Bacteriología 2 Flashcards
¿Qué es la patogenicidad bacteriana?
Capacidad de las bacterias para causar daño en el hospedero
¿Qué es la virulencia bacteriana?
Concepto cuantitativo referido al grado de patogenicidad del microorganismo. Determina la severidad de la enfermedad.
Ej. Salmonella enteritidis requiere entre 10-100 millones de células para causar infección, mientras que Shigella flexneri o Shigella sonnei requieren solo 100 células, por ende, Shigella es más virulenta
Microorganismos y humanos
- La mayoría de los microorganismos que interactúan con nosotros son ambientales y no patógenos, no causan daño
- Un grupo más pequeño es la microbiota humana, que puede ser potencialmente patógena cuando hay algún problema o enfermedad de base, siendo patógenos oportunistas
- Un grupo aún más pequeño son los que siempre que estén en contacto con el humano va a ser patógeno y causar daño
Patógenos primarios
Bacterias que siempre que entren en contacto con el organismo humano, van a causar infección. Ej:
- Neisseria meningitidis
- Corynebacterium diphteriae
Patógenos oportunistas
Requieren que el hospedero tenga alguna patología de base o que haya sido intervenido con algún tipo de quimioterapia, que implique una baja de defensas. Se divide en:
- Microbiota normal: por ej E. coli, puede causar sepsis del recién nacido
- Microbiota intrahospitalaria (se caracterizan por la captura de genes de resistencia): por ej Pseudomonas aeruginosa y Acinetobacter, P. aeruginosa puede causar neumonía asociada a ventilación mecánica
Ciclo de infección
El hospedero susceptible es colonizado por patógenos, que activan sus factores de virulencia. El hospedero activa sus mecanismos de defensa (innatos y adaptativos); pero los patógenos pueden sobrepasarlos, produciendo una infección, que puede ser asintomática/subclínica o sintomática/clínica (o sea, enfermedad).
Algunos individuos quedan como portadores sanos posterior a la primoinfección, como pasa con Salmonella typhi, ya que provoca una infección sistémica y puede alojarse en vesícula biliar, liberándose por deposiciones permanentemente
Puertas de entrada más frecuentes
- Membranas mucosas (la principal): conjuntiva, tracto respiratorio, tracto digestivo, tracto genitourinario
- Piel (posterior a un daño mecánico): ruta parenteral
¿Cuáles son las puertas de salida?
Por lo general las puertas de salida de las bacterias son las mismas que las puertas de entrada
Mecanismos de patogenicidad: Invasividad
Habilidad para invadir tejidos, mediante:
- Colonización (incluye diseminación)
- Invasión de la célula por medio de proteínas extracelulares (invasinas)
- Evasión de la respuesta inmune
Mecanismos de patogenicidad: Toxicidad
Habilidad para producir toxinas. Se asocia a:
- Endotoxinas (Gram -)
- Exotoxinas: pueden actuar en el sitio donde se liberan o a distancia
Mecanismos de patogenicidad: Hipersensibilidad
Inducción de una respuesta inmune que puede ser exagerada o equivocada (son 2 distintas, no son lo mismo)
¿Cuáles son los factores de virulencia?
La mayoría de los factores de virulencia de bacterias son estructuras que favorecen los mecanismos de patogenicidad, como: cápsula, flagelos, fimbrias, sideróforos.
Si estas estructuras se retiran, la bacteria no pierde su viabilidad. Si bien puede afectarse su fisiología, impidiendo que pueda desenvolverse bien, sigue siendo viable, de modo que gran parte de los factores de virulencia son elementos accesorios
Invasividad: Colonización
Hay estructuras que deben asociarse a la adhesión entre la bacteria y el tejido blanco. Una de ellas determina especificidad en la adhesión y corresponde a las fimbrias o adhesinas
¿Qué son las fimbrias o adhesinas?
Estructuras que determinan tropismo hacia un tejido blanco a partir de receptores específicos. Estas poseen receptores específicos en el tejido del hospedero, permitiendo la interacción ligando-receptor. Sin embargo, hay otro tipo de estructuras, cuya adherencia es de tipo reversible inespecífica: lipopolisacáridos (LPS), ácidos teicoicos y lipoteicoicos, y otros componentes de la pared celular como el glicocálix y la cápsula
¿Quiénes producen fimbrias?
Antes se creía que solo las bacterias Gram (-) producían fimbrias, porque tienen pared celular de membrana citoplasmática y externa, ocurriendo esto:
1. Proteínas pueden anclarse a la membrana externa
2. Proteínas pueden atravesar la membrana citoplasmática
3. Proteínas pueden ser modificadas en el espacio periplásmico y ser capturadas por chaperonas que las llevan a otra proteína llamada Usher (las ensambla y proyecta al exterior)
4. Proteínas pueden reconocer receptores específicos en la punta de la fimbria
Ahora se sabe que esto también ocurre en Gram (+), donde participa la sortasa en la polimerización de adhesinas
¿Cómo se activan los factores de virulencia?
Se activan mediante un mecanismo de Quorum Sensing, es decir, debe haber una población bacteriana suficiente para alcanzar una concentración de estas moléculas, que señalizan al interior de las bacterias y activan la expresión del viruloma bacteriano
Expresión del viruloma bacteriano
Debe haber un número suficiente de bacterias para que se active el sistema de Quorum Sensing. Estas moléculas ingresan al interior de las bacterias y la virulencia se expresa plenamente
Bacterias invasoras
Hay bacterias que son capaces no solo de adherirse a la célula, sino también de invadirla, ingresando al citoplasma celular. Un ej. es Salmonella typhimurium, que ingresa por pseudofagocitosis, entrando en contacto con la superficie celular, lo que desencadena la secreción de moléculas para luego inyectarlas al interior de la célula. Así, la célula se prepara para ser invadida por la bacteria, que se multiplica dentro de endosomas, protegiéndose de ATB y respuesta inmune
Mecanismos de invasión: Zipper o cremallera
La interacción adhesina-receptor gatilla una cascada de señales que hace que la célula polimerice los filamentos de actina, logrando que el citoplasma y la membrana se cierren alrededor de la bacteria.
Ej: Yersinia, Listeria
Mecanismos de invasión: Trigger o gatillo
Bacteria inyecta proteínas a través del sistema de secreción tipo III o inyectisoma. Es como una jeringa que, una vez ha reconocido su receptor en la célula, pasa proteínas a través de ella, que activan la polimerización de la actina y forman pseudopodios, que permiten ingresar la bacteria a la célula.
Ej: Salmonella, Shigella
E. coli uropatogénica
Es causante de infecciones urinarias recurrentes. Pese al tto con ATB, esta bacteria puede volver a infectar. Esto es porque produce fimbrias, con las que reconoce receptores (uroplasminas) en las caveolas, donde genera una cascada de señalización que hace que otras caveolas migren a esa región formando un caveosoma, donde la bacteria ingresa en un estadio viable no cultivable y se multiplica al interior del caveosoma o endosoma, que luego migra a la membrana y se fusiona, permitiendo la salida de la bacteria
Factores de diseminación
- Hialuronidasa
- Colagenasas
- Neuraminidasa
- Estreptoquinasa y estafiloquinasa
Enzimas que producen hemólisis y leucolisis
- Lecitinasas
- Hemolisinas
- Coagulasas
Enzimas digestivas extracelulares
- Proteasas
- Lipasas
- Nucleasas
¿Qué factor es limitante para que la bacteria pueda colonizar?
El hierro (Fe3+), que es muy escaso en el humano por proteínas que lo capturan y lo ingresan a la célula, como la lactoferrina y la ferritina. Para secuestrar el hierro, la bacteria usa sideróforos (factores de virulencia) que compiten con lactoferrina y ferritina por obtenerlo, siendo capaces de quitarles el hierro, esencial para la multiplicación bacteriana
Defensas fagocíticas de las bacterias
- Evitar el contacto con fagocitos
- Sobrevivir dentro del fagocito
- Secretar toxinas bacterianas que matan a los fagocitos antes y después de la ingestión
Hay bacterias que producen cápsula, que es una estructura funcionalmente anti-fagocítica
Defensas inmunes de las bacterias
- Algunas bacterias desarrollan mimetismo molecular (disfraz antigénico)
- Persisten en sitios orgánicos inaccesibles a la respuesta inmune
- Varían antigénicamente (ej. Salmonella)
Sobrevivencia fagocítica (en el interior del fagocito)
Algunas bacterias son capaces de:
- Romper el endosoma o fagosoma y multiplicarse al interior del citoplasma
- Multiplicarse al interior del endosoma, previniendo la fusión con el lisosoma
- Sobrevivir al interior del fagolisosoma (estas son las más complejas)
Toxicidad
Es otro mecanismo de patogenicidad, se reconocen endotoxinas (LPS) y exotoxinas (proteínas)
Endotoxinas
Son exclusivas de bacterias Gram (-), ya que forman parte de la estructura de su pared externa. Su actividad biológica se asocia a la toxicidad del lípido A y la inmunogenicidad del antígeno O. Son menos potentes, estables al calor y se liberan por lisis bacteriana
Exotoxinas
Se producen tanto en Gram (-) como Gram (+). Son proteínas extracelulares y solubles, pudiendo actuar donde son liberadas o migrar a través de la sangre a otros tejidos. Tienen blancos específicos, son determinantes de virulencia y tienen alta potencia a muy baja concentración. Tienen características similares a las enzimas:
- Se denaturan por calor o ácidos
- Tienen elevada actividad biológica
- Poseen un sitio blanco específico, por ej: neurotoxinas, citotoxinas, leucocidinas, hemolisinas
¿Qué son los toxoides?
Las exotoxinas pueden producir toxoides, que son proteínas que pueden ser denaturadas, lo que hace que pierdan su actividad biológica, pero siguen siendo un buen inmunógeno capaz de generar una respuesta inmune protectora. Esto ocurre con las vacunas que utilizan el toxoide diftérico
¿Cómo evolucionan los rasgos de virulencia?
- Mediante mutación
- Mediante adquisición de nuevos genes
La tasa de mutación es muy baja, en cambio, la adquisición de nuevos genes ocurre más frecuentemente y se logra a través de mecanismos de transferencia genética horizontal
Bases genéticas de la patogenicidad
Están asentadas en el cromosoide bacteriano, pero los elementos móviles como plasmidios, transposones, integrones, fagos (virus que infectan solo a bacterias) e islas de patogenicidad son elementos fundamentales en la adquisición de nuevos genes que codifican para nuevos factores de virulencia
Mecanismos de adquisición de genes de virulencia
E. coli comensal ha ido cambiando, por mecanismos de conjugación mediada por plasmidios, transducción mediada por fagos y transformación mediada por islas de patogenicidad. Así una bacteria que no era virulenta se hizo patógena, dando origen a varios linajes. Algunos generan cuadros diarreicos, como E. coli enterotoxigénica, enteropatogénica, enterohemorrágica y enteroinvasiva (esta es prácticamente una Shigella), y otro tipo es la E. coli uropatogénica que genera infecciones urinarias
Factores que facilitan la emergencia de patógenos
- Hospedero susceptible: puede ser por edad, nivel nutricional, existencia de patologías de base o enfermedades crónicas (VIH)
- Exposición: ambiente sin urbanización, cuyo ecosistema ha sido dañado, por globalización
- Patógeno: por obtención de nuevos genes mediante mecanismos de transferencia genética horizontal, que han permitido ganar plasmidios de resistencia a ATB y factores de virulencia. Así, amplían su rango de hospedero
E. coli 0104-H4
Este apareció en 2011, y junto con E. coli 0157-H7 es productor de Shiga toxina, pero este es un híbrido; de hecho el % genético que comparten no es mayor a 10%.
Se generó por transferencia genética horizontal. El patógeno E. coli productor de Shiga toxina original tiene un fago lisógeno, cuyo genoma está inmerso en el cromosoide bacteriano y le aporta la capacidad de producir esta toxina
¿Qué le pasó a la E. coli productora de Shiga toxina original?
En algún momento el fago activó su ciclo lítico y se produjeron millones de copias, que compartieron nicho ecológico con una E. coli enteroagregativa que también tiene propiedades de virulencia. Las bacterias que se generaron por copia tienen adhesinas y plasmidios que codifican para estas. Los plasmidios permiten la formación de biopelículas en el intestino, por esto las diarreas prolongadas producen eventualmente sangre, porque pueden producir toxinas
¿Qué ocurrió al final con la E. coli productora de Shiga toxina original?
La bacteria se encontró con el fago, la infectó, entró en estado de lisogenia y su genoma se incorporó al genoma bacteriano, produciéndose un híbrido (E. coli 0104-H4), definido como arma de bioterrorismo, porque tiene multirresistencia a ATB, la capacidad de formar adhesinas para crear biopelículas a nivel intestinal y la capacidad de producir Shiga toxina.
Su principal foco es la población adulta joven
¿Quién causa daño al hospedero?
Muchas veces es la misma respuesta inmune del hospedero la que exacerba el daño que provoca la bacteria. En estos casos se produce hipersensibilidad
Reacciones de hipersensibilidad: Respuesta equivocada
Hay 4 tipos de reacciones, donde los tipos II, III y IV están asociados a infecciones bacterianas, siendo II y III mediadas por Ac y la IV por LT
Hipersensibilidad tipo II o citotóxica mediada por Ac (IgG)
Ocurre por ej. a causa de mimetismo molecular (MM). Ejemplos:
- Campylobacter jejuni: tiene MM entre LPS y gangliósidos neurales, siendo capaz de producir parálisis (Sd de Guillain-Barré)
- Streptococcus pyogenes: agente de la faringoamigdalitis. Su proteína M tiene MM con la miosina cardíaca, pudiendo dañar el tejido propio (fiebre reumática)
Hipersensibilidad tipo III mediada por complejos inmunes (IgG, IgM)
Complejos Ag-Ac que no logran ser eliminados ni fagocitados, de modo que se depositan en el tejido y pueden reactivar el complemento. Ejemplo:
1. Streptococcus pyogenes: por el depósito de complejos inmunes en los glomérulos renales (glomerulonefritis postestreptocócica)
Hipersensibilidad tipo IV, retardada o celular
Se desencadenan cuando un LT previamente activado o sensibilizado entra nuevamente en contacto con un Ag específico y gatilla reacciones que producen daño tisular en ausencia de Ac. Está mediado por LT que activan la secreción de citoquinas y, con ello, LTh1. Ejemplo:
1. Mycobacterium tuberculosis (TBC)
Reacciones de hipersensibilidad: Respuesta exagerada
Se da por toxinas bacterianas que son superantígenos. Este es capaz de unir MHC II con el TCR por una vía externa, pudiendo activar no solo una población de LT, sino muchas. Los Ag comunes son procesados previo a instalarse en la ranura del MHC II, pero en los superantígenos esto no ocurre. Por esto, pueden activar entre 5-20% de la población de LT, mientras que los normales solo 0.01-0.1%.
Esto ocurre con Streptococcus pyogenes, generando un shock tóxico
Superantígenos microbianos y enfermedades asociadas
- Estafilococo: Enterotoxina A, B, C, D, E / TSST-1 / Toxina exfoliante A y B
- - Intoxicación alimentaria, shock, sd de Kawasaki, sd de shock tóxico, sd de piel escaldada estafilocócica - Estreptococo: Exotoxina pirogénica / Proteína M
- - Fiebre escarlatina, shock, fiebre reumática
Distribución de enterobacterias
Son organismos ubicuos, capaces de habitar en muchos lugares. Las diferentes especies de Enterobacteriaceae pueden encontrarse:
- Distribuidas a nivel ambiental: nunca causan enfermedad
- Como patógenos humanos: pueden ser siempre patógenos o patógenos oportunistas
- Asociados a plantas (fitopatógenos)
- En insectos (endosimbiontes)
¿Cómo se clasifican los géneros de enterobacterias?
Según sus propiedades bioquímicas y metabólicas, su estructura antigénica (serotipificación: Ag H [flagelo], Ag O [LPS], Ag K [cápsula]) e hibridación y secuenciación de su material genético
Hábitat de enterobacterias
Son organismos ambientales y ubicuos, además de comensales al formar parte del intestino de animales o humanos