narodowy instytut leków; warszawa, ul. chełmska 30/34; …

Narodowy Instytut Leków; Warszawa, ul. Chełmska 30/34; www.nil.gov.pl


Kolonizacja - obecność bakterii na powierzchni ciała (np. na skórze, ustach, jelitach lub drogach oddechowych) bez powodowania choroby .

Zakażenie - inwazja tkanek organizmu gospodarza przez organizmy chorobotwórcze.

Zakażenie wynika również z wzajemnego oddziaływania patogenów i mechanizmów obronnych żywionych przez nich gospodarzy

(The Gale Group, Inc.; Gale Encyclopedia of Medicine. Copyright 2008)

http://what-when-how.com/medical-microbiology-and-infection/innate-immunity-and-normal-flora-medical-microbiology-and-infection/

1. Bariery fizyczne

skóra, mechanizmy oczyszczania śluzowo-rzęskowego chroniące drogi oddechowe

2. Bariery chemiczne

sebum i kwasy tłuszczowe na skórze, lizozym we łzach, laktoferyna w mleku matki, kwas żołądkowy

3. Fagocyty

neutrofile i makrofagi

4. Dopełniacz

5. Inne białka osocza

transferyna

białko C-reaktywne

Narodowy Instytut Leków; Warszawa, ul. Chełmska 30/34;

www.nil.gov.pl

Komponent Kompromis KonsekwencjeNormalna flora (fizjologiczna)Gardło Antybiotyki GrzybicaJelito Antybiotyki Rzekomobłoniaste zapalenie jelita grubego; kolonizacja

organizmami opornymi na antybiotyki

Pochwa Antybiotyki GrzybicaSkóra Oparzenia, wektory Skórne zakażenie bakteryjne, zakażenie patogennymi

wirusami, bakteriami, pierwotniakami

Małżowiny nosowe i przepływ śluzowo-rzęskowy

Zespół Kartagenera, mukowiscydoza, rozstrzenie oskrzeli

Chroniczne infekcje bakteryjne

Lizozym we łzach Zespół Sjogrena Zakażenie okaPrzepływ moczu Zatrzymanie moczu Nawracające zakażenie dróg moczowych

Neutrofile, makrofagi Wrodzony, jatrogenny, zakaźny Przewlekłe ropne zakażenia, zwiększona podatność na zakażenie bakteryjne

Dopełniacz Niedobór dopełniacza Zwiększona podatność na infekcje bakteryjne, zwłaszcza Neisseria i Streptococcus pneumoniae

Narodowy Instytut Leków; Warszawa, ul. Chełmska 30/34;

www.nil.gov.pl

http://what-when-how.com/medical-microbiology-and-infection/innate-immunity-and-normal-flora-medical-microbiology-and-infection/


1. Na podstawie cech fenotypowych

Typie hemolizy (całkowita β- lub częściowa α-), podział na hemolityczne i zieleniące (tzw. grupa viridans*)

Cechach biochemicznych (fermentacja węglowodanów)

2. Na podstawie występującego na ich powierzchni grupowego wielocukru (lub określonych kwasów lipotejchojowych), tzw. antygenu Lancefield (oznaczanego literami od A do niemalże końca alfabetu)

3. Na podstawie sekwencjonowania 16S rDNA

4. Uwzględniająca podział na grupy filogenetyczne (divisions)

grupa ropotwórcza (pyogenic) grupa anginosus (SAG, dawniej milleri) grupa mitis/oralis grupa salivarius grupa mutans grupa bovis gatunki o niepewnej pozycji ewolucyjnej, takie jak Streptococcus suis

Zjadliwość -zdolność patogennego mikroorganizmu do wywoływania choroby

Zjadliwość gatunku bakteryjnego nie może być oceniana wyłącznie jako izolowana właściwość tego mikroorganizmu

W wielu przypadkach „warunkowych” lub „fakultatywnych” patogenów postulaty Kocha nie powinny być stosowane do gatunków bakterii w celu określenia ich zjadliwości, ale raczej do genów / białek zaangażowanych w proces patogeniczności i obejmować interakcje molekularne między wieloma gatunkami

gospodarz(status immunologiczny)

patogen(czynniki wirulencji)

rozwój infekcji

????

How to become a killer, or is it all accidental? Virulence strategies in oral streptococci. Sitkiewicz I . Mol Oral Microbiol. 2018 Feb;33(1):1-12. doi: 10.1111/omi.12192. Epub 2017 Aug 24.

Streptococcus pneumoniae(kompleks zielony) jest głównie izolowany z nosogardzieli

Streptococcus pyogenes (kompleks fioletowy) z migdałków i gardła,

paciorkowce z grupy mitis iStreptococcus intermedius (żółty)i Streptococcus constellatus (kolor pomarańczowy)kompleks chorób przyzębia.

1) przez bezpośrednie rozprzestrzenianie się bakterii od jamy ustnej do układu oddechowego

(zapalenie zatok, gardła, zapalenie płuc)

2) przeniesienie przez układ krążenia do tkanek i naczyń

(bakteriemia, zapalenie wsierdzia, ropień opłucnej, ropnie wątroby, infekcje centralnego układ nerwowego, martwiczezapalenie powięzi, zespół szoku toksycznego itp.).

A. W obrębie jamy ustnej i nosa B. W najczęstszych zakażeniach:


Czynnik etiologiczny

Częste zakażenie Rzadkie zakażenie Zakażenie inwazyjne Następstwa

S. pyogenes Błony śluzoweostre zapalenie gardła/zapalenie migdałkówzapalenie sromu i pochwySkóraliszajeczapalenie tkanki łącznejróżaropnieUkładoweszkarlatyna

zapalenie płucropień płuczapalenie kości i szpikuzapalenie ucha środkowegozapalenie zatokposocznica poporodowaropień mózguzapalenie opon mózgowych

bakteriemia/posocznicazespół szoku toksycznego wywołanego przez paciorkowcemartwicze zapalenie powięzi

Nieropne następstwagorączka reumatycznareumatyczne choroby sercakłębuszkowe zapalenie nerek

grupa anginosus

ropnie wątroby i śledzionyinfekcyjne zapalenie wsierdziainfekcje płuc i ropnieropniak opłucnej

zakażenie tkanek miękkich bakteriemia/posocznicaropnie mózgu i infekcje OUN

nieznane

S. pneumoniae pozaszpitalne zapalenie płuc (CAP)zapalenie ucha środkowegozapalenie zatok

zapalenie spojówekseptyczne zapalenie stawówzapalenie kości i szpikuzapalenie otrzewnej zapalenie wsierdziaropne zapalenie osierdziazakażenie tkanek miękkich

zapalenie opon mózgowychbakteriemia/posocznicainwazyjna choroba pneumokokowamartwicze zapalenie powięzia

nietypowa postać zespołu hemolityczno-mocznicowego (HUS)

S. mitis infekcyjne zapalenie wsierdzia zapalenie opon mózgowych zespół szoku toksycznego bakteriemia/posocznica

nieznane

S. gordonii infekcyjne zapalenie wsierdzia septyczne zapalenie stawów

bakteriemia/posocznica nieznane

S. mutans próchnicainfekcyjne zapalenie wsierdzia

bakteriemia/posocznica nieznane

serotyp otoczki (>90 serotypów)- jeden z najważniejszych czynników determinujących zjadliwość

częstość bakteriemii o etiologii S. mitis* jest wyższa niż S. pyogenes lub S. agalactiae (gatunki inne niż doustne, kolonizujące głównie drogi moczowo-płciowe i powodujące infekcje inwazyjne) (Kadioglu A, Weiser JN, Paton JC, Andrew PW. The role ofStreptococcus pneumoniae virulence factors in host respiratory colonization and disease. Nat Rev Microbiol. 2008;6:288‐301)

w grupie mitis definicja patogenu skoncentrowanego wyłącznie na obecności genów kodujących czynniki wirulencji nie jest wystarczająco dyskryminująca

czynniki wirulencji zidentyfikowane u pneumokoków i obecne w innych gatunkach:

S. mitis -67 do 82%, S. oralis - 83%,Streptococcus pseudopneumoniae do 92% (np. neuraminidaza A do 99,7% identyczności sekwencji)

odmienna koncepcja wyboru strategii wirulencji w grupie?

https://www.sciencephoto.com/media/12942/view/streptococcus-pneumoniae-in-sputum

inne paciorkowce ropotwórcze (m.in. S. agalactiae, S. dysagalactiae subsp dydagalactiae, S. dysagalactiae subsp equisimilis (grupy C i G Streptococcus)

S. pyogenes - epidemiologia na świecie ok. 700 milionów zakażeń/ rok (zapalenie gardła i ropne zapalenie skóry), (WHO) zgony w wyniku inwazyjnych infekcji i powikłań (reumatyczna choroba serca) >500 tys. przypadków /rok

rocznie wśród dziesięciu najważniejszych i najbardziej śmiercionośnych patogenów człowieka

czynniki wirulencji a etapy zakażenia (adhezja, internalizacja, inwazja, destrukcja tkanek)

ścisłe oddziaływanie z ludzkim układem odpornościowym białko M (serotypy) czynniki wpływające na fagocytozę i przeżycie w ludzkich komórkach odpornościowych (PMN) interferencja z kaskadą układu dopełniacza degradacja chemokin i immunoglobulin produkcja superantygenów nadmierna stymulacja limfocytów T przez superantygeny a choroby inwazyjne

a) szczegółowa analiza klonów epidemicznych

oszacowanie ich możliwości w przedłużających się infekcjach

dynamiczne zmiany populacji bakterii u gospodarza podczas infekcji

ocena zakresu poziomego przenoszenia genów i wymiany DNA między różnymi gatunkami lub liniami paciorkowców

b) dominujące serotypy (M1, M59, M89, M28) linie jednorodne i uderzająco klonalne z niską zmiennością genetyczną

c) genomika porównawcza śledzenie zmian w genomach w czasie rzeczywistym (wykrywanie mutacji,

pozyskiwanie/straty genów odpowiedzialnych za selekcję klonów)

d) badanie mechanizmów selekcji klonów (podczas epidemii)

S. anginosus, S. intermedius i S. constellatus 1991 r. Whiley i Beighton -SAG, wcześniej grupa Streptococcus milleri

epidemiologia do lat 1980/1990 jako rzadkie źródła infekcji poza jamą ustną

infekcje- od łagodnych chorób skóry po ciężkie ropne i zagrażające życiu zakażenia

dziś- liczba zakażeń mocno niedoszacowana

częstość zakażeń inwazyjnych SAG wynosi 8,65/100 000 populacji i 8,8/10 000 wśród hospitalizowanych pacjentów, co jest znacznie wyższe niż w przypadku inwazyjnych zakażeń GAS

znane korelacje z chorobami: przyzębia S. intermedius a ropniami mózgu lub wątroby S. constellatus i infekcjami dróg oddechowych najczęściej infekcje S. anginosus (częsta korelacja z różnymi

postaciami raka jamy ustnej i jelit)

Streptococcus anginosus endocarditis and multiple liver abscesses in a splenectomised patient. Finn T1, Schattner A2,3, Dubin I3, Cohen R1. BMJ Case Rep. 2018 Apr 27;2018. pii: bcr-2018-224266. doi: 10.1136/bcr-2018-224266.

A Case of Streptococcus anginosus Brain Abscess Caused by Contiguous Spread from Sinusitis in an Immunocompetent Patient. Esplin N1, Stelzer JW1, All S1, Kumar S1, Ghaffar E2, Ali S3. Cureus. 2017 Oct 4;9(10):e1745. doi: 10.7759/cureus.1745.

wysoka odporność SAG na fagocytozę i hamowanie chemotaksji a tworzenie ropni (?)

domniemane czynniki wirulencji: otoczka SAG (operon cps)

hialuronidaza

depolimeraza siarczanu chondroityny

sialidaza (S. intermedius )

zależna od cholesterolu cytolizyna (prawdopodobnie udział w inwazyjności choroby, jej poziom jest wysoki w ropniach i niski w płytce nazębnej)

superantygeny GAS -speC i speG – transfer między gatunkami (?) http://microbe-canvas.com/Bacteria.php?p=1172

HGT- jedno z najważniejszych wydarzeń kształtujących populacje paciorkowców

transfer plazmidów, fagów, ICE , obecność sekwencji insercyjnych i transpozaz- na drodze rekombinacji zmiana zarówno zawartości genów, jak i ekspresji informacji genetycznej

HGT może znacząco wpływać na : obecność czynników wirulencji prowadzić do specjalizacji określonych klonów, które są lepiej

przystosowane do określonych nisz lub bardziej przystosowane do zmiennych środowisk

„społeczny efekt” HGT transfer ruchomych elementów genetycznych- rozwój społeczny

bakterii interakcje między bakteriami i rozwój wspólnych działań

(wydzielanie cząsteczek) wpływ na bakterie chorobotwórcze wielokrotnie infekujące nowych

gospodarzy(Dimitriu, T., D. Misevic, A.B. Lindner, and F. Taddei, Mobile genetic elements are involved in bacterial sociality. Mob Genet Elements, 2015. 5(1): p. 7-11.)

https://www2.le.ac.uk/projects/vgec/schoolsandcolleges/Microbial%20Sciences/mutation-and-gene-tranfer

cząsteczki regulatorowe (pojedyncze i globalne regulatory wirulencji, np. u S. pyogenes, S. pneumoniae)

a)przechwytywanie zużycia węglowodanów

regulacja w reakcji na stan odżywienia (główny regulator represji katabolitu węgla – CcpA, dostępność węglowodanów a wytwarzanie czynników wirulencji ) S. anginosus, S. pneumoniae, S. pyogenes, S. suis , S. mutans, S. gordonii, S. sanguinis , S. intermedius

brak ccpA u S. pneumoniae i S. pyogenes upośledzał ich proces kolonizacji, zjadliwość i inwazyjność w eksperymentalnych modelach infekcji

dodatkowa kopia operonu lac w S. pyogenes (lac.1- aldolaza kodowana przez lacD, która ma alternatywną funkcję regulacyjną i koordynuje ekspresję wielu czynników wirulencji, np. proteazy cysteinowej, SpeB)

A direct link between carbohydrate utilization and virulence in the major human pathogen group A Streptococcus. Samuel A. Shelburne III, David Keith, Nicola Horstmann, Paul Sumby, Michael T. Davenport, Edward A. Graviss, Richard G. Brennan, and James M. Musser. PNAS February 5, 2008 105 (5) 1698-1703; https://doi.org/10.1073/pnas.0711767105.

b)ostra odpowiedź

cząsteczka sygnałowa (p)ppGpp (regulacja związana z głodem aminokwasowymi i innymi metabolicznymi właściwościami adaptacyjnymi)

mutanty niezdolne do wytwarzania (p) ppGpp: zmniejszona zdolność do interakcji z komórkami ludzkimi, zwiększona wrażliwość na fagocytozę, mniejsza zjadliwość w modelu mysim

CodY - regulacja genów biorących udział w:

biosyntezie aminokwasów i puryn, metabolizmie energii i węglowodanów, jako regulator plejotropowy (wpływ na zjadliwość i różnicowa

regulacja ekspresji genów w zmiennych warunkach środowiskowych)

Many means to a common end: the intricacies of (p) ppGpp metabolism and its control of bacterial homeostasis. Gaca AO, Colomer-Winter C, Lemos JA. J Bacteriol. 2015 Apr;197(7):1146-56. doi: 10.1128/JB.02577-14. Epub 2015 Jan 20.


rozumienie tych mechanizmów nie powinno opierać się tylko na identyfikacji nowych czynników zjadliwości

rola selektywnej presji ze strony gospodarza i społeczności bakteryjnych jako siły napędowej do selekcji cech wirulencji i kształtowania genomów paciorkowców

p.o. kierownik Zakładu Biochemii Leków i Biotechnologii

prof.NIL Izabela Sitkiewicz

Który z paciorkowców dzięki swojej patogenności i zakaźności znajduje się wśród dziesięciu najważniejszych i najbardziej śmiercionośnych

patogenów człowieka ?

a) S. pneumoniae

b) S. anginosus

c) S. pyogenes

Jakie gatunki należą do grupy SAG?

a) S. intermedius, S. pyogenes, S. anginosus

b) S. anginosus, S. intermedius, S. constellatus

c) S. anginosus, S. constellatus, S. pyogenes

Jakie najczęstsze infekcje powodują paciorkowce z grupy SAG?

a) ropnie wątroby i śledziony, infekcyjne zapalenie wsierdzia, infekcje płuc i ropnie, ropniak opłucnej

b) zakażenie tkanek miękkich

c) zapalenie gardła, angina, choroby przyzębia

Jaki mechanizm ma najsilniejszy wpływ na kształtowanie się populacji paciorkowców?

a) niewłaściwa polityka antybiotykowa

b) nieprzestrzeganie zasad higieny

c) horyzontalny transfer genów

narodowy instytut leków; warszawa, ul. chełmska 30/34; …

Documents