Tema 6: Relatiile microorganismelor intr-un ecosistem. Antibioticele. Bacteriocinele

1 . Notiune de biotope si biocenoza. Flora normala a organismului uman. Rolul ei in fiziologia si patologia umana. Relatiile dintre microorganism in biocenoze. BIOTOP spaiu cu condiii de via particulare (conjunctiva, mucoasa intestinal, orofaringe, vagin, tegument, etc), populat i transformat de asociaii de fiine vii.Biocenoz- totalitatea organismelor vii, vegetale i animale, care interacioneaz ntre ele i care convieuiesc ntr-un anumit mediu sau sector dinbiosfer(biotop), formnd cu el un tot unitar i care se afl ntr-un echilibru dinamic dependent de acel mediu.

Microorganismele prezente ntr-un biotop particular constituie microflora acestui habitat (m/f cutanat, intestinal, etc) Aceasta joac un rol important n protejarea gazdei fa de o invazie microbian ulterioar, actionnd prin urmtoarele mecanisme: competiia pentru aceiai nutrieni; competiia pentru aceiai receptori de pe celulele gazdei; producia de bacteriocine; vitamine; producerea de acizi grai volatili sau ali metabolii; stimularea continu a sistemului imun; stimularea producerii unor factori imuni de protecie (anticorpii naturali).

ntre microorganismele unui biotop se pot stabili relaii: -Indiferente (neutralism) - Favorabile (comensalism/satelitism, simbioz/mutualism, sinergism) - Defavorabile (parazitism, antagonism)2. Antagonismul microbian. Tipurile. Mecanismele. Metode de studiere. Importanta practica.Antagonism o specie inhib sau omoar alt specie prin mecanisme specifice sau nespecificeMi/o care manifest activitate inhibitoare antagonist (A), mi/o care sufer concurent (C). Tipuri de antagonism:1. Antagonism nespecific: - Antagonistul este mai activ, utiliznd nutrienii, oxigenul - Antagonistul produce metabolii toxici (acizi, indol, H2S, amoniac, peroxid, etc)2. Antagonism specific antagonistul produce substane cu aciune specific asupra unui sau mai multor concureni (antibiotice, bacteriocineEfectul aciunii unui antagonist asupra concurentului poate fi bacteriostatic sau bactericid (uneori bacteriolitic)Utilizarea practic a antagonismului microbian: 1. Pentru depistarea mi/o produceni de antibiotice (micete, actinomicete, bacterii) 2. Pentru obinerea produselor biologice curative de origine microbian (probiotice, eubiotice/sinbiotice): Lactobacterina, Colibacterina, Bifidumbacterina, Bificol, etc 3. Crearea biocenozelor favorabile organismulu

3. Antibioticele. Notiune. Clasificarea dupa spectrul de actiune si producent.

Antibioticele produse de origine natural (microbian, animal sau vegetal), derivai semi-sintetici sau produse sintetice care inhib sau omoar selectiv unele mi/o sau/i celule tumorale, fr a exercita ca regul efecte toxice asupra macroorganismului. Clasificarea ABI. Dup spectrul de aciune1..AB cu spectru restrns (ngust) de aciune (B anti-G+, anti-G-, anti-tuberculoase, anti-micotice, anti-tumorale, etc)2. AB cu spectru larg de aciune (G+ i G-)II. Dup producent (origine)1. De origine fungic (peniciline, cefalosporine,...)2. Din actinomicete (aminoglicozide, macrolide, cloramfenicol, etc)3. De origine microbian (bacitracina din Bacillus subtilis, gramicidina din Bacillus brevis, polimixina din Bacillus polimyxa) 4. De origine vegetal fitoncidele (alicina, rafanin, imanin) 5. De origine animal (lizozimul din albu de ou, ecmolina din oase de pete, eritrina din mas eritrocitar, splenocitina din splin)

4.Mecanismul de aciune al AB. Clasificarea.1. AB cu aciune asupra sintezei peretelui celular (dereglarea sintezei peptidoglicanului) - Beta-lactamice (peniciline, cefalosporine). Deregleaz procesul de sintez a PG, inhibnd transpeptidazele (inta - PFP) - Vancomicina, teicoplanina (blocheaz transferul pentapeptidului din MCP spre peretele celular) - Bacitracina (blocheaz reciclarea moleculelor de transport transmembranar - bactoprenol) - Fosfomicina (blocheaz piruviltransferaza, implicat n sinteza acidului N-acetil muramic) Efectul acestor AB este bactericid/litic, doar celulele metabolic active sunt omorte. Nu afecteaz celulele eucariote (lipsa PG)2. AB cu aciune asupra ME i a MCP - AB polipeptidice (polimixina, colistina). Se fixeaz pe membrane bacteriene (n special pe lipidul A (ME la bacterii G-), provocnd dezorganizarea lor. Efect bactericid. - AB polienice (nistatina, levorina, amfotericina B, etc). Se fixeaz pe sterolii MCP ale micetelor, perturbnd respiraia i dezorganiznd MCP (permeabilitate excesiv i moartea celulei). Aceste AB acioneaz i asupra celulelor n repaos. Relativ toxice, n special nefro.3. AB cu aciune asupra ribozomilor - 30S (aminoside: streptomicina, kanamicina, gentamicina, tobramicina, amikacina; tetracicline) - 50S (cloramfenicol, triamfenicol; macrolide: eritromicina, oleandomicina; lincosamide: clindamicina, lincomicina). Se leag pe receptori specifici de pe subunitile 30S sau 50S, perturbnd sinteza proteic (inhibiia transpeptidazei, a translocaiei peptidelor, etc). Rezult inhibiia sintezei proteice sau sinteza proteinelor nefuncionale. Efectul este bacteriostatic (aminosidele bactericid), doar asupra celulelor active metabolic. 4. AB cu aciune asupra acizilor nucleici - Rifampicina inhib ARN-polimeraza ADNdependent. Rezult stoparea sintezei ARNm - Novobiocina , Chinolonele (acidul nalidixic, ciprofloxacina, ofloxacina) blocheaz activitatea topo-izomerazelor, intervenind n conformaia ADN-ului. Efect bactericid. - Sulfamidele i trimetoprimul perturb sinteza acidului folic i folailor (cofactori n sinteza AN). Activitate bacteriostatic.5. Metode de obtinere a antibioticelor. Cerintele fata de antibiotic. Unitatile de actiune.Antibioticele se obtin prin 3 metode: a. Metoda biologica b. Metoda sintetic c. Metoda semi-sintetic

Etapele metodei biologice: - Cultivarea tulpinilor-producente (ex.: Penicillium notatum, Actinomyces griseum, etc) n mediu lichid adecvat - Extragerea AB - Purificarea i concentrarea AB - Controlul toxicitii - Determinarea activitii AB

Cerinele fa de AB: - Toxicitate selectiv - Efect terapeutic cu doze minime - Activitate de lung durat - Spectru restrns de aciune - S fie solubile i absorbite uor - S nu provoace efecte secundare - S nu se dezvolte rezistena contra AB - S fie ieftine

Unitati de actiuneActivitatea AB se msoar n uniti de mas (g, mg, g) sau de aciune (UA). 1 UA cantitatea minimal de AB care inhib creterea unei tulpini de referin n condiii standarde. Penicilina 1UA = 0,6 g de substan pur.

6. Rezistenta microorganismelor la antibiotice. Tipurile. Mecanismele rezistentei germenilor microbieni la antibiotic. Combaterea rezistentei. Cauzelele ce determina rezistenta microorganismelor la antibiotice sunt: - Factori genetici, proprii bacteriilor - Factori ce favorizeaz selecia i difuzarea tulpinilor bacteriene rezistente

n funcie de rezistenta microorganismelor la antibiotice bacteriile se divizeaz n 3 clase: -sensibile la AB (S),- rezistente (R) i- intermediare (I, moderat sensibile).

Tulpinile S efectul terapeutic este obinut cu doze terapeutice uzuale Tulpinile R efectul terapeutic nu poate fi obinut cu doze terapeutice Tulpinile I succesul terapeutic este imprevizibil. Ar fi posibil cu doze mari sau la administarea local a AB. Tipurile de rezisten: a. Natural, ereditar, de specie -prezent la toi membrii unei specii sau gen - lipsa intei ex.: micoplasme, micete; - imposibilitatea de a atinge inta ex.: Mycobacterium (cerurile, lipidele mpiedic ptrunderea AB n citoplasm); - bacteriile nu efectueaz procesul inhibat de AB ex.: acidul folic este preluat din mediu rezisten la sulfamide b. Achiziionat, dobndit -afecteaz tulpinile unei specii sensibile. Depinde de aciunea de selecie exercitat de AB utilizate n tratament, urmat de rspndirea ei (ntre bacterii, interuman, transmisie de origine animal).

Mecanismele rezistenei dobndite: - Diminuarea permeabilitii membranare - Modificarea intei moleculare - Eliminarea excesiv a AB - Inactivarea enzimatic a AB, care poate fi hidrolizat (penicilinaz, cefalosporinaz) sau modificat structural (acetilaze, adenilaze, fosforilaze), etc.

Rezistena dobndit se poate manifesta fenotipic (bacteriile n faza de repaos, formele L de bacterii) sau genetic (genotipic) Rezistena genetic poate fi: - Cromozomial, determinat de mutaii (10%) Mecanisme: modificarea intei moleculare, diminuarea permeabilitii membranare - Plasmidic, epidemic, realizat prin transfer de gene prin intermediul plasmidelor R (poate fi rezisten multipl). Mecanisme: inactivarea enzimatic, modificarea intei, substituia sau supraproducia intei, excreie excesiv a AB

Combaterea rezistentei1. Supravegherea epidemiologic a tulpinilor rezistente 2. Politic strict de prescriere a AB 3. Respectarea dozelor terapeutice corecte i a timpului de tratament necesar 4. Asocierea AB cu mecanisme de aciune diferite 5. Prescrierea AB care nu sunt sensibile la betalactamaze, utiliznd inhibitori (acidul clavulanic, sulbactamul, tazobactamul). Ex.: augmentina amoxicilina+acid clavulanic 6. Reciclarea AB 7. Producerea AB noi

7. Metodele de determinare a sensibilitatii microbilor la antibiotice: difuzimetrica (rondelelor), dilutiilor successive (in medii lichide si solide), metodele rapide.Fiecare tulpin izolat manifest sensibilitate particular. Ea poate fi studiat n laborator pentru determinarea profilului de sensibiliti al acestei tulpini, ceea ce constituie o antibiogram. Rezultatele testelor de sensibilitate permit medicului s claseze tulpinile bacteriene dup categoriile terapeutice (S, R, I), uneori sunt utile n identificarea tulpinilor.Metoda difuzimetric (rondelelor). Utilizat uzual n infecii banale. Condiii: mediu standard, concentraie standard de mi/o (105 /ml), rondele/discuri (comprimate) cu % standarde de AB, condiii standarde. Mediul este inoculat cu suspensia bacterian. Dup uscare n termostat se aplic rondelele 24h, 37 C. Lectura diametrul zonei de inhibiie a creterii culturii bacteriene este comparat cu diametrele standarde pentru fiecare AB. Valori sub acest diametru tulpina este R, dac este depit S. Metoda diluiilor ntr-un ir de tuburi cu 1 ml BP se efectueaz diluia AB (256 UA, 128, 64, 32, 16, 8, 4, 2, 1, 0,5, etc). Se adaug n fiecare tub (cu excepia celui martor) 0,1 ml de suspensie bacterian 105 /ml. Termostat - 24h. Lectura cea mai mic doz de AB care inhib creterea culturii dup 24h de incubare (mediu clar) constituie.

8. Notiune de Concentratie Minima de Inhibitie (CMI), Concentratie Minima Bactericida (CMBC). Corelatia CMI\CT si semnificatia ei in prescrierea antibioticelor.

Concentraia Minim de Inhibiie (CMI) a AB pentru tulpina testat. CMI msoar efectul bacteriostatic.Concentraia Minim Bactericid (CMBC) cantitatea minim de AB care omoar 99,9% din inoculum dup 18h de incubare. Determinarea CMBC din ultimele tuburi fr cretere se repic 0,1 ml de mediu pe placa cu geloz. Dup 24h se compar numrul celulelor ce au supravieuit cu nr iniial de bacterii (105 /ml).Pentru a stabili dac tulpina izolat este sensibil sau rezistent la un AB se cere cunoaterea Concentraiei Terapeutice (CT) (cantitatea de AB prezent n focarul infecios n cursul tratamentului cu doze terapeutice) a fiecrui AB testat.-Tulpini Sensibile CMI/CT 1, ex.: 8/2, efect terapeutic imposibil -Tulpini Intermediare CMI/CT=1, efect terapeutic imprevizibil. Pot fi utilizate doze maxime de AB sau administrarea lor local

Testarea CMI / CMB este indicat n tratamentul infeciilor grave : meningite, septicemii, endocardite, infecii cronice sau la persoane cu imunosupresie.

9. Determinarea concentratiei antibioticelor in umorile organismului ( singe, sputa, urina). Importanta practica.1. Determinarea concentraiilor umorale sau tisulare ale AB Indicaii: - Utilizarea unui AB toxic n caz cnd bolnavul sufer de deficiene metabolice sau excretoare (renale, hepatice) Se compar concentraiile obinute cu CMI a antibioticului testat (sau cu CT).

2. Studiul activitii inhibitorii a lichidelor biologice (NEI) Indicaii: infecii grave care nu rspund rapid la tratament. Efectuarea: la diluii duble (1/2, ...) ale lichidului examinat (ser, LCR, urin) se adaug suspensia bacterian (din tulpina izolat de la bolnav). Lectura: dup 24h de incubaie la 37 C se apreciaz diluia maxim cu efect bacteriostatic/cid. NEI 1:8 reflect eficiena antibioticoterapieiImportanta practica : Se foloseste pentru monitorizarea tratamentului cu AB si pentru verificarea eficientei antibioterapiei. 10. Reactiile adverse ale organismului la administrarea de antibiotice.- Efect toxic (streptomicina surditate, cloramfenicolul toxic pentru mduva osoas, polipeptidele nefrotoxice, etc) - Efect teratogen - Aciune sensibilizant (penicilina, etc) -Disbacterioz - Dereglarea imunogenezei -Selecia suelor rezistente

11. Bacteriocinele. Tipurile si importanta.Bacteriocinele substane proteice bactericide produse de numeroase specii bacteriene i active asupra altor tulpini ale aceeai specii sau asupra speciilor nrudite. Producerea bacteriocinelor este determinat plasmidic (plasmide Col). Tipuri de bacteriocine:- colicine (secretate de Escherichia coli), -corinecine (Corynebacterium), -vibriocine (Vibrio), -piocine (Pseudomonas)

Studiul sensibilitii unei tulpini la bacteriocine (bacteriocinotipia) se utilizeaz n scopuri epidemiologice