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9 PATOGENIA DE LA INFECCIÓN BACTERIANA - Coggle Diagram
9 PATOGENIA DE LA INFECCIÓN BACTERIANA
GLOSARIO
MICROBIOTA
--- Flora microbiana que hay en personas sanas.
NO PATÓGENO
--- Un microorganismo que no es patógeno que puede formar parte de mi la microbiota normal.
INVASIÓN
--- Proceso por el que las bacterias, parásitos, animales, hongos y virus penetran las células del hospedador y se diseminan.
PATÓGENO OPORTUNISTA
--- Microorganismo con el potencial de producir una enfermedad solo cuando el hospedador esta
inmunodeprimido
.
INFECCIÓN
--- Multiplicación de un microorganismo infeccioso dentro del organismo.
PATÓGENO
--- Microorganismo que causa una enfermedad
PORTADOR
--- Persona o animal con una infección asintomática que puede transmitir
PATOGENICIDAD
--- Potencial de un microorganismo infeccioso de producir una enfermedad
ADHESIÓN
--- Proceso por el que la bacteria se une a la superficie de las células hospedadoras
SUPER-ANTIGENO
S --- Toxinas formadas por proteínas que activan el S. Inmunitario fijándose al complejo mayor de histocompatibilidad.
TOXIGENICIDAD
--- Potencial de un microorganismo de producir una toxina qe contribuye a la enfermedad.
VIRULENCIA
--- Potencial cuantitativo de un microorganismo de producir una enfermedad.
IDENTIFICACIÓN DE LAS BACERIAS QUE CAUSAN ENFERMEDADES
Bacterias patógenas --- El serotipo Typhy de la Salmonella
Bacterias causantes de enfermedades --- Streptococcus pneumoniae, Staphylococcus aureus
Robert Koch --- Los
postulados de Koch
(1884) demuestran patogenicidad bacteriana en un modelo de infección in vitro
Bacterias que
no siguen
los postulados de Koch
No in vitro
Treponema pallidu (sifilis) y Mycobacterium leprae (lepra)
In vitro
Neisseria gonorrhoeae (gonorrea)
1 --- El microorganismo debe estar en todos los casos de la enfermedad y su distribución debe concordar con las lesiones observadas.
2 --- El microorganismo se debe cultivar in vitro.
3 ---- Cuando este tipo de cultivo puro se inocula en un animal susceptible, debe causar la enfermedad típica.
4 --- El microorganismo se debe aislar de nuevo a partir de las lesiones de las enfermedades producidas en forma experimental.
Clasificación de las bacterias
Patógenas oportunistas
Solo causan enfermedad en personas inmunodeprimidas y débiles.
Especies de Pseudomonas, Stenotrophomonas maltophilia, levaduras y hongos.
No patógenas
Patógenas
Presencia anormal --- Mycobacterium tuberculosis (tuberculosis) y Yersinia pestis (peste)
Forman parte de la microbiota normal de los seres humanos --- E. coli
Postulados moleculares de Koch
--- Estudio de los genes vinculados con la virulencia.
2 --- La inactivación especifica del gen vinculado con el rasgo de virulencia sospechado debe provocar una reducción medible de la patogenicidad o virulencia.
3 --- La inversión o sustitución del gene mutado con un gen natural debe restablecer la patogenicidad o virulencia.
1 --- El fenotipo debe tener una estrecha relación con las cepas patógenas de la especie y no con las cepas no patógenas.
PCR (Reacción en cadena de la polimerasa)
Cuando unos microorganismos patógenos son difíciles o imposibles de cultivar por lo que no se puede establecer l causa de la enfermedad por medio de los postulados de Koch.
Se utiliza para amplificar las secuencias de ácidos nucleicos especificas de cada microorganismo.
Para la enfermedad de Whipple (Tropheryma whipplei), angiomatosis bacilar (Bartonella henselae), ehrlichiosis monocítica humana (Ehrlichia chaffensis), síndrome pulmonar por hantavirus (virus Sin nombre) y sarcoma de Kaposi (herpesvirus humano 8).
TRANSMISIÓN DE LA INFECCIÓN
Algunas bacterias de animales a humanos de manera
accidental
en productos alimenticios--- Especies de Salmonella y Campylobacter
Otras bacterias en los humanos de manera
involuntaria
, no se han adaptado a las personas y la enfermedad es grave --- Y. pestis (peste) a través de las pulgas, Bacillus anthracis (carbunco) viven en el medio ambiente y se transmite por el pelo natural de animales infectados.
Especies de Clostridium están en medio ambiente y se transmiten a través de su ingestión --- gastroenteritis por C. perfringens y C. botulinum (botulismo) o por la heridas infectadas por tierra --- C. perfringens (gangrena gaseosa) y C. tetani (tétanos)
Manifestaciones clínicas
de las enfermedades --- diarrea (Vibrio cholerae, E. coli), tos (M. tuberculosis), secreción genital, facilitan su transmisión
Transmisión a través de las manos --- S. aureus en la narinas, las manos recogen los estaflococos y tocan a otras personas.
Vías de entrada de bacterias patógenas
+ frecuentes son los sitios donde las mucosas se unen con la piel --- aparato respiratorio (vías respiratorias superiores e inferiores), tubo digestivo (boca), aparato genital y urinario. Las área anormales de mucosas y piel --- laceraciones, quemaduras y otras lesiones.
Las Bacillus anthracis y especies de Clostridium elaboran esporas para proteger el ácido nucleico del microorganismo de factora ambientales (LUV, desecación, detergentes químicos y pH extremos), garantizando su supervivencia en ambientes externos, incluidos los alimentos que ingiere el humano. Después de ser ingeridas las esporas germinan para formar una estructura vegetativa y metabólica activa.
PROCESO INFECCIOSO
1 --- Las bacterias generan enfermedades al adherirse a las células epiteliales del hospedador ---
Sitio primario de infección
2 --- Las bacterias se multiplican y diseminan directamente a través de los tejidos o por el S. Linfático hasta el torrente sanguíneo --- Infección (bacteriemia) transitoria o persistente
3 --- La bacteriemia permite la diseminación de las bacterias en el organismo hasta llegar a los tejidos que son adecuados para su multiplicación.
EJM
--- Proceso infeccioso de la neumonía neumocócica (S. penumoniac), proceso infeccioso de la cólera (ingesta de V. cholerae)
GENÓMICA Y PATOGENICIDAD BACTERIANA
ISLAS DE PATOGENICIDAD (PAI)
Son grandes grupos de genes organizados (de 10 a 200 kb) y relacionados con patogenicidad que se ubican en el cromosoma bacteriano.
PROPIEDADES
Aparecen en el genoma de patógenos de una especie, más no en los miembros no patógenos.
Son grandes
Poseen uno o más genes de virulencia
Tienen una relación guanina-citosina (G+C) distinta del resto.de genomas bacterianos
Suelen estar vinculados con genes de tRNA
Estan relacionados con elementos genéticos del movimiento
Poseen inestabilidad genetica
Representan estructuras de mosaico con componentes adquiridos e distintos momentos
Sus propiedades sugieren que se originan a partir de la transferencia genética de una especie ajena.
ELEMENTOS GENÉTICOS MÓVILES
Es una mecanismo principal para el intercambio de información genética entre las bacterias junto a la transformación natural
Algunos elementos genéticos móviles transmisibles son plásmidos, transposones y bacteriófagos (gafos)
TRANSFORMACIÓN
--- Cuando el ADN de un microorganismo es liberado al ambiente y tomado por otro microorganismo que lo reconoce y lo fija a él.
1 --- Los genes que codifican factores de virulencia son transportados por los plásmidos, transposones o fagos
PLÁSMIDOS
--- Fragmentos extra cromosómicos de DNA con potencial para multiplicarse
TRANSPOSONES
--- segmentos altamente móviles de DNA
BACTERIOFAGOS
--- Otro mecanismo por el cual se transporta DNA de un microorganismo a otro
2 --- El resultado es la recombinación entre el DNA extra cromosómico y el cromosómico --- Recombinación ilegítima o no homóloga
3 --- Después de esta recombinación, los genes que codifican factores de virulencia se tornan cromosómicos
4 --- La transferencia de estos elementos genéticos móviles entre miembros de una sola especie o diversas especies, tiene como resultado la transferencia de factores de virulencia, incluidos genes de resistencia antimicrobiana.
Las bacterias son haploides y tienen interacciones genéticas limitadas que pueden cambiar sus cromosomas y modificar su adaptación y supervivencia a determinados entornos.
La conservación de los genes cromosómicos es las bacterias hace que puedan ser clonadas
REGULACIÓN DE LOS FACTORES DE VIRULENCIA BACTERIANA
Las
señales + frecuentes
--- temperatura, disponibilidad de hierro, osmolalidad, fase del desarrollo, pH y determinados iones (Ca) o nutrientes
EJM:
Medio con poco hierro
--- El gen de la toxina diftérica de Corynebacterium diphtheriae.
Temperatura
--- La expresión de los genes de virulencia de B. pertussis, V. cholerae
pH
--- Los factores de virulencia de V. cholerae
Osmolalidad
--- Hasta 20 genes adicionales de V. cholerae
Una serie de señales ambientales regulan la expresión de los genes de virulencia.
Las bacterias patógenas han creado S. complejos de transducción de señales para regular los genes que son importantes para la virulencia
FACTORES DE VIRULENCIA BACTERIANA
NECESIDADES DE HIERRO
El hierro es un nutriente esencial para la proliferación y metabolismo de casi todos los microorganismos
Es un cofactor esencial de procesos metabólicos y enzimáticos.
La capacidad que tiene un microorganismo patógeno de obtener con eficiencia hierro a partir del hospedador es indispensable para causar enfermedad.
La reserva de hierro repercute en la virulencia de muchos microorganismos patógenos
El decremento de hierro disponible es importante en la patógenia
La deficiencia de hierro en el ser humano influye en el proceso infeccioso
FUNCIÓN DE LAS BIOPÉLICULAS BACTERIANAS
BIOPELÍCULA
--- Es un conglomerado de bacterias interactivas adheridas a una superficie sólida o unas a otras encerradas dentro de una matriz de exopolisacáridos.
Las biopelículas forman una capa viscosa sobre la superficie sólida y existen en toda la naturaleza.
Una vez forma la biopelícula, se acumulan moléculas producidas por la bacteria, lo que modifica la actividad metabólica de la bacteria.
Algunas de las bacterias en la biopelícula exhiben gran resistencia a los a los antimicrobianos, por lo que es difícil tratar infecciones ligadas a biopelículas.
Las biopelículas son importantes en las infecciones que son persistentes y difíciles de tratar --- Fibrosis quística (P. aeruginosa), infecciones del catéter venoso central por Staphylococcus epidermidis y S. aureus.
SISTEMAS DE SECRECIÓN BACTERIANOS
TIPO 2
--- Dependiente de Sec. Utiliza el Sec general para transportar las proteínas al periplasma y crea un canal en la membrana externa formando por un complejo especial de proteínas formadoras de poros. Se utiliza para secretar porciones de toxinas bacterianas tipos A y B, como toxina de cólera.
TIPO 3
--- Independiente de Sec; dependiente del contacto. Es igual que el tipo 1. Esta se activa al contacto con una célula hospedadora eucariota, fomenta el transporte de proteínas directamente desde el interior de la bacterias hasta el interior de la célula hospedadora utilizando un inyectosoma; cunado se encuentran en el citoplasma de la célula hospedadora, las proteínas transportadas pueden manipular las funciones de la célula.
TIPO 1
--- Independiente de Sec. "Sistema de secreción ABC". No interactúan con las proteínas que han sido transportadas a través de la membrana citoplasmática por el S. Sec.. En su lugar, estos sistemas translocan proteínas a través de las membranas tanto citoplasmática como externa.
TIPO 4
--- Independiente de Sec. Consiste en un complejo de proteínas que forma un "túnel" capaz de transportar directamente proteínas o DNA.
Las bacterias gramnegativos poseen otros 6 mecanismo de secreción (SS 1 a 6), estos se subdividen en los dependientes y no dependientes del Sec:
TIPO 5
--- Dependiente de Sec. Utiliza el Sec general para exportar un auto transportador al periplasma; de ahí se transporta a sí mismo a través de la membrana externa.
Las bacterias grampositivas y gramnegativos tienen una
vía de secreción general
, la cual es el principal mecanismo de secreción proteica (Sec).
TIPO 6
--- Independiente de Sec. Es la + reciente. Participa en la secreción de proteínas de virulencia en V. cholerae y P. aeruginosa.
Estos sistemas participan en las funciones celulares como el transporte de proteínas que forman las pilosidades o flagelos y en la secreción de enzimas o toxinas hacia el medio extracelular.
Esta vía participa en la inserción de la mayor parte de proteínas de la membrana bacteriana y proprociona la vía principal para que las proteínas atraviesen la membrana citoplasmática bacteriana.
Son importantes en la patogenia de la infección y son indispensables para la interacción entre bacterias y células eucariotas del hospedador.
HETEROGENEIDAD ANTIGÉNICA
Las estructuras de superficie de las bacterias tienen gran heterogeneidad antigénica que se utiliza como parte de un sistema de clasificación.
El tipo antigénico de la bacteria en ocasiones indica la virulencia, relacionado con la naturaleza clonal de la bacteria patógena., aunque no constituya el facto de virulencia.
Otras bacterias y microorganismo tienen la capacidad de realizar cambios frecuentes en l forma antigénica de sus estructuras de superficie in vitro y quizás in vivo --- Borrelia recurrentis (fiebre)
El cambio frecuente de formas antigénicas permiten al gonococo evadir al S. Inmunitario del hospedador sobreviviendo y causando la enfermedad
Los tipos antigénicos para determinada cepa aislada de la especie permanecen contantes durante la infección y en el subcultivo de la bacteria.
PATOGENICIDAD INTRACELULAR
Evitan la fusion del fagosoma con el lisosoma yviven dentro de fagosoma
Muchas bacterias viven dentro de células no fagocíticas.
Algunas bacterias viven y crecen dentro de los polimorfonucleares, macrófagos o monocitos gracias a una serie de mecanismos:
Son resistentes a las enzimas lisosómicas y sobreviven dentro del fagolisosoma
Evitan la entrada a los fagolisosomas y viven en el citosol del fagocito
FACTORES ANTIFAGOCÍTICOS
Otras bacterias poseen
factores de superficie
que impiden la fagocitosis --- S. pneumoniae, N. meningitidis
Otras bacterias poseen
cápsulas de polisacaridos
--- S. pyogenes posee una proteína M / N. gonorrhoeae posee pilosidades
Otras evaden la fagocitosis al
absorber
los componentes del hospedador sano en su superficie celular --- S. aureus posee una proteína A de superficie que se une a la porción Fc de IgG
Loa
anticuerpos
contra un tipo de factor anti fagocítico protegen al hospedador de ese tipo antigénico, pero no contra la de otros tipos antigénicos del mismo factor.
Las bacterias patógenas son aniquiladas una vez que las ingieren los polimorfonucleares o macrófagos
Unas cuantas bacterias producen
factores solubles o toxinas
que inhiben la quimiotaxia de los leucocitos y evaden la fagocitosis --- Capnocytophaga y Bordetella
ENZIMAS
ENZIMAS QUE DEGRADAN TEJIDOS
Lecitinasa y colagenasa
degradan colágena y fomentan la diseminación de la infección en tejidos --- C. perfringens.
Coagulasa
---Contribuye a la formación de paredes de fibrinas. Provoca deposito de fibrina en la superficie de los estreptococos. Actúa en conjunto con una serie de factores sanguíneos para coagular el plasma --- S. aureus
Hialuronidasas
--- Enzima que hidrolizan ácido hialurónico y a la diseminación en los tejidos --- Estafilococos, estreptococos y anerobios.
Citolisinas
--- Disuelven a los eritrocitos (hemolisinas) o aniquilan células hísticas o leucocitos (leucocidinas)
La
estreptolisina O
--- Producida por el estreptococo del grupo A, es oxigeno-lábil, por lo que puede ser oxidada desactivada pero se reactiva con sustancias reductoras.
La
estreptolisina S
--- Producida por el mismo estreptococo que es inducida en el suero y oxigeno-estable, que no es antigénica.
PROTEASAS IGA1
IgA
--- Anticuerpo secretor de las mucosas. Puede ser IgA1 o IgA2
Algunas bacterias producen esta proteasa que degrada a las IgA1 en prolina-treonina o prolina-serina en la región bisagra e inactiva su función de anticuerpo.
Es un factor de virulencia para las bacterias patógenas N. gonorrhoeae, N. meningitids, H. influenzae y S. pneumoniae; cepas de Prevotella melaninogenica, algunos estreptococos.
Algunas bacterias producen enzimas que no son toxicas en si pero participan en el proceso infeccioso.
TOXINAS
ENTEROTOXINAS
Son exotoxinas relacionadas con enfermedades diarreicas
Muchas pertenecen a la familia de toxina tipo III.
EJM:
V. cholerae
--- Enfermedad diarreica epidérmica (cólera)
Cepas de S. aureus
--- Producen enterotoxinas mientras proliferan en carnes, lácteos u otros alimentos.
Cepas de Y. enterocolitica, Vibrio parahaemolyticus, especies de Aeromonas y otras bacterias
EXOTOXINAS
6 --- Se convierte en toxoide antigénico y no tóxico con formalina, ácido, calor, etc.
7 --- Altamente tóxica
5 --- Muy antigénicas. La antitoxina neutraliza a la toxina.
8 --- Por lo general se unen con receptores específicos en las células
4 --- Relativamente inestable
9 --- Por lo general no causan fiebre en el hospedador.
3 --- Polipéptidos con PM de 10 000 a 900 000.
10 --- Con frecuencia reguladas por genes extra cromosómicos (plásmidos)
2 --- Producidas por bacterias grampositivas y gramnegativas.
EJM: Tetanopasmina, toxina alfa, toxina diftérica, toxina colérica, enterotoxinas, TSST-1 y enterotoxinas, hemolisinas y exotoxinas A.
1 --- Excretada por células vivas y su concentración es elevada en un medio líquido.
ENDOTOXINAS
1 --- Se encuentran en la membrana externa de los bacilos gramnegativos y son liberados cuando la bacteria muere y en parte de su crecimiento.
"Lipopolisacáridos de las bacterias gramnegativas"
3 --- Poseen 3 regiones principales:
Los otros 2 componentes --- Son un núcleo de oligosacáridos y un polisacárido de antígeno O exterior.
Dominio A de lípido --- Región reconocida por el S. Inmunológico y es el componente de la estimulación de citocina.
6 --- No se convierten en toxoides.
7 --- Moderadamente tóxicas
9 --- Provoca fiebre (causa de la liberación de IL 1 y otros mediadores), leucopenia e hipoglucemia, hipotensión y choque con hipoperfusión de los órganos vitales, coagulación intravascular y muerte por difusión masiva de órganos.
2 --- Solo está en bacterias gramnegativas
8 --- No existen receptores específicos en las células.
5 --- Débilmente inmunógenas, los anticuerpos son antitóxicos y protectores.
10 --- La síntesis es controlada por genes cromosómicos.
4 --- Relativamente estable.
PEPTIDOGLUCANO DE LAS BACTERIAS GRAMPOSITIVAS
Esta formado por macromoléculas entrecruzadas que rodean las paredes bacterianas
El peptidoglucano liberado durante la infección comparte actividades biológicas de los LPS aunque es mucho menos potente que este.
Estas bacterias poseen mucho + peptidoglucano en la pared celular que las bacterias gramnegativas.
INVASIÓN DE LAS CÉLULAS Y TEJIDOS DEL HOSPEDADOR
5.Estudios in vitro con células de tejidos en cultivos han ayudado a clasificar los mecanismos de la invasión.
La producción de toxinas y otros propiedades de virulencia son independientes de la capacidad que tiene la bacteria para invadir las células.
Algunas bacterias se multiplican dentro de las células hospedadoras, pero otras no lo hacen.
Las bacterias invaden permanecen encerradas en vacuolas compuestas de la membrana celular del hospedador, o la membrana de la vacuola puede disolverse y las bacterias pueden dispersarse en el citoplasma.
Las células del hospedador tiene una participación muy activa en el proceso.
Algunas bacterias producen factores de virulencia que causan que las células del hospedador ingieran las bacterias.
INVASIÓN
--- Ingreso de bacterias a las células hospedadoras para causar enfermedad.
FACTORES DE ADHESIÓN
Entre más
hidrófoba
sea la superficie de la célula bacteriana, mayor es su adhesión a la célula hospedadora.
Muchas bacterias poseen
pilosidades
o
fimbrias
en su superficie que participan en la adhesión de la bacteria a la superficie de las células hospedadoras --- E. coli, estreptococo del grupo A (Streptococcus pyogenes).
Otros mecanismo específicos entre ligando y receptor han evolucionado para facilitar la adhesión bacteriana a las células hospedadoras
Las
fimbrias
contienen ácido lipoteicoico, proteína F y proteína M
El
Ác. lipoteicoico y la proteína F
inducen la adhesión del estreptococo a las células epiteliales bucales, que es controlada por la fibronectina que actua como molecula receptora en la célula del hospedador.
La
proteína M
actúa como molecula antofagocítica y constituye uno de los principales factores de virulencia.
Los
anticuerpos
que actúan contra determinados ligandos bacterianos que fomentan la adhesión pueden bloquear la adhesión y protegen al hospedador contra la infección.
Después de la adhesión, se produce cambios en el citoesqueleto de la célula hospedadora que permiten que el microorganismo sea absorbido por la célula.
Algunas veces los cambios de la molécula adhesina después de su fijación, desencadena la activación de genes de virulencia que fomentan la invasión o que tienen como resultado otros cambios patógenos.