1

Patogénesis de lasinfecciones causadas porPseudomonas aeruginosa

Dra. Marisa GómezDpto. de Microbiología, Parasitología e Inmunología

Facultad de Medicina, UBA-CONICET

Pseudomonas aeruginosa

Bacilo gram negativo no fermentador

Aerobio estricto

Ambiental ubicuo -- Patógeno Oportunista

Tamaño y complejidad del genoma

Versatilidad metabólica

Capacidad de adaptación al microambiente

2

P. aeruginosa – Infecciones

NeumoníaNosocomialComunidad – Condición predisponente (EPOC)

Infecciones del Tracto Urinario

Infecciones de piel y partes blandas (Heridas, quemaduras)

Sepsis

P. aeruginosa – Grupos de riesgo

Pacientes hospitalizados (ARM, sondas)

Individuos inmunosuprimidos (neutropénicos)

Personas con quemaduras graves extensas

Individuos con condiciones predisponentesEPOCPacientes Fibroquísticos

3

P. aeruginosa – Factores de Virulencia

Adherencia – Flagelo y fimbrias (o pili), matriz exopolisacárida

Daño e invasión – Acción directa de Toxinas y exoenzimas

– Mediado por la respuesta inflamatoria

Persistencia – Biofilms / Adaptación al microambiente

GANCHO

FILAMENTO

FLAGELINA

MEMBRANA EXTERNA

PERIPLASMA

MEMBRANA CITOPLASMÁTICA

PEPTIDOGLICANO

GANCHO

FILAMENTO

FLAGELINA

MEMBRANA EXTERNA

PERIPLASMA

MEMBRANA CITOPLASMÁTICA

PEPTIDOGLICANO

P. aeruginosa – Factores de Virulencia

FIMBRINA PILINA

FLAGELO FIMBRIA

FUNCIONESTRUCTURAL MOTILIDAD ADHERENCIA

FUNCION ENRECONOCIMIENTO Unión a TLR2/TLR5 Unión a aGM1

4

P. aeruginosaUnión a receptores del epitelio respiratorio

Fimbria (Pili) – asialoGM1 (aGM1)

Flagelina – Toll Like Receptor 5 (TLR5)

Neuraminidasa – Exposición de aGM1

Células polarizadas

Uniones estrechas

Producción de mucus

Epitelio ciliado

ADHERENCIA

Neuraminidasa – Acción sobre receptores del epitelio y consecuencias en patogénesis

PAO1: P. aeruginosa∆2794: NanA-

Expresión de aGM1

5

Implicancias en la inducción de respuesta inflamatoria

Fimbria (Pili) – asialoGM1 (aGM1)Flagelina – Toll Like Receptor 5 (TLR5)

Pseudomonas aeruginosaReconocimiento por TLRs

Pilina - Flagelina– aGM1-TLR2

Flagelina – TLR5

LPS – TLR4 – Efecto sistémico

TLR: Toll Like ReceptorReconocimiento de PatronesMoleculares Conservados en Microorganismos

Gómez MI, Curr Opin Pharmacol, 2007

Expresados por células epiteliales, endoteliales y macrófagos

Factores de transcripción

Citoquinas y QuimioquinasPro-inflamatorias (IL-1, TNF-α, IL-6, IL-8)

Moléculas adaptadoras

ProteínasQuinasas

Reclutamiento de neutrófilos – Rol dual durante la infección

6

Pseudomonas aeruginosaRespuesta Inflamatoria

Flagelina intranasal

24 h luego del desafíocon P. aeruginosa

0

10

20

30

40

50

Media Flagella

% IL

-6 p

ositi

ve c

ells

0

10

20

30

40

50

Media Flagella

% IL

-6 p

ositi

ve c

ells

050

100150200250300350

C 0.01 0.1 1 10IL-6

(pg/

150

µg

prot

ein)

Flagella (µg/ml)

*****

**

050

100150200250300350

C 0.01 0.1 1 10IL-6

(pg/

150

µg

prot

ein)

Flagella (µg/ml)

050

100150200250300350

C 0.01 0.1 1 10IL-6

(pg/

150

µg

prot

ein)

Flagella (µg/ml)

*****

**

Macrófagos Células Epiteliales

01020304050607080

Control Flagelina

% P

MN

01020304050607080

Control Flagelina

% P

MN

P. aeruginosaDaño e invasión del epitelio respiratorio

Exoenzimas (Elastasa, hialuronidasa, neuraminidasa)

Exotoxina A - Citotoxina

Exo T, Exo S, Exo U, Exo Y – Funciones diversasExpresadas en >80%aislamientos de infecciones agudas

Ruptura de la barrera epitelial

7

P. aeruginosaCómo se libera la Exotoxina A?

Sistema de Secreción de tipo II

SECRETOMA

SECRETINA

P. aeruginosa – Exotoxina A

A: alcanza el citoplasma

Endocitosis

Dominio T se inserta en la membrana de

la vacuola

B: unión al receptor

ADP-R: ADP-Ribosila al factor E2Muerte celular

8

P. aeruginosaCómo se liberan las toxinas Exo?

Joanne Engel – University of California, San Francisco

Sistema de Secreción de Tipo III (TTSS)

P. aeruginosa - Toxinas Exo

Exo U – Fosfolipasa – Expresada en 1/3 aislamientos

Exo Y - Adenilato Ciclasa - AMPc – Rearreglos del citoesqueleto

9

P. aeruginosa - Toxinas Exo

Toxinas bi-funcionales – Presentes en la mayoría de los aislamientos

Inhibe internalización de bacterias – EvasiónInduce apoptosis – Evasión y daño

Acción sobre citoesqueleto yproteínas de las uniones intercelulares

P. aeruginosa – Rol de ExoSTY en patogénesis

Proteínas que forman las unionesintercelulares estrechasZO-1, Occludin, Ezrin

PAK: P. aeruginosa∆STYMutante que no expresa ExoS, ExoT, ExoY

T3SS

Invasióncelular

ExoS

ExoT

Muertecelular

10

Occludin

Ezrin

ZO-1

aGM1/TLR2/TLR5

IL-1, IL-6, IL-8, TNF

P. aeruginosaP. aeruginosa

P. aeruginosa - Infección Aguda

Respuesta inflamatoria - Daño

Ruptura de barrera epitelial - Daño

Formación de Biofilms – Desarrollo de infección crónica

11

P. aeruginosa - Biofilms

Fibrosis Quística

Enfermedad hereditaria autosómica recesiva

CFTR (Canal de Cloro dependiente de AMPc) no funcional

Menor secreción de cloro y mayor reabsorción de sodio

Mayor viscosidad de mucus que recubre el epitelio respiratorio

Menor funcionalidad de las cilias

Persistencia bacteriana

P. aeruginosaAdaptación - Persistencia

Intensa pero ineficiente respuesta inflamatoriaDaño pulmonar progresivo

12

Fibrosis QuísticaModelos de estudio in vivo

FQ - Modelos de estudio in vivo

13

Fibrosis QuísticaModelos de estudio in vivo

ENaC Tg ENaC TgWT

P. aeruginosaPersistencia en Pacientes Fibroquísticos

Adaptación al microambiente del pulmón

Implicancias en patogénesis y diagnóstico

14

Patogénesis de las infeccionespulmonares por P. aeruginosa

Algunos nombres para mencionar…

Joseph Barbieri

Carol Bausbam

Pamela Davis

Joanne Engel

Barbara Iglewski

Alice Prince

P. aeruginosa

Células epiteliales

Rol en inmunidad innata

MUCHAS GRACIAS!