Patógenos verdaderos

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Patógenos verdaderos: son microorganismo que colonizan invaden o dañan al hospedero. poseen mecanismos de patogenicidad, que son la forma que posee el microorganismo para causar daño al organismo que infecta. Existen algunos ambientales (capaces de reproducirse en el medio), pero también existen algunos q necesitan estar dentro de otro individuo para poder reproducirse y obtener sus nutrientes, la forma en la que hacen esto es por que poseen la capacidad de evadir las defensas del hospedero. Patógenos oportunistas: provocan daño al hospedero, pro cuando hay una condición predisponente, por ejemplo, una disminución en las defensas del hospedero. (ejemplo: algunos patógenos poseen ciertos genes específicos que codifican para diversas características que le otorgan las características virulentas al organismo, como por ejemplo la formación de toxinas que en el caso de la peste negra forma necrosis en los tejidos y por eso toman ese color las costras.) Virulencia: corresponde al grado de patogenicidad del organismo, característica es cuantativa y se puede medir usando diversos índices experimentales como ID50, LD50, etc. Shigella se necesitan dos o tres organismos para que estos me provoquen la infección, su dosis infectiva es baja, al necesitar tan pocos organismos se puede decir que es altamente patógena. Con el virus ebola aproximadamente el 40% de los individuos que se infectan mueren, es un organismo muy virulento. Existen organismo que adquieren ciertas características de virulencia que afectan fuertemente al individuo que se infecta, en estos casos se puede decir que su ID50 es muy similar a su LD50, de esto se puede extraer que el mejor patógeno no es el que tenga la LD50 mas alta, ya que al acabar rápidamente con sus hospederos acaba con su nicho, además limita su propagación, así se puede decir que este patógeno no es muy exitoso. Etapas del ciclo infectivo: el microorganismo infecta a su hospedero con el fin de aumentar su número y posteriormente diseminarse a otros individuos. - Exposición: Primero el organismo infecta al individuo, para esto necesita ciertos mecanismos específicos, por ejemplo las enfermedades respiratorias que están adaptados para poder diseminarse a través de vías respiratorias.

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Patógenos verdaderos: son microorganismo que colonizan invaden o dañan al hospedero.poseen mecanismos de patogenicidad, que son la forma que posee el microorganismo para causar daño al organismo que infecta.

Existen algunos ambientales (capaces de reproducirse en el medio), pero también existen algunos q necesitan estar dentro de otro individuo para poder reproducirse y obtener sus nutrientes, la forma en la que hacen esto es por que poseen la capacidad de evadir las defensas del hospedero.

Patógenos oportunistas: provocan daño al hospedero, pro cuando hay una condición predisponente, por ejemplo, una disminución en las defensas del hospedero.

(ejemplo: algunos patógenos poseen ciertos genes específicos que codifican para diversas características que le otorgan las características virulentas al organismo, como por ejemplo la formación de toxinas que en el caso de la peste negra forma necrosis en los tejidos y por eso toman ese color las costras.)

Virulencia: corresponde al grado de patogenicidad del organismo, característica es cuantativa y se puede medir usando diversos índices experimentales como ID50, LD50, etc.Shigella se necesitan dos o tres organismos para que estos me provoquen la infección, su dosis infectiva es baja, al necesitar tan pocos organismos se puede decir que es altamente patógena.Con el virus ebola aproximadamente el 40% de los individuos que se infectan mueren, es un organismo muy virulento.

Existen organismo que adquieren ciertas características de virulencia que afectan fuertemente al individuo que se infecta, en estos casos se puede decir que su ID50 es muy similar a su LD50, de esto se puede extraer que el mejor patógeno no es el que tenga la LD50 mas alta, ya que al acabar rápidamente con sus hospederos acaba con su nicho, además limita su propagación, así se puede decir que este patógeno no es muy exitoso.

Etapas del ciclo infectivo: el microorganismo infecta a su hospedero con el fin de aumentar su número y posteriormente diseminarse a otros individuos. - Exposición: Primero el organismo infecta al individuo, para esto necesita ciertos mecanismos específicos, por ejemplo las enfermedades respiratorias que están adaptados para poder diseminarse a través de vías respiratorias. - Adhesión: Luego el microorganismo debe recocer el tejido del hospedero, para adherirse a este y desde aquí empezar su proceso de reproducción. Los microorganismos se especializan en infectar tejidos específicos (tropismo: microorganismos que son capaces de causar daño a tejidos específicos), esto se debe a la presencia de proteínas o moléculas que se encuentran en la superficie del patógeno que son reconocidas por ligandos presentes en células especificas del tejido de nuestro cuerpo.- Invasión: el organismo ingresa al interior del tejido y ahí se reproduce, aunque algunos son capaces de crecer solamente adheridos al tejido.- Colonización y Crecimiento: aquí los microorganismos son capaces de expresar sus genes de virulencia los cuales les permiten ser exitosos en el crecimiento y en la absorción de nutrientes en el hospedero. En esta etapa se inician los síntomas de la enfermedad, además algunos microorganismos son capaces de transportarse en el cuerpo y colonizar en tejidos lejanos al lugar de la infección (invasión). También los microorganismos son capaces de producir toxinas que son excretadas al medio externo e infectan las células del tejido (toxicidad). Algunos microorganismos son capaces de censar cuantos microorganismos de su misma especie están a su alrededor, esto se debe a un mecanismos de agrupación genética, así algunos microorganismos no expresan sus factores de virulencia hasta que haya cierto número de

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microorganismos q aseguren que la infección sea exitosa, para no producir la anticipada respuesta defensiva del hospedero.

Conceptos básicos: - Infección: Entrada de un microorganismo a otro organismo, donde incrementa su número y causa daño al hospedero en este proceso.- Comensalismo: Situación en que dos organismos viven juntos sin alterar su ciclo vital.- Simbiosis: Situación en que dos organismos viven juntos por mutuo beneficio. (Microorganismo de la mucosa intestinal humana)- Parasitismo: Relación desigual entre dos organismos, donde uno se beneficia en desmedro del otro.- Infección: Corresponde a la invasión y multiplicación del microorganismo patógeno en el hospedero, sin causar síntomas claros (como el sida cuando son solo portadores, también existen bacterias que nos invaden pero nunca presentan síntomas como la tuberculosis donde el individuo puede vivir toda su vida infectado y nunca presentar síntomas pues no se dan las condiciones para que la bacteria exprese sus factores de virulencia o el organismo nunca activa su sistema inmune, así no causa daño al individuo).- Enfermedad: Ocurre cuando la infección resulta en una respuesta dañina para el hospedero que es medible por parámetros clínicos (se activa el sistema inmune y se generan síntomas)

Postulados de Koch: Determinación de agentes causales de enfermedades

Nacieron antes de que se tuviera certeza que los microorganismos eran los causantes de la enfermedad. Con estos determino cuales eran los microorganismos específicos que causaban cada enfermedad.

El microorganismo debe estar presente en todos los casos de la enfermedad. El microorganismo debe poder aislarse en un cultivo in vitro

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Si el cultivo puro del microorganismo se inocula a un hospedero sin infectar, se debe reproducir la infección con exactamente las mismas consecuencias

El mismo microorganismo debe ser aislado nuevamente del animal enfermo Los organismos sanos no deben presentar al microorganismo

Problemas-Existen microorganismos que no se pueden aislar in vitro.-No existe modelo animal para algunos microorganismos que causan infección solamente en el ser humano.-Patógenos oportunistas causan enfermedad sólo en cierto tipo de individuos y se encuentran presentes en individuos sanos. (Estos presentan las toxinas solo en algunos individuos dependiendo de las condiciones, así organismo que lo poseen pueden nunca enfermarse).

Para evitar los problemas previamente explicados actualmente existen los Postulados Moleculares de KochGracias a las nuevas tecnologías de aislamiento de material genético y de cultivo celular in vitro, los postulados de Koch pueden satisfacerse de forma molecular:

La secuencia de ácido nucleído de un patógeno debe estar presente en la mayoría de los casos de la infección, de preferencia en los sitios anatómicos donde la presencia del patógeno es evidente, si el organismo está en pacientes sanos y enfermos, no se pueden sacar conclusiones.

La inactivación específica de genes asociados a el fenotipo de virulencia debe llevar a una reducción medible de la virulencia del patógeno, disminuir su capacidad de producir la enfermedad.

La re-incorporación del o los genes inactivados debe restablecer el fenotipo de virulencia, capacidad de causar la infección.

Aunque hay que considerar que muchos de los mecanismos de patogenicidad que poseen los microorganismos no se deben a la presencia de un solo gen, sino que estos dependen de la regulación y co-expresion de varios genes. Pero en algunos casos la presencia de u gen puede convertir a un organismo que no era patógeno en patógeno.

Propiedades patogénicas de las bacteriasEsquema de salmonella

Bacterias patógenas verdaderas: colonizan, invaden y dañan al individuo a través de mecanismos directos o indirectos (o ambos)Para lograr obtener nutrientes del hospedero, las bacterias patógenas utilizan una serie de mecanismos que se han seleccionado naturalmente, denominados “mecanismos de patogenicidad”

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Entre otros: Fimbrias: importantes para la adhesión. Capsula: estructura basada en carbohidratos que cubre la pared celular, así inhibe que

compuestos derivados del hospedero puedan unirse a su superficie para eliminarla. Flagelo: basados en proteínas, estas les permiten avanzar en el organismo para así

poder llegar al tejido que van a adherirse he infectar. Sideroforos: proteínas que le permiten a la bacteria capturar el hierro del ambiente. Producción de Exotoxinas: proteínas secretadas por el microorganismos cuyo blanco

son las células de tejido del individuo, por ejemplo la heterotrofina que produce diarrea lo cual le sirve al organismo para su dispersión.

LPS: altamente distribuida entre las gram positivas, funciona como factor de virulencia principalmente cuando infecta mamíferos, porque estos poseen receptores que son capaces de reconocerla como patógeno activando células del sistema inmune, además la interacción del LPS con algunos receptores particulares producen la liberación de citokinas inflamatoria las cuales pueden producir shock. Por eso se denomina a este compuesto como endotoxina.

Para que se produzca la infección es necesario que se produzcan los síntomas y algunos de estos se realizan principalmente por el reconocimiento del sistema inmune o de las células del tejido, así por ejemplo en una herida las células del sistema inmune viajan a esta para poder proteger al organismo de la entrada de patógenos para esto existen distan células como:

Factores solubles: actúan de manera inespecífica para detener la infección causada por el microorganismo.

Fagocitos y Granulocitos: detectan la presencia de microorganismos y los fagocitan, seguido de esto secretan moléculas solubles cuya función es activar la respuesta específica.

Anticuerpo: generan una respuesta más específica contra los microorganismos causantes de la infección, además de producir memoria inmunológica.

Así los microorganismos que son capaces de causar enfermedad son porque son capaces de evadir la respuesta inmune del hospedero. Muchas veces el daño causado por la infección es producida por la respuesta del sistema inmune contra el patógeno.Las células del sistema inmune son capaces de reconocer a estos microorganismos y gatillar una respuesta gracias a la presencia de receptores en la superficie de la célula del sistema inmune (como macrófagos o neutrofilos) y también de células epiteliales y algunos receptores del intracelular, así las células han evolucionado para reconocer específicamente organismo patógenos de los no patógenos que se encuentran en el tejido, por ejemplo: -el flagelo y el LPS (bacterias gram negativa), para estos existen receptores específicos, como TLR5 que reconoce flaginina; el TLR4 que reconoce LPS.- para gran positivas están los receptores como el TLR2 que reconoce péptidoglican y el TLR6 que reconocen el ácidos lipoteicoicos. También el peptidoglicano puede ser reconocido por estructuras intracelulares que no son receptores de la serie TLR- los virus pueden ser reconocidos por estos receptores que se encuentran tanto en la superficie como en el intracelular, en la superficie el receptor es el TRL3 que reconoce el material genético del virus específicamente el ARN de doble hebra y al interior el receptor es el TRL9.Así al activarse algunos de estos receptores el sistema inmune realiza una cascada de reacciones que liberan componentes que permiten iniciar la respuesta inmune.

Bacterias q son capaces de realizar su ciclo infectivo en la superficie del tejido, se denomina extracelulares, se adhieren firmemente a los tejidos y aquí crecen y se reproducen. Causan enfermedad por el presencia de endotoxinas, como el LPS, reconocido por el receptor TRL4; o de exotoxinas que tiene como blanco células del hospedero y producen cambios, alteración, incluso la muerte de la célula blanco. Así el sistema inmune de activa para eliminar la bacteria

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y neutralizar a las exotoxinas, esta respuesta inmune es de tipo humoral, anticuerpos encargados de neutralizar al microorganismo.

e. coli enteropatogenica: capas de sintetizar en la superficie fimbrias, estas sirven para agrupar al microorganismo formando clam (agrupaciones bacterianas) además toman contacto con la cell humano y se adhieren porque poseen receptores que la reconocen.

Mecanimos que le permiten a la bacteria adherirse: Fimbrias Pili Lipopolisacárido (LPS) Acidos teicoicos y lipoteicoicos Otros componentes de la pared celular Glicocalix Cápsula

Así por la presencia de estas estructuras las bacterias son capaces de adherirse a tejidos particular, el que exprese en su superficie ligandos que reconozcan estas características. Se comienza la formación de microcolonias para que así el organismo crezca y se desarrolle.Para que el organismo comience a desarrollarse, luego de la adhesión, tiene que pasar una etapa que se conoce como de acondicionamiento metabólico, el microorganismo no crece sino que se adapta, por expresión génica en la cual responde a señales del medio ambiente para asi acondicionar su metabolismo y luego crecer, una vez pasado esto se producen los síntomas de la enfermedad

Tipos de pili usados por bacterias gram negativas para adherirse a los tejidos del hospedero

Filamentos rígidos (fimbria Pap E.coli uropatogénica)

Filamentos flexibles (Pili tipo I de E.coli y varias enterobacterias)

Pili de tipo IV, involucrado en movilidad

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Pili curli, filamentos delgados e irregularesSon utilizados por el microorganismo para adherirse y favorecen la movilidad del organismo.

(http://www.vet.ed.ac.uk/zap/research/highlights_movie.htm video del mecanismo de acción de laa E. Coli Entopatogenica, esta todo explicado en ingles.)Cuando el microorganismo toma contacto con la célula infectada se produce la expresión génica en la cual se sintetizan algunas proteínas que favorecen la adhesión a los tejidos.

Algunos organismos causan infección, ya que son capaces de vivir dentro de la célula fagocitica, resistiendo los mecanismos de degradación del sistema inmune.Al producirse la infección las células infectadas producen citokinas que activan la respuesta inmune innata estas secretan moléculas que favorecen la degradación del microorganismo. Otras células al ser infectadas son capaces de activar a linfocitos T.Las bacterias que son capaces de pasar estas barreras del sistema inmune realizan una infección mucho más severa que aquellas que no.Respuesta inmune: Las bacterias son fagocitadas, se produce la degradación lisosomal, así los antígenos producidos por la bacteria activan a los linfocitos T respuesta específica para así eliminar la infección.

Pero existen algunos organismos que son capaces de evitar esta respuesta inmune, realizando así su ciclo infectivo dentro de las células del sistema inmune, como por ejemplo Listeria gonorrea infecta a neutrofilos que son capaces de fagocitarlos pero se mantiene n de manera intracelular sin ser degradados. También listeria y shigella entran por vía fagocitica y son capaces de romper la vacuola y estar directamente en el citoplasma de la célula, utilizan la actina de la célula para generar colas de actina que movilizan a las bacterias de una célula a otra. Por otra parte salmonella, que también entra por fagocitosis, pero se mantiene en la vesícula, evita que los lisosomas la degraden

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Sistemas de secreción de proteínas de tipo IIIInyecta proteínas desde el citoplasma de la bacteria a la célula infectada, estas proteínas modifican las vías de señalización presentes en la célula eucarionte.

Estructura multiproteica compleja (más de 40 proteínas) “Jeringa molecular” encargada de inyectar proteínas efectoras en la membrana

plasmática y en el citoplasma de células eucariontes La inyección de estas proteinas bacterianas favorecen procesos como adhesión e

invasiónLos genes que codifican para este tipo de secreción se encuentran en segmentos del cromosoma bacteriano que se conocen como islas de patogenicidad.Ejemplo:

Salmonella: posee un sistema de secreción tipo III, que le permiten producir prolongaciones del epitelio intestinal. Estas no son naturalmente células fagociticas, sino absorcibas, la bacteria induce la propia fagocitosis de la célula infectada. Las proteínas inyectadas inducen la polimerización de actina, lo que forma prolongaciones de la membrana plasmática que capturan a la bacteria. La isla de patogenicidad de salmonella corresponde a un grupo de genes que están todos juntos en un lugar específico del cromosoma.

Algunas bacterias, en vez de tener SSTT, expresan algunas proteínas de virulencia que reconocen específicamente a algunos receptores de la célula infectada. Ejemplo:

Listeria es una bacteria que posee la proteína de superficie InlA, que se unen a E- caderina. La unión de InlA a Ecaderina favorece la polimerización de actina y la entrada de la bacteria a la célula por un mecanismo denominado “Zipper”. Con esto la bacteria se comienza a envolver con el citoplasma de la célula infectada.

Otro ejemplo es yersinia que también produce proteínas que se denominan invasinas, capaces de reconocer específicamente algunos receptores de la célula epiterial, que son las integrinas (especificas dependiendo del tipo de tejido), por lo cual se permite la adhesión y la posterior entrada a la célula.

Las bacterias a través de estos mecanismos son capaces de ingresar a la célula y desde aquí moverse a través de las células adyacentes y así infectar todo el tejido.

Las bacterias que nos infectan deben competir con las bacterias endógenas, propias de nuestro organismo. Nuestra flora produce una especie de barrera que impide que las células patógenas se unan a su célula blanco. Así los organismos patógenos deben llegar a partes del tejido donde no están presentes las bacterias del tejido normal.

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Tracto Gastrointestinal: Componentes bacterianos de la flora normal Enterobacterias, excepto Shigella, Salmonella, Campylobacter, Yersinia y Vibrio Bacilos Gram-negativos, no fermentadores de glucosa Enterococcus Streptococcus alpha-hemolíticos y no hemolíticos Difteroides Staphylococcus aureus (en bajo número) Bacterias anaerobias (en alto número)

Así el sistema inmune debe saber reconocer a las células del sistema normal contrala las infectivas y esto ocurre porque existen lugares donde las bacterias están normalmente, por ejemplo, E. Coli es parte de la flora normal pero a veces esta en lugares del intestino en donde no debería y el sistema inmune la reconoce como patógeno, además existen algunos especie de Coli que presentan en su cromosomas islas patogénicas, que le otorgan algunas toxinas o la capacidad invasiva de la bacteria que es reconocida por el sistema inmune.Algunas bacterias son siempre comensales y no se han detectados especies patógenos, por ejemplo los lactobacilos, estas son bien toleradas por el sistema inmune de la mucosa.

Existen distintos tipos de células en nuestro epitelio, como las células dendríticas (de reconocimiento) las cuales son capaces de emitir prolongación a través del epitelio para eliminar las bacterias patógenas.Al producirse daño en el tejido, pues las bacterias son patógenas y están produciendo la muerte del tejido o invaden en zonas donde no debería haber microorganismos, las células del sistema inmune lo reconocen y se activan la secreción de citokinas inflamatorias que atraen al sistema inmune con la respuesta especifica, para controlar la infección, así se puede producir una memoria inmunológica, existen casos en los que el intestino está constantemente inflamado, pues reconoce como extraños los componentes de la miocroflora (enfermedad de Crohn).

Las células que están en mayor contacto con la flora intestinal producen mucus por la presencia de unas células conocidas como globes, el mucus sirve para proteger las células del tejido del contacto con las bacterias. En las zonas más interiores no se produce este mucus por la baja flora bacteriana, además las células del interior son mucho mas sensibles (presencia de recptores) a la presencia de bacteria. Algunas bacterias por el flagelo son capaces de moverse e infectar estas zonas de baja densidad bacteriana, así estas células secretan péptidos bactericidas para eliminar al patógeno, además de citokinas que activan la respuesta inmune. Asi se eliminan los patógenos, pero los de la flora normal se mantiene intactos.

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Diseminación bacteriana desde el sitio de infecciónPara lograr su diseminación desde el sitio de la infección, las bacterias pueden usar varias vías:-Vía hematógena: Alcanzan el torrente sanguíneo y son transportadas hacia otros órganos (vía rápida)-Vía linfática: Alcanzan los vasos linfáticos para diseminarse hacia otros órganos (vía más lenta)Utilizando ambas vías, las bacterias pueden movilizarse de forma libre o asociada a células fagocíticas

Transmisión de las bacterias patógenasUna vez que las bacterias se reproducen en el organismo inducen una serie de mecanismos que les permite diseminarse, como por ejemplo:-Diarrea-Tos-Aumento de secreciones-Concentración de microorganismos en fluidos

Salmonella: puede invadir macrófagos o células dendríticas las cuales son capaces de transportar a la bacteria por el cuerpo para así colonizar otros lugares. Esto ocurre porque la bacteria es capaz de secretar proteínas que inhiben a los lisosomas para degradarlas dentro de la célula, además son capaces de gatillar todo un cambio de reacción que les permite sobrevivir dentro de estas células. Como por ejemplo la captación de nutrientes por parte del fago para enriquecer su medio u poder crecer y diseminarse.Glicobacter: (tuberculosis) trasmitida por el aire, ingresada al sistema y es capaz de vivir por muchos años dentro de células fagociticas evitando la respuesta inmune. Esta infección se puede mantener por mucho tiempo y así el individuo está infectado pero no enfermo.

Microorganismo que son capaces de atravesar las mucosas (este es su mecanismo de virulencia). Como la bacteria que produce meningitis, aunque esta enfermedad no se produce tanto por la bacteria, sino que los síntomas son producidos ya que el sistema inmune reconoce al organismo en el tejido nervioso y secreta proteínas de inflamación y esta respuesta es la que genera el daño y la muerte del tejido neural.