FACTORES DE VIRULENCIA

Transcripción

1 FACTORES DE VIRULENCIA

2 Interacciones entre los Microorganismos y el Hombre Muy pocos microorganismos producen enfermedad Algunos son potencialmente patógenos La mayoría de los microorganismos no producen enfermedad

3 La patogénesis es un proceso multifactorial que depende de la especie o cepa del microorganismo (factores de virulencia) del estado inmune del hospedador, y del número de organismos en la exposición inicial. PATÓGENO HOSPEDADOR AMBIENTE Triángulo de enfermedad infecciosa

4 Cualquier característica genética, bioquímica o estructural que le permite al microorganismo producir enfermedad infecciosa en el hospedador.

5 DEFINICIONES Infección crecimiento y multiplicación del patógeno en o sobre el hospedador, El patógeno tiene acceso a una parte del cuerpo humano, evitando las defensas del hospedador, invade los tejidos y se multiplica estableciendo una infección. Enfermedad infecciosa Daño o alteración del estado fisiológico o metabólico producido por el microorganismo o sus toxinas en el hospedador durante la infección. Infección no es sinónimo de enfermedad infecciosa

6 Qué es un Patógeno? Microorganismo capaz de causar una enfermedad infecciosa PATÓGENO PRIMARIO: causa enfermedad por interacción directa con el hospedador después de la infección. Generalmente no se encuentra asociado con el hospedador. Hospedador sano. Mycobacterium tuberculosis, virus influenza. PATÓGENO OPORTUNISTA: causa enfermedad sólo bajo ciertas circunstancias. Generalmente puede ser parte de la microbiota normal. Hospedador inmunocomprometido. Enterococcus faecium, Candida albicans (microbiota normal) Pseudomonas aeruginosa, Serratia marcescens ( microorganismos ambientales)

7 DEFINICIONES Patogenicidad: Capacidad de un microorganismo para causar enfermedad. Se usa para describir o comparar especies. Virulencia: Grado de patogenicidad de un microorganismo. Se usa para describir o comparar cepas dentro de una especie. Invasividad: Capacidad de un organismo para penetrar, sobrevivir a las defensas, multiplicarse y diseminarse. Crecimiento en grandes cantidades por ej. Staphilococcus neumonie. Toxigenicidad: Capacidad de ciertos organismos para producir exotoxinas que causan daño. Por ej. Clostridium tetani.

8 Los microorganismos expresan su patogenicidad a través de su virulencia. Se puede calcular mediante estudios experimentales tales DI 50 DL50 Dosis infectiva el número de organismos requeridos para establecer una infección Por ej. Shigella spp 100 organismos vs. Salmonella spp 10 6 organismos.

9 Cómo hacemos para determinar que un patógeno Postulados es el agente de Koch causal de una enfermedad? POSTULADOS DE KOCH 2.- El microorganismo debe poder aislarse en cultivo puro a partir de las lesiones producidas en el animal El microorganismo debe reproducir la enfermedad cuando se inocula, a partir de un cultivo puro, en un modelo animal 1El microorganismo debe encontrarse en todos los casos de la enfermedad 5.- El microorganismo debe inducir una respuesta inmune con la aparición de anticuerpos específicos en la sangre del hombre o animal infectado que puedan demostrarse por pruebas serológicas. 4.- El mismo microorganismo debe poder aislarse como cultivo puro a partir de las lesiones en el modelo animal

10 Factores de virulencia Factores Comunes Endotoxina (Gram negativas) Cápsula Flagelo Fimbrias Variaciones antigénicas de fase Secuestro de factores de crecimiento (sideróforos) Factores Asociados con Patógenos específicos Producción de exotoxina Expresión de factores de adhesión Sobrevivencia intracelular y multiplicación

11 Invasividad y Toxicidad Factores de virulencia que son importantes en la patogenia por Salmonella.

12 Mecanismo de patogénesis

13 Entrada de bacterias superficies vulnerables del cuerpo Boca Ojos Tracto respiratorio Traumas GI Artrópodos Tracto genitourinario

14 Penetración del patógeno Adherencia y multiplicación Enzimas Toxinas Invasinas FACTORES DE VIRULENCIA ANIMAL ENFERMO

15 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

16 RELACIÓN CON LA CÉLULA HOSPEDADORA Intracelulares facultativos Membrana celular Intracelulares obligados Célula hospedadora Extracelulares

17 1.-Exposición: Puerta de entrada Mucosas, piel, via parenteral Vía preferida Carbunco: Piel DI endosporas Mucosa respiratoria (Inhalación) DI50 1 x 104 Mucosa digestiva DI50 1 x 106

18 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

19 2.- Adherencia Adherencia específica Adhesinas/ligandos: Implica la formación de uniones tipo ligando-receptor (uniones covalentes) entre moléculas complementarias sobre cada una de la superficie celular. Ej. Neisseria gonorrhoeae Proteínas Opa CD 66 epitelio urogenital

20 FACTORES DE ADHERENCIA BACTERIANA Adhesina Fimbria Glucocálix y Cápsula Lipopolisacárido (LPS) Ácidos teicoicos y ácidos lipoteicoicos (LTA)

21 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 Membrana celular del hospedador Receptor

22 2.- Adherencia Glicocalix: Streptococcus mutans Fimbrias: Escherichia coli fimbrias tipo I (tracto unirnario) Proteina M: Streptococcus pyogenes Formación de biopeclículas

23 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 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

24 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

25 Escherichia coli

26

27 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

28 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

29

30 Bacillus anthracis Azul de Metileno FCV 2004

31

32 PARED GRAM NEGATIVA

33 Endotoxina (LPS) Lipido A potente modificador de la respuesta biológica que puede estimular el sistema inmune de los mamíferos. Durante la enfermedad infecciosa causada por Bacterias Gram- negativas, La endotoxina liberada de las células que se multiplican tiene efectos similares sobre animales y contribuyen a los síntomas y patología de la enfermedad. Lípido A: Unión aminoéster a un disacárido NAG-P (ácidos orgánicos: caproico, láurico, mirístico, palmítico y

34 3.- Invasión PROTEÍNAS EXTRACELULARES QUE PROMUEVEN LA INVASIÓN Penetración activa a través de la mucosa del hospedador o membranas del epitelio. Penetración pasiva. Ej. lesiones en la piel, picaduras de insectos, heridas. HIALURONIDASA COLAGENASAS NEURAMINIDASAS ESTREPTOQUINASA ESTAFILOQUINASA FOSFOLIPASAS LECITINASAS HEMOLISINAS COAGULASA ESTAFILOCOCICA INVASINAS

35 TOXINAS BACTERIANAS EXOTOXINAS Excretadas En Gpos y Gneg Proteínas Inestables Muy antigénicas Muy tóxicas Producen toxoides Muy específicas Actividad enzimática Ocasionalmente dan fiebre ENDOTOXINAS Parte de pared celular En Gneg LPS Estables Poco antigénicas Toxicidad moderada No producen toxoides Poco específicas No tienen actividad enzimática Pirogénicas

36 Toxigenicidad Exotoxinas son secretadas por las célula vivas -Naturaleza química: proteínas letales toxoide afectan células específicas del - hospedador -Pueden viajar de una parte a otra del cuerpo (ej. toxiina tetánica, diftérica) -Tres tipos principales: Toxinas A-B Toxinas citolíticas Toxinas Superantígenos Endotoxinas parte de la pared celular liberadas cuando el organismo muere

37 Exotoxinas citolíticas Destruyen la integridad de las membranas eucariotas Formadoras de poro Fosfolipasas Ej: hemolisinas que actúan destruyendo eritorociotos

38 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.

39 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

40 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

41 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)

42 Efectos fisiopatológicos Producen estado de inflamación generalizado Fiebre (estimula pirógenos endógenos). IL-1 TNF, aumento de permeabilidad, hipotensión Diarrea Disminución de leucocitos, plaquetas. Coagulación intravascular diseminada, Altas dosis pueden producir la muerte shock hemorrágico y necrosis tisular Toxicidad inferior a la de las exotoxinas DL 50 = 200 a 400 μg toxina botulínica DL 50 = 25 pg

43

44 Estrategias para evadir el sistema inmune Cápsula externa Modificación de la estructura del antigeno LPS O Proteasas especificas IgAasa Peptidasa C5b Exotoxina citolitica que matan fagocitos Produciendo y viviendo dentro de un biofilm Evitando la fagocitosis Uniendo antigenos del hospedador a la superficie celular. Específicamente la proteina A y G con el receptor Fc de las inmunoglobulinas. Producción de proteasa no especifica Supervivencia dentro de fagocitos Invasión no fagocítica de las células

45 Anticuerpos para fimbria, ác lipoteicoicos y algunas cápsulas FIJACIÓN Anticuerpos desencadenan Complemento contra la ME de Gram negativos PROLIFERACIÓN Anticuerpos bloquean receptores y sistemas de transporte Anticuerpos para proteína M y cápsulas dan opsonización vía receptores Fc y C3 ANULACIÓN DE FAGOCITOSIS DAÑO AL HOSPEDADOR Anticuerpos para toxinas dan neutralización TÓXICO INVASIVO Anticuerpos neutralizan factores de diseminación

46

47 Penetración dentro del citoesqueleto de la célula Invasinas Salmonella Altera la actina al entrar a la célula hospedadora. Listeria Usan la actina para moverse de una célula a otra. Figure 15.2

48 4.- Colonización y Crecimiento -Temperatura, ph, oxígeno. -Nutrientes (aminoácidos),vitaminas,factores de crecimiento, elementos traza (ej Fe) pueden no estar disponibles. -Control de la expresión de los genes de virulencia por factores ambientales. Ej. El Corynebacterium diphtheriae, el gen de la toxina diftérica regulado por la concentración de Fe. -Bordetella pertussis es regulado por la temperatura del cuerpo.

49 MECANISMOS DE DEFENSA Defensas constitutivas: proporcionan protección general contra la invasión, colonización e infección. Se denominan naturales o innatas (inespecíficas). Defensas inducibles: producidas por exposición a un patógeno. Involucra la respuesta inmune y son específicas (adaptativas).

50 DEFENSAS CONSTITUTIVAS Se deben considerar los siguientes aspectos: Resistencia de especie Edad Sexo Estrés Malnutrición Enfermedad intercurrente Estado inmunitario

51 Sustancias antibacterianas (lisozima, saliva, sales biliares) Mecanismos de defensa de tejidos y sangre: lactoferrina, transferrina, fagocitos (macrófagos y PMN), sistema complemento y proteína de unión a manosa

52 DEFENSAS INDUCIBLES Inmunidad Activa Natural Artificial Post infecciosa Vacunas Inmunidad Pasiva Natural Artificial Calostro Sueros hiperinmunes

53 BARRERAS ANATÓMICAS Piel Membranas mucosas Tracto respiratorio Boca, estómago, intestino Tracto urogenital Ojos

54 4.- Crecimiento Evasión del sistema inmune Los neutrófilos y macrófagos son las principales células del sistema inmune innato, capaces de prevenir que se establezca la infección a través de la unión e ingestión de los microorganismos invasivos mediante el proceso de fagocitosis.

55 ETAPAS FAGOCITOSIS Contacto entre fagocito y célula bacteriana Engolfamiento Formación del fagosoma Fusión con el lisosoma Muerte y digestión PRESENTACIÓN DE ANTÍGENO

56 PROCESO FAGOCÍTICO Microorganismo detectado por el fagocito o macrófago. El mecanismo lo rodea mediante seudópodos macrófago El fagosoma se funde con el lisosoma Digestión enzimatica en el fagolisosoma El material no digerido es expulsado por exocitosis. Esquema del proceso de fagocitosis. (

57 Evasión del sistema inmune Ej. Cápsula impide la unión y activación del complemento Streptococcus neumoniae Proteína M fija a S. pyogenes células epiteliales a las Degradación de enzimas - secreción de proteasas

58 Las bacterias encapasuladas son más resistentes a la fagocitosis Resisten mejor a la acción de la fagocitosis de las células del sistema inmune Resistencia la desecación

59 Factores anti-fagocitarios intracelulares Inhibe la fusión del fagosoma-lisosoma Escape del fago (liso) soma hacia el citoplasma actuando sobre los filamentos de actina. Ej: Shigella IscA; Listeria ActA Inhibición del estallido respiratorio. Modificación de la vacuola fagocítica. Lisis de la membrana vacuolar. Inducción de apoptosis. Ej Listeria listeriolisina O Resisten a la acción del fagolisosoma M. tuberculosis

60 Evasión del sistema inmune Evaden la acción de Anticuerpos Mimetización antigénica. Polisacáridos de la cápsula semejantes a la del hospedador Ej: Neisseria meningitidis. Enmascaramiento por proteínas normales del hospedador Ej: proteina A de S. aureus se une a la porción Fc de la IgG. Variabilidad antigénica. Cambios en la composición antigénica de proteínas Ej: pili, Opa (proteína II) de Neisseria gonorrhoea. Heterogeneidad antigénica: numerosos tipos antigénicos entre las cepas, ej. Proteína M (70 tipos) de S. pyogenes Degradación de anticuerpos, Ej:.Igasa de Haemophilus influenzae

61

62 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

63

64

65