Přehled mikrobů. Patogenita a virulence
Mikrobiologie a imunologie – BOMI0111s
Týden 1
Ondřej Zahradníček
Kostka

Abych se představil
lMUDr. Ondřej Zahradníček, Mikrobiologický ústav Lékařské fakulty Masarykovy univerzity a Fakultní
nemocnice u sv. Anny
lpovolání: klinický mikrobiolog, asistent na LF MU; učíme u nás bakalářské obory, mediky, budoucí
zubaře i studenty PřF i PedF
lzájemci se u mne mohou přihlásit a mohou se přijít podívat přímo k nám

Učební materiály
lUpravené odpřednášené prezentace budou vyvěšeny ve Studijních materiálech na IS MU.
lTamtéž budou viset skripta jako hlavní studijní materiál ke kolokviu. Pozor, i po vyvěšení se
pravděpodobně ještě budou aktualizovat!!!
lČlenění skript přibližně odpovídá jednotlivým přednáškám.

Zkouška
lProbíhá písemně. Píše se test, ke každé otázky budou pravděpodobně čtyři možnosti odpovědi. Počet
otázek kolem padesáti, minimum nutné k získání kolokvia bude upřesněno
lÚstí formou se zkoušejí jen případné „třetí“ termíny (pravděpodobně nebude potřeba)

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

V naší praktikárně
PC210117
Foto: Archiv MU

Kostka
Koláž O. Zahradníček


Na úvod: Co je to vlastně mikrob?
lExistují různé definice mikrobů (mikroorganismů). Přesto nejlepší je asi ta nejjednodušší:
lMusí to být živé. Například zrníčko prachu není mikrob, ač je mikroskopické
lMusí to být mikroskopické. Například žirafa není mikrob, i když je živá
lMikrobiologie občas studuje i organismy, které nejsou mikroby, ale mají mikroskopická některá
stadia (tasemnice má mikroskopická vajíčka). Občas i takové, které nejsou mikroskopické vůbec (vši,
blechy apod.)

Třídění živých organismů (obecně) – opakování středoškolské biologie
lPriony – neobsahují DNA, většinou se vůbec nepovažují za živé organismy
lViry a bakteriofágy
lBuněčné organismy
–Archea (archeobakterie)
–Eubacteria (eubakterie) včetně sinic
–Eucarya (eukaryotní organismy)
ldále se dělí např. na jednobuněčné a mnohobuněčné, v podstatě sem patří všichni živočichové,
rostliny, houby, řasy, ale i takzvaní „prvoci“ (dodnes používaný název pro jednobuněčná eukaryota
jiná než houby, bez buněčné stěny)

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 typické klinicky významné mikroby: člověk, každý druh zvířete či rostliny.
Dokonce i mikroby (třeba bakterie) mají své mikroby (bakteriofágy).

Humánní klinická mikrobiologie
lje tedy mikrobiologický obor, který řeší mikroby se vztahem k lidskému tělu
lvychází z obecné mikrobiologie, buněčné biologie a genetiky
lvedle ní existuje také veterinární klinická mikrobiologie, mikrobiologie rostlin, průmyslová
mikrobiologie a další využití mikrobiologie
lna klinickou mikrobiologii navazují různé medicínské disciplíny (nejvíc ovšem infekční lékařství a
epidemiologie infekčních nemocí

Mikrobiologie oka
lMikrobiologie oka je část humánní klinické mikrobiologie. Je tedy důležitá zejména pro odborníky z
příslušné oblasti, jakými byste měli být i vy.
lKdo se chce zabývat mikrobiologií oka, musí mít nejprve znalosti z obecné humánní klinické
mikrobiologie. Proto ani my nemůžeme začít hned očními mikroby, ale musíme to vzít více „zeširoka“.

Hlavní klinicky významné mikroby
lViry (a priony) – nemají vlastní buňku
lBakterie (třeba streptokok nebo Escherichia) – prokaryotní organismy
lHouby (kvasinky a plísně) – eukaryotní organismy s buněčnou stěnou
l„Paraziti“ (viz dále) – eukaryotní organismy bez buněčné stěny
lNe všechno, čím se zabývá tzv. lékařská parazitologie, jsou mikroby. Jak už bylo řečeno, někteří
paraziti jsou „velcí“.
lV ústní dutině se vyskytují bakterie, často i viry a houby, méně často se zde mohou vyskytnout i
paraziti.

S tím také souvisejí hlavní části lékařské mikrobiologie:
lLékařská virologie se zabývá viry
lLékařská bakteriologie se zabývá bakteriemi
lLékařská mykologie se zabývá houbami
lLékařská parazitologie se zabývá parazity
lNěkdy se ještě zvlášť klade lékařská serologie. Je to část mikrobiologie, používající takzvané
serologické metody. Bude vysvětleno dále.

Pozor: Parazit1 × Parazit2
l„Parazit1“ (organismus provozující parazitismus – nevzájemný vztah mezi organismy): termín může
zahrnovat i bakterie, viry a podobně
l„Parazit2“ (předmět zájmu lékařské parazitologie): termín je zpravidla používán pro eukaryotické,
někdy vícebuněčné organismy jiné než houby.
lHistoricky se považovali za mikroskopické „živočichy“ (prvoky a červy), avšak dnes se již
jednobuněční parazité nepovažují za živočichy a patří do taxonomicky velmi vzdálených skupin

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 (napadají tkáň? Tvoří nějaké jedovaté látky?)
přenos
Vzduchem? Klíšťaty? apod.
inkubační doba
jak dlouho trvá, než se nemoc na člověku projeví
diagnostika
jak je můžeme poznat
léčba a prevence
co proti nim můžeme dělat

Morfologie a struktura virů
lViry se skládají z jedné nukleové kyseliny (buď DNA nebo RNA) a bílkovin; některé viry mají navíc
na svém povrchu membránový obal, který „ukradly“ nějaké hostitelské buňce
lViry mají většinou buďto kubickou symetrii (to znamená, že jsou symetrické podle tří navzájem
kolmých os) nebo šroubovicovou symetrii. Některé viry s kubickou symetrií mohou mít třeba tvar
dvanáctistěnu.
lO tvarových možnostech virů si snadno můžete sami udělat představu, stačí internetový prohlížeč
(např. Google) přepnout na „obrázky“ a do okna prohlížeče napsat slovo „virus“.

28 rhinovirus-icosaedre01
Virus
běžné
rýmy
http://vietsciences.free.fr/khaocuu/nguyenlandung/virus02.htm

Různé tvary virů
C:\Uživatel\Ondra\Obrázky a fotky\Odborné\Z internetu\Labouši\Viry z Kostky\24 virus-taille.jpg
http://vietsciences.free.fr/khaocuu/nguyenlandung/virus01.htm

Co jsou to vlastně viry?
lViry jsou nebuněčné částečky, vedou se diskuse, zda se vůbec jedná o organismy
lVznikly pravděpodobně z buněčných organismů specializací na parasitismus („odhozením“ přebytečných
částí)
lAsi to ale organismy jsou, protože stejně jako buněčné organismy se snaží o „zachování rodu“.
Potřebují k tomu ovšem buňku cizího organismu
lKromě lidských virů existují i viry zvířecí, rostlinné a viry baktérií (takzvané bakteriofágy)
lMezi viry nepatří priony – chyby v bílkovině

Morfologie bakterií
lKoky ve dvojicích (diplokoky), v řetízcích a ve shlucích (neříkejme jim ale raději „streptokoky“ a
„stafylokoky“, bylo by to matoucí – vysvětlení na další stránce), někdy také v tetrádách apod.
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)

Jak je to s těmi stafylokoky a streptokoky?
lHistoricky pojem „stafylokok“ opravdu znamenal jakoukoli kulovitou bakterii, tvořící hrozny. Dnes
se ale v mikrobiologii i ve zdravotnictví skoro vždycky pod pojmem „stafylokok“ rozumí výhradně
bakterie, které jsou zařazeny do rodu Staphylococcus. Koků ve shlucích ale existuje mnohem víc
rodů.
lPodobně ne každý kok, který tvoří řetízky, dnes patří do rodu Streptococcus

06 ECFS
Koky v řetízcích – nejsou to streptokoky, ale enterokoky (rod Enterococcus sp.)
http://www.morgenwelt.de/typo3temp/5ce14d39b5.jpg

Co je a co není spirocheta
lZa spirochety se obvykle považují pouze velice dlouhá, zprohýbaná „niťovitá“ vlákna.
lZprohýbaným tyčinkám se „spirochety“ neříká. Nanejvýš se u některých může uplatnit pojem spirila.
Typická zprohýbaná tyčinka (ne spirocheta) je helikobakter, který se podílí na žaludečních vředech

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

02a borrelia
Spirochety
11 treponema 53 kansen_02
http://nl.wikipedia.org/wiki/Afbeelding:TreponemaPallidum.jpg
www.primer.ru/std/gallery_std/treponema.htm

Typ buněčné stěny bakterií
lPři hodnocení typu buněčné stěny se vžilo rozdělení podle toho, jak reagují na tzv. Gramovo
barvení (bude o něm ještě řeč dále):
lGrampozitivní bakterie (G+) mají tlustou a jednoduchou buněčnou stěnu. Jsou odolné hlavně
mechanicky. Při barvení podle Grama jsou tmavě fialové. Například stafylokoky, streptokoky či
původce tetanu.
lGramnegativní bakterie (G–) mají tenkou, ale o to složitější buněčnou stěnu. Jsou odolné hlavně
chemicky. Při barvení podle Grama jsou růžové. Například escherichie, salmonely nebo meningokoky.
lGramem se nebarvící bakterie buněčnou stěnu nemají (takzvaná mykoplasmata) nebo ji mají hodně
jinou (původce tuberkulózy), případně jsou tak tenké, že při barvení podle Grama nejsou pořádně
viditelné (to se týká hlavně spirochet)

Grampozitivní
gm+%20cell%20wall
Gramnegativní
gm-%20cell%20wall mixed%20gram
G+
G–

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

Bakterie s bičíky (Escherichia coli)
03 escherichia_coli_1
www.biotox.cz

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 (planktonická forma je
opak biofilmové formy života)
streptococcus_pneumonia050217
www.cbc.ca

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

Endospory
lVznik endospor, tedy proces takzvané sporulace je něco jako zimní spánek, (i zde je cílem přežít
nepříznivé období) ale dovedený oproti zimnímu spánku zvířat k mnohem větší dokonalosti
lBakterie se z běžné (takzvané vegetativní) formy transformují do podoby takzvané endospory
lTyto endospory obsahují jen minimum vody, mají velmi tlustou stěnu a jsou extrémně odolné. Přežijí
velmi vysoké teploty, vyschnutí, desinfekci a podobně

Jak vznikají endospory
lEndospora vzniká tak, že buňka se začne běžným způsobem dělit (jako při běžném rozmnožování), ale
dceřiné buňky se neoddělí úplně: jedna z nich se mění ve sporu a ta druhá ji úplně obalí. Díky tomu
můžeme spory pozorovat v mikroskopu: vidíme tu druhou buňku, ze které se spora nestala, a uvnitř je
„díra“, což je právě ta spora.
lNepleťme si endospory bakterií a spory hub – spory hub jsou rozmnožovací útvary, s endosporami
nijak nesouvisí

22 Genre%20Bacillus
Endospory různých druhů rodu Bacillus


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

Životní projevy (fyziologie a metabolismus) bakterií
lTak jako každý organismus, i bakterie získávají živiny, které štěpí (katabolismus), a na druhou
stranu také občas budují určité struktury (anabolismus). Bakterie jsou ale jednoduché, a tak to u
nich funguje trochu jinak než u člověka
lKatabolismus může být trojí:

Životní projevy (fyziologie a metabolismus) bakterií
lFermentace – živina (například glukóza) se rozštěpí na organické produkty (například kyselinu
mléčnou nebo alkohol) bez potřeby kyslíku. Nevýhoda: nezíská se tím moc energie. Výhoda: není
potřeba kyslík. Využívají to například střevní bakterie
lAerobní respirace – živina (například glukóza) se rozštěpí až na oxid uhličitý a vodu. Výhoda:
získá se mnohem víc energie. Nevýhoda: je potřeba kyslík. Využívají ji bakterie, které nacházíme ve
vnějším prostředí, na rostlinách aj.
lAnaerobní respirace – jiný akceptor elektronů než kyslík, u lidských bakterií málokdy

Množení bakterií
lBakterie se množí dělením. Z jedné bakterie za určitou dobu vzniknou dvě, za dvojnásobek té doby
čtyři, pak osm a tak dále. Doba, za kterou z určitého množství bakterií vznikne dvojnásobné
množství, se nazývá generační doba
lGenerační doba je ovšem teoretická veličina. V praxi závisí rychlost množení na vnějších
podmínkách (teplota, vlhkost, přítomnost záření a podobně) a také na tom, jestli bakteriím dodáváme
živiny a odstraňujeme odpadní produkty (pak se mohou množit „do nekonečna“, otevřený systém), nebo
je držíme v uzavřeném objemu (například zkumavce), kde je množství živin konečné.

Substráty
lPro potřeby svého metabolismu využívají bakterie různé substráty. Substrát je látka, kterou
bakterie využije – změní ji v jinou látku (produkt). Pokud je substrátem živina (molekula glukózy,
jiného cukru, tuku aj.), získává se při jeho štěpení energie.
lKaždá bakterie má jinou škálu substrátů, se kterými si umějí poradit, tedy jinou škálu
biochemických reakcí, které provozuje (tak, jako se liší i živočichové např. schopností /
neschopností vyrábět si vitamín C)
lTyto rozdíly lze velice dobře využívat při určování bakterií – víme, že bakterie, která má štěpí
substráty B, F, L, M, P, S, V, Z a neštěpí H, Ch, K, R, D, T, N musí být bakterie X. ypsilon

Je každé štěpení substrátu vynuceno potřebou živin?
lSamozřejmě není. Stejně jako v lidském organismu, i v bakteriálním organismu probíhají různé
procesy.
lJeden příklad za všechny: bakterie helikobakter žije ve velmi kyselém prostředí žaludku. Aby
přežila, musí si neutralizovat prostředí ve svém nejbližším okolí. Pro tento účel štěpí molekuly
močoviny (urey) ve svém okolí. Kyselý oxid uhličitý, jeden z produktů reakce, vyprchá; zásaditý
čpavek (amoniak) zůstane a neutralizuje prostředí v těsném okolí bakterie.

Příklad – štěpení močoviny u helikobaktektera
•Tato reakce umožňuje helikobakterům přežívat ve vysoce kyselém prostředí žaludeční sliznice. Jak
již bylo řečeno, CO2 vyprchá, NH3 (NH4OH) zůstává
Ureáza
•

Životní podmínky bakterií „in vivo“ (za živa) i „in vitro“ (na Petriho misce)
lPříklad helikobaktera nám ukázal také další věc: bakterie pro svůj život potřebují určité rozmezí
pH, teploty a dalších faktorů. Některé (helikobakter) zvládají i poměrně extrémní podmínky, pro
většinu to ale neplatí.
lDo příslušného rozmezí se musíme vejít, pokud chceme bakterie uměle pěstovat (třeba abychom je
přitom mohli určovat)

Množí se – přežívá – hyne
lNěkterá kombinace faktorů umožňují mikrobům, aby se (rychleji nebo pomaleji) množily. Jiná
kombinace jim umožní přežít, ale množit se už ne, a ještě jiná znamená, že mikroby hynou
lCo je ale důležité pro praxi?
–Když chceme bakterie hubit (při desinfekci, sterilizaci a podobně), musí mikroby při dané
kombinaci a vhodném čase hynout
–Když naopak chceme bakterie pěstovat, musí být schopny se pomnožovat. Nestačí tedy, aby nehynuly.

Pro lepší pochopení si ukažme, jak to funguje třeba v případě pH
lVelmi kyselé prostředí (nízké pH) bakterie zabíjí, stejně jako velmi alkalické prostředí (vysoké
pH).
lMírně kyselé i mírně alkalické prostředí bakteriím umožní přežít, ale ne už se množit
lExistuje určité rozmezí, ve kterém se bakterie množí. V rámci tohoto rozmezí (ne nutně přesně
uprostřed) existuje hodnota, pH, při které se množí nejrychleji (optimum)
Osa působícího faktoru

Jak je to s jinými faktory
lPodobně to funguje třeba i u teploty s tím rozdílem, že velmi nízké teploty bakterie spíše
konzervují, než ničí
lKoncentrace desinfekčního prostředku nemůže mít menší hodnotu než nula, a proto v tomto případě ze
čtyř mezí dávají logický smysl jen dvě
lTakto stanovené meze platí jen v případě, že neměníme ostatní faktory. V reálném životě se ovšem
faktory vzájemně kombinují
lA vždycky významně působí časový faktor. Není jedno, jestli určitou teplotou působíme například
pět, anebo dvacet minut. To je důležité například při použití sterilizátorů

Mikroby a makroorganismus (= organismus hostitele)
lZ hlediska klinické mikrobiologie je významný vztah mikroorganismus – makroorganismus (což může
být člověk, ale také zvíře či rostlina)
lMůže jít o symbiózu (přítomnost jednoho ovlivňuje růst druhého pozitivně), neutrální vztah či
antibiózu (přítomnost jednoho škodí druhému)
lZ potravního hlediska může jít o komensalismus, saprofytismus nebo parazitismus (výklad těchto
pojmů viz středoškolské učivo, případně internet)
lNe vždycky se dají mikroby jednoduše „zaškatulkovat“. Často záleží na okolnostech, jestli bude
mikrob „zlý“ nebo „hodný“

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 (= „povinně“) patogenní, které vyvolávají nemoc vždy, když se
dostanou do těla v dostatečném počtu a vhodným způsobem (to „v dostatečném počtu a vhodným
způsobem“ je důležitá podmínka)

Virulence mikrobů
lVirulence se dá pochopit jako míra patogenity organismu. Podmíněně patogenní druh mikroba může
zahrnovat kmeny virulentnější a méně virulentní. Sami jistě víte, že jedna a tatáž nemoc může mít
těžký nebo lehký průběh – rozdíly ve virulenci mezi jednotlivými bakteriemi nebo viry jsou je jeden
z důvodů, proč to tak je
lVirulence může být dána například produkcí mikrobiálních toxinů (jedů), schopností „přisát se“ na
sliznici (třeba i ve formě biofilmu) či schopností vniknout do tkání.

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, například nám pomáhají tvorbou určitých vitamínů.
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)
lMenší množství mikrobů se najde i na některých dalších místech těla. Jsou ale i místa, kde mikroby
běžně nenacházíme (zejména krevní řečiště, kosti, svaly, nervový systém, ale i třeba močový měchýř)

Plazivá bakterie Proteus
lPlazivá bakterie Proteus se podílí na likvidaci nestrávených bílkovinných zbytků potravy
28 proteus1

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.

Jak bojujeme s mikroby
lDekontaminační metody (desinfekce a sterilizace) likvidují mikroby ve vnějším prostředí. Využívají
poměrně jednoduché fyzikální a chemické principy (teplo, záření, oxidační činidla, tenzidy)
lAntimikrobiální látky likvidují mikroby uvnitř mikroorganismu. Mechanismy působení musí být mnohem
jemnější a specifičtější
lImunizace (pasivní a aktivní) využívá přirozené obranyschopnosti organismu
lO všech těchto metodách se více dozvíte postupně na dalších seminářích.

V-penicilin Amoclen Cefaclen Ofloxin Septrin Bismoral
Příklady různých antibiotik
www.aislp.cz

Na shledanou za týden!
P1010012u
Foto: Archiv MÚ