Microbiologie medicala

Click here to load reader

  • date post

    26-Jun-2015
  • Category

    Documents

  • view

    843
  • download

    19

Embed Size (px)

Transcript of Microbiologie medicala

Microbiologie medical

Prof.dr. Veronica Lazr

MICROBIOLOGIEA. Clasificare general

MEDICALA

1. Microbiota normal sau autohton, asociat sau permanent - este reprezentat de microorganismele indigene sau autohtone, respectiv din specii a cror asociere cu o anumit specie animal a fost stabilit n cursul evoluiei comune. Ca urmare, acestea sunt ntlnite datorit caracterului lor ubicuitar la majoritatea membrilor care fac parte din comunitatea respectiv. Totalitatea microoorganismelor care populeaz tegumentele i cavitile naturale ale unui organism sntos alctuiesc microbiota normal. Este reprezentat de bacterii, microfungi i protozoare. Au fost propuse urmtoarele criterii pentru diferenierea microorganismelor autohtone, de cele strine: - prezena constant la organismele convenionale, normale; - colonizarea habitatelor specifice, succesiv, la animalele tinere; - colonizarea anumitor regiuni particulare ale organismului; - meninerea la nivele stabile de densitate n comunitile stabile, echilibrate, la animalele adulte. 2. Microorganismele strine sau alohtone, care pot fi ntlnite n orice habitat normal, provin din mediul extern, respectiv din aer, sol, alimente sau de la alte animale. Unele dintre ele pot fi patogene. Adesea sunt doar n tranzit, fr s contribuie semnificativ la activitile ,,ecosistemului,, la ale crui condiii nu se pot adapta, ci n care pot doar supravieui temporar. Un microorganism alohton se poate localiza ntr-o ni eliberat de un autohton numai dac echilibrul acesteia este perturbat, la un organism aflat ntr-o condiie anormal. Cnd sistemul revine la normal, microorganismul autohton i reocup nia, eliminnd specia alohton. Diferitele compartimente ale organismului animal aparin din punct de vedere microbiologic la dou categorii principale: sterile i contaminate. O a treia categorie o formeaz cele la care starea normal este de sterilitate, ns acestea pot fi contaminate temporar cu microorganisme al cror numr poate s creasc n unele situaii, ajungnd pn la starea de infecie i boal consecutiv. In aceste caviti n mod obinuit sterile (laringe, trahee, bronhii, sinusuri nazale, esofag, stomac, poriunea proximal a intestinului subire, tractul urinar superior) care pot purta o microbiota tranzitorie, prezena microorganismelor i mai ales la un anumit nivel numeric, constituie grania ntre starea de sntate i cea patologic. Microbiota nregistreaz o dinamic permanent n raport cu condiia organismului-gazd, modificrile fiind att de ordin cantitativ, ct i de ordin calitativ (compoziia n specii) n raport cu diferitele particulariti funcionale ale acestuia legate de vrst, sex, stare fiziologic.

B. Factorii favorizani ai colonizrii cu microorganisme caracteristice microbiotei normaleFactorul determinant al colonizrii l constituie capacitatea microorganismelor de a adera la suprafaa celulelor epiteliale, evitnd astfel expulzarea lor. In acelai timp aderarea la substratul celular stimuleaz creterea i multiplicarea microorganismelor, datorit tendinei nutrienilor de a se concentra la interfaa solid/lichid. Aderena la un substrat celular are caracter de specificitate, n sensul c epiteliile cu diferite localizri anatomice au capaciti de recunoatere i de legare a unor bacterii diferite. Procesul se bazeaz pe interaciunea dintre adezinele bacteriene (structuri extraparietale specie-specifice) i receptorii complementari de pe suprafaa celulelor epiteliale ale gazdei, de natur glicoproteic sau glicolipidic. Pentru ca aderena microbian s se poat produce, este necesar s fie nvinse mecanismele gazdei care se opun acestui fenomen, cum ar fi: - producerea de sIgA care intervine n fenomenul de excludere imun; - sinteza de lizozim care inhib aderena; - sinteza de analogi de receptori specifici (liberi, solubili) care se leag de adezinele bacteriene, neutralizandu-le capacitatea de aderen la celulele epiteliale (literatura de specialitate raporteaz i situaia invers, n care bacteriile virulente produc i elimin n mediu adezine solubile, care blocheaz situsurile combinative ale anticorpilor i implicit funcia acestora, de recunoatere i marcare pentru distrugere a agenilor patogeni). Pot interveni i ali factori accesori de inhibare a aderenei: - efectul antibacterian al bilei neconjugate, ceea ce explic numrul mic al bacteriilor din intestinul subire; 1

Microbiologie medical

Prof.dr. Veronica Lazr

-

producerea de ctre gazd a unor proteine chelatoare de Fe, element indispensabil metabolismului bacterian; existena unor situsuri anatomice neconvenabile pentru unele microorganisme (datorit condiiilor locale de pH, potential redox).

C. Microbiota normal a tegumentelorTegumentul nu constituie o ni ecologic favorabil creterii microorganismelor, totui regiunile axilar, inghinal, interdigital ofer condiii de umiditate suficient dezvoltrii microorganismelor. In restul zonelor, microorganismele sunt asociate glandelor tegumentare: - glandele sudoripare sunt n general lipsite de germeni, dar dac traseul glandei este obstruat, se creeaz condiii pentru multiplicarea microorganismelor; - glandele apocrine sunt glande modificate care se activeaz la pubertate, fiind colonizate cu microorganisme; - foliculii piloi sunt colonizai cu numeroase specii bacteriene, frecvente fiind: Staphylococcus epidermidis, Corynebacterium acnes. Secreiile glandelor sebacee i sudoripare (pH = 4 6) conin substane nutritive favorabile creterii bacteriilor: uree, aminoacizi, sruri, acid lactic, lipide, urme de vitamine i glucide. Ca n orice habitat exist o microbiot rezident compus din bacterii care supravieuiesc i se multiplic i o microbiot tranzitorie, care dispare n timp. Predominante sunt bacteriile Gram pozitive, pentru c cele Gram negative nu pot competiiona pentru substanele nutritive; astfel se explic de ce, dac bacteriile Gram pozitive sunt eliminate prin tratament, se creeaz condiii pentru dezvoltarea celor Gram negative. Tegumentul nou-nscutului este acoperit de o pelicul de vernix caseosa, dar colonizarea ncepe n timpul expulziei. Dac iniial pH-ul tegumentar este neutru, devine acid dup prima splare, dar nou-nscutul rmne n continuare foarte sensibil la colonizarea cu germeni pentru c lipsete microbiota normal, cu rol protector mpotriva germenilor patogeni (Staphylococcus aureus, Candida albicans), ceea ce impune msuri de igien sporit (splri dese care ndeprteaz bacteriile ajunse pe piele din foliculii piloi, ca i din mediul extern).

D. Microbiota normal a tubului digestiv1. Microbiota cavitii bucale. Cavitatea bucal este un habitat complex; secreia salivar, prin coninutul su de 0,5% substan uscat, reprezentat de enzime, mucoproteine, proteine serice, substane antibacteriene (lizozim, lactoperoxidaz), substane anorganice (ioni fosfat i bicarbonat), nu constituie un mediu optim pentru dezvoltarea microorganismelor. Totui suprafeele dentare sunt medii favorabile dezvoltrii bacteriilor naintea erupiei dentare, n acest habitat fiind prezeni streptococi i lactobacili facultativ anaerobi. Dup apariia dinilor predomin bacteriile anaerobe adaptate suprafeelor dentare i fisurilor gingivale. Bacteriile ader la smalul dentar, iar proliferarea lor este dependent de producerea glucanului (polimer insolubil al glucozei), care constituie o matrice n care bacteriile se multiplic i formeaz o pelicul pe suprafaa dinilor, numit placa dentar (impregnat cu mucoproteine i sruri anorganice). Placa dentar rezist la periajul normal, atingnd grosimi de 60 m n zonele ascunse. In microhabitate anaerobe sunt prezente speciile Streptococcus mutans (care produce enzima glucozil-transferaza, responsabil de sinteza glucanului), Actinomyces viscosus, Fusobacterium sp. Pn la crearea condiiilor anaerobe, placa dentar este populat de microorganisme aerobe, facultativ anaerobe, care consum oxigenul crend condiii de anaerobioz. Aceste microrganisme fermenteaz glucidele cu producere de acid lactic, care hidrolizeaz hidroxiapatita din smalul subiacent i conduc la apariia cariei dentare. Prezena fluorului n smalul dentar, crete rezistena acestuia la hidroliz. Rolul microbiotei bucale n cariogenez a fost stabilit prin studii asupra animalelor axenice (germ-free), care hrnite fiind cu o diet bogat n glucide, dar steril, nu fac carii dentare. In compoziia salivei exist i factori inhibitori ai aderenei celulelor de suportul dentar prin intermediul glicocalixului: - mucoproteinele salivare care competiioneaz cu cele bacteriene pentru situsurile de legare pentru bacterii la nivelul matricei plcii dentare (au structuri chimice asemntoare i afinitate mai mare pentru plac, dect bacteriile); - sIgA care determin aglutinarea bacteriilor care devin astfel incapabile s mai adere la suprafaa dentar; Dimpotriv, fibronectina - o glicoprotein (g.m. = 440 kDa) prezent n ser, dar i n saliv (secretat de glandele salivare) i pe suprafaa celulelor epiteliale ale mucoasei bucale, favorizeaz aderena bacteriilor Gram pozitive n special, la celulele mucoasei. Prin creterea activitii proteolitice 2

Microbiologie medical

Prof.dr. Veronica Lazr

a salivei, fibronectina poate fi scindat, ceea ce favorizeaz aderena bacteriilor Gram negative: Pseudomonas sp., enterobacterii condiionat-patogene, responsabile de mirosul neplcut al gurii sau halen. 2. Microbiota normal a stomacului i intestinului Colonizarea bacterian a tractului gastrointestinal neonatal ncepe n timpul naterii, cnd nou-nscutul vine n contact cu cervixul matern i microbiota vaginal. La copiii nscui prin cezarian, bacteriile colonizatoare ale tractului gastrointestinal provin din mediu. Primele bacterii prezente la majoritatea copiilor sntoi, sunt facultativ anaerobe i acestea rmn predominante n timpul primelor dou sptmni de via. Speciile cele mai comune izolate din microbiota nou-nscutului la natere, aparin genurilor: Staphylococcus, Corynebacterium, Propionibacterium i Streptococcus. Alimentaia pare s moduleze pattern-ul de colonizare. La om, laptele matern joaca un rol n imunitatea pasiv a nou-nscutului i conine factori care stimuleaz creterea speciei Bifidobacterium bifidum n intestin. Alimentaia artificial stimuleaz implantarea i persistena speciei Clostridium perfringens. Rezultatele sugereaz existena unui antagonism ntre B. bifidum i C. perfringens, care poate fi intensificat de tipul de alimentaie. 2 Tractul gastrointestinal, reprezentnd o suprafa de aprox. 500 m , este principalul rezervor 14 de bacterii, estimat la un numar de aprox. 10 celule microbiene care contamineaz suprafeele corpului (constituit din 1013 celule) nc de la natere. Variaii pronunate n densitile populaionale bacteriene sunt observate la diferite nivele ale tractului gastrointestinal. Numrul bacteriilor ingerate este redus drastic datorit aciditii gastrice. O densitate sczut de microorganisme este meninut n intestinul subire, mecanismul major de control al acestei populaii fiind motilitatea intestinal, care face ca organismele neaderate doar s traverseze intestinul. Cele mai mari densiti de bacterii sunt prezente n colon. Structura acestor compartimente influeneaz colonizarea cu microorganisme, principalul factor fiind mucusul de pe mucoasa acestor caviti, care conine mucoproteine i glicolipide. Mucusul formeaz un film, o pelicul care se suprapune glicocalixului structural al celulelor epiteliale mucoase. Mucusul poate reprezenta un substrat nutritiv pentru acele microorganisme dotate cu un echipament enzimatic corespunzator. Coninutul cavitar al stomacului i intestinului subire proximal este steril, pentru ca microorganismele ptrunse odat cu hrana i apa sunt omorte de pH-ul gastric foarte acid. In pelicula de mucus ns sunt prezeni lactobacili i streptococi aerotolerani. In acest compartiment pot fi prezente levuri aparinnd genului Candida, ca i un numar mic de bacterii anaerobe aparinnd genurilor Bifidobacterium, Peptostreptococcus, Clostridium, Veillonella. Bariera intestinal este un epiteliu format din mai multe tipuri de celule conectate prin legturi strnse, reprezentate de: celule absorbtive columnare, celule secretorii n form de cup, celule M i celule Paneth. Acest ultim tip de celule, situate la baza criptelor intestinului subire, rare pe suprafaa epiteliului, sunt celule fagocitare care produc lizozim i ali produi antimicrobieni, dar funcia principal a acestor celule este de a secreta mucus care nvelete suprafaa mucoasei intestinale. Majoritatea celulelor epiteliale sunt celule columnare absorbtive, ale cror funcii majore sunt: 1) conferirea caracterului de barier epitelial impermeabil fiziologic i 2) absobia i transportul nutrienilor. Pe suprafaa apical (luminal) a celulelor epiteliale intestinale se gsesc structuri bine definite - microvili, proiecii digitiforme ale membranei acestor celule, susinute de actin. Anumii patogeni ader la microvili i nu deformeaz membrana. Ali patogeni altereaz suprafaa apical, adesea distrugnd microvilii i furniznd astfel patogenilor o suprafa suplimentar de aderen. Salmonella sp. denudeaz microvilii, celulele deformate devenind mai sensibile la invazia bacterian. Produii metabolici bacterieni pot afecta viabilitatea celulelor-gazd sau funciile acestora, dar influeneaz i localizarea altor microorganisme n comunitile aderente. Unele bacterii au capacitatea de a penetra membrana celulelor-gazd pe care le invadeaz. Astfel de patogeni invazivi pot fi enterobacteriile patogene (Salmonella sp.), dar i unii membri nepatogeni (condiionat-patogeni) ai microbiotei intestinale normale, care trec din lumenul intestinal n esutul subepitelial, prin procese de endocitoz/exocitoz realizate de ctre celulele M (microfold) din epiteliul care acoper plcile Peyer (care sunt mai proeminente n ileum), diferite ultrastructural de celulele absorbtive nvecinate. Anumii patogeni ai mucoasei intestinale sunt incapabili s adere la suprafaa apical a celulelor epiteliale polarizate; de ex., Yersinia sp., Shigella sp. interacioneaz specific numai cu suprafaa bazolateral a acestora, ceea ce constituie o curiozitate din moment ce aceast suprafa nu este expus patogenilor exogeni. Una din ipotezele care ncearc s explice fenomenul este aceea c aceti patogeni atrag leucocitele PMNN printr-un efect chimiotactic pozitiv, iar acestea, n micarea lor ctre bacterii, realizeaz bree n bariera epitelial, desfcnd jonciunile strnse, moment n care bacteriile sunt internalizate sau ptrund printre celule, ajungnd la suprafeele bazolaterale ale acestora, la nivelul receptorilor specifici. Celulele M, un tip unic de celule, formeaz 10 % dintre celulele epiteliului intestinal la om i oarece, fiind dispersate prinre celulele absorbtive i cele ale epiteliului asociat foliculilor limfatici i ataate celulelor adiacente prin jonciuni strnse. Suprafaa apical a celulelor M prezint microvili 3

Microbiologie medical

Prof.dr. Veronica Lazr

(margine n perie) scuri, neregulai, iar cea antiluminal este invaginat pentru a forma un buzunar central, n care migreaz limfocite i macrofage. Nivelele sczute ale coninutului n enzime digestive al acestor celule este un indiciu ca funcia lor esenial nu este cea digestiv. Morfologia lor sugereaz funcia de transport transepitelial al moleculelor i particulelor nedigerate. Materialul transportat este probabil prezentat celulelor limfoide, rol sugerat de apropierea strns dintre aceste celule i diferite CPA (celule prezentatoare de antigen) care prelucreaz antigenele prezente n buzunarul lor central. Acest sistem de transport i prelucrare a antigenelor, devine o cale de invazie pentru unii patogeni enterici bacterieni care utilizeaz micarea transepitelial prin celulele M ca poart de intrare prin bariera intestinal. Exemple de astfel de patogeni : Yersinia sp., Shigella flexneri, Salmonella sp. (salmonelele pot ptrunde i prin celulele columnare), Campylobacter jejuni, tulpini de E. coli enteropatogene. In contradicie cu necesitatea existenei unei bariere fiziologice (furnizat de celulele columnare), protecia gazdei prin procese imunologice necesit ca macromoleculele i microparticulele s aib o cale de penetrare a acestei bariere, spre sistemul limfoid asociat intestinului reprezentat de plci Peyer, foliculi limfatici izolai, apendice i noduli limfatici mezenterici, care alctuiesc mpreun sistemul GALT (Gastric Associated Lymphoid Tissue). Prin infectarea experimental a iepurelui cu o tulpin enteropatogen de E. coli, s-au studiat la microscopul electronic de baleiaj modificrile produse ca urmare a aderenei bacteriilor la mucoasa intestinal (fig. 1). Microbiota intestinal complex i relaiile sale cu organismul gazd au fost asemnate cu un ecosistem, n care micropopulaia indigen protejeaz organismele umane i animale mpotriva colonizrii cu bacterii alohtone invadatoare. Inc din timpul lui Metchnikoff acest fenomen a fost observat i descris ca antagonism bacterian, efect de barier sau rezisten la colonizare. Prin activitile lor metabolice, prin interaciunile dintre ele, ca i cu cele alohtone, microorganismele autohtone se opun aderenei i colonizrii mucoasei intestinale cu microorganisme patogene (ptrunse de la exterior odat cu alimentele, apa, aerul), contribuind prin aceasta la starea de sntate a gazdei. 3. Microbiota colonului. In intestinul gros microbiota realizeaz densiti mari (10 / g coninut colonic), 99% dintre bacteriile componente fiind anaerobe (sute de specii, dintre care puine sunt cultivate i identificate). Condiiile de anaerobioz sunt create de Escherichi coli i germenii coliformi (0,1- 1 %) care sunt facultativ anaerobi, consumnd oxigenul i crend condiii de anaerobioz. La acestea se adaug microorganisme alohtone, prezena lor fiind semnificativ atunci cnd depesc densitatea de 106/g coninut intestinal. Din punct de vedere calitativ i cantitativ microbiota este foarte constant i rezist aportului de microorganisme exogene. De exemplu, o tulpin de Escherichi coli nu poate fi nlocuit de alt tulpin, chiar dac aportul este masiv. Aceste populaii se pot modifica dac au loc modificri biochimice ale epiteliului, sub influena hormonal, de exemplu. O alt cauz a modificrii microbiotei normale ale crei specii se gsesc n mod normal ntro stare de echilibru, numit eubioz, poate fi tratamentul pe cale oral cu antibiotice de spectru larg, care elimin microorganismele sensibile; dac dieta nu substituie aceste pierderi (produse probiotice), se dezvolt excesiv microorganismele rezistente, cum ar fi specii de Staphylococcus i Proteus ce determin infecii dificil de tratat, dar i levuri (ex: Candida albicans) care determin infecii denumite candidoze postantibioterapie, ca rezultat al debalansrilor numerice dintre speciile microbiotei normale (stare de disbioz). 4. Rolul fiziologic al microbiotei gastrointestinale A fost studiat i dovedit experimental pe animale axenice (gr. a = fr, xenos = strin) animale nscute i ntreinute n condiii de mediu steril, lipsite de microbiota normal, comparativ cu animalele convenionale sau holoxenice. Astfel, s-a dovedit c microbiota normal, n special cea intestinal, exercit mai multe efecte benefice asupra organismului-gazd: 1) Microbiota intestinal normal este absolut necesar dezvoltrii normale a intestinului; o dovad n acest sens este c la animalele axenice intestinul prezint modificri anatomice i histologice, fiind aton i cu o funcionalitate subnormal; efectele par s fie legate de absena unor metabolii microbieni care stimuleaz, printr-un mecanism necunoscut, dezvoltarea normal a intestinului; 2) Microorganismele din microbiota intestinal sintetizeaz o gam larg de vitamine, cum ar fi: tiamina, piridoxina, acidul folic, acidul pantotenic, biotina, riboflavina, vitamina K i vitamina B12. Nu se cunoate exact n ce msur aceste vitamine sunt folosite i de organismul-gazd, deoarece locul lor de producere - mai ales colonul, nu este specializat n absorbie;11

4

Microbiologie medical

Prof.dr. Veronica Lazr

Fig. 1. Imagini la microscopul electronic de baleiaj (A, C - F) i de transmisie (B) ale unor fragmente de intestin de iepure, dup 24 de ore de la infecia cu o tulpin de E. coli enteropatogen la iepure REPEC O103 ; A) - microvili ileali cu aspect normal ; B) n timpul stadiilor timpurii ale infeciei, bacteriile exprim structuri de suprafa fibrilare care realizeaz o aderen iniial lax la celulele gazd epiteliale (bara = 1m); C i D - ca rspuns la infecie, microvilii enterocitelor de pe suprafaa plcilor Peyer prezint structuri neregulate bowl-like (n form de cup sau bol); E F o reea de agregate de bacterii intim asociate unui material mucoid flocular sau filamentos care acoper o parte a epiteliului (dup Heczko i col., 2000). 3) Rolul microbiotei intestinale n digestie - rol major n cazul mamiferelor rumegtoare, n timp ce la om acest rol este accesoriu; astfel procesul de digestie poate continua n colon sub aciunea microorganismelor pentru alimente nedegradate (pentru care nu exist enzime specifice) sau degradate parial n etajele superioare (stomac, intestin subire), cum ar fi celuloza, hemiceluloze, amidon, proteine, acizi nucleici, glucide cu molecula mic, ca de exemplu stahioza din fasole. La acestea se adaug i molecule endogene: imunoglobuline, constitueni ai celulelor epiteliale descuamate, mucus intestinal. Din procesele de fermentaie a glucidelor realizate de bacteriile lactice rezult acid lactic i acizi grai cu lan scurt (AGLS), din care o parte sunt absorbii i metabolizai de ctre organismul-gazd, reprezentnd o surs important de energie n cazul persoanelor cu o alimentaie bogat n fibre vegetale; 4) Microbiota normal exercit i un efect de stimulare a dezvoltrii normale a sistemului imunitar i a reaciilor de aprare ale gazdei. Se consider c bacteriile indigene din organismul mamiferelor constitutie un set de antigene quasi-self cu un rol important n procesul de difereniere a limfocitelor B. 5

Microbiologie medical

Prof.dr. Veronica Lazr

5) Prin activitile lor metabolice, prin interaciunile dintre ele, ca i cu cele alohtone, microorganismele autohtone se opun aderenei i colonizrii mucoasei intestinale cu microorganisme patogene, contribuind i prin aceasta la starea de sntate a gazdei. Acest efect este denumit efect de barier antiinfecioas sau rezisten la colonizare. O dovad n acest sens au adus studiile pe animale axenice (= engl. germ-free = libere de germeni), care pot fi infectate foarte uor per os cu Shigella flexneri sau cu Salmonella enteritidis, doza infectant minim fiind de 10 celule bacteriene; acestea se localizeaz n intestin, se multiplic pn ating o densitate maxim de 1 10 mld./ g coninut intestinal n 12 24 h, dup care se stabilizeaz. In aceleai condiii, animalele holoxenice, purttoare ale unei microbiote normale complexe, elimin bacteriile infectante cu aceeai vitez cu care ndeprteaz un marker de control inert (spori aparinnd unei tulpini termofile de Bacillus subtilis care nu germineaz n organismul 6 gazd). Doza infectant n acest caz este de 10 celule de Salmonella enteritidis. Acest fenomen prin care microbiota normal a unui organism holoxenic se opune colonizrii cu microoganisme alohtone, este denumit efect de barier sau rezisten la colonizare (Ducluzeau, 1970). Dup unii autori, rezistena la colonizare, numit i excludere competitiv este considerat un caz particular al efectului de barier, constituind un mecanism exercitat de bacteriile intestinale indigene, care controleaz colonizarea intestinal de ctre microorganismele patogene sau potenial patogene i fiind considerat un mecanism esenial, deficitar n cazul organismelor compromise din punct de vedere imunologic. Se apreciaz c rezistena la colonizare ar manifesta trei grade de intensitate, care conduc la : 1) eliminarea rapid a microorganismelor strine; 2) bariera permisiv, care asigur meninerea temporar a microorganismelor alohtone, inofensive pentru gazda care devine astfel purttor ; 3) efect curativ, de ndeprtare a microorganismelor strine n cteva zile acest tip de rspuns poate fi exploatat n favoarea omului (de ex., cu tulpini probiotice). Datorit funciei de barier, majoritatea ncercrilor de implantare a unor bacterii strine sunt abortive. De exemplu, se recomand n timpul tratamentului sau postantibioterapie introducerea iaurtului n diet, produs de fermentaie care conine celule vii de Lactobacillus bulgaricus. Ori, lactobacilii izolai din materiile fecale dup tratament, nu sunt cei introdui (cu care se pot confunda), ci aparin unor tulpini indigene a cror cretere este stimulat de alimentaia lactat.

Mecanismele rezistenei la colonizare sunt urmtoarele:1) Antagonismul microorganismelor indigene fa de patogeni are un rol esenial i se datoreaz aciunii sinergice a mai multor bacterii din microbiota normal i antagoniste fa de cele alohtone; a) antagonism nespecific prin producerea de ctre microorganismele indigene a unor metabolii toxici: acizi grai volatili, H2S, substane inhibitorii ale creterii (de ex. acid lactic); b) antagonism specific prin producerea de bacteriocine sau alte tipuri de substane antibiotice; argument: streptococii -hemolitici tip viridans din faringe, productori de bacteriocine, mpiedic implantarea speciilor patogene; ndeprtarea streptococilor -hemolitici cu antibiotice creeaz un vid ecologic i este urmat de colonizarea orofaringelui cu specii patogene, cum ar fi : Streptococcus pyogenes, S. pneumoniae, S. agalactiae, dar i Neisseria meningitidis, Legionella pneumophila, Candida albicans; 2) producerea de modificri fizico-chimice ale mediului (pH, potenial de oxidoreducere) care fac anumite nie ecologice improprii pentru colonizare; 3) inhibarea fenomenului de aderen microbian la substratul celular sensibil, o precondiie sine qua non a proceselor de colonizare i infecie consecutiv; mecanismul are la baz competiia pentru situsurile de aderen, fapt dovedit de numeroase observaii microscopice care au evideniat celule bacteriene aderente la tegumente i mucoase; 4) degradarea toxinelor bacteriei patogene de ctre microorganismele autohtone; acest mecanism explic diferenele de toxicitate ntre toxinele administrate per os i parenteral; 5) competiia pentru nutrieni are un rol minor, microbiota intestinal utiliznd substane din diet (supuse hidrolizei, fermentaiei), nedegradate de enzimele gazdei. Datorit efectului de barier antiinfecioas la nivelul tubului digestiv, microbiota intestinal normal se opune instalrii i proliferrii bacteriilor vii ingerate de ctre gazd. In literatura de specialitate exist un numr restrns de date privitoare la bacteriile care exercit un efect de barier n tubul digestiv al unui organism holoxenic. Aceast caren a cunotintelor se explic prin necesitatea i dificultatea n acelai timp de a dispune de animale axenice care, nsmnate cu bacterii cunoscute, devin organisme i modele de studiu gnotoxenice (- biotice), care permit evaluarea comparativ a efectului de barier a diferitelor specii bacteriene. Astfel de modele sunt necesare pentru c studiul in vitro al interaciunilor interspecifice la bacterii nu permite extrapolarea rezultatelor asupra interaciunilor care se petrec in vivo n tubul digestiv al animalelor gnotoxenice. De ex.: Shigella flexneri este sensibil in vitro la aciditatea organic; in vivo, prin asocierea speciei S. flexneri 6

Microbiologie medical

Prof.dr. Veronica Lazr

cu Bacteroides sp., care produce acid acetic n cantiti suficiente pentru a inhiba in vitro dezvoltarea unei culturi de S. flexneri, se constat lipsa oricrui efect inhibitor exercitat de Bacteroides sp. asupra S. flexneri. In alte cazuri efectul de barier se manifest att in vitro ct i in vivo: de ex., anumite tulpini de E. coli fa de S. flexneri. Dar nici modelele gnotoxenice (respectiv dixenice) nu sunt echivalente celor holoxenice; un argument n acest sens l constituie faptul c E. coli elimin S. flexneri la oarecii dixenici, dar nu i n cei holoxenici; la oarecii holoxenici este stabilit c bacteriile cu efect de barier mpotriva speciei S. flexneri sunt strict anaerobe, sporulate, care fac parte din micropopulaia dominant a tubului digestiv (acestea exercit i un efect de barier drastic mpotriva bacteriei anaerobe patogene Clostridium perfringens). Nu ntotdeauna primul ocupant al tubului digestiv are efect de barier; astfel, celulele de Lactobacillus casei dintr-un preparat comercial sunt eliminate de ctre E. coli. Astfel de studii evideniaz i alte aspecte ale efectului de barier: Bacillus licheniformis produce in situ n partea superioar a tubului digestiv (stomac sau duoden) o substan antibiotic asemntoare bacitracinei, inhibitoare a colonizrii cu Clostridium perfringens. Cnd acest antibiotic este produs in situ nu se observ niciodat apariia de mutante rezistente la acest antibiotic. B. licheniformis asociat cu Lactobacillus sp. nu mai produce acest antibiotic, dei supravieuiete n numr mare. Uneori este important i ordinea n care se face colonizarea: de exemplu, dac prima bacterie colonizatoare este C. perfringens i apoi B. licheniformis, aceasta din urm nu produce antibioticul, cele dou bacterii coexistnd fr s interfere. Efectul de barier poate fi modificat de dieta gazdei (fermentarea lactozei are loc n cecum cu producere de acid lactic; glucoza este rapid absorbit i astfel efectul su este diferit). Un alt tip de efect de barier (al crui mecanism este necunoscut) se manifest prin persistena unei tulpini date n micropopulaia subdominant; un exemplu n acest sens l ofer E. coli 6 care nu este eliminat, dar marimea populaiei nu depete densitatea de 10 celule/ g de materii fecale proaspete (maximum 1% din totalul microbiotei intestinale), acesta fiind considerat un exemplu de barier permisiv. In concluzie, anumite bacterii intestinale exercit n ecosistemul gazd microbiota tubului digestiv fie un efect drastic conducnd la eliminare, fie permisiv asupra bacteriilor exogene, efectul permisiv manifestndu-se n special asupra bacteriilor potenial patogene. Acest mecanism de aprare de care dispune gazda pentru a se opune agresiunilor bacteriene este nc insuficient explorat. In domeniul microbiologiei medicale, s-a conturat n ultimul timp o concepie ecologic n studiul agenilor infecioi n interaciune cu gazda lor. Importana funciei de barier antiinfecioas este demonstrat de numeroase observatii: - microbiota intestinal inhib creterea unor patogeni importani, cum ar fi : Vibrio cholerae, Salmonella sp., Shigella dysenteriae; suprimarea microbiotei normale cu antibiotice reduce semnificativ rezistena fa de aceste bacterii patogene; - suprimarea microbiotei bucofaringiene normale cu antibiotice este urmata de instalarea prompt a unor bacterii patogene: Streptococcus pneumoniae, Staphylococcus aureus, Neisseria meningitidis. - microorganismele rezidente n regiunea endocervical uterin (Lactobacillus sp., Corynebacterium sp., Streptococcus sp., Neisseria sp., Candida albicans) inhib activitatea metabolic i implantarea speciei patogene Neisseria gonorrhoeae. Rolul de barier antiinfecioas, ca i cel de stimulare a mecanismelor imunitare (demonstrat la animalele axenice care prezint leucopenie, fagocite hiporeactive, esut limfoid subdezvoltat, titru scazut de anticorpi i interferoni) demonstreaz c microbiota intestinal normal protejeaz organismul gazd fa de infeciile cu un numr moderat de patogeni enterici, ptruni pe cale bucal (rol similar i n cazul microbiotei din alte situsuri). Intre speciile permanente se pstreaz proporii constante, microbiota avnd un grad de stabilitate, manifestat ntre altele i prin dificultatea implantrii de tulpini noi. Populaiile de microrganisme din sistemul digestiv mpreun cu gazda alctuiesc un sistem ecologic, al crui echilibru este absolut necesar pentru sntatea individului, fapt demonstrat de abolirea acestui efect prin administrarea de antibiotice. Din punct de vedere ecologic, declanarea unei infecii intestinale este consecina a dou fenomene care au loc simultan: 1) ptrunderea unui agent infecios n intestin; 2) supresia efectului de barier i a funciei sale de a se opune implantrii i multiplicrii bacteriilor patogene. Cunoaterea mai n detaliu a bacteriilor cu rol de barier, a substanelor produse, constituie premise pentru eliminarea unui efect nedorit, ca si pentru implantarea unor tulpini adecvate la nou-nscut.

Microorganisme probiotice. Termenul a fost utilizat pentru prima dat n 1965 i se utilizeaz nc, dei semnificaia sa a variat n timp; n 1974 prin acest termen se nelegea orice supliment alimentar cu efect asupra gazdei, prin modificarea microbiotei intestinale. In 1989 Fuller a dat o alt accepiune termenului: orice organism viu adugat alimentelor, care influeneaz benefic7

Microbiologie medical

Prof.dr. Veronica Lazr

organismul gazd, prin ameliorarea echilibrului microorganismelor din tubul digestiv. Preparatele probiotice, sub diferite forme (capsule, granule sau suspensii adugate n hran), pot conine unul sau mai multe tipuri de bacterii, cum ar fi : Lactobacillus bulgaricus, L. acidophilus, L. casei, L. helveticus, L. lactis, L. salivarius, L. plantarum, Bifidobacterium sp., Streptococcus termophilus. Modul lor de aciune este direct, printr-un efect antagonist datorat producerii de substane antimicrobiene (acizi organici care determin scderea pH-ului, H2O2, substane bacteriocine like, biosurfactani), competiiei pentru nutrieni sau pentru situsurile de ataare la substratul celular, care previne colonizarea acestuia cu bacterii patogene (este demonstrat c ader i celule omorte de lactobacili). Probioticele mai pot aciona prin modificri metabolice, prin stimularea imunitii (activarea macrofagelor, stimularea sintezei de anticorpi). Efecte : -stimularea creterii organismului gazd (prin mbuntirea conversiei hranei i protecia mpotriva infeciilor intestinale, contribuind la reducerea ratei morbiditii i mortalitii); - nlocuirea antibioticelor i aditivilor chimici sintetici la animalele de cresctorie; - atenuarea fenomenului de intoleran la lactoz (deficitul de - galactozidaz al gazdei este compensat de prezena acestei enzime n echipamentul enzimatic al bacteriilor lactozo-fermentative) ; - se consider c speciile de Lactobacillus ar avea i un efect anticancerigen (prin supresia nitrat-reductazei i a formrii nitrozaminelor); Exist i situaii n care microorganisme care nu fac parte din ecosistemul tubului digestiv pe care l tranziteaz, exercit totui un efect antagonic (preventiv sau curativ): administrarea preventiv a speciei Saccharomyces boulardii reduce mortalitatea obolanilor gnotoxenici inoculai oral cu Clostridium difficile, la care se observ scderea produciei de citotoxin, n timp ce numrul celulelor este puin modificat; glucanul din peretele celular al levurilor (Saccharomyces cerevisiae) activeaz complementul i fagocitele, avnd un efect protector n infeciile bacteriene, fungice i parazitare; produii de metabolism stimuleaz creterea lactobacililor indigeni.

Rolul negativ al microbiotei intestinale1. Microbiota colonului este semnificativ pentru patologie, determinnd infecii oportuniste, cnd integritatea peretelui celular este compromis, infeciile fiind complicaii severe postoperatorii (apendicite, diverticulite), multe dintre acestea fiind de origine endogen. Numeroase bacterii indigene se pot comporta ca oportuniste, determinnd complicaii mai ales la persoanele imunosupresate sau ca invadatori secundari dup unele infecii grave. 2. Translocaia bacteriilor din intestin este un fenomen de trecere a bacteriilor din lumenul intestinal n ganglionii mezenterici, prin epiteliul intestinal intact, mai exact prin enterocite (celulele absorbtive), spre membrana bazal a mucoasei intestinale, ajungnd n canalele limfatice sau direct n ficat i alte organe, pe cale vascular. Mai rar, este posibil migrarea retrograd, n plmn. Deci translocaia este urmat adesea de localizarea bacteriior n diferite situsuri extraintestinale i are loc mai ales la persoanele imunosupresate, expuse unor traumatisme mari sau unor intervenii chirurgicale, conducnd la complicaii infecioase grave, adesea sistemice i cu o rat mare a mortalitii. Fenomenul este semnalat exclusiv la bacteriile aerobe, facultativ anaerobe, cum ar fi : E. coli, Klebsiella pneumoniae, Proteus mirabilis, Enterococcus sp., Streptococcus sp., Lactobacillus sp., Staphylococcus sp., Candida albicans. La acestea se adaug Salmonella sp., Listeria monocytogenes care supravieuiesc sau se multiplic n macrofage, putnd s fie transportate n situsuri extraintestinale. Bacteriile strict anaerobe nu sunt translocate n mod normal, dar pot fi translocate mpreun cu bacteriile strict i facultativ aerobe, la organismele la care integritatea mucoasei intestinale este grav afectat (prin iradiere masiv, arsuri grave, ischemie mezenteric acut) i abolite mecanismele care controleaz translocaia selectiv. Bacteriile anaerobe nu se pot lega de situsurile receptoare ale enterocitelor, ci pot migra doar prin epiteliul lezat. Raportul dintre bacteriile anaerobe i cele aerobe (strict sau facultativ) n intestin variaz ntre 100:1 i 1000:1, ceea ce demonstreaz c translocaia nu este dependent de densitate. Rolul bacteriilor strict anaerobe n ecologia intestinal este acela de a limita multiplicarea excesiv i translocaia bacteriilor aerobe potenial patogene urmat de colonizarea unor situsuri extraintestinale, prin mecanismul rezistenei la colonizare. Din acest unghi de vedere, translocaia ar fi determinat de incapacitatea bacteriilor strict anaerobe de a-i exercita aceast funcie de control. 3. Demn de analizat este i relaia cauz efect ntre microbiota normal cancer; s-a sugerat adesea c bacteriile intestinale pot juca un rol n iniierea cancerului de colon, prin producerea

8

Microbiologie medical

Prof.dr. Veronica Lazr

de carcinogeni, cocarcinogeni i procarcinogeni. In aceast relaie se poate vorbi de o corelaie direct sau indirect. Corelaie direct. Astfel, n etiologia maladiei Whipple, numit iniial lipodistrofia intestinal sau histioreticuloza grav intestinal, caracterizat din punct de vedere anatomic prin depozite de grsime n ganglionii mezenterici i clinic prin steatoree, ascit chiloas, poliartrit, subfebrilitate, denutriie progresiv, pigmentaia mucoasei bucale, manifestri neurologice, a fost implicat bacteria Corynebacterium anaerobium, identificat n 1992 prin metode moleculare (PCR) ca o specie nou, denumit Tropherima whippelii. Corelaie indirect. Se accept c majoritatea cancerelor umane au n etiologia lor i un factor de mediu; astfel, multe forme de cancer sunt legate de alimentaie. Microbiota intestinal joac un rol cheie ca intermediar n aceast relaie, producnd n cursul metabolismului substane cancerigene i promotori. De exemplu, metabolismul unor aminoacizi poate conduce la apariia unor compui cancerigeni: -metionina in vitro este metabolizat sub forma analogului su S-etil etionina, de ctre unele specii bacteriene (inclusiv specii componente ale microbiotei intestinale normale), cnd sunt cultivate pe medii cu sruri minerale i glucoz, mbogite cu sulfai i metionin. Se pare c etionina ar avea un rol n cancerogeneza colonului; - tirozina este metabolizat de ctre microbiota intestinal, rezultnd fenoli volatili (fenol, pcrezol, 4-etil-fenol), care sunt absorbii din intestin i excretai n urin. Un om sntos excret 50 100 mg de fenoli volatili urinari/zi (mai ales p-crezol). S-a demonstrat experimental c aplicarea local de fenoli induce dezvoltarea cancerului de piele la oareci. Fenolii volatili produi de bacterii au fost pui n eviden n sucul intestinal, urin i fecale la bolnavii care conin n intestinul gros o populaie bacterian foarte abundent i densitatea lor este n funcie de alimentaia proteic i de durata tranzitului intestinal; - triptofanul este metabolizat n ficat i sub influena microbiotei intestinale, produii rezultai fiind eliminai n urin. Anumii cercettori afirm c metabolii ai triptofanului ar fi implicai n producerea cancerului vezicii urinare la om. Formarea N-nitrozo compuilor in vivo aceti compui se formeaz din nitrii i compui aminai, n mediu acid sau neutru, sub aciunea enzimelor bacteriene. Aceast transformare poate avea loc oriunde, dac nitriii, compuii aminai nitrozabili i bacteriile coexist. N-nitrozaminele au fost puse n eviden n saliv, stomac, colon, vezica urinar i vagin, dar sunt reinute datorit caracterului lor organotrop, numai dac sunt activate local. Studii epidemiologice au ajuns la concluzia c n zonele unde se consum cantiti mari de nitrai, incidena cancerului gastric este mai mare dect la persoanele cu dieta sarac n nitrai. Nu se tie dac stomacul este organul int pentru toate nitrozaminele produse n organism sau dac nitrozaminele produse la acest nivel sunt activate local de microbiota gastric. Prin alimentaie se consum n general o cantitate mic de nitrii, dar nitraii aflai n alimente n cantiti destul de mari, sunt redui la nitrii de ctre unele specii bacteriene (de ex. enterobacterii). Prin cuplarea nitriilor cu aminele alimentare i cu cele secundare utilizate ca prezervani, rezult nitrosamine cancerigene. Dup unii autori, riscul ar fi minor deoarece nitraii ar fi absorbii nainte de a ajunge n contact cu microbiota intestinal. N-nitrozo compuii (N-nitrozamine care sunt organotrope i induc tumori n organele specifice i N-nitrozamide care sunt direct cancerigene) formeaz un grup de substane cu puternic efect carcinogen asupra tuturor speciilor animale testate, fiind astfel greu de crezut c specia uman ar face excepie. Etiologia cancerului colo-rectal este explicat n prezent prin ipoteza multifactorial, riscul individual pentru aceast boal fiind determinat de factori genetici, dar apariia acestei forme de cancer ar putea fi mediat i de bacterii, n funcie de factorii alimentari. Incidena cancerului de colon i a colopatiilor este redus la populaia care consum o diet bogat n fibre vegetale, comparativ cu cea care are o alimentaie bogat n grsimi animale i proteine. Regimul alimentar, mai precis carnea i grsimile, se pare c particip la geneza acestei boli, dei nu au fost detectate substane alimentare carcinogene care s explice distribuia cazurilor. De exemplu, cantiti mari de grsimi n diet, determin preponderena speciilor bacteriene intestinale capabile s descompun aceste substane. Experimental, s-a reuit s se sintetizeze un compus aromatic policiclic din steroizii biliari, care devine cancerigen sub aciunea bacteriilor anaerobe din microbiota intestinal: Bacteroides fragilis, Clostridium paraputrificum, Clostridium butyricum. In zonele cu inciden sczut a cancerului de colon se gsete un numr mai mic de germeni anaerobi din genul Bacteroides i un numr mai mare de enterococi (Enterococcus faecalis) germeni aerobi, facultativ anaerobi. S-au realizat studii privind rolul microbiotei intestinale i al compoziiei acesteia, la populaii care prezint un risc crescut de cancer de colon, corelat cu tipul de diet specific la loturi de indivizi aparinnd populatiei japonezo-hawaiene cu polipi i la loturi martor de indivizi japonezo-hawaieni cu diet de tip occidental, caucazieni cu diet de tip occidental i japonezi din mediul rural cu diet de tip tradiional. Densitatea mare a populaiilor de Bacteroides sp. i surprinzator, Bifidobacterium sp., au fost asociate cu un risc crescut pentru apariia cancerului de colon. Anumite specii de Lactobacillus i 9

Microbiologie medical

Prof.dr. Veronica Lazr

specia Eubacterium aerofaciens (bacterie anaerob) care de asemenea produce cantiti importante de acid lactic, s-au dovedit a fi asociate cu un risc sczut n apariia cancerului de colon. De asemenea, s-au efectuat studii comparative privind compoziia n specii a microbiotei intestinale dominante la bolnavii cu cancer de colon, cu alte cancere n afara localizrii gastrointestinale i cu boli nemaligne. Bolnavii cu cancer de colon i cu boli nemaligne nu difer n privina numrului total de aerobi i anaerobi. La bolnavii cu cancer de colon predomin microbiota aerob i scade numrul cocilor anaerobi, ca i a bacteriilor din genurile Eubacterium si Fusobacterium. S-a demonstrat c speciile aerobe pot s produc mai uor amine, dect bacteriile anaerobe nesporulate. Deci bacteriile aerobe asigur substratul, respectiv aminele, care intr apoi n reacia de nitrozare cu nitraii. * Exist date care arat c infeciile bacteriene acute la bolnavii canceroi ar influena favorabil desfurarea bolii i supravieuirea, iar administrarea de vaccinuri bacteriene (imunomodulatori de tipul Cantastim, BCG, Corynebacterium parvum) ar avea avea un efect mai bun, comparativ cu infeciile naturale. Datele epidemiologice din era antibioticelor arat c n rile dezvoltate i n curs de dezvoltare, pe msur ce incidena infeciilor a sczut, incidena cancerului a crescut. Literatura de specialitate menioneaz date privitoare la frecvena sczut a metastazelor n cazurile de melanom din Africa, unde incidena tumorii primare este mare, dar adesea leziunile sunt suprainfectate i ulcerate. Aceste afirmaii se bazeaz pe ideea c orice factor supresor al sistemului imunitar poate s determine o inciden crescut a cancerului, iar cei care l stimuleaz, cum ar fi infeciile bacteriene, pot reduce incidena cancerului i pot reprezenta n acelai timp i modaliti terapeutice ale acestuia. Exist date, chiar dac nu suficient argumentate, care ncearc stabilirea unei corelaii ntre incidena cancerului i cea a bolilor infecioase, ca i cu utilizarea antibioticelor i a antipireticelor. Agenii infecioi stimuleaz sinteza de - interferon, cu efect antitumoral, de ctre limfocitele T activate i de factor pirogen endogen- de ctre macrofagele activate, care determin reacia de febr, considerat a avea efect pozitiv, att n aprarea antiinfecioas, ct i n cea antitumoral.

E. Microbiota normal a tractului respiratorLa om, epiteliul cilor respiratorii are o suprafa de aprox. 70mp, expus zilnic volumului de aer inspirat, care variaz ntre 10.000 20.000 l, aer care este mai mult sau mai puin ncrcat cu microorganisme. Tractul respirator superior (nazofaringe, orofaringe) este colonizat cu numeroase specii aparinnd genurilor: Staphylococcus (inclusiv S. aureus), Streptococcus (inclusiv S. pneumoniae), Branhamella (denumire actual Moraxella, de ex. M. catharralis),Neisseria,Haemophilus,Corynebacterium, Lactobacillus, Candida. Microorganismele se gsesc n secreiile mucoase locale (produse de glandele acinoase submucoase), ptrunse odat cu aerul inspirat, fiind oprite la nivelul epiteliului nazal datorit secreiei nazale aderente i perilor care tapeteaz cavitile nazale inferioare. In multe situaii trec de aceast barier a etajului nazal, strabat laringele i ajung n trahee, unde sunt oprite de secreiile mucoase care se deplaseaz ascendent datorit activitii cililor celulelor epiteliale (200 cili/ celul), spre orofaringe, fiind apoi nghiite. Un numr mic de bacterii ptrund n arborele traheobronic, sub form de picturi cu diametrul de ~ 10 m i imediat bacteriile sunt fagocitate de ctre macrofagele pulmonare i alveolare, astfel c plmnul este practic un organ steril. Aerul expirat (la iepure) mai conine 0,4% din microorganismele inspirate. Exist i microorganisme rezistente la fagocitoz: Mycobacterium tuberculosis (rezist la digestia intracelular) i Streptococcus pneumoniae (stratul capsular gros se opune fazelor de aderen i ingestie consecutiv ale procesului de fagocitoz). La punctele de bifurcare ale arborelui traheobronic mai ales, se gsesc foliculi limfoizi solitari, ca i limfocite intraepiteliale (cu fenotip de limfocite Th i Tc/s), componente ale sistemului BALT (Bronchus associated limphoid tissue) de aprare a mucoasei respiratorii. Acumularea mucusului n cile aeriene mai largi, ca i iritarea mecanic sau chimic a acestora, declaneaz reflexul de tuse i eliminarea acestei secreii ncrcate cu microorganisme.

F. Microbiota normala a tractului genito-urinarLa femeie uretra este steril, n timp ce la brbat treimea inferioar a acesteia este contaminat cu specii ale genurilor Staphylococcus, Streptococcus, Lactobacillus (prezeni i n vagin), Corynebacterium, Neisseria, Candida albicans, Trichomonas vaginalis, bacterii anaerobe i bacterii Gram negative neidentificate. In tractul genitourinar feminin, lactobacilii (numii i bacili Dderlein) fermenteaz glicogenul eliminat de celulele epiteliale, cu formare de acid lactic, care determin scderea local a pH-ului, cu rol protector, antiinfecios (bacteriile patogene fiind, n general, neutrofile). Acest mecanism lipsete pn la pubertate i dispare dup menopauz, lactobacilii fiind nlocuii de ali germeni (stafilococi, streptococi, colibacili). 10

Microbiologie medical

Prof.dr. Veronica Lazr

G. Relaiile dintre microorganisme i macroorganism (organismul gazd)Au fost descrise mai multe tipuri de relaii ntre speciile de microorganisme, care aparin la trei categorii principale: neutre, beneficiale (comensalismul, protocooperarea, sinergismul, sintrofia, mutualismul, simbioza) i de tip antagonist (competiia, amensalismul sau antibioza, predatorismul i parazitismul). Aceste relaii se pot manifesta att ntre speciile microbiene din mediul natural, ct i ntre speciile colonizatoare (autohtone sau alohtone) ale organismului animal/uman. Pentru starea de sntate/boal a gazdei mai importante sunt relaiile microbiotei cu organismul gazdei, dei nu pot fi neglijate nici cazurile cnd microorganimele se sprijin n producerea unui efect pozitiv/negativ asupra gazdei sau dimpotriv competiioneaz, de ex. microorganismele ce compun microbiota normal aflate n raporturi numerice echilibrate sau microorganismele probiotice care competiioneaz cu speciile patogene, cu efect profilactic/ curativ al unor infecii. Principalele tipuri de relaii dintre microorganisme i gazd (organismul animal/uman) sunt: comensalismul, simbioza, oportunismul i parazitismul. Comensalismul (ecto-, endo-) etimologic termenul deriv din cuvintele greceti co mensa = la aceeai mas. Aceast relaie este notat, pe baza efectului direct pe care l are o specie asupra speciei asociate, cu semnele (+/ 0), o specie benefiind de pe urma celeilalte fr a o influena. Microorganismele triesc i se hrnesc n strns relaie cu gazda, dar nu pe seama esuturilor sale vii i nu determin modificri vizibile asupra gazdei. Ex.: microorganismele tegumentare, care folosesc ca nutrieni substane rezultate din celulele descuamate ale pielii. Simbioza este o relaie cu caracter beneficial bidirecional, notat pe baza efectului direct cu (++). Exemplul cel mai sugestiv este oferit de microbiota intestinului gros, care secret substane importante pentru organismul-gazd (dar nu eseniale), n timp ce acesta le ofer substane nutritive i protecie fa de condiiile de mediu. Aceste microorganisme pot fi considerate n esen parazite, dar ale cror raporturi cu gazda au evoluat spre o toleran mutual complet i o infecie tolerat. Raporturile echilibrate care caracterizeaza starea de eubioz se pot deregla, evolund spre starea de disbioz, ceea ce demonstreaza c simbionii nu sunt altruiti. Oportunismul este un tip de relaie ( +/-) cu o denumire antropomorf, derivnd din engl. oportunity ce nseamn , prilej favorabil , ceea ce sugereaz c anumite specii bacteriene, alohtone sau autohtone, nepatogene n mod normal pot profita de condiia (temporar sau permanent) n care se afl gazda, determinnd o infecie oportunist; aceste specii bacteriene la rndul lor se numesc oportuniste sau condiionat-patogene. Relaia de oportunism se manifest n mai multe situaii: 1) Starea de purttor - situaie n care un organism normal este purttor al unor bacterii patogene (este cazul aa-ziilor purttori sntoi de germeni, expresie considerat n prezent depit). Starea de purttor poate fi precedat sau nu de o boal: - dac este precedat de o boal, aceasta este urmat de vindecare clinic, dar nu i de o sterilizare a focarului de infecie (respectiv de vindecare bacteriologic); - dac aceast stare nu a fost precedat de boal, poate fi consecina unei infecii inaparente (infecie asimptomatic, nemanifest). Astfel de situaii se ntlnesc, de exemplu, cnd bacteriile contamineaz regiuni avasculare unde celulele i moleculele sistemului imunitar nu au acces; exemplul cel mai banal este cel al indivizilor care poart n gt stafilococi, streptococi, meningococi, acetia putndu-se transmite cu uurin de la un individ la altul, mai ales n mediile aglomerate, pe cale aerogen, prin picturile de saliv formate n cursul actelor de vorbit, tuse, strnut. De pild, streptococii aflai n criptele amigdaliene pot determina periodic roea, durere i febr sau aa-numita angin streptococic, mai ales n sezonul friguros. Un alt exemplu este cel al speciilor de Salmonella (bacterii strict patogene); celulele bacteriene pot persista n organism (n ganglionii limfatici intestinali) ntr-o stare de laten timp de 10 - 20 de ani, apoi s determine o recdere, o reapariie a bolii n absena unei noi infecii de la exterior. 2) Organismul gazd se afl temporar ntr-o stare de anormalitate, de exemplu dup rniri grave, mari intervenii chirurgicale, leziuni severe ale tegumentelor i mucoaselor (arsuri), ca i dup tratamente prelungite cu antibiotice de spectru larg administrate pe cale oral ; in acest ultim caz, antibioticele distrug bacteriile sensibile i creez o stare de disbioz, datorit anulrii antagonismului existent n mod normal ntre diferitele specii de microorganisme din microbiota normal care se gsesc n mod normal n stare de eubioz, de echilibru interspecific. Adesea, astfel de infecii oportuniste sunt produse de levuri (de ex. Candida sp.), care se multiplic necontrolat (disbioz), fiind insensibile la antibiotice antibacteriene. 3) Organismul gazd se afl ntr-o stare de anormalitate reprezentat de deficitul imunitar, prezent n urmtoarele situaii: a) boli genetice i deficit imunitar nnscut care afecteaz imunitatea mediat celular, imunitatea mediat umoral sau ambele tipuri de rspuns imun; 11

Microbiologie medical

Prof.dr. Veronica Lazr

b) dup administrarea de medicamente imunosupresoare (utilizate, de exemplu, n tratamentul bolilor autoimune sau pentru prevenirea respingerii grefelor de esuturi i organe) sau radioterapie, care are ca efect secundar distrugerea unui mare numr de limfocite; c) n malnutriie, stres prelungit; d) deficit imunitar dobndit prin boal (boli neoplazice, boli infecioase acute i cronice, bacteriene, parazitare, virale etc.), prototip al acestui fel de deficit imunitar fiind boala SIDA (fr.) = AIDS (engl.) = sindromul de imunodeficien dobndit ca urmare a infectrii organismului cu virusul HIV (human immunodeficiency virus). Prbuirea sistemului imunitar este determinat de faptul c virusul are tropism i infecteaz limfocitele CD4+ = Th (helper), considerate pe bun dreptate dirijorul orchestrei imunologice, datorit rolului lor deosebit de important n stimularea proliferrii i diferenierii celorlalte subpopulaii de limfocite, n desfurarea rspunsului imun specific umoral sau celular, n toat amploarea sa. Recent s-a demonstrat c virusul poate infecta i macrofagele, ca i celulele nervoase din sistemul nervos central (prin fuziune cu macrofagele infectate), ceea ce explic complicaiile neurologice ale acestei boli. Consecina relaiilor oportuniste este demonstrat tot de boala SIDA, care nu are semne caracteristice, patognomonice (ca scarlatina, difteria, pojarul etc). In general, infeciile oportuniste nu produc boli cu manifestri caracteristice, ci sindroame, cu manifestri diferite, decurgnd din natura agentului infecios oportunist i natura esutului afectat (infecii intestinale, respiratorii, cutaneomucoase); de exemplu, cnd numrul total de leucocite scade sub 400/mmc, bolnavii prezint afte, infecii cu Candida albicans, micoze severe la nivelul membrelor inferioare (picior de atlet), zona zoster etc. Apariia acestor infecii corespunde stadiului bolii cunoscut ca stare pre-SIDA sau ARC (AIDS related complex). Cnd numrul leucocitelor scade la 200/mmc, se produc infecii severe bacteriene (cu Mycobacterium tuberculosis i micobacterii paratuberculoase), fungice (Cryptococcus neoformans), parazitare (Toxoplasma gondii, Cryptosporidium sp, Pneumocystis carinii aceast ultim specie fiind ncadrat n prezent ntre microfungi) i virale (Herpes simplex I i II, Herpes zoster, Cytomegalovirus). Cnd numrul de leucocite scade la ~100/mmc, crete i frecvena apariiei tumorilor (de ex., sarcomul Kaposi, limfoame). Speciile oportuniste nu sunt identice cu microorganismele saprotrofe (cum ar fi Clostridium butulinum) care triesc pe materiile organice n descompunere i nu pot competiiona cu microbiota organismului normal, dar oportuniti se pot gsi printre saprotrofi (de ex. Nocardia sp.). Oportunitii nu sunt identici nici cu speciile ce alctuiesc microbiota normal, chiar dac unii dintre membrii acesteia sunt capabili s produc infecii oportuniste. Pentru precizarea conceptului de microorganism oportunist, s-au stabilit urmtoarele condiii: 1) Microorganismul trebuie s fie izolat de mai multe ori, din leziunile semnificative clinic, la gazde compromise din punct de vedere imunologic; 2) Microorganismul trebuie s fie semnificativ mai frecvent prezent i izolat n circumstanele respective dect n restul populaiei; 3) Asocierea nu trebuie s fie determinat de o circumstan care afecteaz att sensibilitatea gazdei, ct i pe cea a microorganismului; 4) Asocierea nu trebuie s fie indirect, conjunctural; de exemplu, s-a demonstrat c salmonelozele sunt mai frecvente i mai severe la gastrectomizai, dect la indivizii martori de aceeai vrst i acelai sex; relaia nu este specific celor dou stri (gastrectomie i infecie), ci este determinat de hipoclorhidria consecutiv interveniei chirurgicale, care scade efectul bactericid al sucului gastric. Lista bacteriilor implicate in infecii oportuniste este foarte lung i incomplet, de multe ori fiind ignorate i considerate contaminani ntmpltori, astfel c nu apar pe buletinele de analiz. Dintre acestea pot fi enumerate: - Escherichia coli; - Enterobacter cloacae, E. aerogenes, E. agglomerans; - Edwardsiella; - Erwinia herbicola; - Klebsiella pneumoniae; - Proteus mirabilis; - Yersinia enterocolitica, Y. pseudotuberculosis; - Haemophilus influenzae, H. parainfluenzae; - Lactobacillus casei, L. rhamnosus, L. plantarum; - Listeria monocytogenes; - Mycobacterium tuberculosis, M. kansasii, M. avium, M. fortuitum; - Moraxella catharralis, M. lacunata; - Mycoplasma pneumoniae; - Neisseria meningitidis; - Nocardia sp.; 12

Microbiologie medical

Prof.dr. Veronica Lazr

-

Dermatophilus congolensis; Pseudomonas aeruginosa, P. cepacia (den. actual: Burkholderia cepacia); Staphylococcus aureus, S. epidermidis; Streptococcus pyogenes, Str. pneumoniae, Str. agalactiae; Acinetobacter calcoaceticus (denumire veche Herellea); A. baumannii; Alcaligenes sp; Bacillus cereus, B. licheniformis; Bacteroides fragilis; Clostridium perfringens, C. septicum, C. difficile, C. tertium; Corynebacterium pseudodiphtheriticum, C. hoffmani, C. xerosis etc.

Parazitismul - corespunde relaiei n care un organism se hrnete cu celulele, esuturile sau lichidele corpului altui organism viu, care poate suferi prejudicii, mai mult sau mai puin severe. Relaia parazit-gazd este, n general, de relativ lung durat deoarece, aa cum susinea Burnet (distins cu premiul Nobel pentru Fiziologie i Medicin n 1960), paraziii cei mai bine adaptai sunt cei care nu i distrug gazda, deoarece aceasta ar nsemna i dispariia lor. Parazitismul celor aprox. 550 de bacterii cunoscute ca patogene pentru om i animale se poate manifesta n grade diferite: - extracelular ex.: Staphylococcus sp., Streptococcus sp., Pseudomonas sp., Bordettela pertussis, Vibrio cholerae, Neisseria sp., Mycoplasma sp. etc.; - facultativ intracelular ex.: Mycobacterium tuberculosis, Salmonella typhi, Listeria monocytogenes, Brucella sp. - obligat intracelular caracterizeaz bacteriile ncadrate n familiile: Rickettsiaceae, Chlamydiaceae, Bartonellaceae; aceste bacterii nu pot fi cultivate pe medii bacteriologice, ci numai pe un substrat celular viu. In unele cazuri relaia parazit-gazd se manifest cu mare specificitate, cum este cazul speciilor bacteriene Mycobacterium leprae, M. tuberculosis, Salmonella typhi, Shigella dysenteriae, care infecteaz natural numai specia uman. Specificitatea este condiionat de faza iniial de recunoatere i aderare a microorganismelor patogene la nivelul unor receptori specifici de pe membrana celulelor-gazd sensibile. Bacteriile parazite intracelular au dezvoltat n cursul evoluiei proprieti care le permit s se dezvolte n acest mediu; unele sunt capabile s supravieuiasc chiar n interiorul macrofagelor, un mediu cunoscut ca impropriu, prin mecanisme care se opun procesului de digestie intracelular; de exemplu bacteriile aparinnd speciei Mycobacterium tuberculosis, au un perete celular cu o structur particular, cu un coninut bogat n lipide - ceruri (acizi micolici esterificai cu trehaloz), componente care le protejeaz de activitatea enzimelor lizozomale. Dac microorganismele parazite sunt i patogene, corelaia invers nu este obligatorie, astfel c exist i bacterii saprotrofe (ex. Clostridium botulinum), incapabile s se multiplice n organism, dar care pot fi patogene, datorit exotoxinelor produse i eliberate n mediu, eventual ingerate de ctre gazd.

H. Microorganismele patogene i proprietile lor definitoriiMicroorganismele patogene au dou proprieti care le definesc: 1) patogenitatea i 2) virulena. 1) Patogenitatea este o proprietate esenial a oricrui agent infecios i se refer la capacitatea acestuia de a determina apariia unui proces infecios (persistena +/- multiplicarea n organismul gazdei), de obicei decelabil din punct de vedere clinic prin starea de boal, atunci cnd ptrunde n mod natural sau cnd este introdus experimental n organismul unei gazde sensibile. Patogenitatea este o proprietate de specie. 2) Virulena reprezint capacitatea unei tulpini date a unui microorganism patogen, aflat ntr-o anumit faz de cretere, de a se localiza, de a coloniza, de a se multiplica i, eventual, de a invada celulele i esuturile organismului-gazd i de a produce toxine, determinnd o stare patologic la o anumit gazd, atunci cnd este introdus n organismul acesteia n condiii bine definite. Aceast definiie constituie o viziune ecologic a relaiei obligatorii dintre parazit i gazd n determinarea bolii, ca i a gradului su de gravitate, dependent de particularitile celor doi parteneri la momentul stabilirii relaiei. Virulena este o proprietate multifactorial, care exprim cantitativ gradul de patogenitate al unei tulpini pentru o anumit gazd i este determinat de nsumarea unor nsuiri diferite i independente, cum sunt capacitatea de infeciozitate, de invazie i de toxigenitate.

13