Download Tema 11. VIRULENCIA 2014 [Modo de compatibilidad]

Cómo se establecen las
enfermedades infecciosas?
TRIÁNGULO DE
ENFERMEDAD
PATÓGENO
HOSPEDADOR AMBIENTE
Elementos
Encuentro
Penetración
Diseminación
Multiplicación
Daño
Resultado
Encuentro
Endógeno y exógeno
Regiones del cuerpo en contacto
directo con el exterior
Entrada de bacterias
superficies vulnerables del cuerpo
Boca
Ojos
Tracto
respiratorio
Traumas
GI
Artrópodos
Tracto
genitourinario
FACTORES DE
VIRULENCIA
Definición
La patogénesis es un proceso
multifactorial que depende del estado
inmune del hospedador, la naturaleza de
la especie o cepa (factores de virulencia)
y el número de organismos en la
exposición inicial.
DEFINICIONES
• Patogenicidad
Patogenicidad:
Capacidad de un microorganismo para causar enfermedad
Se usa para describir o comparar especies
• Virulencia
Virulencia:
Grado de patogenicidad de un microorganismo
Se usa para describir o comparar cepas dentro de una especie
DEFINICIONES
Invasividad:
Capacidad de un organismo para penetrar, sobrevivir a las defensas,
multiplicarse y diseminarse.
Toxigenicidad::
Toxigenicidad
Capacidad de ciertos organismos para producir exotoxinas
Penetración del patógeno
Adherencia y
multiplicación
Enzimas
Toxinas
Invasinas
FACTORES DE VIRULENCIA
ANIMAL ENFERMO
RELACIÓN CON LA CÉLULA
HOSPEDADORA
Membrana
celular
Intracelulares
facultativos
Intracelulares
obligados
Célula
hospedadora
Extracelulares
Factores de virulencia que
promueven la colonización
Las bacterias deben:
Adherir a células y resistir la eliminación (colonización)
Contactar con las células
Invadirlas
Resistir fagocitosis y complemento
Evadir las defensas
Competir por el Fe y otros nutrientes
MECANISMOS DE
DEFENSA
• Defensas constitutivas:
constitutivas proporcionan
protección general contra la invasión,
colonización e infección. Se denominan
naturales o innatas (inespecíficas).
• Defensas
inducibles: producidas por
inducibles
exposición a un patógeno. Involucra la
respuesta inmune y son específicas
(adaptativas).
DEFENSAS
CONSTITUTIVAS
Se deben considerar los siguientes aspectos:
• Resistencia de especie
• Edad
• Sexo
• Estrés
• Malnutrición
• Enfermedad intercurrente
• Estado inmunitario
BARRERAS ANATÓMICAS
• Piel
• Membranas mucosas
• Tracto respiratorio
• Boca, estómago, intestino
• Tracto urogenital
• Ojos
• Sustancias
antibacterianas (lisozima,
saliva, sales biliares)
• Mecanismos de defensa de tejidos
y sangre: algunas proteínas (lactoferrina,
transferrina), fagocitos (macrófagos y
PMN), sistema complemento y proteína de
unión a manosa
DEFENSAS
INDUCIBLES
Inmunidad
Activa
Inmunidad
Pasiva
Natural
Post infecciosa
Artificial
Vacunas
Natural
Calostro
Artificial
Sueros
hiperinmunes
ETAPAS FAGOCITOSIS
• Contacto entre fagocito y célula bacteriana
• Engolfamiento
• Formación del fagosoma
• Fusión con el lisosoma
• Muerte y digestión
• PRESENTACIÓN DE ANTÍGENO
Adherencia específica de bacterias a
las superficies de células y tejidos
1. Tropismo tisular
2. Especificidad de especie
3. Especificidad genética dentro de una especie
ASPECTOS GENÉTICOS DE LOS
FACTORES DE VIRULENCIA
Los factores de virulencia pueden estar
codificados por:
• Plásmidos
• Transposones
•Islas de patogenicidad
FACTORES DE ADHERENCIA
BACTERIANA
• Adhesina
• Fimbria
• Glucocálix y Cápsula
• Lipopolisacárido (LPS)
• Ácidos teicoicos y ácidos lipoteicoicos (LTA)
Adhesinas: proteínas de
pared celular que se fijan a
moléculas receptoras específicas
sobre la célula hospedadora
y capacitan a la bacteria para
adherir íntimamente a esa
célula, colonizar y resistir la
eliminación física
Adhesinas en la
pared bacteriana
Receptor
Membrana celular
del hospedador
PILIS
Son proyecciones moleculares parecidas a pelos
Están compuestos de moléculas de proteína,
llamada pilina agrupadas en forma de tubo con
un pequeño centro hueco
Hay dos tipos:
- común
- sexual
PILIS
Los pilis comunes cubren la superficie de la
célula. A menudo son adhesinas y son
responsables de la capacidad de la célula de
colonizar superficies y células
A veces se las denomina fimbrias
ADHESINAS
BACTERIANAS
Pilina
Pelo o fimbria
Adhesina específica
Carbohidrato
receptor:
•D-manosa
•Ácido siálico
Otras adhesinas:
•Proteínas ligadoras de fibronectina
•Filamentos de hemoaglutinina
•Cápsulas y slime
Escherichia coli
CÁPSULAS
Cuando son cultivadas sobre medios sólidos, las
bacterias capsuladas dan lugar a colonias lisas, a
menudo mucoides
Las variantes acapsuladas producen colonias de
desarrollo más lento, son rugosas o no mucoides
La cápsula contiene el antígeno capsular o K
Funciones
• Fijación o adherencia
• Evasión de fagocitosis
CÁPSULAS
Muchas bacterias se rodean de uno u otro tipo de gel
hidrofílico
Si el material forma una capa razonablemente discreta, se
denomina cápsula. Si la apariencia es amorfa se denomina
capa de slime
La mayoría de las cápsulas o capas de slime son polisacáridos,
algunas son péptidos simples y muy pocas proteínas
Cepas lisas o S capsuladas virulentas
Cepas rugosas o R no capsuladas y no virulentas
(excepciones)
Slime
Cápsula
Reaccion de Quellung (S.
pneumoniae)
Bacillus anthracis – Azul de Metileno
FCV 2004
PARED GRAM NEGATIVA
Endotoxina
Macrófago
Lípidos
• prostaglandina E2
• tromboxano A2
• factor activador de
plaquetas
Radicales oxígeno
libres
Proteínas
• factor de necrosis tumoral (TNF)
• oxígeno (O2-)
• interleuquina 1
• peróxido de
hidrógeno
• interleuquina 6
•óxido nítrico (NO)
• interleuquina 8
•leucotrienos
Cuando los mediadores son bajos
• interleuquina 12
Cuando los mediadores son
sobreproducidos
sensibilización
Efectos riesgosos
Efectos benéficos
Fiebre moderada
Fiebre alta
estimulación generalizada del sistema
inmune
hipotensión
eliminación microbiana
shock letal
coagulación intravascular diseminada
PARED GRAM POSITIVA
PROTEÍNAS EXTRACELULARES
QUE PROMUEVEN LA INVASIÓN
• INVASINAS
• HIALURONIDASA
• PROTEASAS
• COLAGENASAS
• LIPASAS
• NEURAMINIDASAS
• GLUCOHIDROLASAS
• ESTREPTOQUINASA
Y ESTAFILOQUINASA
• NUCLEASAS
• FOSFOLIPASAS
• LECITINASAS
• HEMOLISINAS
• COAGULASA
ESTAFILOCOCICA
Capacidad para invadir la
célula hospedadora
Invasinas: Shigella, E coli EIEC, Salmonella, Yersinia,
Listeria producen proteínas que forman poros entre la
bacteria y la MC del hospedador.
Proteínas superficiales ligadoras de colina
(Streptococcus)
Proteína I (Neisseria)
Combinación invasinas - motilidad (Borrelia,
Treponema)
Shigella
Polo Apical
Polo Basolateral
Célula M
Enterocitos
Internalización y desplazamiento de Shigella en las células
epiteliales del intestino grueso
Microbiología Medica - Química y Farmacia, 2004
45
Msc.
R. Moraga M.
CLASIFICACIÓN DE LAS
TOXINAS
Patrón de liberación: endotoxina o exotoxina
Blanco celular / tejido: enterotoxinas, neurotoxinas,
leucotoxinas, hemolisinas.
Mecanismo de acción:
Toxinas que dañan la membrana (citolisinas)
Toxinas moduladoras de receptor
Toxinas internalizadas / enzimáticamente
Toxinas ADP-ribosilantes
Toxinas adenilato ciclasa
Efectos biológicos: dermonecrótica, productoras de edema,
hemolítica, productoras de diarrea.
TOXINAS BACTERIANAS
EXOTOXINAS
•
Excretadas
• En G+ y G• Proteínas
• Inestables
• Muy antigénicas
ENDOTOXINAS
• Parte de pared celular
• En G• LPS
• Estables
• Poco antigénicas
• Toxicidad moderada
• Muy tóxicas
• No producen toxoides
• Producen toxoides
• Muy específicas
• Muy específicas
• Actividad enzimática
• No tienen actividad
enzimática
• Pirogénicas
• Ocasionalmente dan
fiebre
CLASIFICACIÓN DE LAS
TOXINAS
Según localización del blanco:
• Toxinas que actúan sobre moléculas
superficiales de la célula blanco:
a) Grandes poros: Gram positivos, ligan
selectivamente el colesterol sobre la membrana
celular eucariota. Strep pyogenes, Strep
pneumoniae, Bacillus, una variedad de
Clostridium (tetanii, perfringens) y Listeria
b) Pequeños poros: hemolisina alfa de S
aureus, leucotoxinas, gama hemolisina y la beta
toxina de Cl perfringens.
c) Otras formadoras de poros: antígeno
protector de Bacillus antrhacis
CLASIFICACIÓN DE LAS
TOXINAS
Toxinas tipo A/B: presentan dos dominios: A
(actividad enzimática) y B (liga receptor específico)
Toxina diftérica
Toxina del ántrax
Toxina de Cl botulinum
Toxina de Cl tetani
Exotoxina A de Ps aeruginosa
Enterotoxinas de E coli (ST y LT)
Exotoxina del V cholerae
Toxina shiga like (E coli O157:H7)
Enterotoxina C perfringens, B cereus
Coagulasa
Toxina H pylori
Componente A
Componente B
Receptor para
Componente B
Citoplasma de la
célula hospedadora
Componente A
Receptor para
ENTRADA DIRECTA
Componente B
Componente B
Citoplasma de la
hospedadora
Receptor para
Componente A
Componente B
Citoplasma célula
ENTRADA POR
ENDOCITOSIS
Componente A
Citoplasma de la célula
Tomado de Brock Biología de los Microorganismos, 2003.
CLASIFICACIÓN DE LAS
TOXINAS
Toxinas “inyectadas” en el citoplasma
de la célula hospedadora:
• Toxinas que inducen apoptosis
• Ipa B
• Sip B
• Yop P
• Yop J
Estrategias para evadir el
sistema inmune
Cápsula externa
Modificación de la estructura
del antigeno LPS O
Produciendo y viviendo dentro
de un biofilm
Proteasas especificas
IgAasa
Peptidasa C5b
Exotoxina citolitica que matan
fagocitos
Evitando la fagocitosis
Uniendo antigenos del
hospedador a la superficie
celular. Específicamente la
proteina A y G con el receptor
Fc de las inmunoglobulinas.
Supervivencia dentro de fagocitos
Producción de proteasa no
especifica
Invasión no fagocítica de las
células
LA VIRULENCIA BACTERIANA
ES UN PROCESO MULTIFACTORIAL
DONDE ESTÁ
MI COMIDA?
Un ejército de bacterias es como
un ejército humano
requiere más que armas para
invadir
exitosamente
Etapas de una infección exitosa
• adherencia a mucosas
• invasión de la cél hospedadora
• establecimiento dentro del hospedador:
- sobrevivir al estrés
- captar nutrientes
- atacar al hospedador
• diseminarse
• salir del hospedador para causar
nuevas infecciones
Sdfsdf
sdfsfsdfdf
dfsfsdfd
Sfsdfsdfd
dgfdgggg
El patógeno necesita “sentir” señales ambientales
y regular su respuesta en consecuencia.
Los factores de virulencia son “encendidos” y “apagados”
según necesidad
Anticuerpos para
fimbria, ác
lipoteicoicos y
algunas cápsulas
Anticuerpos
desencadenan
Complemento
contra la ME de
Gram negativos
Anticuerpos para
proteína M y
cápsulas dan
opsonización vía
receptores Fc y C3
FIJACIÓN
PROLIFERACIÓN
Anticuerpos bloquean
receptores y sistemas de
transporte
ANULACIÓN DE
FAGOCITOSIS
DAÑO AL HOSPEDADOR
Anticuerpos para
toxinas dan
neutralización
TÓXICO
INVASIVO
Anticuerpos neutralizan
factores de diseminación
www.biken.osaka-u.ac.jp/act/act_horiguchi_e.php
Bibliografía
Schaechter, Medoff, Einstein, Guerra. Microbiología.
Mecanismos de las enfermedades infecciosas. Ediciones
disponibles en la biblioteca.
Brock. Biología de los Microorganismos. Cap. 21.
Zinsser, Microbiología .
(ediciones disponibles en la biblioteca)