Přehled mikrobů. Patogenita a virulence
Mikrobiologie a imunologie – BSKM021p + c
Týden 1
Ondřej Zahradníček
Kostka

Abych se představil
lMUDr. Ondřej Zahradníček
lpovolání: klinický mikrobiolog, asistent na LF MU; učíme u nás bakalářské obory, mediky, zubaře i
studenty PřF a od letoška i PedF
lformálně máme mít polovinu přednášek a polovinu cvičení, reálně to bude přednáška či seminář, budu
se ale snažit nosit buď letáky, nebo přímo věci z naší laboratoře
lzájemci se u mne mohou přihlásit a mohou se přijít podívat přímo k nám

Letošní novinka: rozštěpení výuky VS a PA
lV předloňském roce mne oslovila pracovnice katedry porodní asistence se žádostí o sesunutí výuky
do prvních deseti týdnů kvůli praxím
lVyužil jsem toho k rozštěpení výuky a zařazení některých specificky porodnických témat
lTechnicky:
ldvacet hodin bude společných (1. až 10. týden první dvě hodiny)
losm hodin budou mít zvlášť PA (1. až 8. týden třetí hodina)
losm hodin budou mít zvlášť VS (11. až 14. týden)

Jak to tedy bude
lV případě odpadnutí výuky budeme řešit situaci operativně
VS a PA schéma
týden výuky

Učební materiály
lOdpřednášené prezentace budou vyvěšeny ve Studijních materiálech předmětů VSKM021p i c na IS MU.
lTamtéž už nyní visí skripta ve dvou verzích
lČlenění skript odpovídá jednotlivým přednáškám, včetně toho, že PA nemají ve skriptech kapitoly 11
až 14, ale zato tam mají kapitoly 1A až 8A
lKapitoly 1A až 4A jsou zkrácené kapitoly 11 až 14. Kapitoly 5A až 8A jsou nové pro PA.

Zkouška
lJá nezkouším. Zkouší dvě moje kolegyně: as. MUDr. Lenka Černohorská, PhD., případně je možné, že
bude zkoušet i někdo další
lJe hodná, a kdo se bude poctivě učit, nemá důvod se jí ani v nejmenším bát
lNa konci bude zkouška. Každý si vytáhne dvojici otázek (z celkem 48 otázek).
lVětšina otázek je shodných pro PA i VS, existují však některé odchylky

Náš ústav
Provoz (analýza klinických vzorků)
Výuka
Výzkum
Obrázek1
Foto: Archiv MU

V naší praktikárně
PC210117
Foto: Archiv MU

Klinická mikrobiologie
Humánní klinická mikrobiologie
Veterinární klinická mikrobiologie
Obecná mikrobiologie
Molekulární biologie a genetika
Buněčná biologie
Infekční lékařství
Dermato- venerologie
Epidemiologie infekčních nemocí
Mikrobiologie rostlin

Klinická mikrobiologie a imunologie
lKlinická mikrobiologie se jako samostatný obor odštěpila začátkem 20. století z patologie. Do té
doby se diagnostikou mikrobiálních původců ve vzorcích pacientů zabývali patologové
lO více než půlstoletí později se z mikrobiologie vyčlenila imunologie, tedy věda o
obranyschopnosti organismu. Dnes už existují samostatné imunologické ústavy a laboratoře, medici
mají samostatnou zkoušku z imunologie. Klinická imunologie je však zároveň i součástí interny,
případně pediatrie.

Kdo jsou mikrobiologové
Klinická mikrobiologie
Průmyslová mikrobiologie
Jiné medicínské obory
Chemicko- technologic. školy
Přírodovědecké a podobné fakulty
Lékařské fakulty
Základní mikrobiologický výzkum
Na našem ústavu jsou lékaři a další odborníci.

69 virus-HIV-01
Virus
HIV
http://vietsciences.free.fr/khaocuu/nguyenlandung/virus01.htm

Co nás čeká v tomto předmětu
lPovídání o klinicky významných mikrobech a jejich vlastnostech
lPovídání o určování mikrobů a vůbec o práci v laboratoři klinické mikrobiologie
lKrátké představení lidské imunity a imunologie jako takové
lA hlavně představení infekcí jednotlivých orgánových soustav, způsobů odběru vzorků, interpretace
výsledků a podobně

74 virus-ebola-Filoviridae
Ebola
http://vietsciences.free.fr/khaocuu/nguyenlandung/virus01.htm

Co je to mikrob
lMusí to být živé. Zrníčko prachu není mikrob, i když je mikroskopické
lMusí to být mikroskopické. Žirafa není mikrob, i když je živá
lZ druhé podmínky se připouštějí výjimky. Třeba tasemnice patří do mikrobiologie přesto, že mohou
mít deset metrů. Ale jejich vajíčka jsou mikroskopická.

35 10
Bakterie Helicobacter a kolem ní schematicky její genom
http://biology.plosjournals.org/archive/1545-7885/3/1/figure/10.1371_journal.pbio.0030040.g001-M.jp
g

Co jsou všechno mikroby
lMikroby jsou tedy například mikroskopické řasy a sinice, archea (dříve archeobaktérie), různé
organismy schopné vydržet hluboko pod mořem nebo v extrémních podmínkách horkých pramenů
lJako klinického mikrobiologa mne tyto mikroby neživí, přesto musím uvést, že jsou zajímavé a
úžasné

Co tyhle mikroby umí
lPřežívají v moři v hloubce 10 km
lPřežijí i teploty kolem 110 stupňů Celsia
lVydrží značnou radioaktivitu
lJsou schopny místo kyslíku „dýchat“ síru či dusík (zkrátka, mají jiný akceptor elektronů než atom
kyslíku)
lMnoho věcí ovšem umějí i mikroby lékařsky významné, jak si povíme dále

18 meningokokken_250
Neisserie
www.meningitis.de/erreger/meningokokken.html.

Třídění živých organismů
lPriony – neobsahují DNA, většinou se vůbec nepovažují za živé organismy
lViry a bakteriofágy
lBuněčné organismy
–Archea (archeobakterie)
–Eubacteria (eubakterie)
–Eucarya (eukaryotní organismy)
ljednobuněčné
lmnohobuněčné

Klinicky významné mikroby
lKlinicky významné mikroby jsou takové, které jsou významné pro lidské tělo (ne tedy pro člověka =
tvůrce, ale pro člověka = objekt)
l„Významné pro tělo“ ani zdaleka není totéž jako „tělu škodlivé“. Naopak, mnohé jsou neškodné, nebo
dokonce pomáhají
lKaždý organismus má své klinicky významné mikroby: člověk, každý druh zvířete či rostliny. Dokonce
i mikroby (třeba bakterie) mají své mikroby (bakteriofágy).

20 10
Neisseria gonorrhoeae
http://medicine.plosjournals.org/archive/1549-1676/2/1/figure/10.1371_journal.pmed.0020024.g001-M.j
pg

Hlavní klinicky významné mikroby
lViry (a priony)
lBakterie (třeba streptokok nebo Escherichia)
lHouby (kvasinky a plísně)
lParaziti – přesahují pojem mikrob:
–Vnitřní paraziti
lPrvoci (třeba původce malárie)
lMotolice (třeba motolice jaterní)
lHlístice (třeba roup nebo škrkavka)
lTasemnice (třeba tasemnice dlouhočlenná)
–Vnější paraziti (vši, blechy, štěnice)

Rozdělení virů
lDNA viry, například
–herpesviry – HSV, VZV, EBV, CMV, HHV6
–adenoviry – některé respirační virózy
–papovaviry – například urogenitální papilomaviry
–parvoviry – například původce páté dětské nemoci
–virus žloutenky B
lRNA viry, například
–enteroviry – polio, coxsackie, ECHO
–rhinoviry – viry rýmy
–viry chřipky, parachřipky, spalniček, zarděnek, příušnic
–viry žloutenek A, C, D, E
–různé viry klíšťových encefalitid, tropických viróz, vztekliny, horeček Lassa a Ebola
–virus HIV

Rozdělení bakterií 1
lpodle tvaru a uspořádání
–koky – kulovité, tvoří dvojice, řetízky, shluky…
–tyčinky – protáhlé, mohou být rovné, zahnuté…
–kokotyčinky (kokobacily) – mezi koky a tyčinkami
–spirochety – ve tvaru spirály
–bez tvaru – např. mykoplasmata
lpodle tzv. Gramova barvení (dáno typem buněčné stěny)
–grampozitivní – barví se fialově
–gramnegativní – barví se červeně
–Gramem se nebarvící – jiný typ stěny či bez stěny

Rozdělení bakterií 2
lpodle vztahu ke kyslíku
–striktně aerobní (rostou pouze v přítomnosti kyslíku)
–striktně anaerobní (vyžadují atmosféru bez kyslíku)
–fakultativně anaerobní („přepínají“ metabolismus)
–aerotolerantní (v praxi neodlišitelné od předchozích)
–mikroaerofilní (potřebují kyslík, ale musí ho být málo)
–kapnofilní (potřebují kyslík, ale také zvýšený podíl CO2 v atmosféře)
lv praxi často jen aerobní / anaerobní

Proč znát přehled mikrobů
lPokud umíme mikroba zařadit (alespoň rámcově: je to bakterie, kok, grampozitivní) znamená to, že
můžeme odhadnout jeho základní vlastnosti a vhodný způsob léčby
lPřehled mikrobů v rozsahu, jaký byste měli znát, je uveden v obou verzích skript. Tady na
přednášce není, protože na tom není co vysvětlovat. To se holt musí naučit.
lJsou situace, kdy hýžďové svalstvo je důležitější než mozek J

09 Listeria
Listeria monocytogenes
 http://microbewiki.kenyon.edu/index.php/Listeria

Co nás zajímá o mikrobech
morfologie
jaký mají tvar a uspořádání
struktura
z čeho se skládají
fyziologie
jak se chovají
metabolismus
jak a čím se živí
odolnost
jak vzdorují výkyvům
klasifikace
jak jsou vzájemně příbuzné

Co nás zajímá o klinicky významných mikrobech
patogenita
které orgány osidlují a jak
patogeneze
jakým způsobem případně škodí
přenos
jak se přenášejí
inkubační doba
jak dlouho trvá, než se projeví
diagnostika
jak je můžeme poznat
léčba a prevence
co proti nim můžeme dělat

Morfologie klinicky významných mikroorganismů
lViry se skládají z DNA nebo RNA a bílkovin; některé viry mají navíc membránový obal, který
„ukradly“ nějaké hostitelské buňce
lViry mají kubickou nebo šroubovicovou symetrii. Některé mají třeba tvar dvanáctistěnu. Mohou
tvořit „pseudokrystaly“
lKvasinky mají tvar vajíčka, mohou pučet a tvořit tzv. pseudomycelia. Na povrchu mají b. stěnu
lVláknité houby a paraziti jsou tvarově velice rozmanití, navíc se liší vývojová stádia

28 rhinovirus-icosaedre01
Virus
běžné
rýmy
http://vietsciences.free.fr/khaocuu/nguyenlandung/virus01.htm

Morfologie bakterií
lKoky ve dvojicích (diplokoky), v řetízcích a ve shlucích (neříkejme raději „streptokoky“ a
„stafylokoky“, bylo by to matoucí)
lTyčinky rovné či zahnuté (vibria), případně několikrát zahnuté (spirily), krátké nebo dlouhé,
tvořící až vlákna či rozvětvená vlákna; konce mohou být oblé či špičaté a i tyčinky můžou být různě
uspořádané
lSpirochety – tenké spirálovité bakterie
lBeztvaré bakterie, například mykoplasmata (nemají buněčnou stěnu, takže nemají tvar)

06 ECFS
Koky v řetízcích (elektronová mikrofotografie Enterococcus sp.)
 http://www.morgenwelt.de/typo3temp/5ce14d39b5.jpg

Zprohýbaná tyčinka – helikobakter
39 helicobacter%20pylori
http://vietsciences.free.fr/nobel/medecine/images/helicobacter%2520pylori.JPG

Spirochety
11 treponema 53 kansen_02
idsc.nih.go.jp/.../k03/k03_012/k03_012.html
www.primer.ru/std/gallery_std/treponema.htm

Typ buněčné stěny
lGrampozitivní bakterie mají tlustou a jednoduchou buněčnou stěnu. Jsou odolné hlavně mechanicky.
Při barvení podle Grama jsou fialové. Například stafylokoky.
lGramnegativní bakterie mají tenkou, ale o to složitější buněčnou stěnu. Jsou odolné hlavně
chemicky. Při barvení podle Grama jsou červené. Například escherichie.
lGramem se nebarvící bakterie buněčnou stěnu nemají (mykoplasmata) nebo ji mají hodně jinou
(mykobakteria).

Grampozitivní
gm+%20cell%20wall
Gramnegativní
gm-%20cell%20wall mixed%20gram
G+
G–
http://www.arches.uga.edu/~emilyd/mibo3510/gm-%2520cell%2520wall.jpg

Fimbrie a bičíky
lMnohé bakterie jsou schopny pohybu
lK pohybu slouží hlavně bičíky
lFimbrie mohou vedle pohybu sloužit např. i k přilnutí bakterie na povrch nebo při výměně genetické
informace
lBičíky bakterií jsou úplně jiné než bičíky eukaryotních organismů

Bakterie s bičíky (Escherichia coli)
03 escherichia_coli_1
http://www.biotox.cz/toxikon/bakterie/bakterie/obr/escherichia_coli_1.htm

Pouzdro a biofilm
lPouzdro obklopuje jednotlivou bakterii, popř. dvojici. Není to už integrální součást bakteriální
buňky, spíš nánosy molekul (většinou polysacharidů), které buňku chrání
lBiofilm je souvislá vrstva, vzniklá z bakterií, jejich pouzder a dalšího materiálu. Biofilm je
mnohem odolnější než jednotlivá bakterie, žijící v tzv. planktonické formě

lPřímý kontakt plovoucích bakterií  s.povrchem
lPřilnutí na tento povrch
lRůst a shlukování těchto bakterií do mikrokolonií
lProdukce polymerové matrix
lVytvoření trojrozměrné struktury, které se říká biofilm
lBakterie regulují svůj počet pomocí takzvaného quorum sensingu
l(Podle kolegyně Černohorské z našeho ústavu)
Jak se tvoří biofilm bakterií
+

Neobarvené pouzdro
lV barvení dle Burriho byly nabarveny bakterie na červeno a pozadí dobarveno tuší; mikroskopista
pak tuší pouzdro tam, kde se nic neobarvilo
05 Burri
http://pathmicro.med.sc.edu/fox/capsule.jpg

Sporulace
lSporulace je něco jako zimní spánek, ale mnohem dokonalejší než je zimní spánek zvířat. Opakem
spory je vegetativní forma života buňky
lSpory přežijí velmi vysoké teploty, vyschnutí, desinfekci a podobně
lSpora vzniká tak, že se buňka rozdělí na dvě části. Ty se však neoddělí úplně: jedna, ze které se
stane spora, je obklopena tou druhou, které zůstává vegetativní forma. Takové spoře říkáme
endospora
lV extrémních podmínkách vegetativní buňka hyne a zůstane pouze spora
lZa příznivých podmínek spora vyklíčí
lNepleťme si spory bakterií a spory hub!

Spory různých druhů rodu Bacillus
22 Genre%20Bacillus aa
http://membres.lycos.fr/neb5000/BacteriologieI/Groupes%20Bacteriens/Batonnets%20et%20coque%20Gram-p
ositifs%20formant%20des%20endospores.htm

21 bacillus
Spory jsou biochemicky neaktivní, samy o sobě se nebarví při téměř žádném barvení
www.cropsoil.uga.edu/~parrottlab/Bugs/index.shtml

Fyziologie a metabolismus bakterií
lTak jako každý organismus, i bakterie mají svůj katabolismus a anabolismus
lKatabolismus může být trojí:
–Fermentace – štěpení bez potřeby kyslíku. Málo energeticky výhodný, ale nepotřebuje kyslík.
Využívají ji například střevní bakterie
–Aerobní respirace – z mála živin se získá hodně energie, je ale nutný kyslík. Využívají ji
bakterie, které nacházíme ve vnějším prostředí, na rostlinách aj.
–Anaerobní respirace – jiný akceptor elektronů než kyslík, pro člověka málo významné

Množení bakterií
lKaždá bakterie má svou generační dobu
lZa jednu generační dobu jsou z jedné dvě, za desetinásobek je z jedné bakterie 1024 bakterií
(teoreticky) a podobně
lIdeální množení by existovalo pouze kdybychom neustále přidávali živiny a popř. kyslík a odebírali
odpadní produkty
lPozor, nepleťte si generační dobu (za jak dlouho se bakterie rozdělí na dvě) a kultivační dobu (za
jak dlouho vidíme výsledek na kultivační půdě)

V jedné z našich laboratoří
Obrázek22
Foto: archiv MÚ

Životní podmínky bakterií
lPro život bakterií jsou nutné určité podmínky
lTyto podmínky musíme splnit také v případě, že chceme bakterie uměle pěstovat (třeba proto,
abychom je přitom mohli určovat)
lNestačí takové, aby bakterie přežívala. Musí být i schopna se množit
lNa druhou stranu, pokud s bakteriemi bojujeme (při desinfekci, sterilizaci), nestačí obvykle
potlačit jejich množení, ale musíme je úplně zahubit.

Životní podmínky – pokračování
lPodmínky musí být splněny, co se týče teploty, pH, koncentrace solí a mnoha dalších věcí
lNepůsobí přitom jednotlivě, kombinují se
Osa působícího faktoru
Takto působí na bakterie např. různé pH (za předpokladu, že se nemění ostatní podmínky)

Interakce mikrob – makroorganismus: obecně (1)
lMezi mikrobem (mikroorganismem) a hostitelským organismem (člověk, ale i zvíře, rostlina, jiný
mikrob…) může nastat celá škála vztahů – interakcí. Může to být kooperace (člověk poskytuje
útočiště střevním escherichiím a ty se mu za to odvděčí tvorbou vitamínů), indiferentní vztah nebo
přímo antagonistický vztah.

Interakce mikrob – makroorganismus: obecně (2)
lZ hlediska klinické mikrobiologie je významný vztah mikroorganismus – makroorganismus (což může
být člověk, ale také zvíře či rostlina)
lMůže jít o symbiózu, neutrální vztah či antibiózu
lČasto se používají i termíny z potravních řetězců (komenzalismus, saprofytismus, parazitismus).
Virulentní mikroby jsou zpravidla – ale ne vždy – parazitické
lNe vždycky se dají mikroby jednoduše „zaškatulkovat“. Často záleží na okolnostech, jestli bude
mikrob „zlý“ nebo „hodný“

Interakce mikrob – makroorganismus: mikroby napadající člověka
lMikroorganismy, které napadají člověka, jsou vybaveny různými faktory virulence – jsou to faktory,
které zajišťují schopnost mikroba proniknout do organismu. Nejčastěji to bývají různé enzymy,
toxiny, bakteriální pouzdro aj.
lMakroorganismus se mikrobům brání řadou různých způsobů. Jde vždy o to, zda se více prosadí faktor
virulence mikroba, nebo mechanismus obranyschopnosti makroorganismu

Patogenita mikroorganismů
lExistují mikroby nepatogenní – neschopné vyvolat nemoc. Většinou jsou to ty, které vůbec nejsou
schopny do organismu proniknout.
lExistují mikroby podmíněně patogenní, které vyvolávají nemoci jen za určitých podmínek. Často jsou
to prospěšné bakterie, které jsou většinou „hodné“ a jen výjimečně začnou „zlobit“, když se třeba
dostanou kam nemají, nebo když zmutují
lExistují i mikroby obligátně patogenní, které vyvolávají nemoc vždy, když se dostanou do těla v
dostatečném počtu a vhodným způsobem

Předpoklady patogenity
l1) Přenosnost z hostitele (zdroje) na další organismus (osobu)
l2) Nakažlivost – schopnost narušit obranu hostitele
l3) Virulence – schopnost mikroba nějak poškodit hostitele.
lFaktory zodpovědné za virulenci, respektive patogenitu
–Kolonizace hostitele – fimbrie, bičíky, adheziny
–Faktory invazivity – vnikání do tkáně
–Toxiny (jedy), hlavně u bakterií: neurotoxiny, enterotoxiny, lokální toxiny a jiné
–Faktory boje s obrannými mechanismy hostitele
–Biofilm – složitý útvar, složený nejen z mikrobů

Patogenita a virulence
lVirulence
–okamžitá vlastnost konkrétního kmene mikroba (kmen = populace z jedné buňky)
–Kmeny tedy mohou být
–avirulentní – tedy v daném okamžiku úplně neškodné, neschopné napadat makroorganismus
–méně či více virulentní – tedy disponující různou mírou schopnosti napadnout makroorganismus.
lPatogenita
–vlastnost určitého mikrobiálního druhu
–Nepatogenní: nejsou schopny vyvolat u daného živočišného druhu nemoc.
–Potenciální (oportunní) patogeni: vyvolávají chorobu jen někdy
–Obligátní (primární) patogeni vyvolávají nemoc "vždy"

Příklad působení patogenního mikroba
Necrotizing fasciitis


Hodné mikroby: běžná mikroflóra
lMnoho mikrobů nám pomáhá. Tím, že osidlují naše sliznice, zabrání tomu, aby je osídlily zlé
patogenní mikroby. Některé pomáhají i jinak
lNejvíc, asi kilogram, je jich v tlustém střevě
lHodně mikrobů je i v dutině ústní a v hltanu
lU žen je mikrobní ekosystém v pochvě
lI přes relativní nedostatek vody má svoji mikroflóru také kůže (poněkud se liší na různých
místech)

28 proteus1
Plazivá bakterie Proteus se podílí na likvidaci nestrávených bílkovinných zbytků potravy
http://faculty.smu.edu/ayati/proteus/proteus1.gif

Mikroflóra jako ekosystém
lKdysi lidé mysleli, že všechny škůdce úrody jednoduše zahubí například DDT. Ukázalo se ale, že
takový brutální zásah často nadělá víc škody než užitku, zvlášť když se použije nevhodným způsobem
lPodobně složitý ekosystém je i třeba střevní mikroflóra. I proto dnes na střevní infekce většinou
nedoporučujeme antibiotika, protože systém „rozhodí“ často ještě víc.

Co ovlivňuje infekci
lVstupní brána infekce (kudy mikrob pronikl)
lForma infekce
–podle rozsahu – lokální / celková
–podle vyjádření průběhu – bezpříznaková / příznaková
–u infekce s příznaky dále průběh abortivní – typický – komplikovaný
lVylučování mikrobů z těla
lV podstatě je plynulý přechod mezi infekcí, bezpříznakovou kolonizací a běžnou flórou.

Co ovlivňuje formu infekce
lna straně mikroba: vybavenost faktory virulence (může být dána třeba i tím, že mikrob sám je
napaden bakteriálním virem – bakteriofágem)
lna straně makroorganismu: stav imunity, stav anatomických bariér, hormonální rovnováha, případné
základní onemocnění a spousta dalších věcí
lforma vzájemného setkání mikroba a makroorganismu

Pro VS: Na shledanou za týden!
Pro PA: Za pět minut pokračujeme!
P1010012u
Foto: Archiv MÚ