Медицинская микробиология Лекция 1 Патогенность бактерий Задачи

Медицинская микробиология Лекция 1 Патогенность бактерий ¡ Задачи и методы клинической микробиологии ¡ СПб. ГУ ¡ 2015 ¡

Вопросы 1 часть Патогенность ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ 1. Определение патогенности 2. Атрибуты патогенности 3. Патогенные МО 4. Условия развития инфекционного процесса 5. Контроль за проявлением патогенных свойств МО 6. Вирулентность 7. Факторы патогенности 8. Классификация МО по патогенности 9. Формирование патогенных штаммов МО 10. Функции "островов патогенности"

Основные термины Патогенность ¡ Патогенные микроорганизмы ¡ Вирулентность ¡ Факторы патогенности ¡

Патогенность микроорганизмов – это способность вызывать инфекционный процесс ¡ ¡ ¡ (от греч. pathos –страдание, болезнь genos –рождение)

Современные атрибуты патогенности (по проф. Бондаренко В. М. ) ¡ 1. адгезивность ¡ 2. инвазивность (общая) ¡ 3. токсигенность

Патогенные микроорганизмы (МО) ¡ МО, способные преодолевать защитные силы макроорганизма и вызывать инфекционный процесс.

Развитие инфекционного процесса - результат взаимодействия двух систем: СООБЩЕСТВА МИКРООРГАНИЗМОВ И МАКРООРГАНИЗМА ¡ зависит от: лабильности перестройки метаболизма патогенных МО и физиологических особенностей и иммунореактивности макроорганизма ¡

Контроль за проявлением патогенных свойств бактерий на генетическом уровне ¡ результат сложного взаимодействия бактериальных хромосом и плазмид ¡

Патогенность - признак непостоянный! ¡ Для оценки степени патогенности существует количественная мера: вирулентность это степень патогенности, при которой МО способен инфицировать макроорганизм и вызывать заболевание

Вирулентность зависит от: ¡ количества инфицирующих МО ¡ пути их поступления в организм ¡ набора факторов патогенности у данных МО ¡ специфических и неспецифических защитных механизмов организма-хозяина

Факторы патогенности бактерий ¡ клеточные компоненты (жгутики, капсулы, пили, адгезины наружной мембраны, различные белковые комплексы) ¡ или вырабатываемые ими вещества (ферменты, токсины) ¡ способны вызывать изменения в клетках и органах макроорганизма, приводящие к развитию инфекционного процесса

4 группы факторов патогенности (по функциям) 1. адгезия ¡ 2. инвазия ¡ 3. токсинообразование ¡ 4. индуция цитокинов и медиаторов воспаления ¡

Классификация бактерий по патогенности ¡ ¡ ¡ 1. патогенные (вызывают инфекционный процесс) 2. условно патогенные (могут входить в состав нормальной микрофлоры и/или вызывать оппортунистические инфекции) 3. непатогенные (не способны вызывать инфекционный процесс)

Формирование патогенных штаммов МО ¡ ¡ ¡ Эволюция бактерий определяется следующими факторами: 1. частотой точечных мутаций 2. высоким уровнем рекомбинаций 3. горизонтальным переносом генов (перенос генетического материала между бактериями различных видов и родов) Горизонтальный перенос генов приводит к качественным изменениям состава микробного генома в течение короткого периода времени

Передача генетической информации ¡ ¡ ¡ ¡ 1. конъюгация 2. трансдукция 3. трансформация Мобильный пул генов бактерий состоит из носителей: 1. бактериофаги 2. плазмиды 3. транспозоны 4. геномные «острова» патогенности

Геномные «острова» патогенности «Острова» патогенности – это сегменты бактериальной ДНК с одним или несколькими генами вирулентности, приобретенными через мобильные генетические элементы. ¡

Характерные функции «островов» патогенности

Вопросы Часть 2 Задачи и методы клинической микробиологии ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ 1. Определение "клиническая микробиология" 2. 6 групп задач клинической микробиологии 3. Микроскопические методы 4. Культуральные методы 5. Иммунологические методы 6. Иммунологические реакции 7. Диагностические критерии 8. Нарастание титра АТ 9. Молекулярно-биологические методы 10. Неспецифические тесты

Клиническая микробиология (КМ) - Научная дисциплина, изучающая характер взаимоотношений между макро- и микроорганизмами в норме и, главным образом, в динамике патологического процесса с учетом проводимой антимикробной терапии

История возникновения научной дисциплины «КМ» В середине XX в. : выявлено много новых возбудителей заболеваний открыто явление возрастания устойчивости МО к АМП началась активная разработка лабораторной диагностики методов

Задачи КМ 1 задача Оценить природу возбудителя и как можно быстрее идентифицировать его. уметь отличить возбудителя заболевания от представителя нормальной микрофлоры.

2 и 3 задача 2 задача: Правильно выбрать орган и место для взятия материала у больного ¡ 3 задача: Соблюдать правила взятия и транспортировки клинического материала от больного. ¡

4 задача Правильный выбор условий выращивания МО. Главная цель - получение чистой культуры. Нужно подобрать состав питательной среды и условия выращивания (температура, аэрация, р. Н).

5 и 6 задачи 5 задача: выбор соответствующей антимикробной терапии до получения чувствительности бактерий к АМП в процессе выращивания. Напр. на основании типа строения клеточной стенки (Гр+ или Гр-). ¡ 6 -я задача: правильная интерпретация результатов лабораторных исследований ¡ с учетом и во взаимосвязи со всем комплексом клинической информации о больном. ¡

Основные методы, используемые для решения поставленных выше задач ¡ ¡ 1. Микробиологические 2. Иммунологические 3. Молекулярно-биологические 4. Неспецифические лабораторные тесты

1. Микробиологические методы выявление причины инфекционного процесса 1. Микроскопические 2. Культуральные

Микроскопические методы Визуализация возбудителей инфекционного процесса Прямое исследование патологического материала от больного: ¡ 1. световая микроскопия ¡ 2. люминесцентная микроскопия ¡ 3. электронная микроскопия

Культуральные методы • Выделение чистой культуры • Идентификация МО • Определение чувствительности МО к АМП

Выделение чистой культуры Колонии Escherichia coli

Идентификация выделенной чистой культуры ¡ Только после получения чистой культуры проводят идентификацию микроорганизмов по совокупности морфологических, тинкториальных, культуральных, биохимических и антигенных свойств.

Определение чувствительности МО к АМП выбор тактики лечения основан на определении чувствительности бактерий к АМП, которая in vitro не всегда совпадает in vivo. Это зависит от: ¡ приобретения устойчивости МО к АМП в процессе лечения, ¡ особенности всасывания АМП клетками слизистой оболочки кишечника, ¡ проникновению АМП в очаг воспаления может мешать бактериальная биопленка и т. д.

Отсутствие изменений в биопленке S. epidermidis при действии кларитромицина Контроль YASUDA H. , Y. AJIKI, T. KOGA, T. YOKOTA Interaction between Clarithromycin and Biofilms Formed by Staphylococcus epidermidis //ANTIMICROBIAL AGENTS AND CHEMOTHERAPY, Jan. 1994, p. 138 -141 5 мг/мл кларитромицина 10 мг/мл кларитромицина

Определение чувствительности к АМП

2. Иммунологические методы ¡ ¡ ¡ Серодиагностика Поиск антигенов возбудителей с помощью имеющихся антител Поиск антител – выявление активного иммунного ответа – по нарастанию титра АТ (диагностикумы) Аллергодиагностика ¡ Поиск аллергенов ¡ ¡

Достоинства и недостатки серодиагностических методов Достоинства: высоко чувствительные, быстрые ¡ достаточно дешевые ¡ Недостатки: ретроспективный характер, не дают информации о чувствительности МО к АМП, оценка эффективности лечения только хронических заболеваний ¡

Иммунологические реакции ¡ ¡ ¡ РН – реакция нейтрализации РСК – реакция связывания комплемента ИФА – иммуноферментный анализ РИФ – реакция иммунофлюоресценции РНГА – реакция непрямой гемагглютинации ИЭМ – иммунная электронная микроскопия

Нарастание титра АТ Современные методы серодиагностики позволяют получать информацию о наличии Ig разной специфичности Ig. M Ig. G I-й контакт с возбудителем II-контакт с возбудителем

3. Молекулярно-биологические методы (МБ) ¡ ПЦР (PCR) - выявление ДНК или РНК МО - определение структуры Риботипирование ¡ 16 S р. РНК малой субъединицы бактериальной рибосомы ¡ ¡ Секвенирование – разделение на мономеры НК и белков

Новые научные технологии Геномика, ¡ протеомика, ¡ метаболомика, ¡ транскриптомика ¡ макро- и микроорганизмов ¡

Геномика ¡ Идентификация всех генов человека и МО с информацией об их количестве, локализации, функциях, эволюции, а также метаболических и сигнальных путях, участвующих в реализации экспрессии генов; выявление нарушений в геноме, приводящих к наследственным заболеваниям и предрасположенности к ним.

Протеомика ¡ Идентификация и количественное содержание всех индивидуальных белков клеток (в том числе и МО), тканей, органов и биологических жидкостей человека.

Метаболомика ¡ Идентификация и количественное содержание всех низкомолекулярных метаболитов, синтезируемых в клетках (в том числе и МО), тканях, органах и биологических жидкостях; определение направленности изменений метаболизма.

Транскриптомика ¡ Идентификация всех матричных РНК, кодирующих белки, определение количества каждой индивидуальной м. РНК, анализ закономерностей экспрессии всех генов, кодирующих белки и транскрипционного профиля заболевания.

Биоинформатика ¡ Использование вычислительной техники, математики и информационных теорий для анализа и моделирования МБсистем; объединение, распределение и создание баз данных; хранение и распространение генетической, протеомной, метаболомной и любой другой биомедицинской информации.

ПЦР (PCR) ¡ Полимеразная цепная реакция метод выявления ДНК или РНК возбудителя

ПЦР ¡ Разработал амер. исследователь Кэрри Муллис, Ноб. лауреат 1993 г. ¡ 1985 г. in vitro - репликация участков ДНК. ¡ Цель - обнаружение незначительных количеств ДНК (вирусной, бактериальной, простейших) в клиническом материале от больного. ¡ ¡

Метод PCR включают несколько этапов ¡ 1. выделение ДНК ¡ 2. амплификация ¡ 3. детекция

PCR характеризуется 2 важными параметрами ¡ ¡ Высокая чувствительность Высокая специфичность

4. Неспецифические лабораторные тесты

¡ ¡ ¡ Обнаружение в исследуемом материале продуктов метаболизма МО (напр. обнаружение токсинов при ботулизме) Неспецифические тесты, по характеру отклонения которых можно судить о наличии патологических изменений, специфических для инфекционного процесса определенной этиологии (напр. нарастание активности трансаминазы)