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口腔微生物免疫學

Bacterial infection細菌感染

陳玉昆副教授 : 高雄醫學大學 口腔病理科 07-3121101~2755 [email protected]

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學 習 目 標

Understand:1. Virulence factor of bacteria2. Koch postulates3. Two main oral bacterial lesions - Caries/periapical lesions - Periodontitis4. Tuberculosis5. Syphilis

Understand:1. Virulence factor of bacteria2. Koch postulates3. Two main oral bacterial lesions - Caries/periapical lesions - Periodontitis4. Tuberculosis5. Syphilis

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參考書目

1. Siqueira JF. Endodontic infections: Concepts, paradigms, and perspectives. Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod 2002;94:281-93

2. Hoang MD et al, Secondary syphilis: a histologic and immunohistochemical evaluation. J Cutan Pathol 2004: 31: 595-9

3. Zeltser R & Kurban AK. Syphilis. Clin Dermatology 2004;22:461-84. Yepes JF et al, Tuberculosis: Medical management update. Oral Surg Oral Med Oral

Pathol Oral Radiol Endod 2004;98:267-735. 結核病教學參考教材 -衛生署疾病管制局6. 黃吉志 結核病的歷史回顧與展望 高醫醫訊 94 年 7 月7. 張肇益 淺論牙周病病原菌、內毒素及宿主免疫反應 牙橋 2003;16:30-78. Slots J & Taubman MA. Contemporary oral microbiology & Immunology. First

edition, 1992 Chapter 11, p. 165-1909. Kaohsiung Medical University, Oral Pathology Department10.Ficarra G, Carlos R. Syphilis: The renaissance of an old disease with oral

implications. Head and Neck Pathol DOI 10.1007/s12105-009-0127-0

1. Siqueira JF. Endodontic infections: Concepts, paradigms, and perspectives. Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod 2002;94:281-93

2. Hoang MD et al, Secondary syphilis: a histologic and immunohistochemical evaluation. J Cutan Pathol 2004: 31: 595-9

3. Zeltser R & Kurban AK. Syphilis. Clin Dermatology 2004;22:461-84. Yepes JF et al, Tuberculosis: Medical management update. Oral Surg Oral Med Oral

Pathol Oral Radiol Endod 2004;98:267-735. 結核病教學參考教材 -衛生署疾病管制局6. 黃吉志 結核病的歷史回顧與展望 高醫醫訊 94 年 7 月7. 張肇益 淺論牙周病病原菌、內毒素及宿主免疫反應 牙橋 2003;16:30-78. Slots J & Taubman MA. Contemporary oral microbiology & Immunology. First

edition, 1992 Chapter 11, p. 165-1909. Kaohsiung Medical University, Oral Pathology Department10.Ficarra G, Carlos R. Syphilis: The renaissance of an old disease with oral

implications. Head and Neck Pathol DOI 10.1007/s12105-009-0127-0

References

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Pathogen

Adherence, extracellular enzymes,fibrinolysin, toxin

Virulence factors

Damage

Parasite Commensal

No damage(latent/dormant)

Host

Bacterial Infection

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Koch’s postulates

The microorganism occurs in every case of thedisease can account for the pathologic changesand clinical course of the disease

The microorganism occurs in no other diseaseas a fortuitous and nonpathogenic parasite

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Organism isolated from lesions

Grown in pure culture in vitro

Pure culture Animal A similar disease

Organism reisolated

Help! I have been infected

哈 哈

After it is isolated from the diseased host & grown in pure

culture, the microorganism can induce the disease anew

Koch’s postulates

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Koch’s postulates ShortcomingsIsolated from patients both with and without cholera,Vibrio cholerae failed to experimentally induce thedisease in animals

Place considerable emphasis on pathogenicity, whichresides particularly in the microorganism Dependence on host susceptibility is an unquestionable issue

Limitations

Emphasize the ability to cultivate the causative micro-organism in pure culture Some diseases, such as syphilis and leprosy, for whichthe causative bacterium has not yet been cultured

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Koch’s postulatesLimitations

Imply that all strains of a given microbial species are equally virulentIt is known that different strains within a species varyin virulence

Suggest that only a single species causes each disease There are some diseases, such as periradicular diseases, that are induced by a mixture of different microbial species

Require that the suspected microorganism, after reino- culation into an animal, produce the S/S of the disease Several human pathogens either do not cause the disease in animals or cause a disease with different characteristics from the human form of the disease

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病原菌 : Streptococus mutansGram (-)

齲 齒

細 菌口腔兩大疾病牙 周 病

> 200 different microbial species can be found in infectedroot canals, usually in combinations of 4 to 7 species/canalTheoretically, any one of these species would have the potential to be an endodontic pathogen

Two Main Bacterial Infections

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The microorganism must be present in sufficient number to initiate and maintain the periradicular disease

The microorganism must possess an array of virulence factors, which should be expressed during root canal infection The microorganism must be spatially located in the root canal system in such a way that it or its virulence factors can gain access to the periradicular tissues

The root canal environment must permit the survival and growth of the microorganism and provide signals or cues that stimulate the expression of virulence genes

Requirements for endodontic pathogen (1)

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Requirements for endodontic pathogen (2)

Inhibiting microorganisms must be absent or present in low numbers in the root canal environment

The host must mount a defense strategy at the periradicular tissues, inhibiting the spread of the infection. This process will result in tissue damage

Ref: 1

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19301890 1970 1990

Specific Non- specific Specific

SpirocheteAmoeba

BacteroidesSpirochete

A. ActinomycetemcomitansP. gingivalisP. IntermediaC. RectusB. Forsythus

Gram (-)

病 原 菌

細 菌牙科 兩大 疾病牙 周 病

齲 齒

Two Main Bacterial Infections

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牙 周 病 特 定 病 原 菌 的 條 件

該種細菌必須能夠大量於發病時存在,而於健康時則僅有少數或甚至沒有

該種細菌所引發之抗體價在血清,唾液或牙齦溝液中必須要高

清除或抑制該種細菌將迅速去除或舒緩病症

病巢部的組織,若使用該種細菌之抗體來操作螢光抗體染色法,病巢部之組織能被染色標記

該種細菌必須能夠產生致病毒素或致病原因子

該種細菌之接種必須能夠讓實驗室的無菌動物也引發相同的病程及症狀

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Principal bacteria associated withperiodontal diseases

Porphyromonas gingivalis, Prevotella intermedia,B. forsythus,Campylobacter rectus

Adult periodontitis

Bacteroides forsythus, P. gingivalis,Campylobacter rectus,P. intermedia

Refractoryperiodontitis

Actinobacillus actinomycetemcomitans, Capnocytophaga

Localized juvenileperiodontitis

Capnocytophaga Actinobacillus actinomycetemcomitans,

Periodontitis in juvenile diabetics

P. intermediaPregnancygingivitis

P. intermedia,Intermediate-sized-spirochetes

ANUG

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牙 周 病 病 原 菌牙 周 組 織

Enzymes Collagense, hyaluronidase, phospholipase, phosphatasesExotoxinEndotoxinCell inhibitorsAmmonia

直 接 效 應Inhibition of PMN Leukotoxin, chemotaxis inhibitors, phagocytosis & intracellular killing, resistance to C-mediated killing

Lymphocyte alterationsEndotoxicityIgA, IgG proteasesFibrinolysinSuperoxide dismutaseCatalase

間 接 效 應

Fimbria

牙 周 病 病 原 菌 之 致 病 力牙 周 病 病 原 菌 之 致 病 力

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Endotoxin - lipopolysaccharide (LPS)

O antigenpolysaccharide

Core polysaccharide Lipid A

化學結構

Smooth- 8-10 O antigen

Semi-rough- 1-2 O antigen

Rough- no O antigen

Outer membrane

Inner membrane

Peptidoglycan

Lipoprotein

Phospholipid

Lipid A

Core Polysaccharide

O antigenSide chain

Refs: 7,8

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Endotoxin - lipopolysaccharide (LPS)

毒性強 , 可直接對組織產生傷害 , 亦會產生不良的免疫反應 可 : 造成 Leukopenia 活化 XII blood clotting factor, 影響凝血機制 活化變異的補體反應 毒害 fibroblast 引發骨吸收 活化巨噬細胞以製造 IL-1,TNF- 種種組織分解酶 亦產生過氧化物或離子基

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Aerosols

Caseation necrosis(liquefy, cavitation,fibrosis & calcification)

Ghon complexe (radiodensities)

Hematogenate route

Mycobacterium tuberculosis Miliary tuberculosis

Virulence factor: Cord factor ( a glycolipid of trehalose & mycolic acid) inhibition of PMN, attack mitochondrial memb causing damage to respiratory &/or oxidative system, elicit granulomatous formation : PPD (purified protein derivative)

(no toxin)

Koch phenomenon (partial immunity to reinfection)

Tuberulosis

Difficult to destain with acid once stained(acid-fast stain)

High lipid content

Granulomatous inflammation &tubercle

Lung

Ref: 9

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Ref: 5

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結核桿菌 Mycobacterium tuberculosis

Ref: 5

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Bacilli

M tuberculosis

Cell wallCell wall

CD 14

Fc receptors

Surfactant proteinreceptor

Complementreceptors

High molecularweight lipids

GlycolipidsMycolic acids

AerobicNon-motileNon-spore formingSlow growing

Refs: 4, 9

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BacilliPrimary Infection

Pulmonary manifestation80-84%

Extrapulmonary manifestation16-20%

ActiveLatent

Immunosuppression Malnutrition Vitamin D deficiency

Coughing

Refs: 4, 9

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結 核 病 的 傳 染 途 徑

Ref: 5

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Ref: 5

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Ref: 5

只要 number of cells = 10 可被感染

只要 number of cells = 10 可被感染

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Ref: 5

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Ref: 5

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2002 年 各國結核病發生率比較

台灣肺結核

Ref: 6

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New cases – 14,486 (2001)

Bacilli

Ref: 5

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Ref: 5

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Ref: 5

Risk Group(RG) = 3

Risk Group(RG) = 3

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Syphilis

Primary(10 days to 10 wks, average 3 wks after contact) Chancre (genitalis, oral, perineal) Lymphadenopathy (lymph node)

Tertiary (months or years after 2nd stage) Skin (gumma), CNS (tabes dorsalis), Circulatory system (aortic aneurysm)

Secondary(2 to 12 wks, after chancre) Generalized rash, Flu symptoms, Bone lesions (anywhere or everywhere)

Treponema pallidum

Wassermann Ab Non-specificity IgM Index of severity

Treponemal Ab Specificity IgG Index of

severity

3 w

ksCongenital Hutchinson triad

Placenta

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Primary incubation

Primary syphilis

Secondary incubation

Late latent syphilis (asymptomatic)

Tertiary syphilis: cardiovascular syphilis

Tertiary syphilis: gummatous disease

Tertiary syphilislate neurosyphilis

Secondary syphilis

Transmittablesexually

or mother tochild

Transmittablemother to

child

Non-Transmittable

Central nervoussystem invasion

Recu

rrence

10-90 days from exposure

Chancre formation

4-10 weeks after chancre formation

1 year or less postinfection

10% (20-30 years postinfection)

25-60%

Tabes dorsalis (2-9%)(Onset 3-50 years postinfection)

General paresis (2-9%)(Onset 2-30 years postinfection)15% (1-46 years postinfection)

More than 1 year postinfection

Early latent syphilis (asymptomatic)

Exposure

Earlyneurosyphilis

Symptomatic in only 5%Meningitis

Cranial neuritisOcular involvement

Meningiovascular disease

Natural history of untreated syphilis

Ref: 3

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Natural history of untreated syphilis

Ref: 10

TERTIARY SYPHILISTERTIARY SYPHILIS

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Constitutional and mucocutaneous manifestations of secondary syphilis

Ref: 10

Symptoms: fever, malaise, weight lossSkin rash (symmetrical and generalized), alopeciaCondyloma latum in intertriginous areasLymphadenopathyOral involvement: multiple mucous patches covered by grayish, white pseudomembranes and surrounded by erythemaOcular involvement: uveitis, iritis, optic neuritisArthritis, periostitisHepatitisGlomerulonephritisNeurologic involvement: headache, meningitis, cranial nerve paralysis, cerebrovascular accident

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Painless oral ulcer Oral chancer

An important diagnostic criteria

Ref: 3

Syphilis: The Renaissance of an Old Disease with Oral Implications

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Manifestations of untreated syphilis

Chancer

Ref: 3

Secondary syphilis: truncal macular- papular eruption

( 頂端切平 )( 頂端切平 )

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Manifestations of untreated syphilis

Secondary syphilis: oral mucous patch

Secondary syphilis: papular syphilis of the palms

Ref: 3

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Manifestations of untreated syphilis

Secondary syphilis: moth-eaten alopecia of the scalp

Secondary syphilis: loss of lateral eyebrow

Tertiary syphilis: ulcerated gumma of the leg

Congenital syphilis: mulberry molar

Ref: 3

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Manifestations of untreated syphilis

Secondary syphilis: maculopapular skin lesions of the neck

Secondary syphilis: moth-eaten alopecia

Macerated plaques (condylomata lata) of the toe webs

Secondary syphilis: maculopapular and scaly lesions of the plantar area

Ref: 10( 浸軟 )( 浸軟 )

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Manifestations of untreated syphilis

Ulceronodular skin lesion of lue ( 梅毒 ) maligna ( 致命 )

Secondary oral syphilis: with lesions on the soft palate

Oral chancre in a promiscuous woman who had unprotected oral sex

Secondary oral syphilis: mucous patches covered by grayish, white pseudo-membranes of the lower vestibular mucosa

Ref: 10

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Detection of spirochytes

Silver stain

Immunocyochemical stain

Immunocyochemical stain

Immunocyochemical stainRef: 2

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Summaries

Knowing:1. Virulence factor of bacteria2. Koch postulates3. Two main oral bacterial lesions - Caries/periapical lesions - Periodontitis4. Tuberculosis5. Syphilis

Knowing:1. Virulence factor of bacteria2. Koch postulates3. Two main oral bacterial lesions - Caries/periapical lesions - Periodontitis4. Tuberculosis5. Syphilis