Alimentární infekce L8/2015 (16. 4. 2015)
Helicobacter & Campylobacter Klasifikace ε-proteobacteria Vlastnosti Gram- spirily Nekatabolizují cukry Mikroaerofilie Nízký obsah GC Campylobacter (27 druhů) Typový druh: C. fetus Helicobacter (32 druhů) Typový druh: H. pylori
Helicobacter pylori Vlastnosti 3 x 0,5 μm spirily 4-6 opouzdřených bičíků Mikroaerofilní Vysoce aktivní ureáza (až 10% buněčných proteinů) Růst při 35 37 C Kultivace na komplex. půdach s detoxikanty (krev, sérum, aktivní uhlí, škrob, žloutek aj.) Výskyt Sliznice žaludku a dvanáctníku Primáti Infikováno ~50 % lidské populace
H. pylori: objevy 1875 Spirálovité bakterie v žaludku 1899 Možná příčina onemocnění žaludku (Jaworski, Krakow) 1899 Léčba žaludečních vředů vizmutem (Pil) Do poč. 80. let 19. stl. bakterie v žaludku považovány za nevýznamnou kontaminaci 1982 Robin Warren a Barry Marshall: Izolace H. pylori a hypotéza o etiologii gastritidy a peptického vředu 1984 Marshallův pokus na sobě Everyone was against me, but I knew I was right 2005 Nobelova cena http://nobelprize.org/mediaplayer/index.php?id=615&player=2 http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/2005/marshall-bio.html
H. pylori: patogenita Penetrace ochranného hlenu Adheze k žaludečnímu epitelu Neutralizace kyselého ph amoniakem Vznik infekčního ložiska (gastritida typu B) Vznik žaludečního nebo duodenálního vředu (10 20 % inf. osob) Riziko vzniku Žaludečního karcinómu (1-2 %) Lymfomu typu MALT (mucosa associated lymphoid type) (<1 %)
H. pylori: kancerogen
H. pylori: patogeneze
H. pylori: faktory patogenity Ureáza: neutralizace, chemotaxe imunitních buněk a stimulace tvorby cytokinů HspB (Heat Shock Protein): zesílení aktivity ureázy Protein inhibující kyselinu: hypochlorhydrie při akutní infekci, inhibice sekrece HCl parietálními buňkami Bičíky: průnik sliznicí (corkscrew motility) Adheziny: např. hemaglutininy, adheziny vážící kys. sialovou Mucináza, fosfolipáza: narušení slizničního hlenu VacA (vakuoluzující cytotoxin): poškození epiteliálních buněk, aktivuje migraci neutrofilů Superoxid dismutáza, kataláza: chrání proti likvidaci po fagocytóze
H. pylori: CagA CagA (cytotoxin-associated antigen A): Adheze Translokace CagA do host. buněk sekrečním systémem IV (kodován GI cag) Lokalizace Cag v membráně Fosforylace tyrozinu Interakce s intracelulárními přenašeči signálu Patobiologický efekt
H. pylori: laboratorní průkaz Invazivní metody (biopsie) Mikroskopický průkaz helikobakterů v bioptickém materiálu: ~100% citlivost a specifita Přímý ureázový test (do 2 h): specifita ~100% citlivost ~85% Neinvazivní metody Dechový test (PYtest* 14 C-Urea Breath Test), rozštěpení močoviny obsahující 14 C podané perorálně Průkaz povrchových antigenů H. pylori ve stolici
H. pylori: léčba Léčba Symptomatické gastritidy a peptického vředu Kombinace (troj-/čtyř-) Inhibitor protonové pumpy (omeprazol) Antibiotikum (klaritromycin a amoxycilin nebo metronidazol) Soli vizmutu (v případech antibiotické rezistence) Neléčí se Kolonizace/asymptomatická gastritida (více než 80 % inf. osob) Léčba zvyšuje výskyt karcinomu jícnu (kolonizace snižuje regurgitaci žaludeční šťávy do jícnu?) Klaritromycin Metronidazol
Rod Campylobacter Vlastnosti Mikroaerofilní Termofilní (růst při 42 C) Průměr spiril: 0,3 0,6 μm (procházejí 0,45 μm filtrem) Jediný neopouzdřený bičík Kultivace Atmosféra: O 2 : 5 7 % CO 2 : 5 10 % Teplota: 42 C Suplement: krev nebo aktivní uhlí selektivní antibiotika Doba: 48 72 h
Campylobacter: patogenita Gastroenteritis (1972) C. jejuni, C. coli, C. upsaliensis Akutní enteritida (jejunum, ileum, colon) s (krvavým) průjmem, horečkou, křečemi (4 7 dní); možná bakteriémie Septikémie C. fetus (rezistentní ke komplementu) Počáteční gastroenteritida s následnou septikémií a orgánovou diseminací (S-proteinové pouzdro) Guillain-Barrého syndrom Autoimunitní onemocnění periferního nervového systému Antigenní podobnost lipooligosacharidů (C. jejuni serotyp O:19) s lidskými gangliozidy C. jejuni
Zoonóza (též perzistuje v Acanthamoeba) Nejčastější příčina střevních infekcí (~60-75 %) ČR 2007: 235 příp. na 100 tis. Zdroj infekce: drůbež, nepasterované mléko, voda Infekční dávka ~500 bakterií Obvykle spontánní uzdravení Makrolidy, tetracykliny (extraintestinální formy) Kampylobacteróza: epidemiologie a léčba
Enterobacteriaceae Nejpočetnější čeleď lékařsky významných bakterií Zahrnuje 53 rodů a 296 druhů (k 11. 4. 2013), γ-proteobacteria Ubikvitní, součást běžné střevní flóry a zvířat Primární (Salmonella, Shigella, Yersinia) a podmíněné (Klebsiella pneumoniae, Proteus, Serratia, E. coli aj.) patogeny člověka Střevní i mimostřevní infekce (~35 % septikémií,~70 % uroinfekcí) Gramnegativní (0,3 1,0 1,0 6,0 μm) Fakultativně anaerobní (pozitivní oxidačně-fermentační test) (An)aerobní respirace, fermentace Kataláza +, cytochromoxidáza- Růstově nenáročné Termostabilní lipopolysacharid (LPS) v buněčné stěně Serotypizace: Somatický antigen O, bičíkový a pouzderný antigen
Salmonely Rod Salmonella 9 validně pojmenovaných druhů, 14 podruhů ~ nomenklaturní kontroverze (pouze 2 druhy: S. enterica a S. bongori) Poměrně odolné k vnějšímu prostředí Obvyklé vlastnosti: utilizace citrátu, pohylibost produkce H 2 S, chybí β galaktozidáza Serotypizační schéma Kaufmannovo-Whiteovo: 2 541 sérovarů u rodu (2003) S. enterica subs. enterica S. enterica serovar Typhi (O:9,12-Vi H:d) pouze člověk S. enterica serovar Paratyphi A (O:1,2,12 H:a) pouze člověk S. enterica serovar Enteritidis (O:1,9,12 H:g,m) více hostitelů U nás nejčastější sérovar: 96 % v roce 1995 (50 tis. onemocnění) S. enterica serovar Typhimurium (O:1,4,5,12 H:i,1,2) více hostitelů Klinické formy: enteritis, septikémie, asymptomatické nosičství střevní horečka (břišní tyfus)
Salmonelóza - enteritis Patogeneze Ostrovy patogenity SPI-1 a SPI-2 pro sekreční systémy typu III Adheze k M buňkám Peyrských plaků (fimbrie) sekreční systém SPI-1 injikuje proteiny Si/sps do M buněk reorganizace aktinu a zřasení membrány fagocytóza replikace salmonel ve fagozómu šíření v lymfatické tkáni imunitní reakce sekrece tekutin Onemocnění Kontaminovaná potrava/voda infekční dávka 10 5-10 9 inkubační doba 6-48 hodin nevolnost, zvracení, nekrvavý průjem, křeče, teplota spontánní uzdravení po 2-7 dnech Léčba: bez antibiotik (prodlužují trvání infekce)
Břišní tyfus a paratyfus S. enterica Typhi (břišní tyfus) S. enterica Paratyphi A, B, C (paratyfus) Břišní tyfus systémové onemocnění Patogeneze a onemocnění Disseminace bakterií makrofágy slezina, játra, kostní dřeň po až 14 dnech postupně se zvyšující a poté stálá vysoká horečka (40 C), myalgie, anorexie, kašel, zácpa 2.-3. týden: tyfová roseola (růžová vyrážka na břiše, bradykardie, hypotenze, zvětšení jater a sleziny, neurologické aj. komplikace 4. týden: začátek rekonvalescence Léčba: chloramfenikol, chinolony Prevence: identifikace bacilonosičů (3-5 % rekonvalescentů)
Shigella & úplavice Rod Shigella (4 druhy) S. sonnei (~90 % v ČR), S. flexneri, dysenteriae, boydii Patogeneze Adheze a průnik M buněk Peyrských plaků apoptóza makrofágů sekrece proteinů IpaA-D systémem III do epitelií povrchové změny epitelií bazolaterální vstup bakterií do epitelu bakterií lýza fagozómů množení v cytoplazmě diseminace do okolních epiteliálních buněk pomocí aktinových filamentů destrukce epitelií kolonu s následnou zánětlivou infiltrací Plazmidově nesené faktory patogenity (řízeny chromozomálními geny)
Shigella & úplavice Onemocnění 150 mil. případů/rok Nízká infekční dávka ~ 200 buněk Vodnatý průjem (infekce tenkého střeva), později dyzentérie (invaze mukózy kolonu): horečka, křeče, krev, hlen a leukocyty ve stolici) Léčba: rehydratace, u těžších forem antibiotika (ovlivní průběh onemocnění pouze při aplikaci v prvních dnech infekce) - kotrimoxazol, fluorochinolony Shiga toxin (Stx) (S. dysenteriae) A1B5 toxin Vazba ke glykolipidu Gb 3 (časté ve střevních klkách a ledvinách) internalizace A StxA 1 štěpí 28S rrna inhibice proteosyntézy Nesen bakteriofágem lambda-like Hemolyticko-uremický syndrom (HUS)
Patovary Escherichia coli Ahmed et al. NRM 2008;6:387-394
Cholerový toxin (CT) Toxin AB (AB5) Přenos ADP-ribózy z NAD+ na podjednotku G sα konstitutivní aktivace adenylát cyklázy (AC) zvýšení intracelulárního camp fosforylace (PKA) hlavního chloridového kanálu (CFTR) Sekrece Cl a vody do střeva Enterocyt
Enterotoxigenní E. coli (ETEC) Patogeneze Tenké střevo Termolabilní enterotoxin LT-I (80% shoda AA s cholerovým toxinem) AB toxin vážící se ke gangliozidům GM 1 tenkého střeva A podjednotka: ADP-ribozyltransferáza protein Gs zvýšení camp fosforylace hlavního chloridového kanálu (CFTR) sekrece Cl a vody do střeva Termostabilní enterotoxin STa Monomerický toxin vážící se k membránové guanylátcykláze zvýšení cgmp/kinázové aktivity hypersekrece tekutin Geny pro LT-I, STa a adheziny (CFA/I-III) na konjugat. plazmidu STa suprimuje proliferaci nádoru kolonu Onemocnění Mírnější forma cholery (křeče, vodnatý průjem), průjem cestovatelů Nedochází ke změnám mukózy ani zánětlivé reakci LT-I a STa vyvolávají stejné klinické příznaky
Enteroinvazivní E. coli (EIEC) Příbuzné shigelám Nejčastější serovar 0124 Patogeneze Tlusté střevo Invaze epitelií kolonu lýze fagozómů množení v cytoplazmě diseminace do okolních epiteliálních buněk pomocí aktinových filamentů ochrana před imunitní odpovědí destrukce epitelií kolonu s následnou zánětlivou infiltrací Onemocnění Vodnatý průjem, později dyzenterie (horečka, břišní křeče, krev a leukocyty ve stolici)
Enteropatogenní E. coli (EPEC) Patogeneze Tenké střevo Histopatologie typu A/E (attaching/effacing) Adheze k epiteliím tenkého střeva (bundleforming pilli, flagela, intimin) aktivní sekrece proteinů sekrečním systémem III do epitelií (také Tir - Translocated intimin receptor) pevná adheze skrze intimin poškození mikroklků tenkého střeva Ostrov patogenity, ~ 35 kb (LEE, Locus of Enterocyte Effacement) Onemocnění Významná příčina dětských průjmů v rozvojových zemích Horečka, nauzea, zvracení, nekrvavá stolice Důsledkem malabsorpce (poškození mikroklků tenkého střeva)
Enterohemorhagické E. coli (EHEC) Nejvýznamnější patovar v rozvinutých zemích (1982, hamburgery z hovězího masa); USA: 100 tis. Infekcí, 0,1% smrtnost Patogeneze Sérovar O157:H7 z EPEC akvizicí genu pro Shiga toxin (Stx) = Vero(cy)toxin Produkce Stx-1 a/nebo Stx-2 v kolonu skrze sliznici do krve vazba na erytrocyty (receptory P1 Ag) a endotel (GB3) aktivace IL-6 a TNF-α poškození bazální membrány glomerulů, endotelu v ledvinách adheze a poškozením trombocytů v ledvinách (trombocytopenie) a erytrocytů v postižených cévách (hemolytická anémie) Onemocnění Mírný nekomplikovaný průjem až hemorhagická kolitida Hemolyticko-uremický syndrom (HUS): akutní selhání ledvin, trombocytopenie, hemolytická anémie Komplikace u 10 % dětí < 10 let Zdroj: tepelně neupravené maso, voda, nepasterované mléko, ovoce, zelenina a ovocné šťávy Inkubační doba 3-4 dny nekrvavý průjem po 2 dnech krev ve stolici a křeče HUS (až 5% smrtnost, u 30 % trvalé následky: poškození ledvin, hypertenze)
Další patovary E. coli Enteroagregativní E. coli (EAEC) Převážně kolon Vodnatý průjem s dehydratací u dětí Adherence k buňkám Hep-2 Autoaglutinace způsobená specifickými fimbriemi fimbriemi (AAF/I a AAF/2) kódovanými plazmidy Plazmidově kódované adheziny a toxiny Stimulují tvorbu hlenu biofilm pokrývající střevo zkrácení mikroklků, infiltrace, hemorhagie Německo 2011 (květen-červenec): epidemie kmenem EAEC O104:H4 pozitivním na Stx-2 (855 případů HUS, zemřelo 53 (1,4 %) pacientů) Difúzně adherentní E. coli (DAEC) Tenké střevo Charakteristická adherence k tkáňovým buňkám Hep-2 Stimulují protažení mikroklků Vodnatý průjem s dehydratací u dětí mezi 1 a 5 rokem
Patovary Escherichia coli Kaper et al. NRM 2004;6:387-394
Střevní infekce vyvolané E. coli Large
Uropatogenní E. coli (UPEC)
Clostridium difficile Gram+, anaerobní, sporulující Kolonizuje střeva u 2-5 % lidí Infekce následkem léčby širokospektrými antibiotiky (ampicilin, klindamycin) C. difficile-associated diarrhoea Pseudomembranózní kolitida (PMC) (smrtnost až 30 %) USA 2011, ~29 tis. úmrtí Průběh PMC: 4. 5. den po zahájení antibiotické léčby bolesti a křeče břicha, horečka, průjmy nekróza sliznice kolonu a vznik pseudomembrány Léčba (metronidazol příp. perorální vankomycin,); dvojfázová léčba z důvodu až 30% relapsů infekce Pseudomembrána při kolitidě vyvolané C. difficile
Clostridium difficile Faktory virulence Toxiny A (enterotoxin, tcda) a B (cytotoxin, tcdb) glukozyltransferázy inaktivující proteiny typu Rho vázající GTP s funkcí regulátorů F-aktinu depolymerizace aktinu destrukce cytoskeletu uvolnění a smrt buněk chemotaxe neutrofilů, indukce cytokinů a hypersekrece, hemorhagická nekróza Adhezivní faktor Hyaluronidáza Epidemický klon (NAP1/027) s Nadprodukce toxinů (18 bp delece v tcdc, neg. regulátoru) Binární toxin Hypersporulace Rezistence k fluorochinolonům PaLoc u Clostridium difficile