Virusologie, microbiologie, bacteriologie

Click here to load reader

  • date post

    15-Dec-2014
  • Category

    Documents

  • view

    284
  • download

    24

Embed Size (px)

Transcript of Virusologie, microbiologie, bacteriologie

VIRUSOLOGIE, MICROBIOLOGIE, PARAZITOLOGIE SUPORT DE CURS PENTRU SPECIALIZAREA MEDICIN DENTAR DIANA GHEEU Doctor n Biologie IAI 2011 UZ INTERN Dr. biolog D. Gheeu - Microbiologie 2 Cuprins I. Introducere n studiul organismelor patogene - metode clasice i moderne de investigare. Ci de transmitere ale organimelor patogene. Tipuri de infecii II. Infecia i rspunsul imun III. Bacteriile morfologie, fiziologie, patogenitate. IV. Coci i bacili patogeni V. V.1 Leptospirele. Rickettsiile. V.2 Micologie - noiuni generale. Dermatofiii. VI. Candidoza i actinomicoza VII. Microflora normal. Mecanismele aderenei, ocuprii i dezvoltrii microorganismelor n cavitatea bucal VIII. Microflora abcesului dentar. Microflora cariei dentare IX. Microbiologia plcii dentare: formare i interaciuni microbiene. X. Noiuni generale de parazitologie. Relaia gazd- parazit. Protozoonoze: ageni etiologici, transmitere i combatere XI. Helmintoze: ageni etiologici, transmitere i combatere XII. XII. 1 Noiuni de entomologie medical XII. 2Virusurile: structur, replicare. XIII. Infeciile virale cu virusurile: poliomielitei, herpetice, gripale, hepatice; HIV XIV. XIV. 1 Mecanisme de rezisten bacterian la substane antibacteriene. XIV.2 Vaccinoterapia n infeciile virale Bibliografie 1. Baumgartner, J.C., Microbiological and molecular analysis of endodontic infections, Endodontic Topics, 2004, 7, 3551. 2. Buiuc, D., Negu, M., (sub redacia), Tratat de microbiologie c1inic, Ed. Medical, 1999. 3. Cajal, N., Tratat de virusologie, vol.l, Ed.Medical, 1990. 4. Cemescu, C., Virusologie medical, Ed.Medical, 1998. 5. Duca, R., .a , Microbiologie medical, Ed. Didactic, Bucureti, 1979. 6. Georgescu, M., Microbiologie medical i imunologie fundamental , I.M.F., Bucureti, 1983. 7. Harley, J.P., Prescott, L.M., Laboratory Exercises in Microbiology, Fifth Edition, HarleyPrescott: The McGrawHill Companies, 2002 8. Markell, Edward, David John, Wojciech Krotoski. Medical Parasitology. Philadelphia: W.B Saunders, 1999. 9. Nitzulescu, I. Gherman, Parazitologie Medical, Ed. Medical, Bucureti, 1986. 10. Pace, J.R. et al., Biofilms, Infection and Antimicrobial Therapy, Taylor & Francis Group (Ed.) LLC, U.S., 2006. 11. Rdulescu, S., Meyer E., Diagnosticul bolilor parazitare. n Parazitologie medical, Ed. All, Bucureti, 1992. 12. Shiba, C.R., et al., Atlas of medical parasitology, Kyokuseysia Co. Ltd., Japan, 2006 13. Titeica, M. (sub red), Practica laboratorului clinic I.M.F., Bucureti, 1981 14. Vojdani M., Zibaei MSc, Frequency of Bacteria and Fungi Isolated from Pumice in Dental Laboratories, J Res Health Sci, 2006, Vol 6, No 1, pp. 33-38. 15. **Metode de laborator, vol. II, Ed. Medical, Ministerul sntii i Academia de tiine Medicale, Bucureti, 1977 16. **Antibiograma difuzimetric: tehnica de lucru i citirea rezultatelor n Imunologie I. Moraru, Ed. Medical, Bucureti, 1984 Dr. biolog D. Gheeu - Microbiologie 3 Curs I I. Introducere n studiul organismelor patogene - metode clasice i moderne de investigare. Ci de transmitere ale organimelor patogene. Tipuri de infecii MICROBIOLOGIA se ocupa cu studiul microorganismelor. MICROORGANISM / MICROB: bacterie, ciupercile microscopice, levurile, unele alge, protozoare i virusuri. MICROBIOLOGIA MEDICAL se ocup cu studiul microorganismelor implicate n patologia uman i interaciunile dintre om i aceste microorganisme. Din punct de vedere biofizic, orice celul vie este un complex autoorganizat de molecule organice, care schimb energie i materie cu mediul inconjurator, capabil s creasc i are proprietatea de a se reproduce. INFECIA desemneaz procesul prin care agentul patogen ptrunde i se multiplic n esuturile organismului-gazd. BOALA INFECIOAS definete prezena microorganismlelor i modificrile induse de acestea ca rspuns la agresiune, cu sau fr manifestri clinice. Boala infecioas : este prezena microorganismlelor i a modificrilor induse induse de acesta ca rspuns la agresiune, cu sau fr manifestri clinice. Boala contagioas: este acea afeciune infecioas care se poate transmite pe diferite ci de la sursa de infecie, indiferent de forma sa de manifestare (aparent, subclinic, inaparent, purttor) la un individ receptiv. Deci procesul infecios nu este neaprat i contagios. Exemple: tetanos, botulism, septicemiile sunt boli infecioase, ns netransmisibile. VIRULENA = capacitatea unui agent patogen de a se nmuli n esuturile afectate. Procesul infecios este ptrunderea microorganismelor n organismul gazd, urmat de fixarea i multiplicarea lor n esuturile acestuia. Postulatele lui Koch-Henle definesc nc ntr-o form actual agentul patogen infecios: poate fi pus n eviden mereu ntr-o boal infecioas; agentul patogen poate fi cultivat (izolat) i n afara organismului bolnav; infectarea unui animal de laborator adecvat cu un agent microbian cultivat, trebuie s prezinte un tablou clinic tipic. Agentul microbian trebuie s poat fi din nou izolat din animalul infectat. Procesul infecios cuantific cel mai exact complexitatea fenomenuluiinfecios. Figura 1. Schema procesului infecios. Macroorganismul : aprare Bariere naturale anatomice i fiziologice Mijloace de aprare specifice i nespecifice Microorganismul (antigen, enzime, toxice) Se ataeaz Se multiplic Modificri metabolice, morfologice, funcionale i clinice Dr. biolog D. Gheeu - Microbiologie 4 Infeciile exogene sunt infeciile unde agentul infecios ptrunde n corp din exterior, penetrarea se realizeaz prin: piele, mucoase, oral, uretral, vaginal i anal. Pot exista infectii exogene excepionale i anume: - infecii intrauterine, - transplacentare - infecia intrapartum. n mod normal mucoasele i pielea posed mecanisme locale i sistemice de aprare: strat protector, mucus, efectori umorali sau celulari ai imunitii. Dac organismul este slbit datorit unor tulburri ale sistemului imun sau unor leziuni focale, ptrunderea agenilor infecioi este uurat. Zonele frecvente de penetrare ai agentilor infecioi sunt: foliculii piloi, glandele sudoripare i sebacee, minuscule leziuni ale pielii. Infeciile endogene Sunt generate de germenii care sunt deja existeni n organism. Acestea apar la persoanele care au un sistem imunitar slabit, sau la persoane n vrst. Att germenii virulenti ct i cei nevirulenti se pot multiplica n organismul uman, fr a determina apariia bolii. Atunci cnd sistemul imun i/ sau mecanismele de aprare local sunt deficitare, aceti gemeni pot deveni infectioi. Infeciile emergente Sunt boli transmisibile, recent identificate i clasificate taxonomic i clinico-epidemiologic. La sfritul secolului XX erau peste 30 de astfel de boli care pot s declaneze epidemii periculoase i anume: - infecia cu HIV, - febra Ebola, - sindromul pulmonar cu Hanta virus, - febre virale hemoragice, - infecia cu Campylobacter, Helicobacter, - encefalopatiile spongiforme transmisibile, - boala legionarilor, - boala Lyme ( Borrelia burgdorferi). Unele sunt boli nou aprute, altele existau de secole i au fost recunoscute doar recent din cauza unor schimbri ecologice sau ambientale care au crescut riscul infeciilor umane. Infeciile reemergente Sunt boli infecioase vechi ca: tuberculoza i sifilisul, care au nregistrat o recrudescen semnificativ din cauza schimbrilor complexului de condiii gazd-agent, etiologie-mediu. Infeciile intraspitaliceti sunt afectiuni survenite n interiorul unui spital, afectnd bolnavii spitalizai. Ele se mai numesc i infectii nosocomiale sau iatrogene sau infecii ncruciate (cross infection). Aceste infecii apar n timpul spitalizrii, mai rar dup spitalizare, n conditiile create de spitalizare i de actul medical sau chirurgical Evolutiv infectia de spital a parcurs trei etape: - prepasteurian (prevalen crescut i predominanta etiologic a germenilor nat patogeni), - pasteurian (datorit implementrii asepsiei i antisepsiei a sczut semnificativ prevalena), - modern i contemporan cu prevalent n cretere i implicarea predominant a unor bacterii condiionat patogene. Caracteristicile tulpinilor care dau aceste infecii sunt: rezistenta multipl la antibiotice i antiseptice, capacitatea de colonizare i virulent crescut. Cele mai ntlnite bacterii care dau aceste infecii i care alctuiesc fondul microbian de spital sunt: - enterobacteriile ( E. coli, Klebsiella pneumoniae, Enterobacter spp.), - Pseudomonas aeruginosa, - Staphylococcus aureus, stafilococi coagulazo-negativi; Dr. biolog D. Gheeu - Microbiologie 5 - virusuri cu tropism respirator (gripal, paragripal, adenovirusuri, rinovirusuri, rujeolic, varicelos mai rar); - enterovirusurile (polio, Coxsachie, ECHO); - fungi (Candida, Aspergillius); - protozoare Pneumocystis carinii, - Toxoplasma n cursul travaliului. Riscul infeciei intraspitaliceti este mrit prin investigatiile medicale sau chirurgicale agresive (puncii exploratorii sau endoscopia cavitilor) sau prin actele terapeutice moderne (respiraie asistat, intervenii chirurgicale agresive, perfuzii, cateterisme venoase prelungite, medicaie imunosupresiv). Metode de investigare Componentele structurale ale microorganismelor joac rol de antigen, provoac rspuns imun din partea organismului infectat, ceea ce rezult n producere de anticorpi. Reacia antigen anticorp este specific, antigenul poate fi legat numai de anticorpul ce s-a produs ca rspuns la stimulul antigenic respectiv. Aceste reacii pot fi folosite pentru detectarea unui antigen necunoscut cu ajutorul unui anticorp cunoscut (metode de diagnostic directe) sau detectarea anticorpilor din serul bolnavilor cu antigene cunoscute (serodiagnostic, metode de diagnostic indirecte). n cazul n care antigenul corespunde anticorpului, se formeaz complexul imun antigen-anticorp. n funcie de cum se vizualizeaz/detecteaz formarea complexului imun exist mai multe metode bazate pe reacii antigen-anticorp: - reacii de precipitare: complexele imune formeaz precipitat - reacii de aglutinare: complexele imune formeaz aglutinat - RFC se detecteaz consumarea complementului (acesta se leag de complexele imune) - reacii n care elementul cunoscut este marcat se detecteaz elementul marcat din complexul imun format 1. Reacii de precipitare. Pot avea loc n medii lichide (metode folosite n bacteriologie) sau n medii solide. Antigenele: de natur coloidal (solubile), precipitinogene Anticorpii: precipitine Complexul imun: precipitat 2. Reacii de aglutinare Antigenele: de natur corpuscular, aglutinogene Anticorpii: aglutinine Antigenele corespund cu anticorpii i sunt prezente n cantiti echivalente: se formeaz aglutinatul (reea tridimensional de complexe imune), vizibil cu ochiul liber sub forma de grunji. Reacia de hemaglutinare, hemaglutino-inhibare (RHA-HAI) se folosete pentru detectarea virusurilor care prezint pe suprafa hemaglutinine (HA). Exemplu metoda Hirst: detectarea anticorpilor antihemaglutinin din serul bolnavilor de grip convalesceni Metode moderne metode care folosesc un reactant imunologic marcat 1. Reacia de imunofluorescen (RIF). Fluorocromii se leag covalent de proteine (imunoglobuline) = conjugat; emit fluorescen dac se expun la raze UV. Preparatul se examineaz la microscopul cu fluorescen. Puncte fluorescente pe fond ntunecat confirm rezultat pozitiv. 2. Metode imunoenzimatice (RIE, ELISA - enzyme-linked immunosorbent assay) Permit detectarea antigenelor libere i a anticorpilor. Este posibil determinare cantitativ. Reaciile au loc n aparate automate, semiautomate.La reacii particip: - un reactant imunologic cunoscut ataat de un suport solid (plci cu godeuri, lame, baghete - se pot folosi antigene, anticorpi, anticorpi monoclonali, proteina A - un reactant imunologic marcat enzimatic - peroxidaza Dr. biolog D. Gheeu - Microbiologie 6 - substrat specific (cromogenic). Se produce o modificare de culoare detectabil spectrofotometric (determinare cantitativ) - substane pentru stoparea reaciei (baze sau acizi puternici). Identificarea microorganismelor prin detectarea acizilor nucleici Genomul conine secvene specifice pentru fiecare microorganism, detectarea prezenei acestora ntr-un produs patologic sau n culturi celulare avnd valoare diagnostic. 1. Metode de hibridizare. Principiu: fragmente monocatenare de oligonucleotide marcate (sonde), avnd secven cunoscut (caracteristic unui virus) se vor atasa pe baza complementaritii de secvene complementare situate pe acizii nucleici ale microorganismului de identificat. Etape de lucru: - extragerea acizilor nucleici - denaturarea acizilor nucleici si fixarea acestora pe un suport - hibridizare: adugarea sondelor (marcate enzimatic, cu fluorocrom sau cu substane radioactive) si atasarea acestora de secvenele omoloage - eliminarea sondelor nefixate - vizualizarea hibridizrii. Vizualizarea se face n funcie de tipul marcajului folosit. Ex.1 Metoda Southern blot detecteaz secvene specifice de nucleotizi de ADN. Etape: - extragerea ADN-ului - denaturarea ADN-ului se obin lanuri monocatenare - fragmentarea lanurilor cu enzime de restricie (acestea acioneaz n locusuri determinate, rezultnd fragmente de lungime diferit, caracteristice) denaturare - separarea electroforetic a fragmentelor n gel de agaroz (separarea se face n funcie de mrimea fragmentelor) - transferarea pe membran de nitroceluloz - adugarea sondelor marcate cu substane radioactive atasarea de secvenele omoloage - se ndeprteaz sondele n exces, nelegate - vizualizare prin autoradiografie EX. 2. Northern blot detecteaz ARN, este necesar revers-transcriptaza Ex. 3 Western blot detecteaz proteine. 2. Reacia n lan a polimerazei (PCR polimerase chain reaction) Se detecteaz secvene specifice de acid nucleic dup o prealabil amplificare. Etapele de lucru - detectarea ADN-ului - extragerea ADN-ului - amplificare: se realizeaz n aparatul PCR si const din mai multe cicluri identice - denaturare (900C) - alinierea primerilor (500C) 2 secvene de oligonucleotide care se leag prin complementaritate pe cele dou catene la o anumit distan ntre ele. - sinteza lanurilor complementare (700C ) elongaie; este necesar prezena enzimei polimeraz (Taq) si a nucleotidelor se formeaz lanurile complementare astfel se dubleaz cantitatea de ADN - reluarea ciclului de n ori se obin 2n copii ale secvenei de identificat - vizualizarea produsilor de amplificare - produsii de amplificare obinui se separ electroforetic - colorare cu bromur de etidiu - vizualizare cu raze UV prelucrare computerizat Multiplex PCR se amplific mai multe gene odat Real time PCR RT-PCR - este necesar revers-transcriptaza Dr. biolog D. Gheeu - Microbiologie 7 Pentru studiul bacteriilor i al fungilor, afinitatea tinctorial este un criteriu important de clasificare. Se folosesc n mod obinuit dou coloraii principale i anume: coloraia albastru de metilen i coloratia Gram, la care se poate aduga (n funcie de diagnostic) coloraia Ziehl-Neelsen. Realizat de Christian Gram, bacteriolog danez, n 1884, este o coloraie difereniat, folosete doi colorani de culori controstante (violet de genian, pentru colorarea iniial i fucsin bazic pentru recolorare), un mordant (soluia Lugol) i o soluie de difereniere, decolorare (alcool-aceton). Coloraia Gram mparte toate bacteriile n Gram-pozitive i Gram-negative n raport cu permeabilitatea diferit a peretelui dependent de structura lor diferit. Sursa de ageni patogeni este reprezentat de un organism care are capacitatea s gzduiasc, sa asigure supravieuirea i eventual multiplicarea i ntotdeauna diseminarea unui agent patogen, direct spre organismul receptiv sau indirect prin intermediul cilor de transmitere, prezentnd sau nu semne clinice de boala. Exemple de surse de agenti patogeni: - bolnavi cu forme tipice sau atipice de boal; - purttori de ageni patogeni care pot s nu prezinte semne clinice de boal, dar pot fi: - purttori preinfectioi, viitorii bolnavi aflai n perioada de incubaie a bolii; - purttori sntoi care au un anumit grad de imunitate i o rezistent general nespecific ridicat i acetia pot fi: - temporari (cteva zile sau sptmni), - cronici (luni, ani sau toat viaa). - purttori foti bolnavi (dup vindecarea clinic nu se sterilizeaz) - cunoscui (cei care au fost spitalizai) sau - necunoscui (cei cu forme atipice care au fost tratai n ambulatoriu). - animale bolnave (inclusiv psrile) ele pot fi: - domestice, - peridomestice, - slbatice. Animalele pot transmite antropozoonozele (90 de maladii dintre care 20 intereseaz i populaia Europei). Bolile infecioase la majoritatea animalele purttoare de ageni patogeni au aceleai caracteristici ca i la oameni (stare febril, cahexie, modificarea constantelor sangvine etc.). Artropodele sunt vectori biologic activi care asigur n mod obligatoriu dezvoltarea cel puin pentru un stadiu biologic al agentului patogen (ntari, pduchele omului, cpuele, puricii oarecelui i obolanului etc.). Modul de transmitere al organismelor patogene poate fi: direct - se realizeaz ntre sursa de agent patogen i organismul receptiv (inhalarea, contact fizic, srutul, muctura, transferul transplacentar, transfuzia de snge). indirect - mai complex i implic una sau mai multe ci de transmitere (ap, aer, sol, alimente, obiecte, mini, insecte sau combinate). Ci de transmitere ale organismelor patogene Aerul Mecanismul de transmitere a agentului patogen prin aceast cale a fost descris de Pflgge in 1897. n timpul expirrii, aerul iese cu o presiune mare, produce picaturi septice care vor rmne suspendate n aer pe o durat variabil i vor fi dispersate n raport cu dimensiunile lor (dispersia va fi intens cand dimensiunile vor fi 10). Picturile septice sunt diseminate la o distant de 1,5-2 m, sau dac intervine tusea strnutul, vorbirea, cntarea, dispersia va fi la 5-10 m, datorit curentilor de aer. Dup un timp picturile septice pierd o parte din apa, devin mai uoare, persist mult in aer, sedimenteaz pe suprafee i apoi se rspndesc n aer Diseminnd agenti patogeni aflai n interiorul masei de substane organice vor genera nucleosoli septici. Ei se pot cupla cu particule minerale (praful din sol) i genereaz praful septic, care se combin cu cele provenite din triturarea spontan a altor componente septice. Dr. biolog D. Gheeu - Microbiologie 8 Organismele receptive se vor contamina i eventual infecta inhalnd: picturi, nucleosoli sau praf septic. - Aerul ncperilor poate fi contaminat cu intensitate variabil n funcie de: destinatia acestora, densitatea surselor de agenti patogeni, i calitatea decontaminrii periodice. - Prin aceast cale se pot transmite: difteria, gripa, scarlatina, tuberculoza etc. Solul Este o alt cale de transmitere a infeciei, 1 gram de sol poate conine 2-5x109germeni. Solul nu este un mediu prielnic dezvoltrii agenilor patogeni. In afar de bacteriile care sporuleaz, ceilali agenti patogeni supravieuiesc o perioad limitat de timp zile sau luni). In sol se pot ntlni: fungi, ou i larve de geohelmini. Contaminarea i eventual infectarea omului se poate face prin: - cale digestiv, consum ap sau vegetale crude nesplate, - cale respiratorie prin inhalarea pulberilor din solul contaminat, - prin tegumente cu integritate pierdut. Prin aceast cale se pot transmite: tetanosul, poliomielita, salmoneloza, tuberculoza, parazitozele. Apa 4/5 din bolile cunoscute n lume sunt legate de insalubritatea apei. Transmiterea agentilor patogeni se poate face: direct - de la sursele de ageni patogeni: dejecte (umane, animale), adparea animalelor bolnave, scldarea (oamenilor sau animalelor), depunerea cadavrelor animalelor; indirect are loc prin: - aer, sol, alimente, recipiente Transmiterea indirect se produce n: inundaii, averse de ploaie, cutremure, cataclisme. n aceste momente apar defectiuni, avarii, cnd nu se face sau este insuficient decontaminarea apei sau utilizarea neigienic a surselor de ap. Prin aceast cale se pot transmite: febrele tifo-paratifoidice. dizenteria, holera, hepatita A, poliomielita etc. Alimentele Atunci cnd nu sunt prelucrate igienic sau atunci cnd nu se respect circuitele. Contaminarea lor poate fi: - primar (de la origine) sau - secundar (prin dejecte, animale bolnave sau purttoare, aer, ap, sol, insecte sau mini murdare). Prin alimente se pot transmite: trichineloza, tuberculoza, antraxul, bruceloza, salmoneloze etc. Obiectele Pot constitui o alt cale de transmitere. Ele pot transmite: - direct (de la sursa de ageni patogeni prin produsele eliminate: secreii, sput, urin, fecale, snge, puroi) sau - indirect (prin aer, sol, ap, mini). Prin aceast cale se pot transmite: salmoneloze, tuberculoza, hepatita A, parazitoze. Transmiterea prin mini murdare. Contaminarea poate fi - direct (de la agenjii patogeni) sau - indirect (prin germeni vehiculai prin: aer, ap, sol, alimente, obiecte, insecte). Se pot transmite: febr tifoid, dizenterie, hepatita A, parazitoze. Insectele pot fi surse de ageni patogeni, gazde obligatorii cel puin pentru un stadiu de dezvoltare (pduchii omului, cpuele, narii, puricii i ali flebotomi). Altele sunt vectori pasivi, artropodele: mutele, gndacii de buctrie, furnicile, dup ce contamineaz asigura doar transmiterea pe distane i perioade variabile de timp. Dr. biolog D. Gheeu - Microbiologie 9 Receptivitatea (gazdei) Este starea organismului care nu-i confer acesteia posibilitatea de a nvinge o agresiune microbian. Gradul de receptivitate a unei populaii depinde de - rezistena specific (imunitatea) care este dependent de prezena anticorpilor sau a unor celule cu capacitate antiinfecioas. - rezistent nespecific (general) este dependent de: integritatea barierelor cutanate i a mucoaselor. Imunitatea natural care se realizeaz fr intervenia omului i este de: - specie omul i anumite animale fac anumite boli specifice; - pasiv - urmare a transferului transplacentar de anticorpi, - activ - imunitatea care apare dup trecerea prin boal. Imunitatea artificial Se realizeaz dup interventia omului, prin programe prevenionale. Se utilizeaz produse biologice care ofer protectie specific. Ea poate fi: - activ - dup administrarea vaccinurilor; - pasiv - dup administrarea de seruri imune sau de imunoglobuline (n acest caz organismul este doar consumator). Rezistena specific sau nespecific poate fi sporit prin utilizarea de: anticorpi monoclonali cu aciune idiotipic i a sistemelor imunomodulatoare (imunostimulatoare ribozomale cu aciune de aprare antiinfectioas). Gradul de receptivitate depinde i de : vrst, alimentatie, profesie. Manifestarea infeciilor n colectivitile umane n funcie de: numrul, dispersia temporal i spaial a unor mbolnviri se disting patru forme: sporadic, endemic, epidemic i pandemic. 1. n manifestarea sporadic, procesele morbide apar sub forma unui numr mic de mbolnviri, distribuite pe un teritoriu ntins, la intervale mari de timp fr o legtur aparent ntre ele. 2. n manifestarea endemic, morbiditatea este redus, mbolnvirile nu au legtur aparent ntre ele, dar exist tendinta de concentrare spatial i temporal care pot duce la izbucnirea unor epidemii. Ele se pot ntlni n mod constant n anumite grupe de populatii, din unele zone geografice, sub forma de cazuri dispersate care periodic pot crete ca frecvent (hepatita viral, dizenteria bacilara, gua endemic). Prin luarea unor msuri eficiente, o morbiditate endemic se poate transforma ntr-o morbiditate sporadic sau poate fi eradicat pe teritoriul respectiv. Sau cnd nu se iau msuri se poate transforma n morbiditate endemo-epidemic Sau cnd nu se iau msuri se poate transforma n morbiditate endemo-epidemic 3. Manifestarea epidemic se caracterizeaz prin: - natura debutului (exploziv, lent), - extensivitate, - severitate (complicatii i mortalitate), - durata de evolutie (scurt, medie sau lung), - modul de stingere (brusc, lent sau trenant) i - perioada interepidemic (scurt, medie sau lung). Ex. epidemii hidrice, aerogene, alimentare etc. 4. Manifestarea pandemic este o acumulare de epidemii cu caracter extensiv, intereseaz arii mari de pe glob sau continente ntregi i n toate cazurile de imbolnviri exist legturi evidente. Forme de exprimare : 1. Infecia inaparent : asimptomatic clinic, ns implic prezena agentului patogen i a moficrilor imunologice. Exemple: poliomielita, hepatita acut viral, rubeola, infecia meningococic. Dr. biolog D. Gheeu - Microbiologie 10 2. Infecia subclinic : tulburri funcionale , modificri morfologice, biochimice. 3. Infecia latent : asimptomatic, determinat de starea de toleran a gazdei, fa de agentul patogen. Exemple : infecia herpetic, cu cu virus rubeolic, tuberculoz, bruceloz. 4. Infecia persistent : cu evoluie lent, este determinat de multiplicarea lent, nscontinu a virusurilor, mai ales imunologic. Exemple : encefalita spongiform, PESS ( panencefalita sclerozant subacut). 5. Infecia localizat: agentul patogen este la nivelul porii de intrare, cu modificri locale i facultativ generale (febr, frison), Exemple : foliculite, abcese, guturai. 6. Infecia de focar: infecie localizat, cu evoluie cronic, cu modificri locale minime asociate unor manifestri generale clinice (febr, stare general alterat, mialgii), sindrom inflamator paraclinic (VSH, fibrinogen). 7. Infecia cronic: rar n bolile infecioase (TBC, bruceloz), mai frecvent ca o posibilitate evolutiv (hepatita cronic postviral). Starea de purttor : - La persoanele sntoase (purttorii sntoi de hemolitic, meningococ, etc).streptococ - Poate finaliza o boal infecioas indiferent de forma clinic, realiznd purttorul convalescent de scurt durat ( infecia dizenteric, salmonelozic). - Purttorul cronic ( bacilul dizenteric, VHB). Boala infecios ciclic: este cea mai frecvent modalitate de manifestare a bolilor infeciose, cu evoluie etapizat : - Perioada de incubaie : timpul de la momentul ptrunderii agentului patogen pn la apariia primului simptom clinic ; poate fi : o Scurt( 30 60 minute n toxinfecia stafilococic). o Medie (7 14 zile : rujeola, dizenteria, varicela, tusea convulsiv). o Lung ( >14 zile : hepatita viral B , C, rabie). - Perioada de debut : invazie, prodromal. Exemplu : tetanostrismus, rujeolKoplick ; sursa cea mai bogat de infecie ; debutul poate fi : o Scurt (cteva ore) grip , scarlatin, meningita bacterian, tetanosul supraacut. o Cteva zile ( rujeol, difteri, moninucleoz infecioas) - Perioada de stare : sindroame clinice particulare ( febril, digestiv, respirator, meningeal, icteric, ganglionar, hepatic, splenomegalic, eruptiv. - Perioada de convalescen :de scurt sau lung durat, consemneaz atenuarea simptomatologiei clinice pn la dispariie ; poate fi abrupt ( in crisis) sau lent (in lisis). - Imunitatea post infecioas : o Puternic si de durat : scarlatin, rubeol, rujeol, infecie urlian. o Slab i de scurt durat cu posibile recidive : febr tifoid, dizenterie bacterian, erizipel. o Fr imunitate dup boal : tetanos. - Ieirea din infecie se poate face cu : o Vindecare complet, cu restitutio ad integrum ( rujeol, varicel, scarlatin) i dup tratament complet i corect. o Vindecare clinic nsoit de stare de stare de purttor temporar sau cronic. o Cu sechele : poliomielita, hepatite. o Cronicizare : hepatitele B , C , D, bruceloz , dizenterie bacterian. - Evoluia : o Nefavorabil spre deces : diagnostic incorect, sau tardiv, consecin a unui tratament indecvat, forme severe. Letalitatea este 100% , neinfluenat de tratament : rabia, PESS, SIDA. - Infecia septicemic : septicemia o Focar primar la poarta de intrare, a prezenei continue sau intermitente a agenilor patogeni i a toxinelor lor n snge, precum i a focarelor metastatice secundare. - Bacteriemia: focar primar, prezena continu sau intermitenta agenilor patogeni i a toxinelor lor n snge. - Recidivele = reapariia tuturor semnelor de boal dup aparenta vindecare a unui episod. Exemplu : hepatite acute virale, meningite purulente, scarlatin. Dr. biolog D. Gheeu - Microbiologie 11 Chiar i flora normal a organismului poate deveni patogen, mai ales dac printr-u accident, sau o igien deficitar, ajunge n zone nespecifice (ex. E. coli din intestin dac ajunge n vezica urinar poate s genereze infectii urinare). O alt modalitate de infecie endogen este atunci cnd un germen i modific aspectul patogen prin cptarea unor caractere sporite de patogenitate (virulen sau toxicitate). Curs II. Infecia i rspunsul imun Imunitatea reprezint capacitatea organismului de a se apra n faa agresiunii agenilor externi (termenul i are originea n limba latin, unde immunitas nseamn "ferit de"). Pentru a putea ndeplini aceast proprietate, organismul trebuie s recunoasc structurile proprii, considerate "self" i s le deosebeasc de cele strine, denumite "nonself", reprezentate n principal de microorganisme, macromolecule, dar i de celule tumorale sau esuturi transplantate. Mecanismele de aprare ale organismului pot fi mprite n dou mari categorii: nnscute i dobndite, care interacioneaz ntre ele. Imunitatea nnscut (nespecific) este prezent la toi indivizii normali, fiind prima barier n calea agresiunilor externe. Modul su de aciune este nespecific, acelai indiferent de natura agentului strin. Mecanismele imunitii nnscute se comport identic i n cazul unei reexpuneri, nefiind dotate cu memorie imunologic. n aceast categorie sunt incluse: barierele mecanice (reprezentate de tegumente i mucoase - gastrointestinal, a tractului respirator i a celui urogenital), produii de secreie (mucusul, secreia gastric acid, enzimele digestive, lizozimul din lacrimi i mucusul respirator, secreia glandelor sebacee, secreia acid vaginal, ph-ul urinar, etc.), unele proteine din snge (sistemul complementului, reactanii de faz acut, citokinele) i sistemul mononuclear fagocitic (care include neutrofilele i monocitele din snge i macrofagele din esuturi). La acestea se adaug alte mecanisme care contribuie la epurarea agenilor exogeni, cum ar fi: clearence-ul muco-ciliar, tusea, strnutul, vrsturile, peristaltice intestinal. Inflamaia reprezint, de asemenea, un mijloc important de aprare nespecific, macrofagele i limfocitele polimorfonucleare (PMN) fiind atrase la locul infeciei de produii eliberai de organismele infectante i esuturile necrozante. Cnd mijloacele de aprare nespecifice sunt depite, agentul ptrunde i se dezvolt n esuturile gazdei, producnd intrarea n aciune a unui sistem de aprare specific, mult mai eficace. Imunitatea dobndit (specific) se dezvolt pe msur ce organismul interacioneaz cu diferii ageni externi, interaciune ce poart numele de eveniment imunizant. La o nou expunere la agentul respectiv, organismul va reaciona cu mai mult promptitudine, celulele implicate n acest proces fiind dotate cu memorie imunologic. Imunitatea dobndit poate fi natural (ctigat n mod pasiv prin transfer transplacentar, sau n mod activ prin contactul cu antigenul) i artificial (care la rndul ei poate fi obinut pasiv prin seroterapie sau activ prin vaccinare). Totalitatea organelor, celulelor i moleculelor implicate n apariia imunitii dobndite alctuiesc sistemul imun. RSPUNSUL IMUN Rspunsul imun reprezint totalitatea fenomenelor prin care organismul recunoate i neutralizeaz structurile agresoare. Contactul dintre Ag i celula care-l recunoate este urmat de un proces de multiplicare i difereniere a acesteia, ce are drept rezultat sinteza de Ac specifici (rspuns imun umoral) sau Dr. biolog D. Gheeu - Microbiologie 12 apariia limfocitelot T sensibilizate (rspuns imun celular). Efectele acestui prim contact poart numele de rspuns imun primar. n desfurarea rspunsului imun (indiferent c este umoral sau celular) exist mai multe etape: - preluarea, prelucrarea i prezentarea Ag - recunoaterea Ag - activarea limfocitelor - faza efectoare i eliminarea Ag - declinul rspunsului imun (restabilirea homeostaziei) - meninerea memoriei Ag RSPUNSUL IMUN UMORAL Esena rspunsului imun de tip umoral este secreia de Ig (Ac) specifici ca urmare a stimulrii antigenice a liniei limfocitare B. Rspunsul imun care apare dup o prim expunere a unui organism la Ag se numete rspuns imun primar. Ac sunt iniial de tip IgM, iar apoi nivelul acestora scade i apar Ac din clasa IgG. Rspunsul imun secundar se produce cnd acelai Ag se administreaz dup un interval de timp. Aceast proprietate este posibil datorit faptului c n timpul desfurrii procesului de difereniere, se desprinde un grup de celule care nu continu maturarea i multiplicarea spre celule efectoare, ci rmn ntr-o etap timpurie de evoluie (n faza G1 a ciclului mitotic). Rolul lor este acela de a pstra amintirea Ag, chiar dup totala sa eliminare, de aceea poart numele de celule cu memorie. O nou stimulare antigenic produce proliferarea i diferenierea n plasmocite a unora dintre celulele B cu memorie. Ac specifici apar mai precoce, au o mai mare afinitate pt. Ag, nivelul lor seric crete mai rapid, iar secreia este mai prelungit. Aparin clasei IgG. Acest rspuns imun presupune cooperarea intercelular ntre limfocitele T i B, fr ajutorul altor celule. Majoritatea Ag naturale, n special proteinele, necesit intervenia limfocitelor T pentru a determina un rspuns imun umoral, de aceea se numesc Ag timodependente. Exist i Ag timoindependente, Ag care nu necesit intervenia limfocitelor Th. n acest tip de proces nu se selecteaz celule cu memorie, nu exist rspuns imun secundar, secreia este exclusiv de tip IgM, i dureaz luni de zile. Acest efect prelungit se explic i prin faptul c odat format complexul Ag-Ac este fagocitat i digerat. Celulele fagocitare nu pot digera dect Ac, elibernd Ag odat cu moartea celulei. Ag se va reinsera ntr-un nou ciclu. Dup sinteza Ig, acestea se cupleaz cu Ag formnd complexele imune. n cazul n care Ag este solubil, molecular, se formeaz complexe imune circulante care sunt epurate de sistemul monocit/macrofag. n cazul n care Ag face parte dintr-o membran celular, Ac se fixeax pe celul. Cuplarea ulterioar a complementului duce la liza celulei sau la eliminarea celulei prin fagocitoz de ctre sistemul mononuclear-fagocitic. RSPUNSUL IMUN CELULAR Rspunsul imun celular este implicat n: eliminarea celulelor infectate cu microorganisme cu habitat intracelular (virui, micobacterii, etc.) aprarea antitumoral rejecia grefelor. n funcie de natura receptorului implicat n recunoaterea Ag expus pe suprafaa celulei int, se pot distinge 2 categorii mari de celule implicate n acest tip de rspuns imun: limfocitele Tc i celulele citotoxice MHC-nespecifice (NK i K). Ag care declaneaz acest rspuns imun sunt timodependente. Dup aproximativ 5 zile de la primul contact cu Ag apar n snge celulele T cu memorie care sunt supuse unui proces de recirculaie continu. Ele nsmneaz continuu esutul limfatic, conferindu-i memorie imun specific. Un nou contact cu Ag induce proliferarea i diferenierea celulelor cu memorie spre celule efectoare, producnd un rspuns imun n cteva ore. REACIILE IMUNE Dr. biolog D. Gheeu - Microbiologie 13 n unele situaii ns, rspunsul imun este inadecvat, exagerat, pierzndu-i rolul protectiv i devenind nociv pentru organismul gazd. Ansamblul fenomenolor rezultate din perturbarea proceselor imune, cu apariia unui rspuns imun capabil s produc leziuni organismului gazd, poart denumirea de reacie imun. Pentru realizarea reaciei imune, organismul face apel la o serie de factori nespecifici celulari i/sau serici. Aciunea lor este complex i intricat, ei contribuind major la dezvoltarea inflamaiei locale, urmarea reaciei imune. Reaciile imune, prin caracterul lor sistemic, pot determina leziuni la nivelul tuturor aparatelor i sistemelor organismului, iar cnd reacia este foarte intens poate produce chiar moartea individului. n funcie de mecanismul lor de producere, reaciile imune au fost mprite de Gell i Coombs n patru tipuri principale: - tipul I sau reacia anafilactic - contactul Ag-Ac este urmat de eliberarea de substane biologic active ce acioneaz predominent pe muchuil neted i vase - tipul II sau reacia citotoxic - Ac lezeaz direct celula alterndu-i structura sau funcia i predispunnd-o la liz sau fagocitoz - tipul III sau reacia prin complexe imune - depunerea tisular a CI i fixarea complementului determin atragerea PMN i declanarea procesului inflamator - tipul IV sau hipersensibilitatea tardiv - apare prin exagerarea rspunsului imun celular. Roitt descrie i tipul V de reacie imun, asemntor cu tipul II, dar n care Ac fixai pe celul nu o distrug ci i modific numai funcia. ORGANELE LIMFATICE A. ORGANELE LIMFATICE PRIMARE sunt organele n care are loc diferenierea i maturarea limfocitelor. Sunt considerate organe limfatice primare mduva osoas i ficatul, responsabile de diferenierea limfocitelor B i timusul, sediul de difereniere al limfocitelor T. 1. Mduva osoas i ficatul: Mduva osoas conine esutul hematopoetic i reprezint locul de origine al tuturor celulelorsanguine la adult. Ea include i precursorii celulelor limfatice, seria limfoid reprezentnd 5-15%. Diferenierea celulei stem n elemente limfoide se face n trepte succesive, fenomenul fiind independent de existena stimulrii antigenice, mduva osoas neavnd de altfel ci aferente i modaliti de captare i prelucrare a antigenului. Proliferarea i maturarea precursorilor celulari din mduva osoas se face sub influena unor citokine numite factori de stimulare ai coloniilor (colony-stimulating factors). Ei sunt sintetizai de celule medulare stromale i de macrofagele din mduv i creeaz un mediu local favorabil hematopoezei. Mduva osoas mai conine i un procent variabil (ntre 5 i 15%) de plasmocite, formate la nivelul organelor limfatice periferice ca o consecin a stimulrii limfocitelor B de ctre Ag. Mduva osoas reprezint locul unde se desfoar post-natal diferenierea limfocitelor numite B. La om, prenatal, acest proces se desfoar n ficat, n timp ce la psri el are loc ntr-un organ limfo-epitelial numit "bursa lui Fabricius". De aici a provenit de altfel iniial i denumirea acestor limfocite -B- bursodependente. Ulterior, cnd s-a vzut c procesul se desfoar la om n mduv "bone marrow", denumirea acestui tip de limfocite s-a consolidat. De menionat c limfocite provenind din mduv populeaz i timusul (mai ales corticala) unde se pot diferenia n limfocite T. Ficatul reprezint doar sediul primar, precoce de hematopoez, fiind locul prenatal de difereniere i maturare a limfocitelor B. La adult, doar n unele circumstane patologice (cum ar fi policitemia vera) ficatul i reia funcia hematoformatoare. 2. Timusul: Timusul este un organ limfoepitelial care apare devreme n embriogenez, crete n perioada intrauterin i atinge o dezvoltare complet la natere, pentru ca dup pubertate s sufere un proces de involuie, probabil indus hormonal prin corticoizi i androgeni. Dr. biolog D. Gheeu - Microbiologie 14 Situat n mediastinul anterior, timusul este format din 2 lobi, acoperii de o capsul fibroas, fiecare lob este organizat n lobuli, separai ntre ei prin trabecule de esut conjunctiv. Lobulii la rndul lor, prezint o zon periferic (corticala) i o zon central (medulara). n cortical se gsesc predominent celule limfocitare mari, imature care i au originea n mduva osoas (n perioada adult), caracterizate printr-o vie activitate de multiplicare. Pe msur ce migreaz spre medular prolifereaz i sufer un proces de maturaie. n medular se gsesc predominent celule epiteliale reticulare ce contin n citoplasm granulaii bogate n hormoni timici, unele celule fiind aglomerate n grupuri constituind corpii Hassall; tot n medular se gsesc limfocite mici, mature, asemntoare celor din sngele periferic. n esen, participare timusului la meninerea homeostaziei imune privete dou aspecte fundamentale: a. realizeaz maturaia precursorilor limfocitari T; b. asigur distribuia limfocitelor T ctre anumite arii ale organelor limfatice periferice, numite zone timodependente. Aceste zone sunt: zonele paracorticale ale ganglionilor limfatici i zonele periarteriolare din pulpa alb a splinei. Acest lucru este realizat graie unor receptori de tip "homing" pe care limfocitele T i achiziioneaz pe tot parcursul lor intratimic. Formarea limfocitelor T mature este rezultatul unui ir complex de etape de proliferare, difereniere i maturare, care implic exprimarea la suprafaa celulelor a unor receptori eseniali n recunoaterea antigenelor (TCR, CD4, CD8), n activarea metabolic limfocitar (CD28, CD45) sau n adeziunea intercelular ca (CD2, LFA1 etc.). Proliferarea este controlat de citokinele eliberate local, iar diferenierea apare n urma contactului limfocitelor cu celulele stromei timusului, contact ce asigur generarea unor celule imunocompetente i departajarea funcional pe liniile helper, citotoxic, supresoare i contrasupresoare. ns, dup ce limfocitele T exprim pe suprafaa lor aceti receptori, marea majoritate mor in situ prin apoptoz = moarte celular programat. Acestea reprezint aa numitul contingent distrus, distrugerea lui mpiedicnd apariia procesului de autoimunitate. Puinele limfocite rmase viabile (contingentul posttimic), trec n circulaie dup un pasaj prin medular. Distrucia celular prin apoptoz i nu prin necroz nu las s ptrund n mediul extracelular diversele debriuri celulare care ar putea declana un rspuns local inflamator, protejnd astfel structura i funcia acestui organ. n plus, celulele apoptotice exprim pe suprafaa lor receptori care permit recunoaterea i ingestia lor de ctre macrofage i epurarea lor rapid. B. ORGANELE LIMFATICE PERIFERICE reprezint sediul unde se iniiaz i se desfoar rspunsul imun. n aceast categorie sunt incluse att organe capsulate ca splina i ganglionii limfatici, ct i esuturile limfoide difuze, asociate tubului digestiv (notat GALT - Gut Associated Lymphoid Tissue), cilor respiratorii (BALT - Branchial Associated Lymphoid Tissue) sau esutului cutanat (SALT - Skin Associated Lymphoid Tissue). 1. Splina este cel mai mare organ limfatic; ea este delimitat la exterior de o capsul ce conine fibre musculare netede, din care se desprind trabecule ce ptrund n parenchim i compartimenteaz organul. n parenchimul splenic se disting dou sectoare, diferite att ca structur ct i ca funcie: -pulpa roie situat la periferia lobulilor, alctuit predominent din macrofage cu rol n fagocitarea hematiilor senescente i care aparine sistemului mononuclear-fagocitic; -pulpa alb situat n jurul arteriolei centrale care conine esut limfoid numit PALS - Peiarteriolar Lymphoid Sheath); acesta la rndul ei are 2 zone, una strinc periarteriolar, ce conine n special limfocite T i formeaz (cum spuneam mai devreme) zona timodependent a splinei i alta la periferia PALS ce conine aproape exclusiv limfocite B, organizate sub form de foliculi - zona timoindependent. Aceti foliculi pot fi primari sau secundari, formai din celule B activate antigenic, caz n care poart denumirea de centrii germinativi. ntre pulpa roie i cea alb, la periferia foliculilor limfatici, se gsesc sinusurile marginale, unde exist att limfocite T ct i B, precum i magrofage i celule dendritice, absolut necesare (cum vom vedea n continuare) pentru cooperarea celular din cadrul rspunsului imun. Funcia imunologic a splinei se exprim n special n generarea unor rspunsuri imune fa de Ag aflate n circulaia sistemic. Dr. biolog D. Gheeu - Microbiologie 15 Rolul important pe care l joac splina n aprarea antiinfecioas este demonstrat de faptul c la bolnavii splenectomizai apar infecii severe, mai ales cu germeni incapsulai (ca pneumococii i meningococci). 2. Ganglionul limfatic constituie un adevrat filtru situat pe traiectul cilor limfatice. El este de asemenea delimitat de o capsul fibroas ce trimite spre interior septuri fibroase incomplete. Histologic, la nivelul ganglionului limfatic se disting trei zone: - zona cortical - situat la periferie, alctuit din limfocite B aranjate sub form de foliculi primari sau secundari (centrii germinativi), cu o structur asemntoare omonimilor lor din PALS. Foliculii constituie zona timoindependent sau bursodependent. - zona paracortical - situat sub cea cortical conine predominant limfocite T (din acest motiv purtnd denumirea de zon timodependent), precum i un mare numr de macrofage. - zona medular - situat parahilar i alctuit din vase sanguine, sinusuri limfatice, limfocite B, T, plasmocite macrofage i celule dendritice. Dup stimularea antigenic, limfocitele T i B migreaz unele spre altele, pierzndu-i aceast repartiie anatomic. Limfocitele T activate prsesc ganglionul limfatic i ptrund n circulaia sistemic, iar limfocitele B activate migreaz spre centrii germinativi unde sintetizeaz anticorpi. O atenie special este acordat segmentului vascular denumit venul postcapilar situat paracortical, ale crei celule endoteliale sunt cilindrice i nalte i poart denumirea de High Endothelial Venules - HEV. Aceast zon cu celule cilindrice este locul de trecere al limfocitelor din circulaia sanguin n ganglion. Ele au pe suprafaa lor molecule de adeziune numai pentru limfocite, fiind neutre fa de alte celule circulante. 3. Alte esuturi limfatice Zone de esut limfatic exist n submucoasa unor poriuni din tractul digestiv (GALT) sau respirator (BALT), precum i din tegument (SALT). n unele teritorii aceste colecii sunt suficient de mari pentru a fi individualizate. Astfel, la nivelul tubului digestiv exist n jurul faringelui inelul limfatic al lui Waldayer, compus din amigdalele faringiene, palatine, linguale, iar la nivelul ileonului se gsesc plcile Peyer. Acestor structuri li se asociaz apendicele. Colecii similare de esut limfatic se gsesc i la nivelul arborelui bronic (mai ales la bifurcaia bronhiilor mijloci sau la jonciunea bronho-alveolar) i n tegument. Importana acestui sistem imun rezid nu numai din faptul c el reprezint un mijloc eficient de aprare la nivelul principalelor pori de intrare ale organismului, controlnd contactul cu o multitudine de Ag cu poart de intrare digestiv, respiratorie i cutanat, ci i din faptul c ele sunt organe limfopoetice importante i pot fi, la adult, surse de limfocite B sau T. CELULELE SISTEMULUI IMUN Celulele sistemului imun sunt: limfocitele, celulele prezentatoare de Ag (CPA) i celulele efectoare A. LIMFOCITELE Limfocitele reprezint componentul celular major al sistemului imun. Ele constituie o categorie de celule ce grupeaz mai multe populaii celulare similare morfologic, dar diferite din punct de vedere funcional. Limfocitele provin din organele limfatice primare (timus, mduva osoas i, n perioada intrauterin, ficatul). O parte din aceste celule trec n circulaia periferic i migreaz ctre organele limfatice periferice. Restul rmn pentru o perioad n circulaia general ca limfocite circulante unde totalizeaz aproximativ 25% din elementele figurate albe. ntre cele dou sectoare exist o recirculaie permanet, asigurnd o supraveghere imun competent i continu folosind un numr relativ mic de celule. Recirculaia i migraia limfocitelor este reglat de moleculele de adeziune de pe suprafaa lor, ce corespund unor alte molecule de adeziune de pe suprafaa celulelor endoteliale sau matricei extracelulare, precum i de chemokinele secretate de la nivel tisular. Durata de via a limfocitelor n sngele periferic variaz ntre 1 i 300 de zile, existnd i populaii limfocitare care au o durat de via lung, de luni sau chiar ani, ele recirculnd n permanen ntre cele dou sectoare ca celule cu memorie. Limfocitele sunt singurele celule din organism capabile s recunoasc specific diferii determinani antigenici, fiind astfel responsabile de dou dintre proprietile fundamentale ale rspunsului imun, specificitate i memorie. Dr. biolog D. Gheeu - Microbiologie 16 Din punct de vedere morfologic, limfocitele naive, care nu au fost stimulate antigenic, au un diametru cuprins ntre 8 i 10 m, un nucleu mare, cu heterocromatin dens i citoplasm puin, ce conine un numr redus de mitocondrii, lizozomi i ribozomi, aflate n stare de repaus sau n faza G0 a ciclului celular. Dup contactul cu Ag, celulele intr n faza G1 a ciclului celular i i schimb caracteristicile morfologice (cresc n dimensiune, ajungnd la un diametru de 10 -12 m, citoplasma e mai bine reprezentat i conine mai multe organite celulare). Marea heterogenitate funcional a limfocitelor este legat de expresia anumitor receptori de suprafa. Unii dintre aceti receptori sunt exprimai numai n anumite stadii de difereniere sau activare, pe perioade scurte de timp, pe cnd alii sunt permaneni i caracteristici diverselor linii celulare limfocitare. Dup mai multe denumiri utilizate pentru a desemna aceti receptori, s-a stabilit utilizarea indicativului CD (de la cluster of differentation), n prezent cunoscndu-se aproximativ 250 CD. 1. Limfocitele T La adultul sntos celulele T reprezint 60-80% din totalul limfocitelor, cea mai mare parte avnd o durat de via lung, fiind celule intens recirculate. La microscopia optic diferenierea dintre limfocitele T i B este practic imposibil. Prin prezena pe suprafaa lor a unor receptori caracteristici, este posibil ns identificarea lor. Care sunt acetia? 1. Receptorii limfocitului T, notai TCR (T cell receptor). Acetia au proprietatea fundamental de a recunoate i a lega Ag. Sunt transmembranari i au o structur asemntoare poriunii Fab a moleculei de Ig, fiind alctuii din 2 lanuri diferite de polipeptide, legate ntre ele prin puni disulfidice. Se cunosc 2 tipuri de TCR: TCR1, primul care apare n timpul vieii intrauterine, compus din 2 lanuri i o i TCR2 prezent pe suprafaa a 95% din limfocitele T, alctuit din lanuri polipeptidice notate o i |. Ambele tipuri de receptori au un domeniu variabil, n poriunea NH2-terminal, i unele constante. Aceti receptori sunt legai de membrana limfocitelor T prin intermediul unui alt grup de 5 lanuri polipeptidice notate CD3 i care au rolul de a transmite semnalul activator n interiorul celulei, formndu-se astfel un complex TCR-CD3 care are proprietatea de a se lega att de Ag cu care vine n contact celula, ct i de moleculele Ag de histocompatibilitate. Astfel, limfocitele T nu recunosc Ag native solubile (recunoscute de limfocitele B i Ac) ci numai pe acelea cuplate cu MHC, fiind vorba de o recunoatere asociativ. 2. CD2 - unul dintre primii markeri de suprafa, prin care celula fixeaz n jurul ei un numr de eritrocite de oaie cu formarea unor rozete (metoda este nc folosit pentru pentru identificarea i separarea limfocitelor T). E prezent pe toate tipurile de limfocite T i pe NK. Are rol n aderarea limfocitelor T la APC sau celulele int (prin legarea de contraligandul su LFA3) i rol accesor n activarea celular. 3. CD4 glicoprotein de suprafa situat predominent pe suprafaa celulelor Thelper (definitorie pentru aceast clas de celule). CD4 reprezint receptorul T pentru moleculele MHC de tip II. Stabilirea legturii ntre limfocitul T CD4+ i APC prin intermediul moleculei de MHC II contribuie esenial la recunoaterea Ag. 4. CD8 tot de natur glicoproteic, distribuit pe membrana limfocitelor T supresoare, contrasupresoare i citotoxice. CD8 interacioneaz cu moleculele MHC I. 5. CD5 se gsesc pe toate limfocitele T i pe un subset de limfocite B. 6. CD28 prezent pe 95% dintre limfocitele T CD4+ i 50% din cele CD8+ are rol n activarea celular, precum i rol de molecul de adeziune. 7. MHC I i II 8. Receptori limfocitari T cu funcie n adeziunea celular Indiferent de particulariti, funciile efectorii ale diverselor celule imune implic n mod obligatoriu adeziunea intercelular, proces cruia i se acord n ultima vreme o atenie tot mai mare. Adeziunea celular este implicat att n funciile efectorii imune ct i n repartiia specific a diverselor tipuri de limfocite n anumite arii ale sistemului imun. Principalii receptori limfocitari implicai n aderarea intercelular LFA (Ag asociat funciei limfocitare), VLA , CD2 i CD4 pentru limfocitele Th i CD8 pentru limfocilele Tc. Astfel, moleculele de adeziune au rol n: -respingerea forelor electrostatice de respingere dintre 2 celule -realizarea unui contact prelungit ntre celulele care urmeaz s coopereze -favorizarea recunoaterii Ag -rol accesor n activarea celular. Clasificarea limfocitelor T se face dup funcia pe care o ndeplinesc, precum i dup tipul markerilor de suprafa. Se deosebesc aslfel mai multe tipuri de celule T, cele mai importante fiind: a. Limfocitele T ajuttoare sau helper - sunt CD4+ i recunosc Ag specifice asociate cu Ag HLA II. - unele limfocite Th colaboreaz cu limfocitele B i macrofagele n inducerea rspunsului imun umoral, iar altele colaboreaz cu alte celule T la producerea limfocitelor Tc intervenind n rspunsul imun celular. - exist 5 subtipuri, 2 fiind mai bine cunoscute: Th1 care intervin n rspunsul imun celular prin stimularea dezvoltrii limfocitelor Tc, creterea activitii macrofagice. Limfocitele Th2 care intervin n procesele atopice, coordonnd secreia de IgE, IgA i IgG1, induc proliferarea eozinofilelor i a mastocitelor. Ele i exercit aciune prin sinteza unor proteine numite citokine. Astfel, diferenierea lor nu se face pe criterii fenotipice ci n funcie de Dr. biolog D. Gheeu - Microbiologie 17 setul de IL pe care l elaboreaz. De ex. LTh1 elaboreaz: IL-2, IL-3, IFN-, limfotoxin, TNF-o i |. LTh2 sintetizeaz: IL-4, IL-5, IL-6. ntre cele 2 subtipuri exist inter-relaii stimulatoare i inhibitoare. IFN- (secretat de Th1) deprim maturarea Th2 cu consecine funcionale. Th2 (prin IL-10) suprim producia de Th1 acionnd ca o celul supresoare. b. Limfocite T supresoare - sunt limfocite reglatoare care diminu att rspunsul imun umoral ct i pe cel celular - majoritatea sunt celule CD8+ - formarea lor din din precursori este urmarea contactului cu Ag, fr implicarea MHC. - recunosc determinanii Ag, elaboreaz factori supresori solubili cu funcie de contrareceptori blocani - la rndul lor sunt supuse controlului inhibitor al limfocitelor T contrasupresoare. - prin stimulare Ts de ctre Ag proprii (self) este prevenit procesul de autoimunitate. c. Limfocitele T citotoxice - sunt responsabile de citotoxicitatea mediat celular; ea este implicat n aprarea antiviral, antitumoral i respingerea grefelor. - provoac liza celulelor care poart pe suprafaa lor Ag - au determinani antigenici de tip CD8+ i mai puin CD4+ - pentru ca Ag s fie recunoscut de ctre limfocitele Tc, el trebuie s fie asociat cu Ag MHC I, similar celui al limfocitelor Tc. Acest fenomen poart numele de restricie HLA. d. Limfocite T inductoare - sunt CD4+, i recunosc Ag asociat cu MHC II - stimuleaz activitatea altor limfocite T (helper, suppresor, citotoxice) e. Limfocitele T cu memorie - sunt formate n timpul rspunsului imun primar, sunt CD4+ -au o via lung, de peste 40 ani, dar perioada lor activ este de numai 10-15 ani. Se poate astfel observa c limfocitele T joac un rol esenial n reglarea rspunsului imun, justificnd afirmaia potrivit creia "Limfocitul T este dirijorul orchestrei imunologice" 2. Limfocitele B Limfocitele B reprezint 5-15% din totalul limfocitelor circulante; au o durat de via scurt (cteva zile). Ele sunt precursorii celulelor care sintetizeaz Ac, plasmocitele. 3. Celule natural killer (NK) Celulele NK reprezint un subset de limfocite care au capacitatea de a omor celule infectate i celule care i-au pierdut moleculele MHC I. De asemenea, celulele NK stimuleaz macrofagele s distrug microbii fagocitai. Termenul de natural killer provine de la faptul c aceste celule i exercit funcia citotoxic fr a necesita o activarea prealabil. De asemenea, spre deosebire de limfocitele Tc, celulele NK nu i recunosc specific inta, similitudinea ntre Ag MHC de pe cele 2 tipuri de celule nefiind necesar. Activitate lor nu este deci supus fenomenului de restriciei HLA. Celulele NK au pe suprafaa lor i receptori pentru poriunea Fc a IgG (FcRIII-CD16). Acest lucru explic proprietatea lor fundamental de citotoxicitate fa de celule care au fixat pe suprafaa lor Ac specifici i de care se leag prin intermediul acestor receptori. Acest fenomen poart denumirea de citotoxicitate mediat de Ac, la realizarea lui nefiind necesar participarea complementului. Activitatea celulelor NK este stimulat de citokine ca: IL-15, IL-12, IFN. B. CELULE PREZENTATOARE DE AG Celulele prezentatoare de Ag (CPA) sunt celule specializate n capturarea Ag, prezentarea lui limfocitelor i declanarea unor semnale care favorizeaz activarea limfocitelor. Exist 2 categorii de CPA: a. "profesionale": macrofagele, celulele dendritice i LB b. "ocazionale": PMN (m.a. neutrofilele), celulele endoteliale. 1. Macrofagele Sistemul mononuclear fagocitic sau sistemul monocit/macrofag sau reticulo-endotelial reunete celule (monocitul i macrofagul) care au origine medular comun, precum i caractere histologice (sunt celule mononucleare) funcionale (capacitate de fagocitoz) similare. Rolul lor fundamental este aprarea mpotriva bacteriilor intracelulare i a fungilor. Au origine n seria monocitar a sistemului hematopoetic; precursorii lor sunt monoblastul-promonocitul-monocitul, Dr. biolog D. Gheeu - Microbiologie 18 Monocitele reprezint 1-8% din leucocite, au un T1/2 de 8-72 ore, dup care prsesc torentul circulator i migreaz tisular, difereniindu-se n macrofage. Ele au un diametru de 10 15 m, un nucleu mare i o citoplasm bogat n lizozomi, vacuole i filamente de citoschelet. Procesul de difereniere presupune: creterea dimensiunilor celulare, amplificarea aparatului mitocondrial i lizozomal, dezvoltarea proprietilor de fagocitoz i sintez, apariia unor receptori pe suprafaa celulei. Macrofagele tisulare sunt heterogene, avnd morfologie, funcii i capacitti metabolice diferite, n funcie de esutul cruia i aparin. Macrofagul este o celul cu diametru de 10-25, cu nucleu mare, cu multe granule lizozomale i vacuole n citoplasm. Ele au cptat denumiri specifice, n funcie de locul de reziden: Mf din esutul conjunctiv se numesc histiocite, cele din ficat - celule Kupffer, cele din esutul nervos - celule microgliale, cele din plmn - macrofage alveolare, cele din os - osteoclaste, cele din articulaii - sinoviocite A, etc. Figura 2. Liniile de difereniere celular n cazul celulelor implicate n aprarea oganismului Activarea macrofagelor nu este un proces specific, ca n cazul limfocitelor. El poate fi realizat sub influena multor stimuli nespecifici: citokine (IFN- este cel mai puternic activator al macrofagului), contactul cu Ag, substane mitogene, etc. Durata de via a macrofagului este de cteva luni. Celulele sistemului monocit-macrofagic sunt implicate att n aprarea nespecific ct i n cea specific. n imunitatea nespecific aceste celule fagociteaz unele Ag i sintetizeaz unele citokine care stimuleaz alte celule. n rspunsul imun, celule monocit-macrofagice au un rol deosebit de important i complex, att n etapa iniial a rspunsului imun cnd au funcia de CPA ct i etapa final, ca celule efectorii. Ele au pe suprafaa lor numeroi receptori, dintre care cei mai importani sunt: - receptori imuni: 1.- receptorii pentru fragmentul Fc al moleculele de Ig 2.- receptori pentru complement 3. receptori de adeziune celulara (LFA- antigenul asociat funciei leucocitare) - receptori neimuni: (ei au rol n recunoaterea celulelor senescente, eritrocitelor heterologe, bacteriilor, fungilor, paraziilor) 1.- pentru glicoproteine din structura peretelui bacterian, 2.- pentru proteine denaturate 3.- pentru hidrocarburi i glicoproteine care se termin n fructoz i manoz 4.- pentru fibronectin 5.- pt. unii hormoni, 6.- pt. Ag tumorale. De asemenea, macrofagul are o capacitate secretorie mare, aceast celul putnd elabora peste 50-100 de produi, dintre care menionm: enzime litice (elastaze, colagenaze, etc.), componente ale complementului (C1-Dr. biolog D. Gheeu - Microbiologie 19 C5, properdina), pirogeni endogeni, factori care influeneaz diferenierea celular (de ex. colony-stimulating factor, factori de angiogenez), factori citotoxici, citokine (IFN, IL, TNF-o), unii factori de coagulare (V,VII, IX, X, protrombina, tromboplastina), radicali activi ai oxigenului. 2. Celulele dendritice Celulele dendritice reprezint o populaie leucocitar particular, caracterizat morfologic de prezena unor prelungiri citoplasmatice, iar funcional prin capacitatea de a prezenta antigenul (sunt celule prezentatoare de antigen profesioniste) i o extraordinar capacitate de a stimula limfocitele T native i de a iniia un rspuns imun. Celulele dendritice au origine i pot ndeplini rolul de CPA, datorit prezenei pe suprafa a moleculelor MHC II i a receptorilor pentru Ag. Ele au capacitatea de a capta Ag i de a-l transporta la nivelul organelor limfatice periferice. Dup sediul lor pot fi mprite astfel: a. cele din organele nelimfatice: -celulele Langerhans care se gsesc n special n tegument (formeaz o reea n stratul bazal i n epiteliul scuamos), dar i la nivelul mucoasei bucale, faringe, col uterin. Pe suprafaa lor au molecule HLA II, receptori pentru complement i pentru Fc. Ele pot fixa astfel complexele imune. Sunt implicate mai ales n hipersensibilitatea cutanat de contact. -celule interstiiale situate n plmn, tractul digestiv, cord, ficat, rinichi b. cele din organele limfatice: -celulele interdigitale - se gsesc n zonele limfatice bogate n limfocite T, cu care coopereaz (zonele paracorticale ale ggl. limfatic, pulpa alb a splinei). -celulele foliculare - se gsesc n foliculii limfatici din corticala ganglionilor limfatici i pulpa alb a splinei, adic zone bogate n limfocite B. Multitudinea de arborizaii le permite un contact intim cu limfocitele B, ele prezentnd acestora Ag ca atare, nedegradat sau n complexe imune, ntr-un proces independent de MHC. C. CELULELE EFECTOARE Limfocitele stimulate antigenic se transform n celule efectoare, al cror rol esenial este acela de a elimina Ag. n aceast categorie sunt incluse: limfocitele T helper, limfocitele T citotoxice i plasmocitele. Limfocitele T helper activate exprim receptori de suprafa i secret numeroi produi care le permit s interacioneze cu alte celule. Limfocitele T citotoxice activate dezvolt granule care conin proteine capabile s omoare celulele infectate viral sau celulele tumorale. Limfocitele B stimulate antigenic se transform n celule capabile s sintetizeze imunoglobuline, numite plasmocite. Morfologia acestora este diferit: nuclei deni, citoplasm abundent, cu reticul endoplamatic bine reprezentat (acesta fiind sediul de sintez al imunoglobulinelor) i complex Golgi perinuclear cu rolul de a converti imunoglubulinele n forma final sub care sunt sintetizate. IMUNOGLOBULINELE sau ANTICORPII Imunoglobulinele (Ig) reprezint o familie de glicoproteine care au proprietatea de a reaciona n mod specific cu Ag a crui recunoatere de ctre sistemul imun a condus la sinteza lor, motiv pentru care li s-a conferit denumirea de Ac. Ele sunt sintetizate de limfocitele B fie asociate membranei celulare unde joac rolul de receptori, fie sub form seric. Ig reprezint aprox. 20% din proteinele plasmatice i migraz n cea mai mare parte n zona electroforetic gamma. n afar de ser, o cantitate variabil de Ig se gsesc n lichidele extravasculare, secreiile exocrine i esutul limfatic, dar nu depesc bariera hemato-encefalic. Structura general a unei Ig n alctuirea Ig, proporia glucidic reprezint doar 4-18%, restul fiind polipeptide. Fiecare molecul de Ig este alctuit din cel puin o unitate monomeric de baz. O asemenea unitate monomeric conine 4 lanuri polipeptidice, a cror coeziune este realizat prin puni disulfidice. Aceste puni sunt dispuse att ntre lanuri (intercatenare) ct i n interiorul aceluiai lan polipeptidic (intracatenare) i sunt eseniale pentru configuraia tridimensional a moleculei. Forma este cea a unui Y. Cele 4 lanuri sunt reprezentate de 2 lanuri grele notate cu H (de la heavy=greu) cu o greutate molecular de 55 75 kD i 2 lanuri uoare notate L (de la light=uor) a cror greutate molecular este de aproximativ 24 kD. Aezarea lor este simetric. fiecare lan polipeptidic are o extremitate aminoterminal, denumit poriune variabil (V) i un capt carboxi-terminal denumit poriune constatnt. Prin apropierea regiunilor variabile se realizeaz o structur tridimensional numit situs combinativ sau paratop, care interacioneaz cu epitopul Ag specific. n afara acestora se mai descriu i nite regiuni numite hipervariabile sau CDR (complementarity Determining Region), caracterizate printr-o compoziie foarte variabil de amino-acizi, situate att pe lanutile H Dr. biolog D. Gheeu - Microbiologie 20 ct i pe cele L. Numrul situsurilor combinative determin valena anticorpilor. de ex. el este 2 pentru IgG i 10 pentru IgM. Att lanurile H ct i cele L nu sunt liniare, ci au o dispoziie buclat, ca urmare a legturilor disulfidice intracatenare. Regiunile buclate astfel create poart denumirea de domenii. Lanurile L au 2 domenii (unul n zona variabil i unul n cea constant). Lanurile H au un domeniu n zona variabil i 4-5 n cea constant. Poriunea dintre primele 2 domenii ale regiunii constante ale lanurilor H poart denumirea de zona balamalei (hinge region) datorit frexibilitii moleculei la acest nivel, ceea ce i confer un rol important n angajarrea legturii dintre Ag i Ac. Tipurile de Ig Dup tipul de lan H, Ig se clasific n 5 tipuri, cu structuri i proprieti diferite, pe care, foarte pe scurt, le vom trece n revist n continuare: 1. IgG - reprezint clasa dominant din serul uman, adic 75% din totalul Ig - au cea mai mare durat de via (3 sptmni). - d.p.d.v. structural IgG este un monomer, alctuit din 2 lanuri H de tip i 2 lanuri uoare care pot fi de tip k sau . Lanurile H sunt mprite n 4 subtipuri notate 1, 2 , 3 i 4, care definesc cele 4 subtipuri de IgG: IgG1, IgG2, IgG3 i IgG4. - d.p.d.v. funcional IgG au o importan deosebit, Ac rspunsului imun secundar aparinnd n cea mai mare parte acestei clase. - au o distribuie egal n sectorul intra- i extravascular - IgG este singura Ig care poate traversa placenta, asigurnd protecia n primele luni dup natere - IgG1 i IgG3 se pot lega de componentul C1q al sistemului complementului, determinnd iniierea activrii acestuia pe calea clasic. Activarea complementului de ctre IgG impune participarea a minimum 2 molecule de Ac. - IgG au de asemenea funcii antitoxice i de opsonizare 2. IgA - structural se aseamn cu molecula de IgG, coninnd 2 lanuri grele, dar de tip o, i 2 lanuri L k sau . - se cunosc 2 tipuri de IgA: IgA1 (majoritar) i IgA2. - spre deosebire de cellalte tipuri de IgG, IgA sunt prezente att n ser ct i n diferite secreii. - din acest p.d.v se descriu: IgA serice cu o structur monomeric, (doar < de 10% fiind formate din asamblarea a 2, 3 sau 4 monomeri), predominant de tip IgA1 i IgA secretorie care este de tip IgA2. Acest tip se gsete n secreiile digestive, saliv, secreiile lacrimale, bronice, colostru, laptele matern. IgAs se prezint n general sub forma unui dimer, reunit cu ajutorul unui lan polipeptidic J i un nou polipeptid, numit component secretorie, ce se ataeaz de lanul H o. Componenta secretorie este sintetizat de celulele epiteliale. Rolul su este acela de a conferi IgA rezisten fa de aciunea enzimelor proteolitice din secreii. Limitnd ptrunderea Ag n submucoase, IgA au rol n imunitatea local. 3. IgM - este cea mai mare Ig, fiind alctuit din 5 monomeri identici unii ntre ei prin lanuri J i legturi disulfidice la nivelul fragmentelor Fc. - lanul H este de tip , iar cele L sunt fie k fie - este principala Ig a rspunsului imun primar - are cea mai puternic aciune de activare a cii clasice a complementului, o singur molecul de Ig M fiind suficeint pentru a fixa C1q. -se poate sintetiza i local, forma secretorie posednd ca i IgA o component suplimentar. 4. IgD - reprezint < de 1% din Ig serice - este un monomer, n care lanul H este de tip o - semnificaia lor fiziologic nu este deplin elucidat, dar s-a dovedit c IgD, ca i IgM au rolul de receptor pnetu Ag la suprafaa membranei limfocitului B. 4. IgE - se mai numesc i reagine - au cel mai scrut timp de mjumtire (2-3 zile) - sunt monomeri, lanul H este de tip c Dr. biolog D. Gheeu - Microbiologie 21 - se fixeaz prin fragmentul lor Fc de receptorii specifici de pe membrana bazofilelor circulante i mastocitelor tisulare, putnd declana astfel un rspuns de tip reaginic - concentraia lor plasmatic crete n caz de infecii parazitare, fungice, virale. SISTEMUL COMPLEMENTULUI Sistemul complementului reprezint un complex de proteine serice ce conine 25-30 de componente (aflate n mod normal n stare inactiv) care ndeplinesc un rol important n aprarea organismului i n procesul inflamator. El face parte din mijloacele de aprare nespecific ale organismului. Activarea componentelor sale se face succesiv, "n cascad". n urma activrii rezult o ntreag gam compui biologic activi, care au capacitatea de a activa celule cu rol efector att n imunitate ct i n inflamaie. Principalele funcii ale complementului sunt: Inflamatoare: Activare PMN, Mf Marginatia si diapedeza PMN Chemotaxie Degranularea mastocitelor Cresterea permeabilitatii vasculare Contractia mm. neted Eliminarea CI Funcia citotoxic - n stadiile finale ale activrii sale celulele int sunt lizate. El este implicat n liza multor celule cum ar fi: hematii, limfocite, bacterii, virusuri cu capside lipoproteice. Neutralizare viral Opsonizare - complementul activat se leag de Ag sau complexe imune, favorizndu-le aderena i fagocitoza. Privind aceste funcii ne putem da seama c acest sistem particip att n aprarea specific ct i n cea nespecific, rolul lui fundamental fiind acela de a corobora cele dou tipuri de mecanisme, crescnd eficiena intrinsec a fiecruia dintre ele. Ficatul este principalul sediu al sintezei proteinelor ce alctuiesc acest sistem, dei macrofagele tisulare i fibroblatii pot sintetiza i ei unele componente. Activarea componentelor complementului se face pe trei ci: calea clasic, calea altern i calea lectinelor. Calea clasic Elementul iniial este complexul imun Ag-Ac sau un Ag situat pe membrana celular. Activarea se realizeaz prin legarea componentului C1 de fragmentul Fc al moleculei de Ig. Calea clasic mai poate fi activat direct de unele virusuri i endotoxine. C1 este un complex trimolecular ale crui componente sunt notate C1q, C1r i C1s, a cror activare se face n aceast ordine. C1s activeaz C4, o molecul de C1s putnd cliva mai multe molecule de C4, ceea ce duce la amplificarea procesului. C4 este descompus n 2 componente: C4a i C4b. C4a este o substan numit anafilatoxin care are urmtoarele proprieti: stimuleaz degranularea mastocitelor, elibereaz aminelor vasoactive din mastocit i bazofil, produce contracia muchiului neted, crete permeabilitatea vascular, elibereaz amine vasoactive din granulocite. C4b se leag de urmtorul component ce ntr n joc, C2. C2 este clivat sub aciune C1s n 2 componente: C2a (o proteaz) i C2b. C2b rmne legat de C4b formnd un complex enzimatic numit C3-convertaza, care determin clivarea componentului C3. C3 este clivat astfel n C3a (i ea o anafilatoxin) i C3b, un component major al sistemului complementului. El se leag de C4bC2b formnd un complex trimolecular numit C5-convertaza. Tot C3b are capacitatea de a declana calea altern de activare. n plus, C3b i C4b favorizeaz aderena imun i fagocitoza, pentru c pe suprafaa unor celule ca limfocitele, hematiile, celule fagocitare exist receptori specifici pentru aceste componente ale complementului. Calea altern sau properdinic Aceast cale poate fi declanat att imunologic (IgA, IgG) ct i neimunologic (componente bacteriene, parazitare, unele enzime). n acest proces intervin mai muli factori, cu origini variate notai B, D, H, I. Dr. biolog D. Gheeu - Microbiologie 22 C3b protejat de Ag declanant se leag de factorul B, care, sub aciunea factorului D este clivat n 2 componente: Ba (cu efect chemotactic pentru neutrofiele) i Bb care rmne legat de C3b, formnd complexul C3bBb, care reprezint pt. calea altern C3-convertaza. El are deci capacitatea de a cliva C3, genernd o cantitate sporit de C3b. Astfe, de o singur molecula de Bb se leag mai multe molecule de C3b, formnd un nou complex numit C5-convertaza cii alterne. Ultimele secvene de activare sunt comune pentru ambele ci. C5-convertaza cliveaz C5 n C5a (anafilatoxin, elibereaz SRS-A din mastocite i factor chemotactic) i C5b. C5b se leag succesiv de C6, C7, C8 i C9, formnd complexul C5b6789 numit complexul de atac al membranei (MAC). El are asemnri structurale cu perforina (molecul eliberat de celulele NK), avnd ca i aceasta, proprietatea de a leza membranele celulare, inducnd astfel liza celulei. Activitatea biologic a complementului este controlat de mai multe elemente: viaa efemer a unor componente activate, proteine serice cu rol de a modula i limita activarea unor componente. ANTIGENELE Antigenul este o substan, cel mai adesea strin organismului, capabil ca n momentul ptrunderii sale n organism, s declaneze un rspuns imun (umoral sau celular) i s reacioneze specific cu produii acestui rspuns imun (limfocite T sensibilizate sau Ig). Se impun ns cteva meniunii fa de aceast definiie: - imunogenul este o substan capabil doar de a declana un rspuns imun - exist unele Ag care, n anumite condiii legate de calea de ptrundere sau concentraie, pot induce inhibiia, supresia rspunsului imun ateptat, prin stimularea mecanismelor supresoare. Acestea se numesc Ag tolerogene. - nu toate Ag sunt exogene. Exist i Ag endogene, cum ar fi autoantigenele (structuri proprii devenite non-self) sau Ag tumorale. Poriunea din Ag care interacioneaz cu Ac sau cu receptorii limfocitelor T poart denumirea de determinant antigenic sau epitop. El este de fapt un subcomponent al macromoleculei antigenice. Acesta poate avea o structur liniar (recunoscui numai de limfocitele T) sau aminoacizii pot veni n contact fr ca pe lanul polipeptidic s fie alturai - epitop conformaional- (recunoscui de limfocitele B). Epitopul poate fi situat la suprafaa moleculei de Ag sau se poate gsi n interiorul acesteia, mai ales n structurile moleculare complexe, caz n care se poate exprima numai dup degradarea parial i deplisarea restului moleculei de Ag. O molecul de Ag poate avea mai muli determinani antigenici, fiecare dintre acetia putnd induce sinteza unui Ac, proprietate numit plurivalen. Caracteristicile fundamentale ale Ag sunt imunogenicitatea, specificitatea i adjuvanticitatea. A. Imunogenicitatea Pentru ca o substan s fie imunogen ea trebuie s ndeplineasc urmtoarele condiii: 1. s fie strin organismului - cu ct ntre organismul gazd i cel cu ale crui molecule nteracioneaz sunt mai diferite filogenetic, cu att acestea din urm sunt mai imunogene. Exist nsi excepii n care substane strine organismului nu sunt antigenice, iar altele proprii pot deveni antigenice n anumite condiii (aceast situaie este substratul bolilor autoimune). 2. s aib o greutate molecular mare - n general molecule < de 5-10 kdaltoni nu sunt imunogene. i n aceast privin exist ns excepii. 3. s aib o structur chimic complex - o molecul complex, cu un numr mare de determinani antigenici, este mai imunogen. Cu excepia lipidelor pure, toate macromoleculele sunt imunogene. Proteinele, mai ales cele bogate n aa aromatici, au cel mai puternic potenial imunogen. 4. s fie digerabile - pt. a induce un rspuns imun, Ag trebuie s fie prelucrate de unele celule (m.a. macrofagele). cele care nu pot fi digerate de echipamentul enzimatic al acestora nu sunt imunogene. 5. s fie accesibil spaial - pentru a putea permite contactul cu paratopul 6. s aib o remanen mare n organul gazd - remanen legat de starea de solubilitate. Cu ct o substan este mai insolubil, cu att este mai antigenic. B. Specificitatea Dr. biolog D. Gheeu - Microbiologie 23 Este calitatea de a induce un rspuns imun strict specific fa de stimulul declanator. C. Adjuvanticitatea Este capacitatea de alipire a moleculelor de Ag de celulele prelucrante. Ea este mai mare la Ag prezente sub form de particule dect la cele existente n soluie. Aceast proprietate poate fi amplificat prin folosirea adjuvanilor, care, n plus, protejeaz Ag de o degradare rapid, prelungindu-i astfel remanena. Clasificarea Ag Antigenele pot fi clasificate n funcie de criterii structurale, chimice sau de relaia gazd-Ag. A. Antigene complete i incomplete Pentru ca un Ag s fie considerat complet el trebuie s ndeplineas ntocmai cerinele impuse de definiie (s induc un rspuns imun i s reacioneze cu produii acestuia). Exist ns molecule care datorit dimensiunilor mici, nu pot induce un rspuns imun dect dac se asociaz cu un suport constituit din structuri proteice sau tisulare ce poart denimirea de carrier, dar pot interaciona cu produii rspunsului imun. Asemenea molecule se numesc haptene sau Ag incomplete. Ele nu au imunogenicitate (nu pot declana singure un rspuns imun), dar au specificitate (reacioneaz cu Ac specifici). Carrier-ul este responsabil de imunogenicitate, haptena este responsabil de specificitate. B. Clasificarea chimic Din acest p.d.v. Ag pot fi: 1. Proteine - cele mai antigenice structuri 2. Glucide - n general slab antigenice, moleculele ramificate (de ex. polizaharidele din structura unor bacterii) pot fi ns puternic antigenice 3. Lipide - de asemenea slab antigenice n general. Unele ns, cum ar fi cardiolipinele, pot fi antigenice i au semnificaie n unele boli. C. Relaia gazd-antigen Din acest p.d.v. se deosebesc mai multe situaii: 1. Antigene heretogene, heterologe sau xenoantigene sunt Ag care se gsesc la specii diferite. 2. Antigene heterogenetice sau heterofile sunt Ag prezente la specii diferite filogenetic, dar care au structuri analoage (au n comun unul sau mai muli epitopi). Din aceast cauz pot reaciona cu acelai Ac specific (corespunztor epitopului comun) dnd reacii ncruciate. Ac heterofili pot avea o importan mare n practic. De exemplu: treponema pallidum are un epitop numit cardiolipin, care se gsete i n miocard. Detectarea Ac anticardiolipin st la baza cunoscutei reacii numit VDRL de diagnosticare a infeciei cu Treponema pallidum. n unele boli autoimune, apare Ac anticardiolipin, ceea ce determin apariia unor reacii VDRL fals +. 3. Antigene alogeneice sau aloantigene sunt Ag caracteristice unei specii, dar care difer ntre indivizii din interiorul speciei respective. Ele confer specificitate de specie. Din aceast categorie fac parte antigenele de histocompatibilitate (HLA), cu rol decisiv n rspunsul imun. Ele au cptat o deosebit importan odat cu dezvoltarea transplantelor. De asemenea, s-a observat c unele grupe HLA prezint o mare susceptibilitate la o anumit boal, de unde s-a nscut ideea unei predispoziii genetice. Destinul Ag odat ptruns n organism este influenat de mai muli factori: calea de ptrundere, solubilitatea sa, dimensiune, capacitatea organismului receptor de a-l elimina sau distruge. Primul contact este cel cu mecanismele imunitii nscute (bariere mecanice, produi de secreie, PMN, etc). Majoritatea substanelor exogene sunt astfel eliminate. - cnd Ag ajunge direct n snge, este transportat n splin, unde vine n contact cu limfocitele locale i declaneaz rspunsul imun. - cnd Ag ptrunde pe cale cutanat sau subcutanat, este captat de celulele Langerhans i este transportat n ganglionul limfatic de drenaj. Aici se desfoar rspunsul imun, iar produii acestuia (Ac sau limfocitele sensibilizate) ajung n snge via canalul toracic, Dr. biolog D. Gheeu - Microbiologie 24 - cnd Ag ptrunde pe calea mucoaselor respiratorie sau digestiv, rspunsul imun se desfoar n esului limfatic local. Ac acioneaz local, iar limfocitele B i T migreaz spre alte locuri de reziden. n concluzie, Ag care reuesc s depeasc barierele nespecifice, activeaz sistemul imun declannd rspunsul imun. Curs III Bacteriile morfologie, fiziologie, patogenitate Bacteriile sunt celule procariote, cu un singur cromozom, saprofite, strict sau condiionat patogene. Dimensiuni: 0,1-300 m. Se vd doar la microscop. Produc bacterioze (de exemplu pneumonia, tuberculoza, meningita etc.). Bacteriile au o capacitate mare de sintez i multiplicare. Se nmultesc asexuat, prin diviziune direct, n 10-12 minute n condiii favorabile. Sunt sensibile la aciunea antibioticelor i chimioterapicelor. Sporul bacterian este forma de rezisten care apare la unele specii n condiii neprielnice de nmulire. Creterea bacteriilor este procesul biologic prin care bacteriile i mresc volumul, datorit sintetizrii de noi produi i acumulrii apei. Multiplicarea bacteriilor se realizeaz prin diviziune direct i rar prin nmugurire. Diviziunea bacterian are loc atunci cnd bacteriile se gsesc ntr-un mediu favorabil (lichid sau solid): - prin diviziune direct sau binar - amitoza, prin sciziparitate, care se produce la majoritatea bacteriilor; ritmul de diviziune este foarte rapid de 10-20 min; excepie face bacilul Koch care are un timp de 18-20 ore. - prin nmugurire sau ramificare (la un numr foarte redus de bacterii). III.1. Morfologie Pentru descrierea i identificarea bacteriilor exist mai multe criterii: morfologia, afinitatea tinctorial, sporogeneza, mobilitatea etc.. Morfologic, bacteriile prezint: - Capsul de natur polizaharidic complex cu molecule neramificate lipsite de miez lipopolizaharidic, puternic hidratat (99% ap). - Membrana extern - stratul exterior al peretelui celular, este triplu stratificat. - Peretele bacterian -cu componenta principal mureina sau peptidoglicanul, polimeri micti, din dou tipuri de hexoze: N-acetilglucozamina (G) i acidul N-acetilmuramic (M). - Membrana citolplasmatic - delimiteaz citoplasma cu componentele sale structurate: o nucleoid- reprezentat de cromozomul bacterian, o ribozomi, etc. - Flagel(i)- flexibil(i)- cu rol n micare. - Pili (Fimbrii) imobili. Protoplatii sunt forme bacteriene lipsite de perete bacterian, create artificial, meninute n medii osmotice capabile s protejeze de liz bacterian. In medii hipotone aceste celule se sparg, iar la medii hipertone se ratatineaz. Protoplatii provin din bacterii Gram-pozitive. Sferoplatii sunt forme bacteriene create artificial prin indeprtarea parial a peretelui. Peretele este lipsit de murein, ns conine lipide, motiv pentru care au aspect sferic. Sferoplatii provin bacterii Gram-negative. Grupe morfologice de bacterii: - Sferic: cocii: stafilococi i streptococi; pneumococi (form lanceolat); meningococi i gonococi (reniformi). - Cilindrici: bacili: forma alungit, de bastona cu forme diferite: Dr. biolog D. Gheeu - Microbiologie 25 - Curb-spiralat: vibrioni, spirochete. Au corpul format din una sau mai multe spire: jumate de spir: vibrion; mai multe spire, nedeformabile: spirochete: genul Treponema i Leptospira. mai multe spire deformabile: genul Borrelia. - Cocobacili: forme intermediare: parvobacteriaceele - Filamentoase: Actinomicete: bacterii care n stadiul de culturi tinere formeaz filamente lungi i ramificate, asemntoare unor micelii; ulterior se produce fragmentarea filamentelor rezultnd forme bacilare cu lungimi diferite. Figura 3. Morfologia unei bacterii (Escherichia colli). Mobilitate: n funcie de prezena sau absena cililor sau flagelilor : - bacterii imobile, atriche (absena cililor), de obicei au capsul Ex. pneumococii, Clostridium perfringens, etc. - bacterii mobile care n functie de numrul i dispoziia cililor se mpart in: - monotriche (cu un singur cil), Ex: Vibrio; - amfitriche, cu cte un cil la fiecare pol al celulei; - lophotriche cu cte un smoc de cili la unul sau ambele capete ale celulei; - peritriche, cu cili dispui pe toat suprafaa celulei (Proteus). Afinitatea tinctorial (capacitatea bacteriilor de a reine sau nu diferii colorani n urma splrii cu diferite soluii decolorante) este un criteriu important de clasificare. Se folosesc n mod obinuit coloraia cu albastru de metilen i coloraia Gram, la care se poate aduga (n fincie de diagnostic) coloraia Ziehl-Neelsen. Cele menionate mai sus sunt uzuale. Exist i metode speciale de coloraie precum i tehnici de microscopie electronic sau cu imunofluorescen. n coloraia cu albastru de metilen capsula se coloreaz n roz-pal, sporul apare ca o vacuol. Coninutul celular apare albastru. Coloraia Gram mparte toate bacteriile n Gram-pozitive i Gram-negative n raport cu permeabilitatea diferit a peretelui dependent de structura lor diferit. cele care se coloreaz n albastru-violet sunt Gram pozitive(cu violet de genian), cele care se coloreaz n rou sunt Gram negative. Coloraiia Ziehl-Neelsen reflect structuri diferite ale peretelui: Dr. biolog D. Gheeu - Microbiologie 26 Acid-alcoolo-rezistente al cror perete foarte bogat n lipide devine permeabila) pentru colorant fucsina - numai prin nclzire i rezist apoi la decolorare cu acid i alcool, care se face la rece, ramnnd colorate n rou. Acid-alcoolo-nerezistente care pierd culoarea roie prin decolorare i se recoloreaz cu al doilea colorant, albastrul de metilen, n albastru. Staphylococcus aureus (ME) Leptospire (ME) Vibrio (ME) Bacilul Koch (MO) Figura 4. Ilustrarea tipurilor morfologice de bacterii (ME-microscop optic, MO-microscop electronic). Bacteriile Gram-pozitive au un perete gros (200 - 800) alctuit dintr-un strat rigid de peptidoglicani i din acid teichoic. Cantitatea mare de peptidoglicani (70-80%) ofer acestor bacterii sensibilitate la lizozim i penicilin. Lizozimul hidrolizeaz specific peptidoglicanii ntre N-acetil-glucozamin i acidul N-acetilmuramic. Penicilina inhib specific sinteza de peptidoglicani. Bacteriile Gram-negative au un perete mai subtire de 100 cu un continut mult mai mic de peptidoglican (pn la 20%) i fr acid teichoic. III.2 Fiziologia bacteriilor Caracteristicile metabolismului bacterian - este un metabolism unicelular, se desfoar ntr-o singur celul; - est