (lipo-poli-zaharidică) sunt endotoxine, care ramân asociate peretelui celulei producatoare și vor fi eliminate în mediul extracelular doar în urma lizei peretelui celular (în faza de declin a curbei de evolutie); sunt secretate exclusiv de bacteriile Gram-negative; toxinele de natură proteică, sau exotoxinele, sunt secretate în principal de bacterii Gram-pozitive și sunt eliminate în afara celulei bacteriene în faza de creștere exponențială, existand în mediul extern independent de celula producătoare.

În realitate, această diferențiere nu este categorică, deoarece există unele toxine de natură proteică ce aparțin endotoxinelor, pentru că rămân legate de celula producătoare, și, există unele toxine de natură LPS ce sunt eliminate în exteriorul celulei ce le-a sintetizat, ca și exotoxine.

Din aceste considerente s-a ajuns la o altă clasificare ce ține cont de: .1. compoziția chimică a toxinelor, conform căreia, majoritatea exotoxinelor sunt de natură proteică, iar endotoxinele sunt, în principal, de natură LPS; .2. compoziția chimică și de localizarea celulară (Raynaud și Alouf,1997).

.1.După compoziția chimică se disting două grupe:

1.1.toxine proteice: exotoxine produse de bacteriile Gram-pozitive; toxine proteice intracelulare ale unor bacterii Gram-negative (Bacilul(B.) pertusis,Yersinia(Y.) pestis ).

1.2.toxine glico-lipo-polipeptidice: sunt endotoxine cu țintă (tropism) clară asupra unui singur țesut (neurotoxina, cardiotoxine, enterotoxine); sunt pantrope – cu acțiune asupra mai multor categorii de tesuturi.

.2.După localizarea celulară se disting patru grupe de toxine:

Grupa 1: toxine de natură proteică (endotoxine) situate în interiorul citoplasmei celulei bacteriene Gram-negative (B.pertusis,Y.pestis). Ele se pot pune în evidență după ruperea peretelui celulei prin diferite metode: rupere mecanică, chimic, autoliză, sau enzimatic.

Grupa a 2-a: toxine de natură LPS, sau glico-lipo-peptidice, ce intră în structura peretelui celulei bacteriilor Gram-negative.

Grupa a 3-a: exotoxinele proteice propriu-zise (Corynebacterium diphteriae,Clostridium(Cl.) tetani) produse de majoritatea bacteriilor Gram-pozitive, dar și de unele bacterii Gram-negative (Pseudomonas aeruginosa).

Grupa a 4-a: toxine de natură proteică cu localizare mixtă, intra- și extra-celular, ce se evidențiază în cursul fazei de creștere logaritmică pe curba de creștere a culturii bacteriene (Cl.tetani, Cl.botulinum) (Raynaud,1997).

Exemple de exoenzime și exotoxine de la diferite specii bacteriene de interes medical:

Factori de virulență de natură proteică exprimați la tulpinile de Staphylococcus aureus

Staphylococcus(S.) aureus, fiind un germene patogen oportunist și ținând cont de factorii favorizanți în dezvoltarea infecțiilor (deficiențe de opsonizare, leziuni ale pielii, prezența de catetere intravenoase, proteze, infecții virale, introducerea intravenoasă de droguri, boli cronice), intervine major într-o serie de boli umane și animale datorită faptului că prezintă cea mai largă varietate de mecanisme de virulență dintre toate microorganismele patogene la om; posedă aproximativ 70 de factori de virulență pe care îi sintetizează controlat în diferite etape ale infecțiilor. Etapele infecțiilor cu S.aureus sunt: 1. colonizarea, 2. internalizarea, 3. invazia și diseminarea sistemică, 4. toxigeneza (Chifiriuc si colab., 2011).

Factorii de virulență pot fi asociați celulei bacteriene sintetizante sau pot fi exprimați extracelular. Proteinele extracelulare, ce constituie toxinele implicate în infecțiile invazive precum și în infecțiile neinvazive (infecții asociate protezelor ortopedice, cardio-vasculare sau persoanelor imunosupresate), aparțin uneia din următoarele categorii: receptine (adezine), toxine (invazine) și enzime.

În etapa de colonizare intervin:

1. Adezinele -asigură aderența S.aureus atât la proteinele plasmatice cât și la proteinele matricei extracelulare de pe dispozitivele medicale implantate conducand la infecții(L.G. Harris, 2002). Sunt două tipuri de adezine, numite și receptine, care mediază aderența la celulele eucariote și la dispozitivele medicale implantate (etapă importantă în inițierea infecției cu S.aureus și persistența acestuia în diferite situsuri ale organismului uman) (Kronwall & Johnsson, 1999). Primul grup este reprezentat de către receptinele asociate suprafeței celulare care se leagă covalent de peptidoglicanul conținut de peretele celular prin liganzii reprezentați de către molecule de fibrinogen, fibronectina, colagen, elastina. Aceste receptine sunt moleculele MSCRAMMs (microbial surface components recognizing adhesive matrix molecules), și anume: .1. proteina A, .2. proteinele de legare a fibronectinei (FnBPs: FnbpA și FnbpB),

.3. factorii clumping (ClfA și ClfB), . 4. proteina de legare a colagenului , și .5. proteina de legare a sialoproteinei osului (Bpb) ,(Chifiriuc și colab., 2011).

Al doilea grup este reprezentat de către receptinele secretate, sau moleculele de aderență secretate –SERAMs (Secretable Expanded Repertoire Adhesive Molecules): Efb-proteina extracelulară de legare a fibrinogenului (extracellular fibrinogen binding protein), Eap (extracellular adherence protein), Emp (extracellular matrix binding protein) și coagulaza.

Proteina A (Spa) -este exprimată de majoritatea tulpinilor de S.aureus pe suprafața celulei bacteriene și are ca scop evitarea fagocitozei prin legarea la domeniul Fc al IgG; este implicată în patogeneza afecțiunilor endovasculare prin legarea proteinei gC1qR prezentă pe suprafața trombocitelor aderate, dar și a factorului von Willebrand (vWF).

Ținând cont de faptul că proteina A are afinitate pentru IgG, este coniderat un reactiv important în imunologie.

FnBPs ( fibronectin binding proteins ) cu FnbpA și FnbpB – sunt eliberate în faza exponențială pe curba de creștere a culturii bacteriene la suprafața celulei secretante; sunt proteine de legare a fibronectinei, FnbpA, favorizând internalizarea S.aureus prin aderența la valvele lezate ale inimii.

Factorii clumping (ClfA și ClfB)- favorizează aderența S.aureus la suprafețele dispozitivelor medicale implantate( fiind principalele adezine care mediază legarea bacteriei la fibrinogen).

Proteina de legare a colagenului este implicată în infecțiile musculoscheletice ca artrita, osteomielita.

Bpb = Proteina de legare a sialoproteinei osoase,prezentă în infecțiile osoase și articulare .

EbpS = Proteina de legare a elastinei, promovează prezența și persistența S.aureus în plămâni, piele (țesuturi bogate în elastină).

Efb = Proteina extracelulară de legare a fibrinogenului este secretată în mediul de cultură în faza terminală a creșterii exponențiale; inhibă activarea clasică și alternativă a complementului.

Coagulaza – o proteină extracelulară, bifuncțională, implicată în formarea cheagului de fibrină prin trecerea fibrinogenului în fibrină, ce se leagă de protrombină ducând la coagularea plasmei recoltată pe anticoagulanți (citrat, oxalat).

Sinteza coagulazei de către tulpinile de S.aureus conferă potențial invaziv fiind, deci, un factor de virulență ce blochează accesul leucocitelor și a factorilor bactericizi (sintetizați de către organismul uman în plasmă) la locul exudatului inflamator.

Eap = Proteina extracelulară de aderență, sau adezina Eap- multifuncțională, prin care S.aureus leagă o serie de proteine plasmatice (fibronectina, fibrinogenul și protrombina) precum și proteine ale matricei extracelulare, având ca scop final producerea de boli cronice ca artrita, osteomielita, printr-o serie de mecanisme (interferă cu funcția limfocitelor T, favorizează internalizarea S.aureus în celulele epiteliale și fibroblaste, modulează răspunsul imun).

Etapa de internalizare este caracterizată prin interacțiuni specifice între anumite adezine (FnBPs, Eap) și celulele țesutului gazdă, ce asigură apoi supraviețuirea intracelulară a S.aureus care determină persistența bacteriei pe termen lung, situație ce rămâne neexplicabilă (ducând la reapariția infecțiilor, deși s-a efectuat tratament corect cu antibiotice).

Etapa de invazie și diseminare sistemică

Invazinele sunt proteine extracelulare secretate de S.aureus ce intervin în degradarea componentelor tisulare și în invazie. Acestea pot fi proteaze, lipaze, nucleaze, colagenaze, stafilokinaza (Sak), hialuronidaza.

Peptidele bactericide, denumite și α-defensine, ce sunt sintetizate de către gazde în scop de apărare, sunt neutralizate de către Sak, ceea ce favorizează diseminarea S.aureus în organismul gazdă prin eliberarea acestuia din cheagul de fibrină.

Exoenzime = exoproteine = proteine extracelulare, reprezintă factori de virulență secundari (enzime extracelulare) ce permit ca S.aureus să treacă de la fenotipul adeziv la cel invaziv transformând țesutul gazdă în nutrienți necesari dezvoltării S.aureus. Acești factori de virulență sunt prezenți și la stafilococul coagulazo-negativi(S.epidermidis).

Hemolizinele (citotoxine) sunt enzime, deși nu sunt prezentate alături de lipaze, lecitinaze, proteaze, nucleaze, hialuronidaze și colagenaze (exoenzime stafilococice) , au rol citopatic și citolitic asupra leucocitelor, hematiilor, limfocitelor, macrofagelor, trombocitelor, neutrofilelor, celulelor hepatice, limfoblaste, fibroblaste. Cele mai frecvente în patologia stafilococică la om sunt α și δ hemolizinele ce formează pori în membrana celulelor gazdă cu alterarea balanței ionice a celulelor, ceea ce duce la edem pulmonar și la sindromul de detresă respiratorie, conducând la vasoconstricție cu ischemie și necroză tisulară, pot conduce la distrugerea tecii de mielină declanșând artrita septică.

Lipazele și lecitinazele sunt enzime formatoare de pori în membrana celulelor eucariote, acționând la nivelul stratului lipidic de la nivelul tegumentelor a glandelor sebacee, modificându-i conținutul (citoscheletul). De asemenea, lipazele inactivează lipidele bactericide de la acest nivel.(Chifiriuc și colab., 2011).

Proteazele acționează prin hidroliza proteinelor conducând la peptide și aminoacizi ce contribuie la degradarea țesutului gazdă. Cele patru proteaze sintetizate de către Staphilococcus aureus sunt aureolizina (Aur-metaloprotează), două cistein-proteaze (staphopaina-Scp și proteaza- SspB) și o serin-protează, V8 (cu acțiune degradantă la toate clasele de Ig umane), enzime ce induc trecerea celulelor de Staphilococcus aureus, de la fenotipul adeziv la cel invaziv.

Hialuronidaza (hialuronat-liaza) distruge acidul hialuronic, component major ce intră în compoziția matrixului celular . Este un factor de invazie-difuziune(Chifiriuc și colab., 2011).

Factori de virulență de natură proteică exprimați de tulpinile familiei Streptococaceaea

Proteina M (adezină cu cele două clase structurale majore: clasa I și clasa II) este un factor de virulență al streptococilor de grup A, situată la suprafața membranei celulare: regiunea N-terminală este extracelulară, iar regiunea C-terminală este transmembranară; datorită organizării pe domenii structurale conferă o mare varietate antigenică datorită variabilității de secvență, motiv pentru care o persoană poate suferi infecții repetate cu Streptococcus(Str.) pyogenes grup A cu variante distincte ale structurii proteinei M- prezintă 150 serotipuri ale proteinei M. În absența Anticorpilor-antiproteină M, PMN( leucocite polimorfonucleare ) nu pot fagocita streptococii producători de proteină M (ceea ce le conferă virulență).

Proteina R – alt antigen de suprafață prezent la streptococul grup A.

Toxine si enzime : Str.pyogenes produce peste 20 de tipuri de molecule extracelulare.

1. Fibrinolizina (streptokinaza) acționează asupra plasminogenului din plasma umană transformându-l în plasmină, o enzimă proteolitică ce digeră fibrina și alte proteine. Este asociată cu aparțția glomerulonefritei poststreptococice. Este utilizată în tratamentul trombozelor venoase, emboliilor pulmonare, coronariene.

2. Dezoxiribonucleaza (DN-aza sau streptodornaza) se acumulează în exudatele purulente datorită lizei tisulare (amestecul de streptokinază și streptodornază sunt utilizate pentru lichefierea exudatelor favorizând pătrunderea antibioticelor,a drenării puroiului și țesuturilor necrozate; anticorpii anti-DN-ază sunt prezenți în infecțiile cutanate cu Str.pyogenes grup A.

3.Hialuronidaza , enzima ce favorizează diseminarea agentului bacterian la nivelul țesutului gazdă prin clivarea acidului hialuronic din substanța fundamentală a țesutului conjunctiv. Este o enzimă antigenică cu specificitate de tulpină ce determină sinteza de anticorpi specifici.

4. Exotixonele streptococice pirogene (eritrogene)- amplifică simptomele șocului toxic, au proprietatea de superantigene și se găsesc în trei variante (A,B,C) : a. exotoxina A – produsă de streptococul grup A și este asociată cu febra scarlatinoasă; b. exotoxina B- o cistein-protează extracelulară cu efect toxic asupra macrofagelor, determină rezistența streptococilor la fagocitoză, asigură supraviețuirea streptococului grup A în organismul gazdă și favorizează diseminearea bacteriană; c. peptidaza C5a, enzima proteolitică ce produce inhibiția trecerii fagocitelor la locul infecției.

5.Hemolizinele – streptolizina O(SLO) este antigenică, are proprietăți litice, este β-hemolitică, induce sinteza de anticorpi anti-SLO (ASLO). În infecțiile recente cu Str.pyogenes se observă o creștere semnificativă (peste 200 u/l) a titrului de Ac-ASLO. (anticorpi-antistreptolizina O).

6. Exotoxinele A și C pirogene, cu localizare faringeană, produc febra scarlatinoasă, erupția tegumentară aparută la 24 ore după infecția cu Str.pyogenes. În funcție de intrare, Str.β-hemolitic diseminează pe cale limfatică, apoi trece în sânge, producînd următoarele entități clinice: erizipelul streptococic cu poarta de intrare tegumentară, infecție acută a pielii și a țesutului cutanat datorită traumatismelor, arsurilor, inciziilor chirurgicale; gangrena streptococică (fasciita necrozantă)- în cazul infecției țesutului subcutanat și al fasciei, infecția uterină postpartum cu evoluție spre septicemie (febra puerperală), septicemia, bacteriemia, infecția generalizată datorită inciziilor chirurgicale sau a traumatismelor deschise.

Infecțiile locale cu streptococul β-hemolitic produc faringita care, la copii, se poate extinde la urechea medie, piodermita streptococică (impetigo), ce apare mai ales la copii prin infecția tractului superficial al tegumentului cu apariția de vezicule foarte contagioase; febra reumatică-sechela tardivă a faringitei, glomerulonefrita acută poststreptococică manifestată prin edem, hipertensiune, hematurie.

Streptococcus pneumoniae a fost izolat în 1881, este o bacterie Gram-pozitivă, catalazo-pozitivă, anaerobă, nesporulată, imobilă, grupată în perechi sau în lanțuri scurte, fermentează glucoza, produce α-hemoliză; celulele imbătrânite se colorează Gram-negativ , prezintă capsulă polizaharidică, se găsește în microbiota normală la 5-40% dintre indivizii umani și poate deveni parazit oportunist proucând bronșite, sinuzite, otite, pneumonii, meningite, speticemie. Are sensibilitate inaltă la optochin (Chifiriuc și colab., 2011).

Factori de virulență de natură proteică întâlniti la pneumococ

Pneumococul nu produce toxine, virulența este asigurată de către diferitele structuri aflate pe suprafața celulei bacteriene, care induc un puternic răspuns inflamator din partea gazdei (capsula polizaharidică fiind un factor major de virulență). Din cele aproximativ 500 de proteine de suprafață sintetizate de către pneumococ, doar câteva au rol de factori de virulență.

Sinteza de protează perturbă apărarea mucoaselor datorită hidrolizei sIgA (IgA1).

Sinteza de neuraminidază și de hialuronat-liază favorizează atașarea bacteriilor de celulele epiteliale prin clivarea acidului sialic din glicopeptidele și gangliozidele gazdei.O serie de proteine de suprafață facilitează aderența pneumococului la celulele epiteliale și endoteliale. Există o proteină, CpbA (complement binding protein), care inhibă activarea complementului (C) și fagocitoza (Jedrzejas,2001).

Pneumolizina este o proteină intracelulară care se eliberează în urma lizei celulei bacteriene prin autoliză și are ca rezultat formarea porilor transmembranari ce conduc la liza celulelor epiteliale ale tractului respirator, ușurând astfel tranzitul pneumococului în sânge ,inhibă mișcarea cililor celulelor epiteliului respirator, activează complementul și amplifică astfel procesul inflamator, din această cauză pneumolizina actionează asemănător proteinelor de fază acută PRC (proteina C reactivă).

Proteina A (PspA) este o proteină de suprafață a celulei bacteriene ce mărește gradul de virulență prin inhibarea activității complementului.

Genul Enterococcus cuprinde coci intestinali, Gram-pozitivi (diplococ intestinal -Tiercelin, 1899; Micrococcus zymogenes – Mac Callum și Hastings,1899; Str.faecalis, izolat pentru prima dată într-un caz de endocardită în 1906), facultativ anaerobi, de formă ovoidă, fac parte din microbiota normală; pot produce infecții umane purulente abdominale (datorită unor leziuni la nivelul tractului digestiv, ale tractului urinar, septicemii, endocardite, infecții ale căilor biliare, răni datorate arsurilor, SNC (sistemul nervos central), plămâni, țesuturilor moi, ale sinusurilor paranazale, urechea medie și internă, ochiul, rar țesutul periodontal, (Kayaogluand Qrstavik,2004).

Patogenitatea se manifestă în urma aderentei la țesutul gazdă,cu ajutorul adezinelor de suprafață (enterococcus surface protein), care sunt proteine cu greutate moleculară mare.

Celula bacteriană secretă o adezină AS ,o proteină cu rol în medierea contactului cu țesutul gazdă, unde induce secreția unei substanțe de legătură, BS (binding substance), de către celulele țesutului gazdă, ceea ce duce la formarea unui complex AS-BS ,care are calitatea de superantigen. Feromonii de sex sunt peptide mici de semnalizare, care induc secreția de AS.

Gelatinaza si hial-uronidaza sunt metaloproteaze extracelulare ce au în compoziție Zn (zinc), distrug tesuturile gazdei, declanșând răspunsul inflamator.

Citolizina, o proteo-enzimă ce produce liza PMN, a macrofagelor și a hematiilor, mai ales în anaerobioză (hemolizine β),acționnează prin modificarea microbiotei normale și favorizează colonizarea cu bacterii Gram-negative. Unele tulpini pot produce α-hemolizine.

Tulpinile de enterococ au capacitatea de a hidroliza esculina în prezența bilei, mediul de identificare în laborator conținând 0,2% esculină în soluție de NaCl 5% tamponată,test ce este pozitiv la 24 h pentru toate tulpinile de enterococ.

COCI GRAM-NEGATIVI DE IMPORTANȚĂ MEDICALĂ

Familia Neisseriaceae

Cuprinde următoarele genuri: Neisseria, Eikenella,Simonsiella și Alysella.

Din genul Neisseria doar două specii sunt patogene: 1. N.gonorhoeae( gonococul) ce produce gonococoza, blenoragia sau gonoreea cu prevalență mare în populație, rareori cu consecinte letale, deși produce complicații grave la femei și, 2. N.meningitidis ,sau meningococul, ce produce meningita cerebrospinală, infecțiile netratate putând fi letale, chiar dacă prevalența este scazută. Celulele bacteriene sunt așezate în diplo, față în față,ca două boabe de cafea, sau reniforme, sunt coci Gram-pozitivi, oxidazo-pozitivi.

Factorii de virulență de natură proteică întâlniti la Neisseria sunt reprezentați de secreția a două proteaze care au rol în clivarea moleculelor de IgA1 din secreția mucoasă de protecție.

Pilii (adezine)sunt structuri de natură proteică ce ajută bacteria să adere la suprafața celulei eucariote epiteliale, endoteliale, fagocite.

Proteinele membranei externe sunt adezine cu rol in aderență (Opa-proteine membranare cu rol in aderență) (Uneocom si colab.,2004).

Pil E (adezină) este o proteină majoră ce intră în structura fimbriilor,cu rol în aderență.

P.II (Opa) este o proteină ce intră in structura membranei externe,cu rol în invazie(invazină).

P.I Por), porină conținută în membrana externă, care intervine prin prevenirea formării de fagolizosomi, sau inhibă reacțiile oxidării în cascadă.

P.III (Rmp) sunt proteine din membrana externă a celulei bacteriene care au ca acțiune , blocarea activității bactericide a Anticorpi (Ac.) anti-P.I si LOS (lipooligozaharid).

Tbp1 și Tbp2 sunt receptori de transferină, cu rol în preluarea Fe (fier) de la organismul gazdă.

Lbp sunt receptori de lactoferină cu rol în preluarea Fe din lactoferina umană.

Neisseria meningitidis este un germene saprofit a carei singură gazdă naturală este omul; se află pe mucoasa tractului respirator superior, prezintă pili, dar nu au capsulă, în timp ce tulpinile invazive prezintă capsulă și pili, și pot produce meningita. Transmiterea se poate face pe cale aeriană, serotipul A este cel mai frecvent față de serotipurile B și C, pot duce la epidemii (Africa). Se izolează în sânge și LCR (lichid cefalo- rahidian) la pacienții infectați activ, putându-se ajunge la septicemii cu formă de purpura fulminans, urmată de leziuni necrotice și meningită.

COCI GRAM-NEGATIVI DE IMPORTANȚĂ MEDICALĂ

Familia Enterobacteriaceae cuprinde: Escherichia,Salmonella sp.,Shigella sp.,Proteus sp.; sunt bacilli Gram-negativi, nesporulați, aerobi, facultativ anaerobi, fermentează glucoza cu sau fără formare de gaz, catalazo-pozitivi (excepție Shigella dysenteriae serotip1). Unele specii fac parte din microbiota normală la om și animale, alte specii precum Salmonella,Shigella sunt patogene totdeauna. Sintetizează o mare varietate de toxine datorită structurii antigenice complexe.

Genul Escherichia – E.coli, bacili Gram-negativi, nesporulați, intră în compoziția microbiotei normale din intestinul omului și animalelor, unde îndeplinesc un rol semnificativ în sinteza vitaminelor din grupul B; pot deveni potențiali patogeni în condiții de dezechilibru (creșterea permeabilității barierei intestinale, compromiterea funcției de apărare) producând frecvente infecții ale tractului urinar (ITU) -peste 90% din totatul ITU (uretrocistite, cistite, nefrite, pielonefrite, ce pot duce la bacteriemii), digestive, ale plamanilor, chiar și ale sistemului nervos producând meningite, bronhopneumonii și septicemii la nou-născut, diareea adultului și enterita gravă a sugarului, în urma pătrunderii, proliferării și invadării mucoasei. Pot fi agenți etiologici ai peritonitei, infecții ale arsurilor, plăgilor, a vezicii biliare prin trecerea E.Coli din colon în sânge.

Factori de virulență de natură proteică exprimați la tulpinile de E.coli

Tulpinile patogene de E.coli secretă o serie de factori de virulență precum adezine (fimbrii,pili), invazine,toxine. Unele categorii de fimbrii (adezine) au rol în aderarea la mucoasa intestinului subțire declanșând sindromul diareei prin inhibarea resorbției ionilor de sodiu și apei.

Antigenele K sunt adezine de natură proteică (K88, la cobai și K99, la cal), mediază aderența in vitro și in vivo a bacteriilor la celulele epiteliale ale intestinului subțire (Burow,1976) .

Antigenul somatic O este de natură glico-lipo-polipeptidică, termostabil, rezistent la acțiunea alcoolului, formolului și acidului clorhidric.

Hemolizinele α , β produc liza hematiilor. Tulpinile nefropatogene produc hemolizine.

E.coli produce două enterotoxine: o enterotoxină termolabilă (TL) cu două variante antigenice(1 și 2) ce produce diareea apoasă neinflamatorie (tulpina ETEC=enterotoxina termolabilă de E.coli) și o enteroroxină termostabilă (TS),ce conține peptide mici (18-50 aminoacizi) care determină creșterea secreției de fluide și electroliți în diareea apoasă asemănătoare celei produse de toxina TL.

Proteina intimina , componentă a membranei externe a bacteriei, cu rol de adezină, este considerată factor de virulență pentru unele tulpini de E.Coli (EPEC= tulpini enteroparogene de E.coli), alte tulpini EPEC posedă fimbrii pentru aderența la celulele mucoasei intestinului subțire producând modificări ale citoscheletului și formează leziuni caracteristice, ce duc la diaree la copiii mai mici de 1 an.

În funcție de mecanismele de patogenitate, epidemiologie, serotip, de manifestările clinice, de modul de aderență, de capacitatea de a invada epiteliul intestinal, tulpinile de E.coli care determină tulburări diareice sunt împărțite în șase virotipuri sau patotipuri sau patovarietăți,iar cele extracelulare ( ExPEC-extraintestinal enteropathogenic E.coli) în două virotipuri . De exemplu, E.coli- 0157:H7 este serotipul asociat cu colita hemoragică, diareea sanguinolentă ce poate duce la purpura trombocitopenică și la sindromul uremic hemolitic (hipertensiune, letargie, convulsii, dureri de cap, trombocitopenie, encefalopatie, insuficiență renală, anemie hemolitică).

Genul Salmonella cuprinde bacili patogeni, Gram-negativi, mobili, necapsulați, lactozo-negativi, paraziți pentru animale și om, cu o variabilitate antigenică foarte mare (există 170 serotipuri, unele strict adaptate la gazda umană, sau la o specie animală ). Bacteria este agentul etiologic al salmonelozei, producând un spectru larg de maladii precum gastroenterită, bacteriemie, enterocolită. Salmonella(S.) sp. este izolată din scaun sau sânge, S.typhi, paratyphi A, paratyphi C fiind strict patogene pentru om, se transmit prin apa, alimentele contaminate de bolnavi sau purtători cronici, producând sindromul tifoidic (Chifiriuc și colab., 2011).

Factori de virulență de natură proteică exprimați de tulpinile de Salmonella sp.

Fimbriile de natură proteică mediază contactul și aderența celulelor bacteriene la celulele epiteliale ale gazdei, în funcție de tipul lor (fimbrii polare lungi (LP), fimbrii subțiri spiralate(curbi), fimbrii de tip 1 (Fim), fimbrii codificate de plasmide (PE) manifestând tropism specific pentru un anumit tip de celule, sau pentru celule aparținând diferitelor specii de animale.

Genul Shigella

Sunt bacili Gram-negativi, imobili, lactozo-negativi, fermentează glucoza, nu produc gaz. Se cunosc 4 specii de Shigella (Sh.): Sh.disenteriae (subgrupul A), Sh.flexneri (subgrupul B), Sh.boydii (subgrupul C) și Sh.sonnei (subgrupul D) și peste 40 de serotipuri ale celor 4 specii. Sunt bacili dizenterici aerobi, sau facultativ anaerobi, oxidazo-negativi, catalazo-pozitivi, fermentează glucoza fără producere de gaz, nu fermentează lactoza. Produc dizenteria bacilară (diaree sangvinolentă, deshidratare intensă, simptome nervoase) la om și la alte primate, colonizând tractul intestinal.

Infecția se transmite pe cale fecal-orală, prin alimente, apă contaminată, bacteria fiind foarte infecțioasă (necesare 10-100 celule).

Factori de virulență de natură proteică exprimați de tulpinile de Shigella sp.

Invazivitatea bacteriei în macrofage este promovată de secreția a celor 4 proteine Ipa (A,B,C,D) pe care Sh.flexneri le depozitează în citoplasma celulei bacteriene, pe care le transferă celulei gazdă după contactul cu aceasta, și a celor 6 polipeptide.

Unele persoane cu o anumită predispoziție (HLA-B27) și care se infecte prin dureri articulare, disurie, iritații oculare și poate dura luni, chiar ani, ducând la artrita cronică.

Genul Klebsiella(K.), alături de Enterobacter, Hafnia ,Seratia (KEHS), constituie grupul de enterobacterii,cuprinde 4 specii : K.pneumoniae –cea mai importantă pentru patologia umană, producând mai ales pneumonii, K.ozaenae – ce produce infecții ale tractului respirator cu tendință de cronicizare, K.rhinoscleromatis, agent al unor rinite cronice și K.oxytoca –agent al infecțiilor nosocomiale ( Chifiriuc si colab., 2011).

Factorul esențial al virulenței K.pneumoniae este capsula polizaharidică, ce permite rezistența la atacul fagocitelor, tulpinile capsulate fiind mai virulente decât cele necapsulate. La tulpinile virulente s-apus în evidență un complex extracelular toxic , format din lipopolizaharid , polizaharidul capsular și proteine. S-a demonstrat că , la soarece, acest complex injectat experimental , a fost letal (Chifiriuc si colab., 2011).

Grupul Proteus Morganella Providencia

Genul Proteus(P.) sp. cuprinde speciile: P.vulgaris – agentul etiologic al infecțiilor pulmonare, ITU, bactriemie (când are localizare extraintestinală), produce urează favorizând formarea calculilor, P.mirabilis – produce osteomielite, bacteriemii, meningoencefalite neonatale, artrite reumatoide, P.penneri și P.hauseri – agenți infectioși, iar P.stuartii (Genul Providencia) intervine în infecțiile la pacienții cu catetere urinare din sanatorii.

Genul Morganella –este un patogen oportunist, producând diareea călătorului.

Factorii de virulență de natură proteică exprimati de Proteus sp. sunt reprezentați de proteinele de membrană externă (OMP) mediind aderența, sunt mitogene pentru limfocitele B; fimbriile , cu rol în aderența la țesutul epitelial : MR/K, MR/P prin care aderă la fimbriile de tip I, similar celor de E.coli și fimbrii de tip P; flagelii cu rol în ascensiunea infecțiilor urinare ; ureaază și Ag.H foarte variabil; IgA-proteaze ; TDA , care generează proteine cu

α-cetoacizi ce acționează ca agenți chelatori de Fe (Chifiriuc și colab., 2011).

BACILI GRAM-NEGATIVI NON-FERMENTATIVI OPORTUNISTI DE IMPORTANTĂ MEDICALĂ

Pseudomonas(Ps.) aeruginosa –crește pe o mare diversitate de medii și produce un miros caracteristic de flori de tei, unele tulpini produc un picment, pioverdina (în mediile private de fier), fluorescent, ce colorează agarul, piorubina (roșu închis), sau piomelanina (picment negru) cu rol în virulență.

Este cel mai important agent infecțios nosocomial, uneori este rezident al microbiotei normale umane. Patogeneza infecțiilor cu Ps.aeruginosa este dată de numărul mare și de spectrul larg al factorilor de virulență, producând septicemii , ITU , pneumonii și infecții pulmonare cronice, infecții sistemice mai ales la pacienții cu arsuri severe ,la pacienții cu SIDA, cu fibroză chistică la cei imunocompromiși, dermatite, osteocondrite, endocardite (Kiska și Gilligan,2003).

Factorii de virulență de natură proteică întâlniți la speciile de Ps.aeruginosa sunt reprezentați de exotoxine și exoenzime care intervin în una din următoarele 3 etape:

1. Aderența bacteriană și colonizarea, 2. invazia locală și 3. infecția sistemică generalizată.

În etapa de aderență și colonizare, fimbriile (pilii de tip IV) de natură proteică ce conțin proteina structurală pilina, sunt adezine cu rol esențial în aderență care se pot relaxa sau contracta favorizând mișcarea în tirbușon, intervin în procesele de transformare genetică.

O protează produsă de Pseudomonas degradează fibronectina favorizând aderența la suprafața celulelor epiteliale sau de leziuni anterioare ale țesutului gazdă, procesul se numește aderență oportunistă, cu rol în producerea de keratite (la ochi) , ITU și a tractului respirator (adezina secretată de bacterie se atașează de N-acetilglucozamina din mucusul traheo-bronșic).

In etapa de invazie , Pseudomonas secretă 3 proteaze :1.elastaza, ce clivează colagenul IgA, IgG și proteinele complementului, lizează fibronectina și inhibă mobilitatea cililor, 2.proteaza alcalină (colagenaza), care, împreună cu elastaza, distrug substanța fundamentală a corneei și alte structuri de susținere ce conțin fibronectină și elastină (produc leziuni tisulare), și 3.fibrinolizina.

Alte 3 proteine cu rol invaziv sunt: citotoxina (leucocidina cu efect asupra neutrofilelor,dar și asupra majorității celulelor eucariote)- proteină formatoare de pori; două hemolizine-fosfolipaza C si lecitinaza ce acționează împreună pentru distrugerea lipidelor și lecitinei ducând la necroza tisulară și facilitează invazia bacteriană.

Ps.aeruginosa mai produce două proteine extracelulare, exoenzima S și exotoxina A (ETA) ,cu rol în diseminarea infecției.

ETA-un compus proteic (amestec de două fosfolipaze C ) cu 613 aminoacizi (cel mai toxic ), variind cantitativ în funcție de tulpină, efectul toxic manifestându-se maxim la nivelul ficatului , reducând cu până la 50% sinteza proteică (Shonger,1997),are activitate necrozantă.

Exoenzima S este o exotoxină de tip A-B cu rol în inhibarea acțiunii fagocitelor, favorizănd invazia (dar cu potențial toxic mai mic decât exotoxina A ), produsă în timpul curbei de creștere bacteriană în țesuturile lezate, poate fi detectată în sânge înaintea apariției bacteriei .

Genul Acinetobacter –cuprinde bacterii Gram-negative, comensale personalului medical și pacienților, dar patogeni nosocomiali importanți, preponderent în secțiile de terapie intensivă unde pacienții sunt ventilați artificial, producând pneumonii, endocardite, meningite, infecții cutanate, de plagă chirurgicală, oculare, ITU. Cel puțin 25% din indivizii sănătoși sunt purtători de Acinetobacter ca parte a microbiotei normale tegumentare (Schreckenberger și colab.,2003).

Factorii de virulență de natură proteică la Acinetobacter (care este considerat a avea potențial patogen redus ) sunt reprezentați de fimbrii cu rol în aderență, de sinteza de lipaze precum fosfolipaza C ( produc hemoliza ).