Mecanismele de baza ale procesului infectios - factorii de patogenitate ai bacteriei

MECANISMELE DE BAZA ALE PROCESULUI INFECTIOS

Procesul infectios se realizeaza prin actiunea combinata, antagonista, a doua categorii de factori: factorii de patogenitate ai bacteriei si factorii de rezistenta ai organismului infectat.

1. FACTORII DE PATOGENITATE AI BACTERIEI

Patogenitatea se defineste prin capacitatea unor bacterii de a produce boala. In cazul bacteriilor, patogenitatea se exprima prin doua proprietati ale germenului: virulenta si toxinogeneza.

VIRULENTA

Este capacitatea unei bacterii de a patrunde, a se adapta, a se multiplica, a invada si a determina leziuni specifice in tesuturile pentru care are tropism (invazie microbiana). Virulenta este un caracter de tulpina. Exemple: in cadrul speciei Corynebacterium diphteriae exista tulpini toxigene virulente si tulpini netoxigene, deci nepatogene; patogenitatea tulpinilor de pneumococ variaza in functie de cantitatea materialului capsular.

Virulenta unei tulpini microbiene se apreciaza prin atie cu o tulpina standard a carei virulenta este cunoscuta si se exprima prin DLM (doza letala minima) sau DL50 (doza letala medie). DLM este numarul total de germeni necesari sau cantitatea de toxina necesara pentru a omori toate animalele dintr-un lot experimental, iar DL50 numarul de germeni sau cantitatea de toxina necesara pentru a omori 50% dintr-un lot de animale experimentale.

Virulenta se realizeaza prin factori corpusculari si factori enzimatici.

1.1.1. FACTORII DE VIRULENTA CORPUSCULARI

Acesti factori sunt legati de anumite elemente din structura celulei bacteriene, elemente care confera bacteriei protectie impotriva mijloacelor de aparare ale organismului si favorizeaza patrunderea in tesuturi.

a. Capsula

Are efect antifagocitar (inhiba inglobarea bacteriilor de catre fagocite), favorizand invazia microbului in tesuturi. Actioneaza, de asemenea, si impotriva anticorpilor locali sau altor substante bactericide. Exemple de bacterii capsulate: pneumococul (materialul capsular este de natura polizaharidica), bacilul carbunos (de natura polipeptidica), unele tulpini de stafilococi si streptococi, Klebsiella pneumoniae, Clostridium perfringens. Unele bacterii (Klebsiella, bacilul carbunos), desi mai virulente cand sunt capsulate, poseda si alti factori de patogenitate.

b. Compusi ai peretelui bacterian

Anumite componente situate in straturile superficiale ale bacteriei, imprima acesteia o virulenta deosebita, avand rol antifagocitar. Exemple: proteina M de la streptococul b-hemolitic grup A, factorul parietal de virulenta de la stafilococul aureu, factorul cord de la bacilul Koch, factorul de atasare la mucoasa intestinala la E coli patogen si Shigella, antigenul (de invelis) la unele tulpini de bacil tific.

c. Mobilitatea

Bacteriile mobile sunt mai virulente decat cele imobile. Mobilitatea deosebita a treponemelor (spirochete) si leptospirelor (spirili), care patrund in organism prin pielea si mucoasele intacte, este realizata prin miscarile de tirbuson ale corpului celular. Mobilitatea poate fi realizata si prin intermediul cililor, fie ca atribut de specie (la Proteus) fie consecutiv activarii aderentei la mucoasa intestinala prin cili (caracter indus de plasmida de colonizare la E. coli patogen).

d. Fimbriile

Oligomeri proteici ce apar ca apendici filamentosi la suprafata celulei bacteriene, fimbriile au rol in atasarea germenilor pe receptorii de pe suprafata celulelor susceptibile de la poarta de intrare. Structurile principale bacteriene care pot functiona ca adezine sunt:

- pilii comuni (adezine piliale) care permit o aderare crescuta de celulele epiteliale. Exemple: fimbriile P (prezente la tulpinile de Escherichia coli pielonefritogene); fimbriile S (la tulpinile de E. Coli implicate in meningite); fimbriile K88 si K89 (la tulpinile de E. Coli enterotoxigene ce produc diareea maligna a nou-nascutului); fimbriile ce contin N-metilfenilalanina (la unele bacterii Gram negative, la Pseudomonas, Neisseria, Bacteroides, Vibrio). In plus, exista posibilitatea ca aceeasi tulpina bacteriana sa contina mai multe tipuri de adezine ce sunt codificate de anumite zone cromozomiale sau plasmidice. Aceasta diversitate genetica permite adaptarea tulpinii la conditiile diferite oferite de organismul gazda.

- adezine nepiliale, ca de exemplu, glicocalixul, microcapsula, proteine de membrana externa la bacteriile Gram negative, ca si unele substante din organism. O astfel de substanta care are proprietatea de a adera la suprafetele mucoase este fibronectina, o glicoproteina plasmatica ce se gaseste in spatiul extracelular. Unele bacterii care patrund in organism adera la randul lor de fibronectina si, prin intermediul ei, de suprafata celulelor epiteliale. Astfel de microorganisme sunt Streptococcus pyogenes, Staphilococcus aureus, Treponema pallidum.

1.1.2. FACTORI ENZIMATICI DE VIRULENTA (EXOENZIME)

Sunt substante elaborate de bacteria infectanta si eliminate inafara ei, care determina modificarea tesuturilor locale, favorizand diseminarea bacteriilor in organism, din aproape in aproape, cu invadarea tesuturilor dincolo de poarta de intrare.

a. Coagulaza

Enzima secretata de stafilococii patogeni, care, in vitro, coaguleaza plasma citratata (test important de patogenitate). In organism ea favorizeaza formarea in focarul inflamator a unei pelicule de fibrina care protejeaza germenii impotriva fagocitarii si altor factori de aparare nespecifica si specifica.

b. Fibrinolizina

Enzima activatoare de plasminogen (kinaza), care determina digestia fibrinei din focarul inflamator, astfel incat bacteriile pot strabate aceasta bariera. Capacitatea de elaborare a fibrinolizinei reprezinta unul din testele de patogenitate pentru unii germeni (exemplu: stafilococi patogeni, streptococi patogeni).

c. Hialuronidaza

Depolimerizeaza acidul hialuronic din substanta fundamentala a tesutului conjunctiv si din cimentul intercelular al epiteliilor, potenteaza invazivitatea germenilor. Exemplu: stafilococul aureu, streptococul b-hemolitic grup A, Clostridium perfringens

d. Enzime hidrolitice

Din grupul acestor enzime fac parte: colagenazele, lecitinazele, neuraminidazele, lipazele, proteazele, nucleazele.

Colagenaza, enzima proteolitica de depolimerizare a colagenului din tesutul conjunctiv. Exemplu: Clostridium perfringens.

Lecitinaza (alfa-toxina) care determina hidroliza lecitinei din membranele celulare. Exemplu: Clostridium perfringens.

Neuraminidaza, prezenta la multe bacterii si virusuri, hidrolizeaza mucoproteinele de pe suprafata celulelor, expunandu-le atacului.

e. Enzime citolitice

Din categoria enzimelor citolitice fac parte hemolizinele si leucocidinele, enzime cu efect hemolitic sau de distrugere a leucocitelor. Au efect antifagocitar, favorizand indirect invazia. Exemplu: streptolizinele streptococului b-hemolitic grup A (streptolizina O si streptolizina S); hemolizinele intrinseci: b-hemolizine responsabile de hemoliza completa; a-hemolizine responsabile de hemoliza incompleta.

Pe langa bacteriile cu habitat extracelular, bacterii care sunt supuse, cu succes, mecanismelor de aparare antiinfectioasa a organismului, exista si bacterii cu habitat intracelular: facultativ intracelular (bacilul Koch, Brucella) si obligatoriu intracelular (Chlamydia trachomatis). Prezenta lor intracelulara le asigura protectie impotriva mijloacelor de aparare ale organismului, inclusiv cele imune. Bacteriile cu habitat intracelular sunt cele mai invazive bacterii deoarece, supravietuirea lor in diverse celule si mai ales in fagocite, favorizeaza diseminarea lor in organism. Patrunse in celulele fagocitare, bacteriile ajung la ganglionii limfatici si apoi in circulatia generala, unele dintre ele trecand, la adapostul fagocitelor, chiar bariera hematoencefalica.

1.2. TOXINOGENEZA

Este definita drept capacitatea unor germeni de a elabora toxine, substante solubile cu efect toxic pentru tesuturile organismului infectat. Ele se impart in exotoxine si endotoxine.

1.2.1. EXOTOXINELE

Sunt substante toxice (proteine solubile si filtrabile), eliberate de bacteria vie in mediul ambiant al germenului: fie in mediul de cultura fie in organismul infectat.

Sunt elaborate in special de bacterii Gram pozitive si prezinta o actiune strict specifica, determinand manifestari clinice caracteristice.

a. Proprietati fizico-chimice

sunt holoproteine termolabile (exceptii: toxina botulinica ce este inalt termostabila, enterotoxina stafilococica);

se transforma prin invechire si sub actiunea formolului (4%₀) in vaccinuri eficiente, toxoizii-anatoxine, produsi netoxici, cu imunogenitate pastrata;

sunt sensibile la radiatii si variatii de pH.

b. Proprietati biologice

Toxicitate

Aprecierea gradului de toxicitate se face prin stabilirea valorii DLM (doza letala minima). Efectele toxice apar dupa o perioada de latenta, puterea toxica este mare, doza letala minima este mica. Se distinge net tropismul selectiv pentru anumite teritorii:

neurotropism: toxina botulinica, toxina tetanica, toxina difterica;

miotropism: toxina difterica;

enterotropism: enterotoxina stafilococului, enterotoxina vibrionului holeric, E. coli patogen, Shigella dysenteriae;

dermotropism: exotoxina bacilului carbunos, eritrotoxina;

tropism pentru mucoasa cailor respiratorii: toxina difterica, toxina secretata de Bordetella pertussis.

Pentru unele specii bacteriene, exotoxinele pot reprezenta unicul factor de patogenitate responsabil de toata simptomatologia bolii (Corynebacterium diphteriae, Clostridium tetani, Clostridium botulinum). Pentru alte bacterii (bacilul carbunos, stafilococ) exotoxina completeaza doar ceilalti factori de patogenitate (numai unii dintre stafilococii patogeni sunt enterotoxici, producand toxiinfectii alimentare).

Antigenitate

Au specificitate antigenica inalta, sunt puternic imunogene, sunt neutralizabile prin anticorpi specifici

1.2.2. ENDOTOXINELE

Sunt produsi toxici prezenti la bacilii Gram negativi, facand parte integranta din structura lor si care se pun in libertate numai dupa moartea (liza) acestor bacterii.

Endotoxina este lipopolizaharidul (LPS) din membrana externa a peretelui celular al acestor bacterii si joaca un rol important in patogenia infectiilor produse de aceste microorganisme. Exemplu la enterobacterii complexul glucido-lipido-polipeptidic: Salmonella typhi, E. Coli, Shigella, Y. pestis.

a. Proprietati fizico-chimice

sunt heteroproteine (proteine complexe) formate dintr-un suport de proteine simple plus o grupare prostetica (de obicei de natura lipido-glucidica). Majoritatea endotoxinelor sunt complexe glucido-lipido-polipeptidice;

sunt solubile, dar nu difuzeaza in mediul ambiant al germenului (ele se elibereaza numai odata cu liza celulei bacteriene);

sunt termostabile;

rezistente la tratamentul cu alcool

nu se transforma in toxoizi sub actiunea formolului.

b. Proprietati biologice

Toxicitate

Toxicitatea endotoxinelor este mai redusa ativ cu cea a exotoxinelor. Doza letala minima este mare. Efectele toxice au loc fara perioada de latenta. Au un tropism mai difuz, manifestarile toxice sunt variate:

tulburari hemodinamice la nivelul capilarelor si arteriolelor, pana la colaps periferic;

modificari ale formulei leucocitare (leucopenie);

efect hiperglicemiant

febra, determinata de eliberarea din macrofage (sub actiunea endotoxinelor) a pirogenilor endogeni (IL-l, TNF) care actioneaza pe centrii termoreglarii din hipotalamus;

activarea complementului pe cale alternativa, ceea ce favorizeaza chemotaxia fagocitelor in focarul infectios cu liza bacteriilor;

activarea macrofagelor care vor secreta enzime lizozomale in cantitati crescute, cu cresterea capacitatii lor fagocitare ;

activarea limfocitelor B cu accentuarea producerii de anticorpi;

coagulare diseminata intravasculara, datorita activarii sistemului coagularii prin factorul XII Hageman.

In cantitati mici determina reactii de alarma benefice organismului (febra, activarea C pe cale alternativa, activarea macrofagelor, stimularea limfocitelor B), in timp ce in cantitati mari, determina socul endotoxic fatal, fie prin actiunea directa a endotoxinei, fie prin substantele eliberate de neutrofile in urma lizei lor datorata endotoxinei bacteriene. Socul endotoxic (clinic: hipotensiune, coagulare intravasculara diseminata) poate aparea si in cazul administrarii unor perfuzii in care endotoxina provine de la bacili Gram negativi omorati prin sterilizare (ura 1).

C3b2Bb, rezultat in urma clivarii fiziologice, se leaga de suprafata bacteriilor, fiind protejat astfel de inactivare. La stabilizarea C3b2Bb participa si o proteina plasmatica, properdina (P);

deci activarea complementului pe calea alternativa este rezultatul stabilizarii C3b2Bb (a C3 convertazei) ce poate fi determinata, printre altele, de prezenta bacteriilor.