Přehled bakterií s důrazem na oko Alsasko Mikrobiologie a imunologie BOMI0111s + BTMI0111p Týden 4 Ondřej Zahradníček Proč přehled mikrobů? lV dalších částech bude řeč o různých infekčních nemocech v dutině ústní i jinde, a bude se tam mluvit o mikrobech, které se na nich podílejí. lBude tedy užitečné udělat si stručný, ale systematický přehled těch nejdůležitějších mikrobů, s důrazem na ty mikroby, které mají nějaký vztah k oku. V této části si probereme bakterie, v dalších pak viry, houby a parazity. Obsah této prezentace [USEMAP] [USEMAP] [USEMAP] Grampozitivní bakterie 1. G+ bakterie: Stafylokoky lObrázek: Stafylokoky ve sputu. sputumgpkoUPR Foto Ondřej Zahradníček Stafylokoky: název z řeckého staphylé = hrozen Základní charakteristika lStafylokoky patří mezi klinicky nejvýznamnější G+ koky. Jsou to koky cca 1 µm v průměru, tvoří shluky lKdysi se rozlišoval jen Staphylococcus aureus (zlatý, původce nemocí) a S. albus (bílý, normální nález na kůži). lDnes je už známo asi padesát druhů stafylokoků, stále má ale význam rozlišovat „zlatého stafylokoka“ a ostatní, z nichž většina patří mezi tzv. koaguláza negativní stafylokoky lUž ale také víme, že ani nález zlatého stafylokoka nemusí vždycky znamenat nemoc, a nález koaguláza negativního stafylokoka nemusí být „nevinný“ Klinická charakteristika lVyskytují se na kůži člověka i jiných živočichů lProto také snášejí vyšší koncentrace soli (musí umět snášet slaný pot) lVšechny patří mezi podmíněné patogeny, ale patogenita zlatého stafylokoka je výrazně vyšší než patogenita ostatních lZlatý stafylokok způsobuje různé hnisavé záněty na kůži i hlouběji v těle lOstatní stafylokoky (většinou patřící mezi tzv. koaguláza negativní) se vyskytují jako běžná mikroflóra na kůži, v nose apod.; mohou ale způsobovat katetrové sepse či močové infekce Vztah k oku lZlatý stafylokok bývá původcem akutních i chronických zánětů spojivky, zánětů očního víčka, ale i hlubších částí oka a očnice lAkutní infekce očních mazových (Zeissových) žlázek, způsobená zlatým stafylokokem, se označuje jako ječné zrno (hordeolum). lKoagulázanegativní stafylokoky se při nálezu ve výtěru ze spojivky zpravidla nepovažují za významné. U pacientů, připravovaných k oční operaci, kde se vyžaduje absolutní sterilita, se ale zpravidla i tady snažíme očními kapkami stafylokoka ze spojivky odstranit 2. Streptokoky plyšový streptokok Plyšový streptokok www.giantmicrobes.com, www.plysovimikrobi.cz Základní charakteristika lStreptokoky jsou grampozitivní koky, tvořící dvojice či menší nebo delší řetízky (opět špatně viditelné při barvení kmene) lNěkteré jsou běžnou flórou v dutině ústní lJiné jsou patogenem v dutině ústní a hltanu lDalší jsou patogenem např. v močopohlavním systému lNěkteré jsou čisté lidské (například S. pyogenes), jiné napadají i zvířata (např. S. agalactiae) Důležité streptokoky lStreptokoky s takzvanou viridací –Pneumokok (Streptococcus pneumoniae) – způsobuje záněty plic, záněty středního ucha, někdy i záněty mozkových blan –Ústní streptokoky – normální v ústech a v hltanu, ale mohou se dostat do krevního řečiště a poškodit srdeční nitroblánu lStreptokoky s takzvanou hemolýzou –Streptococcus pyogenes – původce angíny, spály, růže i onemocnění ve tkání –Streptococcus agalactiae – vyskytuje se v pochvě žen, může napadat novorozence –Takzvané non-A-non-B streptokoky, občas původci hnisaných infekcí Vztah k oku lStreptococcus pneumoniae (pneumokok) je dalším z původců zánětů spojivek, rohovky apod. lMéně časným původcem očních infekcí je Streptococcus pyogenes, vyvolává však závažné stavy, například flegmony, kdy se hnis šíří tkání. To se může stát například tehdy, když je oko zasaženo úrazem a vnikne do něj kontaminované cizí těleso (například špona při obrábění kovů). 3. Enterokoky 06 ECFS http://www.morgenwelt.de/typo3temp/5ce14d39b5.jpg Základní a klinická charakteristika lEnterokoky byly zařazeny do zvláštního rodu poté, co se zjistilo, že se hodně liší od ostatních streptokoků. lJak název napovídá, vyskytují se ve střevech obratlovců. Mají i probiotický efekt (= zdraví prospěšný, „dobré“ bakterie, které tělu pomáhají se vyrovnat se „zlými“). Např. nepasterizovaná bryndza, obsahující enterokoky, je zdravá lNa druhou stranu jsou často i původci nemocí, zejména zánětu močového měchýře, ale i v ranách a v krevním řečišti (jako původci sepsí) lCo se týče infekcí oka, účast enterokoků by byla spíše výjimečná 09 Listeria 4. Grampozitivní tyčinky lListeria monocytogenes http://microbewiki.kenyon.edu Základní charakteristika lGrampozitivní tyčinky nejsou tak častými původci nemocí jako grampozitivní koky či gramnegativní tyčinky. Přesto jsou mezi nimi některé výrazné patogeny lJsou záludné tím, že se na ně často nemyslí, což komplikuje diagnostiku lVýznamná je Listeria, která se může vyskytovat u těhotných a postihovat novorozence. Dále jsou významná korynebakteria, ale pouze jedno z nich způsobuje záškrt, ostatní jsou spíše normální flórou na kůži. Zástupci rodu Bacillus tvoří endospory. Většinou kontaminují prostředí, ale B. anthracis způsobuje uhlák dobytka a hrozí zneužití bioteroristy lLaktobacily jsou zdraví prospěšné bakterie ve střevě a v pochvě, naopak v ústní dutině se podezírají z účasti na zubním kazu Vztah k oku lListeria monocytogenes a Corynebacterium diphtheriae patří mezi ty vzácné bakterie, které jsou schopné proniknout skrz neporušenou rohovku, dochází k tomu ale spíše vzácně. lVýjimečně, u oslabených osob, mohou infekce rohovky způsobit i zástupci rodu Bacillus [USEMAP] Gramnegativní bakterie 5. Neisserie a moraxely 20 10 Základní charakteristika lJsou to gramnegativní koky, i když v některých případech může jít i o kokobacily nebo dokonce krátké tyčinky lČasto jsou nalézány ve dvojicích (diplokoky) lJsou růstově poměrně náročné. Nerostou na Endově agaru a jen některé rostou na krevním agaru. Některé rostou jen na agaru čokoládovém, což je bohatá půda vzniklá rozehřátím krevního agaru (růstové faktory z červených krvinek se uvolní do půdy) Klinická charakteristika lNeisseria meningitidis neboli meningokok je původce velmi závažných zánětů mozkových plen s velmi rychlým průběhem. Mladí lidé někdy umírají během několik hodin lNeisseria gonorrhoeae čili gonokok je původce pohlavní nemoci – kapavky, jde o hnisavý zánět močové trubice, děložního čípku, případně i hltanu. Pozor, při běžném vyšetření se na ni nemusí přijít (na běžně používaných kultivačních půdách neroste) lÚstní neisserie jsou jednou z hlavních součástí normální flóra v ústní dutině a ještě více ve faryngu lMoraxella (podrod Branhamella) catarrhalis je původcem zánětů paranasálních dutin apod. lMoraxely podrodu Moraxella způsobují oční záněty Vztah k oku lNeisseria meningitidis a Neisseria gonorrhoeae jsou jedny z mála bakterií, které dokážou proniknout i do neporušené rohovky a spojivek. Záněty nejsou běžné, pokud k nim však dojde, mají charakter akutního zánětu s velkým množstvím hnisu lKvůli přenosu kapavky se v porodnicích provádí tzv. crédéizace (kapání septonexu, dříve dusičnanu stříbrného, do oka) lMoraxella lacunata a příbuzné druhy způsobují zejména záněty očního koutku. Tato bakterie se jmenuje podle švýcarského očního lékaře Victora Moraxe 6.G– bakterie: Enterobakterie 29 salmonella_ec http://www.fehd.gov.hk Základní charakteristika lEnterobacteriaceae je klinicky nejdůležitější čeleď gramnegativních tyčinek (ale důležitá je i pro ne-klinická odvětí mikrobiologie) lNázev – od řeckého „enteron“ = střevo – napovídá, že mají vztah ke střevu. Mají ho ale různý: některé (Escherichia coli) jsou přítomny ve střevě zdravých lidí a neškodí, jiné (salmonely) tam dělají průjmy lA aby to bylo ještě složitější: někdy mohou dělat průjmy a jiné nemoci i ty jinak neškodné, jako je E. coli (například 2011 – epidemie v Německu). Také se můžou dostat mimo střevo a způsobovat například močové infekce (E. coli je vůbec nejčastějším původcem zánětů močového měchýře!) Přehled enterobaktérií Patogenita Příklady Systémová Yersinia pestis (původce moru), tyfové salmonely Střevní jiné salmonely, yersinie, shigely Podmíněná okolnostmi (faktory aj.) E. coli, klebsiely, enterobaktery, protey a mnoho dalších Téměř nulová Mnoho druhů, například Pragia fontium a Budvicia aquatica 15 SEMA pigment Červeně pigmentovaný kmen serracie my.opera.com/MCOB/albums/show.dml?id=46597 13 Korneální vřed způsobený ESCO Enterobakterie a oko www2.mf.uni-lj.si Enterobakterie nemají specifický vztah k oku. Mohou ale občas způsobovat infekce částí oka. Zde například vidíte rohovkový vřed, způsobený kupodivu „hodnou“ bakterií Escherichia coli. 7. Vibrionaceae 46 cholera http://bepast.org Základní a klinická charakteristika lVibrionaceae je čeleď gramnegativních tyčinek blízká enterobakteriím. Nejsou to ale rovné, ale zahnuté tyčinky, a jsou výrazně pohyblivé lVibrio cholerae způsobuje choleru. To je onemocnění s vodnatým průjmem, pacient může i umřít na odvodnění těla. Dnes už se vyskytuje spíše jen mimo Evropu. V rámci druhu existují různé kmeny, které se liší mírou virulence. lHalofilní vibria a příslušníci rodu Aeromonas způsobují občasné infekce ran např. při kuchání ryb nebo při koupání s otevřenými ranami (u vibrií jde o koupání ve slané vodě, u aeromonád ve vodě sladké) 7. Gramnegativní nefermentující bakterie 06 P Bylo nevlídno, že by PSAE ven nevyhnal… (PSAE – v laboratoři užívaná zkratka pro Pseudomonas aeruginosa) textbookofbacteriology.net Základní a klinická charakteristika lJe to skupina kultivačně nenáročných, většinou striktně aerobních (kyslík vyžadujících) gramnegativních tyčinek lVětšina z nich jsou tyčinky, ale rod Acinetobacter jsou kokotyčinky až koky! lNa rozdíl od enterobakterií nefermentují glukózu (odtud název) a většinou ani jiné cukry. Štěpí je aerobní respirací. Potřebují tedy kyslík, ale ne moc živin lJsou to původně hlavně patogeny rostlin. Rostou pomalu a jejich teplotní optimum je nižší. lPro člověka jsou významné jako původci nozokomiálních (nemocničních) nákaz Vztah „nefermentujících“ k oku lPseudomonády mohou záněty rohovky. Častěji ovšem v nemocničním prostředí u oslabených osob. Pseudomonády totiž většinou nenapadají zdravého člověka, ale jen takového, který je oslabený nějakou základní chorobou, nebo je například popálený, má proleženiny a podobně. lVýjimečně by podobným způsobem mohly způsobit infekci částí oka i jiné bakterie z této skupiny 8. Vibrionaceae 46 cholera http://bepast.org Základní a klinická charakteristika lVibrionaceae je čeleď gramnegativních tyčinek blízká enterobakteriím. Nejsou to ale rovné, ale zahnuté tyčinky, a jsou výrazně pohyblivé lVibrio cholerae způsobuje choleru. To je onemocnění s vodnatým průjmem, pacient může i umřít na odvodnění těla. Dnes už se vyskytuje spíše jen mimo Evropu. V rámci druhu existují různé kmeny, které se liší mírou virulence. lHalofilní vibria a příslušníci rodu Aeromonas způsobují občasné infekce ran např. při kuchání ryb nebo při koupání s otevřenými ranami (u vibrií jde o koupání ve slané vodě, u aeromonád ve vodě sladké) 9. Kampylobakter a helikobakter 35 10 http://biology.plosjournals.org Základní charakteristika lCampylobacteriaceae jsou zahnuté nebo i vícekrát zprohýbané gramnegativní tyčinky lJsou růstově náročné, nerostou na běžných kultivačních půdách lJsou zahnuté (Campylobacter) nebo dokonce několikrát zprohýbané (Helicobacter). lCampylobacter způsobuje průjmové onemocnění, podobně jako salmonela lHelicobacter se podílí na zánětech žaludku (gastritidách) a žaludečních vředech; onemocnění je ale takzvaně multifaktoriální, nedá se říci, že by ho helikobakter přímo způsobil. Schopnost přežívat v žaludku mu dává tvorba ureázy 10. Čeleď Pasteurellaceae 14 HEIN Základní charakteristika lPasteurellaceae je další čeleď kultivačně náročných gramnegativních tyčinek lPasteurella je původcem hnisavých zánětů v ranách po pokousání psem (vyskytuje se totiž v psích tlamách lHaemophilus má vztah k dýchacím cestám. Haemophilus influenzae může způsobovat záněty příklopky hltanové i záněty mozkových blan, ale může také „sedět“ v hltanu úplně zdravého člověka. Ostatní hemofily jsou spíše náhodně nalézány v hltanu i jinde. Vztah k oku lHaemophilus influenzae, stejně jako další bakterie se vztahem k dýchacím cestám, je poměrně častým původcem zánětů spojivky, rohovky, ale může také kontaminovat kontaktní čočky lPřenos je především kontaminovanýma rukama, kterýma si nemocný mne oči 11. Legionelly, brucelly, bordetelly a franciselly 30 Brucella melitensis http://pathport.vbi.vt.edu Základní charakteristika lVšechny tyto bakterie jsou kultivačně náročné. Nedají se snadno pěstovat. lZpůsobují různá ne moc častá, ale důležitá onemocnění: –legionela – legionářská nemoc (zápaly plic u starších a oslabených osob, zdrojem mikrobů bývá klimatizace a rozvody vody, zejména teplé) –brucela – škaredé vředy u lidí, pracujících se zvířaty (jeden druh je od krav, další od prasat a třetí od ovcí a koz) –bordetela je původcem černého kašle –francisela je původcem takzvaného „zaječího moru“, který může postihovat buď rány na kůži, nebo plíce [USEMAP] Ostatní bakterie 06 Clostridium_botulinum 12. Klostridia http://de.wikipedia.org 08a clostridium_tetani_pozadí Úvod: Mikulecké pole trochu jinak 08 clostridium_tetani_1s lMikulecké pole lhluboko zorané lNejedno Clostridium tetani lv tom poli je schované lV poli je schované lzalezlé ve spoře lČeká až syneček nějaký lto pole zas pooře… S takým klostridiem Nedobře kočkovat Nechaj sa, synečku zavčasu pořádně přeočkovat… (Zpívá se jako normální Mikulecké pole od Fanoša Mikuleckého) www.biotox.cz Základní charakteristika lKlostridia jsou G+ sporulující tyčinky. Jsou také striktně anaerobní, některá dokonce ve vegetativní formě (= opak endospory) snášejí ještě méně kyslíku než nesporulující anaeroby. Tvoří ale endospory, a pak mohou přežívat nejen kyslík, ale i „mnohem horší věci“ lMohou takto přežít dlouhodobé vyschnutí, vysoké teploty či desinfekci. Jsou ale o něco méně odolné než spory bacilů. lEndospory mohou mít různou polohu v rámci mateřské buňky, což lze využít v diagnostice lKlostridiové oční infekce jsou výjimečné Klostridia – přehled lJe potřeba si uvědomit, že i klostridia se úplně normálně podílejí na běžné střevní mikroflóře. Problém nastává, pokud se přemnoží, dostanou tam, kam nemají, vyskytne se kmen produkující velké množství toxinu apod. C. tetani Původce tetanu C. botulinum Producent botulotoxinu Clostridium perfringens, C. septicum, C. welchii a aj. Klostridia plynatých snětí (+ enteropatogenita) C. difficile Enteropatogenní 09 clostridium_tetani_2s www.biotox.cz 50 Bacteroides_ureolyticus http://pharmacie.univ-lille2.fr Bacterioides ureolyticus 13. Nesporulující anaeroby Společné charakteristiky nesporulujících anaerobů lJsou to bakterie, které nesnášejí kyslík (proto anaeroby) a přitom netvoří endospory – na rozdíl od klostridií (proto nesporulující aneroby). lMohou existovat všechny možné kombinace z hlediska buněčné stěny a tvaru (anaerobní G+* koky, G– koky, G+ a G– tyčinky) lI když jejich definice je, že nesnášejí kyslík, ve skutečnosti většina z nich nějaká malá množství kyslíku přece jen tolerují lVětšinou u nich není jeden patogen, ale spíš se projevují jako směs různých druhů G+ = grampozitivní, G– = gramnegativní Klinické charakteristiky lVyskytují se jako běžná flóra: –v tlustém střevě, kde tvoří 99 až 99,9 % (dle různých údajů) celkového objemu mikrobů, je jich tam kolem jednoho kilogramu –v ústech, kde mohou žít díky biofilmu – jsou do něj zavzaty tak, aby neměly přímý přístup ke vzduchu, které by je ohrožoval –v pochvě, kde nejsou přítomny u všech žen, ale uvádí se, že asi 70 % žen nějaké anaeroby v pochvě má a považuje se to za normální stav; jen pokud se zde přemnoží, léčí se, ale i tady jde spíš jen o poruchu rovnováhy mezi mikroby než o vyložený zánět způsobený některým z nich 14. Mykobakteria, aktinomycety, nokardie 08 mycobacterium-tuberculosis-299290 http://www.genomeindia.org Základní charakteristika lAcidorezistentní bakterie se vyznačují zvláštním typem buněčné stěny. Je odvozena od grampozitivní stěny, ale obsahuje velké množství mykolových kyselin (v podstatě vosků). Mají i jiné zvláštnosti – přežívání uvnitř hostitelských buněk, odolnost vůči kyselinám, louhům i desinfekci apod. lMezi acidorezistentní tyčinky patří zejména mykobakteria, tedy původci tuberkulózy (TBC) i jiných nemocí lČástečně acidorezistentní jsou rody Actinomyces a Nocardia Klinická charakteristika lZpůsobují specifická onemocnění, odlišná od onemocnění působených jinými mikroby lZejména tuberkulóza má specifický průběh, také imunitní reakce je zvláštní (převažuje buněčná imunita) lLepra je rovněž velmi zvláštní onemocnění lAtypická mykobakteria způsobují choroby s nálezem tzv. granulomů lAktinomycety a nokardie vyvolávají hnisavá onemocnění různých tkání lVšechna zmíněná onemocnění trvají dlouho lV oku způsobují výjimečně onemocnění sítnice či slzního kanálku 02a borrelia gemi.mpl.ird.fr Základní charakteristika 14 hechemy2 www.wadsworth.org lSpirochety jsou bakterie s gramnegativním typem buněčné stěny, avšak nebarví se Gramovým barvením, protože jsou velmi tenké lPoměr délky a tloušťky je u nich mnohem větší než například u helikobakterů lMohou mít nepravidelné závity (Borrelia), pravidelné závity (Treponema), případně může jít o jemnou spirálu s konci zahnutými dovnitř (Leptospira) lJsou mikroaerofilní, to ale pro praxi nemá význam, protože se nekultivují Klinická charakteristika lNěkteré spirochety mohou být součástí běžné flóry. Treponema denticola je přítomna v ústech, zejména v oblasti dásně. lZa klasické patogeny se ovšem považuje především Treponema pallidum (původce pohlavní nemoci – syfilis), borrelie (způsobují lymeskou borreliózu, ale některé také návratné horečky) a leptospiry (leptospiróza je nemoc získaná od myší, potkanů a jiných hlodavců) Treponema pallidum lJe to původce syfilis, klasické pohlavní nemoci, která se stále ještě i u nás vyskytuje, a to nijak vzácně lNemoc v prvním stádiu probíhá lokálně (na pohlavních orgánech, méně často např. v ústech), ale druhé a zejména třetí stadium znamená generalizaci, tj. zasažení celého těla lOko může být také zasaženo, ale infekce jsou spíše vzácné. Mohou postihovat např. duhovku 01 2SL31-mycoplasma 16. Mykoplasmata http://www.unmc.edu/dept/biochemistry Základní charakteristika lzvláštní skupina bakterií – Mollicutes – "ty s měkkou kůží" lnemají buněčnou stěnu. lnelze stanovit jejich tvar, který může být kulatý, oválný či vláknitý. lu člověka jsou významné rody Mycoplasma a Ureaplasma lnejmenší organismy, které ke svému růstu nepotřebují cizí buňku lněkolikrát menší než běžné bakterie Klinická charakteristika lMycoplasma pneumoniae je jedním z možných původců atypických pneumonií, tj. zánětů plic s maximem plic nikoli ve sklípcích, ale ve tkáni mezi nimi lMycoplasma hominis a Ureaplasma urealyticum jsou původci urogenitálních nákaz lOční infekce jsou možné, ale nejsou časté 31 stuart1 www.bio.umass.edu Základní charakteristika lpovinně nitrobuněční parazité. ljsou to přesto bakterie, v mnohém blízké gramnegativním lod plnohodnotné bakterie, se liší především neschopností vyrobit adenosintrifosfát lmají ale buněčnou stěnu. 27 chlamydia www.roche.com Chování chlamydií lnechají se pohltit hostitelskou buňkou lv ní se namnoží lpak jsou z buňky vypuzeny nebo ji rozloží 20 růstový cyklus ghlamydií /info.fujita-hu.ac.jp Klinická charakteristika lZpůsobují zejména dýchací, oční a urogenitální infekce v závislosti na druhu a případně antigenním typu bakterie (viz dále). lČasto se na chlamydie svádějí i různé potíže, které s nimi ve skutečnosti nemusí mít nic společného (a nález protilátek proti chlamydiím je důsledek kdysi prodělané infekce) lCo se týče přenosu infekce, plicní chlamydie se přenášejí vzduchem, oční kontaktem, urogenitální hlavně pohlavně 21 chlamydiový antigen v cytoplasmatické inkluzi 23 Chlamydia /info.fujita-hu.ac.jp www.uni-duesseldorf.de Chlamydia trachomatis lonemocnění závisí na serotypu*: lSerotypy L1, L2, La2 a L3 –vyvolávají tropickou pohlavní nemoc - lymphogranuloma venereum. lSerotypy D až K –způsobují pohlavně přenosná onemocnění ve vyspělých zemích –často bez příznaků –možné záněty různých částí pohlavního ústrojí –možná neplodnost –mohou též způsobit záněty spojivky – paratrachom 29 kep_zseb www.medimix.hu *Serotypy se v rámci jednoho duhu vzájemně liští hlavně antigeny. Chlamydia trachomatis lSerotypy A, B, Ba a C –způsobují trachom – nejčastější příčinu slepoty v rozvojových zemích –postižen téměř každý desátý obyvatel zeměkoule (tj. asi půl miliardy lidí!) –začíná jako zánět spojivek –slepota přichází během 25–30 let –přenos dotykem a nespecifickými přenašeči (mouchy). 16 Rickettsia_prowazekii 18. Rickettsie a některé další organismy www.nature.com Základní charakteristika lPodobně jako chlamydie odebírají z hostitelských buněk ATP a navíc i jiné živiny lJsou rovněž povinně nitrobuněčnými parazity lPři výzkumu rickettsií přispěl badatel Stanislaus Prowazek z Jindřichova Hradce lNěkteré druhy, dříve považované za příbuzné rickettsií, se dnes za příbuzné nepovažují, dokonce nejde o povinně nitrobuněčné parazity. Všechny jsou to ale drobné, obtížně kultivovatelné bakterie lZpůsobují různé choroby, často horečnaté a často přenášené členovci Foto: Mikrobiologický ústav Mikrokoky a kocurie Děkuji za pozornost 2 [USEMAP]