Mikroby a lidské tělo Mikrobiologie a imunologie – RV2BP_MIKR Ondřej Zahradníček zahradnicek@fnusa.cz, 777 031 969 Abych se představil l MUDr. Ondřej Zahradníček l povolání: klinický mikrobiolog, asistent na LF MU; učíme u nás bakalářské obory, mediky, zubaře i studenty PřF a nyní tedy i PedF l budou se střídat přednášky a cvičení l zájemci se u mne mohou přihlásit a mohou se přijít podívat přímo k nám Učební materiály l Odpřednášené prezentace budou vyvěšeny ve Studijních materiálech předmětu l Tamtéž budou do týdne visí skripta; omlouvám se, že tam dosud nevisí l V případě zájmu mohu dodat různé další materiály Náš ústav V naší praktikárně Mikroby a lidské tělo l Současné děti vědí často velmi mnoho o zvířatech v ZOO, o rostlinách v zahradě i v lese, díky naučným seriálům vědí i něco o evoluci, o buňce, i o orgánových systémech lidského těla l Vědí ale málo o organismech, které žijí v nich samých; pokud už se dozvědí něco o mikrobech, jsou to spíše organismy z potoka či z lesní hrabanky než ty, které osidlují je samé Mikroby v lidském těle l Každý z nás si s sebou neustále nosí přibližně kilo mikroorganismů. Nejvíc je jich ve střevě. Proto taky je těch mikroorganismů, co s sebou máme, o něco víc, když jdeme „na velkou“, ne když se odtamtud vracíme J l Kromě toho neustále potkáváme různé mikroby, které nás přechodně osidlují a mohou být na povrchu našeho těla nebo uvnitř něj nalezeny l A konečně jsou tu i mikroby, které nám škodí a způsobují infekční nemoci či různé záněty Jsou vlastně hodné, nebo zlé? l Mach a Šebestová se ocitli v krku svého spolužáka, aby zabíjeli zlé bakterie. Obecně představa mnoha laiků je, že bakterie jsou něco zlého, škodlivého, způsobujícího nemoc l Ve skutečnosti z tzv. „klinicky významných mikrobů“ jsou mnohé buď neškodné, anebo školí jen za určitých okolností: například když se přemnoží a dostanou se tam, kam nemají Kdo zkoumá mikroby l Mikroby se zabývají mikrobiologové. Mikrobiologie spadá pod biologické vědy a jako taková se studuje na přírodovědeckých fakultách l Mikroby lidského těla se zabývají kliničtí mikrobiologové. Klinická mikrobiologie je přechodný obor mezi biologickými a lékařskými vědami. Kliničtí mikrobiologové jsou proto dílem lékaři a dílem přírodovědci, případně jiní odborníci Kdo jsou mikrobiologové Co zkoumají kliničtí mikrobiologové l Kliničtí mikrobiologové ani tak nezkoumají mikroby, od toho jsou mikrobiologové „classic“, ti, kteří dělají analýzy DNA a hledají vzájemné příbuzenské vztahy mezi mikroby, jejich vlastnosti a složení l Kliničtí mikrobiologové spíše zkoumají (někdy velmi křehké J) vztahy mezi mikrobem a jeho hostitelem. Klinického mikrobiologa většinou nezajímá izolovaná Escherichia coli, ale spíše třeba Escherichia coli adherovaná na stěnu močového měchýře. Escherichia coli v močovém měchýři Klinická mikrobiologie Klinická mikrobiologie a imunologie l Klinická mikrobiologie se jako samostatný obor odštěpila začátkem 20. století z patologie. Do té doby se diagnostikou mikrobiálních původců ve vzorcích pacientů zabývali patologové l O 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. Co je to mikrob l Musí to být živé. Zrníčko prachu není mikrob, i když je mikroskopické l Musí to být mikroskopické. Žirafa není mikrob, i když je živá Z druhé podmínky se připouštějí výjimky. Třeba tasemnice patří do mikrobiologie přesto, že mohou mít deset metrů. Ale jejich vajíčka jsou mikroskopická. Co jsou všechno mikroby l Mikroby jsou tedy například mikroskopické řasy a sinice, archea (dříve archeobaktérie), různé organismy schopné vydržet hluboko pod mořem nebo v extrémních podmínkách horkých pramenů l Jako klinického mikrobiologa mne tyto mikroby neživí, přesto musím uvést, že jsou zajímavé a úžasné Co tyhle mikroby umí l Přežívají v moři v hloubce 10 km l Přežijí i teploty kolem 110 stupňů Celsia l Vydrží značnou radioaktivitu l Jsou schopny místo kyslíku „dýchat“ síru či dusík (zkrátka, mají jiný akceptor elektronů než atom kyslíku) l Mnoho věcí ovšem umějí i mikroby lékařsky významné, jak si povíme dále Třídění živých organismů l Priony – neobsahují DNA, většinou se vůbec nepovažují za živé organismy l Viry a bakteriofágy l Buněčné organismy – Archea (archeobakterie) – Eubacteria (eubakterie) – Eucarya (eukaryotní organismy) l jednobuněčné l mnohobuněčné Klinicky významné mikroby l Klinicky 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 l Každý organismus má své klinicky významné mikroby: člověk, každý druh zvířete či rostliny. Dokonce i mikroby (třeba bakterie) mají své mikroby (bakteriofágy). Hlavní klinicky významné mikroby l Viry (a priony) l Bakterie (třeba streptokok nebo Escherichia) l Houby (kvasinky a plísně) l Paraziti – přesahují pojem mikrob: – Vnitřní paraziti l Prvoci (třeba původce malárie) l Motolice (třeba motolice jaterní) l Hlístice (třeba roup nebo škrkavka) l Tasemnice (třeba tasemnice dlouhočlenná) – Vnější paraziti (vši, blechy, štěnice) Rozdělení bakterií 1 l podle 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 l podle tzv. Gramova barvení (dáno typem buněčné stěny) – grampozitivní – barví se modře – gramnegativní – barví se červeně – Gramem se nebarvící – jiný typ stěny či bez stěny Rozdělení bakterií 2 l podle 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) l v praxi často jen aerobní / anaerobní Proč je dobré znát přehled mikrobů l Pokud umíme mikroba zařadit (alespoň rámcově: je to bakterie, kok, grampozitivní) znamená to, že můžeme odhadnout jeho základní vlastnosti a vhodný způsob léčby l Zařazení mikroba do systému se bohužel většinou nedá odvodit. Jsou situace, kdy hýžďové svalstvo je důležitější než mozek J Listeria monocytogenes Co nás zajímá o mikrobech Co nás zajímá o klinicky významných mikrobech Morfologie bakterií l Koky ve dvojicích (diplokoky), v řetízcích a ve shlucích (neříkejme raději „streptokoky“ a „stafylokoky“, bylo by to matoucí) l Tyčinky 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 l Spirochety – tenké spirálovité bakterie l Beztvaré bakterie, například mykoplasmata (nemají buněčnou stěnu, takže nemají tvar) Zprohýbaná tyčinka – helikobakter Spirochety Typ buněčné stěny l Grampozitivní bakterie mají tlustou a jednoduchou buněčnou stěnu. Jsou odolné hlavně mechanicky. Při barvení podle Grama jsou fialové. Například stafylokoky. l Gramnegativní bakterie mají tenkou, ale o to složitější buněčnou stěnu. Jsou odolné hlavně chemicky. Při barvení podle Grama jsou červené. Například escherichie. l Gramem se nebarvící bakterie buněčnou stěnu nemají (mykoplasmata) nebo ji mají hodně jinou (mykobakteria). Grampozitivní Bakterie s bičíky (Escherichia coli) Pouzdro a biofilm l Pouzdro obklopuje jednotlivou bakterii, popř. dvojici. Není to už integrální součást bakteriální buňky, spíš nánosy molekul (většinou polysacharidů), které buňku chrání l Biofilm je souvislá vrstva, vzniklá z bakterií, jejich pouzder a dalšího materiálu. Biofilm je mnohem odolnější než jednotlivá bakterie, žijící v tzv. planktonické formě. O biofilmu bude řeč dále Neobarvené pouzdro V barvení dle Burriho byly nabarveny bakterie na červeno a pozadí dobarveno tuší; mikroskopista pak tuší pouzdro tam, kde se nic neobarvilo Sporulace l Sporulace je něco jako zimní spánek, ale mnohem dokonalejší než je zimní spánek zvířat. Opakem spory je vegetativní forma života buňky l Spory přežijí velmi vysoké teploty, vyschnutí, desinfekci a podobně l Spora 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 l V extrémních podmínkách vegetativní buňka hyne a zůstane pouze spora l Za příznivých podmínek spora vyklíčí l Nepleťme si spory bakterií a spory hub! Spory jsou biochemicky neaktivní, samy o sobě se nebarví při téměř žádném barvení Fyziologie a metabolismus bakterií l Tak jako každý organismus, i bakterie mají svůj katabolismus a anabolismus l Katabolismus 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 l Každá bakterie má svou generační dobu l Za jednu generační dobu jsou z jedné dvě, za desetinásobek je z jedné bakterie 1024 bakterií (teoreticky) a podobně l Ideální množení by existovalo pouze kdybychom neustále přidávali živiny a popř. kyslík a odebírali odpadní produkty l Pozor, 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 Životní podmínky bakterií l Pro život bakterií jsou nutné určité podmínky l Tyto podmínky musíme splnit také v případě, že chceme bakterie uměle pěstovat (třeba proto, abychom je přitom mohli určovat) l Nestačí takové, aby bakterie přežívala. Musí být i schopna se množit l Na druhou stranu, pokud s bakteriemi bojujeme (při desinfekci, sterilizaci), nestačí obvykle potlačit jejich množení, ale musíme je úplně zahubit. Životní podmínky – pokračování l Podmínky musí být splněny, co se týče teploty, pH, koncentrace solí a mnoha dalších věcí l Nepůsobí přitom jednotlivě, kombinují se Vztahy mezi organismy obecně Ekologie je věda o vztazích mezi organismy navzájem a mezi organismy a prostředím Symbióza v širším slova smyslu znamená jakékoli těsné soužití dvou rozdílných organismů Symbióza v užším smyslu znamená pouze vzájemně prospěšné soužití obou organismů (také mutualismus, oba partneři mají ze soužití užitek a často nemohou mimo ně přežít, např. houba + řasa = lišejník) Případ, kdy jeden organismus druhému škodí, se pak nazývá antibióza (a případná látka za ni zodpovědná je antibiotikum) Vztah může být také indiferentní Potravní vztahy dvou organismů Komenzalismus – „sdílení jídelního stolu“ (mensa). Například potraviny, které sníme, využívají i mikroby našeho střeva Saprofytismus – využívání odumřelých částí organismů či celých odumřelých organismů (odloupaných epitelií či celých mrtvých těl) Predace – organismus se živý jiným živým organismem (lev – antilopa) Parazitismus – případ, kdy jeden organismus žije na úkor druhého a napadá jeho živé buňky, ne však s cílem rychlého usmrcení (jako u predace), ale s cílem dlouhodobého přežití tímto způsobem (jmelí – stromy). Sem patří i mnohé medicínsky významné mikroby. Vztah parazit ´ hostitel Je dynamický a je ovlivňován prostředím parazit hostitel prostředí Pro parazita je zpravidla nejvýhodnější situace, kdy hostitel přežije, ale nesnaží se parazita zbavit Pro hostitele je ale živení parazita nevýhodné, snaží se ho tedy zbavit – zničit, odstranit, nebo aspoň lokalizovat Zkusme tedy shrnout l Z hlediska klinické mikrobiologie je významný vztah mikroorganismus – makroorganismus (což může být člověk, ale také zvíře či rostlina) l Může jít o symbiózu, neutrální vztah či antibiózu l Často se používají i termíny z potravních řetězců (komenzalismus, saprofytismus, parazitismus). Virulentní mikroby jsou zpravidla – ale ne vždy – parazitické l Ne vždycky se dají mikroby jednoduše „zaškatulkovat“. Často záleží na okolnostech, jestli bude mikrob „zlý“ nebo „hodný“ Interakce mikrob – makroorganismus: mikroby napadající člověka l Mikroorganismy, 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. l Makroorganismus se mikrobům brání řadou různých způsobů. Jde vždy o to, zda se více prosadí faktor virulence mikroba, nebo mechanismus obranyschopnosti makroorganismu Patogenita mikroorganismů l Existují mikroby nepatogenní – neschopné vyvolat nemoc. Většinou jsou to ty, které vůbec nejsou schopny do organismu proniknout. l Existují 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 l Existují i mikroby obligátně patogenní, které vyvolávají nemoc vždy, když se dostanou do těla v dostatečném počtu a vhodným způsobem Předpoklady patogenity 1) Přenosnost z hostitele (zdroje) na další organismus (osobu) 2) Nakažlivost – schopnost narušit obranu hostitele 3) Virulence – schopnost mikroba nějak poškodit hostitele. Faktory 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 Virulence 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. Patogenita 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 Hodné mikroby: běžná mikroflóra l Mnoho mikrobů nám pomáhá. Tím, že osidlují naše sliznice, zabrání tomu, aby je osídlily zlé patogenní mikroby. Některé pomáhají i jinak l Nejvíc, asi kilogram, je jich v tlustém střevě l Hodně mikrobů je i v dutině ústní a v hltanu l U žen je mikrobní ekosystém v pochvě l I přes relativní nedostatek vody má svoji mikroflóru také kůže (poněkud se liší na různých místech) Mikroflóra jako ekosystém l Kdysi 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 l Podobně 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 l Vstupní brána infekce (kudy mikrob pronikl) l Forma infekce – podle rozsahu – lokální / celková – podle vyjádření průběhu – bezpříznaková / příznaková – u infekce s příznaky dále průběh abortivní – typický – komplikovaný l Vylučování mikrobů z těla V podstatě je plynulý přechod mezi infekcí, bezpříznakovou kolonizací a běžnou flórou. Co ovlivňuje formu infekce l na straně mikroba: vybavenost faktory virulence (může být dána třeba i tím, že mikrob sám je napaden bakteriálním virem – bakteriofágem) l na straně makroorganismu: stav imunity, stav anatomických bariér, hormonální rovnováha, případné základní onemocnění a spousta dalších věcí l forma vzájemného setkání mikroba a makroorganismu Biofilm Co je to biofilm l Biofilm je jeden ze způsobů života bakterií. Je to způsob, kdy bakterie tvoří souvislou vrstvičku na určitém povrchu l Opakem biofilmu je planktonická forma života bakterie l Biofilm se v přírodě vyskytuje velice často. Biofilm je to, na čem v létě uklouzneme v.rybníce, když šlápneme na kámen l Biofilm může být jednodruhový, častěji však bývá vícedruhový l Mohou se na něm podílet bakterie, kvasinky, řasy a různé jiné mikroorganismy Biofilm: dobrý, nebo zlý? l Běžná mikroflóra se vyskytuje zpravidla více či méně ve formě biofilmu. Takový biofilm je pro hostitele pozitivní a poskytuje mu ochranu před patogeny. l Problém však je, pokud se ve formě biofilmu vyskytnou patogenní mikroorganismy a pokud dojde k narušení rovnováhy mezi mikroby a hostitelem. l Závažný a nebezpečný bývá zejména biofilm vzniklý na umělých površích v organismu (katetry, implantáty a podobně) Píseň běžné flóry My jsme skvělá flóra běžná k našemu člověku něžná osídlíme povrchy číháme tu na mrchy Scházíme se každý pátek za účelem tvorby látek z kterých vzniká biofilm pevnější než dub i jilm! (Píseň běžné flóry, in: O. Zahradníček – Advent v dutině ústní. Zkráceno) Vznik biofilmu l Na začátku je pevný povrch a plovoucí bakterie + l Bakterie adheruje na povrch l Následuje agregace dalších bakterií l Bakterie začnou produkovat polysacharidovou matrix l Až vznikne třídimenzionální struktura zvaná biofilm Význam tvorby biofilmu u bakterií Bakterie mohou lépe regulovat početnost populace – v rámci biofilmu se totiž informují produkcí určitých látek (tzv. quorum sensing) Bakterie se stávají odolnější vůči vnějším vlivům: – desinfekčním prostředkům – antibiotikům – imunitní reakci hostitele Biofilm tvoří jak bakterie běžné flóry (z hlediska organismu spíše pozitivní), tak i patogeny. Patologický biofilm – příběh l Muž, 58 let, v roce 2001 zaveden kardiostimulátor, v roce 2002 opakovaně hospitalizován na interním oddělení s teplotami nejasné etiologie, vzestup zánětlivých markerů l V kultivaci krve (hemokultivaci) prokázán S. epidermidis s velmi dobrou citlivostí l Několikrát dlouhodobě přeléčován vysokými dávkami antibiotik v kombinacích (oxacilin, gentamicin, rifampicin, cefazolin, cefalotin, klindamycin) Příběh – pokračování l Zpočátku vždy dobrá odezva, poté se objevují ataky teplot i v průběhu terapie. l Při vyšetření přes jícen nález vegetace na komorové elektrodě o velikosti 1,5 × 1,5 cm. l Kardiologové opakovaně odmítají odstranění kardiostimulátoru. Nasazena kombinace antibiotik oxacilin + gentamicin + rifampicin, pacient v dobrém klinickém stavu. l Znovu však dochází k vzestupu teplot a zvýšení CRP. Nasazena terapie vankomycin + rifampicin, po zlepšení stavu je pacientovi odstraněn trombus a vyměněna elektroda (pod clonou ATB), to vede k.celkovému zlepšení stavu pacienta. Viníkem byl biofilm Biofilm a antibiotika l Pokud jsou bakterie ve formě biofilmu, nemusí antibiotika „zabrat“, i když klasické metody in vitro citlivosti dávají léčbě šanci. l I přesto, že laboratorní metody (vyšetření citlivosti, nebo dokonce i tzv. „MIC“) vykazují možnost úspěchu, v praxi bývá léčba neúčinná, nebo účinkuje jen dočasně. Biofilm a mikrobiologická diagnostika l Protože dnes víme, že biofilm existuje a je důležitý, nemůžeme se tvářit, že tomu tak není. Biofilm ovlivňuje mikrobiologickou diagnostiku v.následujících bodech: – Pokud předpokládáme tvorbu biofilmu, je třeba to zohlednit při zpracování materiálu (např. u katetrů) – Je možné přímo detekovat tvorbu biofilmu, resp. sklon bakterií tvořit biofilm – Je možné (a užitečné) určovat hodnoty MBIC a MBEC. Kultivace bakterií tvořících biofilm Klasické zpracování katetrů l Klasická kultivace v bujonu: katetr se vloží do tekuté půdy a kultivuje 24 h. Je-li po této době bujon zakalený, je vyočkován na pevnou půdu a případné bakterie identifikovány. l Co se stane: Uvolní se bakterie v planktonické formě. Bakterie ve formě biofilmu se uvolní málo nebo vůbec. l Vzhledem k použití bujónu jako pomnožovací půdy nevíme nic o kvantitě (kontaminace × infekce). Nové možnosti zpracování katetrů l Semikvantitativní metoda: Bujon se oválí po povrchu pevné půdy. Co se stane: zmapujeme povrch katétru a semikvantitativně posoudit nález, nevypovídá však o bakteriích uvnitř a bakterie se nemusí uvolnit z biofilmu. l Sonifikace: biofilm rozbijeme ultrazvukem. Co se stane: rozrušíme biofilm na povrchu i uvnitř katétru. Vyočkování určitého objemu vzorku je kvantitativní metoda, takže dává možnost posoudit množství mikrobů. Možnosti detekce produkce biofilmu u bakterií a kvasinek l Průkaz biofilmu fenotypovými metodami (kultivace na agaru s kongo červení, Christensenova metoda) l Průkaz biofilmu genotypovými metodami Spíše pro výzkumné a výukové účely: Mikroskopie orálního biofilmu l V preparátech barvených Gramem lze pozorovat shluky bakterií (G+ i G- ) a případně buňky makroorganismu (epitelie apod.) l Jiná barvení, např. barvení alciánovou modří Prevence l Prevence nadměrného biofilmu v ústní dutině – Pravidelné čištění zubů a omezení sladkých jídel a nápojů l Prevence katetrových biofilmů – Katétry a kostní cementy z materiálů nepodporujících tvorbu biofilmu, případně s.antimikrobiálními substancemi, např. minocyklin či rifampicin – Proplachy katétrů – Dodržování pravidel asepse, správné dekontaminační postupy apod. Běžná flóra Normální mikroflóra a její význam l Na různých místech lidského těla je přítomna tzv. normální (běžná) flóra či mikroflóra. l Je tvořena komenzálními či saprofytickými mikroby, které jsou hostiteli více či méně prospěšné: – kolonizací příslušné sliznice brání tomu, aby byla osídlena patogeny – podílejí se na stavu mikroprostředí, např. pH – ve střevě likvidují nestravitelné zbytky – mohou mít i další pozitivní efekty pro hostitele (např. tvorba vitamínů střevními bakteriemi) Kde mikroflóra je a kde není l Mikroflóra není ve tkáních, v parenchymu orgánů, v krvi, v mozku ani mozkomíšním moku. Zde je každý nalezený mikrob velmi pravděpodobně patogenem l Mikroflóra není ani v některých dutých orgánech, např. v jícnu, v plicích, v močovém měchýři (kromě starých osob) či v děloze l Mikroflóra je zejména v dutině ústní a hltanu, v tlustém (a zčásti i tenkém) střevě, v.pochvě a v menším množství také na kůži Mikroflóra v průběhu života člověka l Plod nemá žádnou běžnou flóru, po narození zvolna začíná osidlování l Během prvních měsíců a let života se běžná mikroflóra vyvíjí (zejména střevní v souvislosti se změnami potravy) l U žen se mění vaginální mikroflóra v důsledku hormonů při menarche, dále při začátku pohlavního života a pak v menopause l U starších osob dochází k dalším změnám (např. se často ustanoví „běžná flóra“ v močovém měchýři, dříve sterilním) Mikroflóra jako ekosystém l Kdysi 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 l Podobně složitý ekosystém je i třeba střevní mikroflóra. I proto dnes na střevní infekce většinou nedoporučujeme antibiotika, protože systém „rozhodí“ často ještě víc. Přehled běžné mikroflóry Normální osídlení dýchacích cest l Nosní dutina nemá specifickou flóru, přechází tam však mikroflóra z kůže (přední část) a hltanu (zadní část) l V hltanu (stejně jako v ústní dutině) nacházíme ústní streptokoky, neisserie, nevirulentní kmeny hemofilů aj. Mnohé další tam jsou, ale většinou je nevykultivujeme l Plíce a dolní dýchací cesty jsou normálně bez většího množství mikrobů l Na ostatních místech (hrtan) jsou různé přechody (hrtan – jako v hltanu, ale méně) Normální osídlení trávicích cest l Rty znamenají přechod kožní a ústní flóry l V ústní dutině (stejně jako v hltanu) nacházíme ústní streptokoky, neisserie, nevirulentní kmeny hemofilů aj. Mnohé další tam jsou, ale většinou je nevykultivujeme l Jícen a žaludek jsou za normálních okolností bez většího množství mikrobů l V tenkém a zejména tlustém střevě nacházíme zpravidla asi 1 kg anaerobů, dále enterobakterie, enterokoky, kvasinky, někdy i nepatogenní améby l Řiť je opět místem přechodu střeva a kůže Normální situace v ústní dutině l Ústní dutina je i za normální situace velice složitý ekosystém, složený z různých druhů bakterií, usazených materiálů, lidských buněk a dalších složek l Bakterie se v dutině ústní přitom nevyskytují v.nějakém chaosu, ale v komplikovaném, strukturovaném útvaru, zvaném biofilm. V daném případě jde o vícedruhový strukturovaný biofilm, ve kterém např. anaeroby jsou přítomny ve větší hloubce než aerobní bakterie Močové cesty zdravého člověka Ledviny – normálně bez mikrobů Pánvičky ledvinné – normálně bez mikrobů Močovody (uretery) – normálně bez mikrobů Močový měchýř mladých a středně starých osob – normálně bez mikrobů Močový měchýř seniorů – i za normálních okolností může být osídlen mikroflórou, která nečiní problémy a stává se „běžnou flórou“ Močová trubice – normálně bez mikrobů, část přilehlá k ústí však může být osídlena zvenčí Normální stav pohlavních orgánů l Za normálních poměrů nejsou mikroby – U ženy v děloze, vejcovodech, vaječnících – U muže v prostatě, chámovodech, varlatech l Specifickou normální flóru má vagina (laktobacily, příměs různých aerobních i anaerobních mikrobů) l Vulva tvoří přechod vaginální a kožní flóry l U muže je specifický předkožkový vak, vedle kožní flóry jsou tu i např. nepatogenní mykobakteria apod. Normální osídlení kůže l Přestože kůže je pro mikroby nejdostupnější, je její osídlení mnohem chudší než v.případě např. úst, pochvy či tlustého střeva l Mikrob, který chce žít na kůži, musí snášet vyschnutí a vysoké koncentrace solí l Na kůži se tedy normálně vyskytují – koaguláza negativní druhy stafylokoků – zlatý stafylokok – malé množství je normální – korynebakteria a příbuzné G+ tyčinky – malá množství kvasinek Péče o střevní mikroflóru l V rekonvalescenci průjmů, ale i např. po celkové antimikrobiální terapii (kde mohlo dojít k vybití části mikroflóry) je vhodné snažit se o obnovu normálního stavu l Používají se jogurty (nesladké, netučné), kyselé zelí, různé preparáty (Hylac) – Některé obsahují substráty pro „dobré“ bakterie, to jsou prebiotika. – Některé obsahují přímo ty dobré bakterie, to jsou probiotika – Některé obsahují oboje, to jsou symbiotika Péče o vaginální mikroflóru l Také vaginální ekosystém může být narušen antimikrobiální léčbou či nějakým onemocněním l Také zde doporučují „lidové receptury“ např. aplikaci jogurtu do pochvy l Jinak lze doporučit prebiotické či probiotické vaginální čípky l Důležitá je také výživa a úprava hormonálních hladin (antikoncepce) Detekce biofilmu na jazyku J Diagnostika mikrobů Cíle mikrobiologické diagnostiky Odhalení původce nemoci (patogena) Někdy: zjištění citlivosti patogena na antimikrobiální látky (hlavně u bakterií a kvasinek, nedělá se u parazitů a vláknitých hub, u virů je to ve fázi výzkumu) Někdy také: určení faktorů virulence Co je to vzorek Vzorek je to, co je odebráno pacientovi a přichází na vyšetření do laboratoře: l kusový či tekutý materiál ve zkumavce či jiné nádobce (krev, sérum, moč...) l stěr či výtěr na vatovém tamponu, obvykle zanořeném do transportního média. Při diagnostice někdy pracujeme s celým vzorkem. Jindy je nutno získat ze vzorku kmen nebo kmeny patogenních mikrobů. Co je to kmen Kmen je čistá kultura („výpěstek“) jednoho druhu mikroba Kmen získáme jedině kultivací (pěstováním) mikroba na pevné půdě. Kochův objev, že bakterie lze takto pěstovat, měl zásadní význam v dějinách mikrobiologie. Přehled metod l Metody přímé: Hledáme mikroba, jeho část či jeho produkt – Přímý průkaz ve vzorku – pracujeme s celým vzorkem – Identifikace kmene – určení vypěstovaného izolátu l Metody nepřímé: Hledáme protilátky. Protilátka není součástí ani produktem mikroba – je produktem makroorganismu Přehled metod přímého průkazu 1. Mikroskopie Co vidíme v mikroskopu l V případě mikroskopování kmene vidíme jeden typ mikrobiálních buněk l V případě mikroskopování vzorku můžeme vidět – mikroby – nemusí tam být žádné, a může tam být i klidně deset druhů – buňky makroorganismu – nejčastěji epitelie a leukocyty, někdy erytrocyty – jiné struktury, např. fibrinová vlákna, buněčnou drť (detritus) a podobně Typy mikroskopie l Elektronová mikroskopie – u virů; spíše výzkum než při běžném průkazu virů l Optická mikroskopie – Nativní preparát – na velké a/nebo pohyblivé mikroby – Nativní preparát v zástinu (hlavně spirochety) – Fixované a barvené preparáty, například: l Barvení dle Grama – nejdůležitější bakteriologické l Barvení dle Ziehl-Neelsena – např. u bacilů TBC l Barvení dle Giemsy – na některé prvoky Gramovo barvení – princip 1 l Grampozitivní bakterie mají ve své stěně tlustší vrstvu peptidoglykanu mureinu. – Díky tomu se na ně pevněji váže krystalová nebo genciánová violeť… – …a po upevnění této vazby Lugolovým roztokem… – …se neodbarví ani alkoholem. l Gramnegativní bakterie se naopak odbarví alkoholem a dobarví se pak na červeno safraninem. Gramovo barvení – princip 2 2. Kultivace Kultivace (pěstování) bakterií (případně také kvasinek) l Bakterie často pěstujeme na umělých půdách l Bakterie na půdu naočkujeme a poté půdu umístíme do termostatu, většinou nastaveného na 37 °C (pro bakterie významné pro člověka je to většinou optimální teplota – což má logiku) l Za 24 (někdy až 48) hodin půdu vytáhneme a pozorujeme, jak nám bakterie vyrostly l Vláknité houby se pěstují mnohem déle l Viry a paraziti se většinou vůbec nepěstují Kultivace bakterií – podmínky l Bakteriím musíme připravit přijatelné vnější podmínky – teplotu, vlhkost apod. l Některé jsou dány nastavením termostatu, jiné složením kultivační půdy l Používáme různá kultivační média, sloužící k.určitým účelům l Aerobní a fakultativně anaerobní bakterie můžeme pěstovat za normální atmosféry l Striktně anaerobní bakterie vyžadují atmosféru bez kyslíku. Kapnofilní zase zvýšený podíl CO[2]. Připravené kultivační půdy se uchovávají v.chladničce Smysl kultivace bakterií l Proč vlastně v laboratoři bakterie pěstujeme? – Abychom je udrželi při životě a pomnožili. K tomu slouží kultivace na tekutých půdách i na „pevných“ půdách (to jsou půdy, které netečou, jejich základem je většinou agarová řasa) – Abychom získali kmen – pouze pevné půdy – Abychom je vzájemně odlišili a oddělili – používají se diagnostické a selektivní půdy, sloužící k.identifikaci Pojem kolonie l Kolonie je útvar na povrchu pevné půdy. Pochází z jedné buňky nebo malé skupinky buněk (dvojice, řetízku, shluku) l Kolonie je tedy vždy tvořena jedním kmenem. l V některých případech můžeme z počtu kolonií odhadnout počet mikrobů ve vzorku – nebo přesněji počet „kolonii tvořících jednotek“ (CFU) l Popis kolonií má významné místo v.diagnostice Kultivace v praxi l Vzorek se vloží do tekuté půdy nebo nanese na pevnou půdu l U pevné půdy se ho snažíme tzv. mikrobiologickou kličkou rozředit, abychom získali jednotlivé kolonie a mohli dále pracovat s.kmeny mikrobů l Tekuté půdy – jsou půdy pomnožovací – základem je zpravidla hovězí vývar a bílkovinný hydrolyzát – nejdůležitější je peptonová voda, bujón, VL-bujón, selenitový bujón (selektivně pomnožovací) Tekuté půdy Pevné (agarové) půdy l Abychom využili všech výhod, které pevné půdy nabízejí, musíme vzorek (kultivace vzorek à kmen), ale i kmen (kultivace kmen  kmen) dobře rozočkovat. Klasickým způsobem rozočkování je tzv. křížový roztěr. Co se dá popisovat u kolonií l Velikost l Barva l Tvar (okrouhlý…) l Profil (vypouklý…) l Okraje (výběžky..) l Povrch (hladký, drsný) l Konzistence (suchá…) l Průhlednost l Vůně/zápach l Okolí kolonie V případě směsi vytvoří každá bakterie svoje kolonie (při dobrém rozočkování) Pevné půdy Existují různé typy pevných půd l Diagnostické půdy – roste "kdeco, ale různě" (krevní agar, VL krevní agar) – Chromogenní půdy – zvláštní druh diagnostických půd l Selektivní půdy – roste "jen málo co" (krevní agar s.10 % NaCl pro kultivaci stafylokoků) l Selektivně diagnostické půdy – např. Endova (rostou tam jen některé G– bakterie = selektivita + rozlišení bakterií podle štěpení laktózy = diagnosticita) l Obohacené půdy – k pěstování náročných baktérií (čokoládový agar, což je zahřátý krevní agar) l Speciální půdy – mají své zvláštní určení (MH půda pro testy citlivosti kmene k antibiotikům) Půdy diagnostické l Nepotlačují růst žádného mikroba l Zato díky svému složení rozlišují mikroby podle určité vlastnosti l Příkladem je krevní agar ke sledování hemolytických vlastností a VL krevní agar (podobný, ale na anaeroby) l Zvláštním případem půdy chromogenní a fluorogenní Pevné selektivní půdy l Účelem je selektovat (vydělit) ze směsi baktérií pouze určitou skupinu nebo skupiny l Příkladem je agar pro stafylokoky s 10 % NaCl l Někdy je selektivnosti dosaženo přidáním antibiotika. Krevní agar s amikacinem je selektivní pro streptokoky a enterokoky Selektivita hypersolného agaru Příklad selektivně diagnostické půdy – Endova půda Endova půda umí také rozlišit bakterie podle toho, jestli dovedou štěpit laktózu, nebo ne (diagnostická vlastnost). Chromogenní půdy l Chromogenní půdy obsahují barvivo, na které je navázaný specifický substrát à barevnost se ztrácí, není to už barvivo, ale chromogen l Bakterie schopná štěpit specifický substrát změní chromogen zpět na původní barvivo Půdy se používají i k testování citlivosti na antibiotika l V tomto případě se bakterie naočkují po celé ploše a na půdu se nakladou kulaté papírky napuštěné jednotlivými antibiotiky (antibiotické disky). Antibiotika difundují agarem. Je-li kmen citlivý, vytvoří se zóna citlivosti. l Nejčastěji se používá bezbarvá MH půda, na které je zároveň dobře vidět i pigmenty bakterií Postup očkování výtěru z krku Výtěr z krku – reálný výsledek Pěstování anaerobních bakterií 3. Biochemická (a jiná) identifikace kmenů Biochemické identifikační metody l I mezi savci jsou rozdíly. Člověk neumí tvořit vitamin C, někteří savci ano l Bakterii předložíme určitý substrát a zkoumáme, zda ho bakterie pomocí svého enzymu změní v produkt. Produkt se musí lišit od substrátu skupenstvím či barvou. Neliší-li se, užijeme indikátor l Existuje přitom velké množství způsobů technického provedení tohoto typu testů. Možnosti praktického provedení l Rychlé testy (vteřiny až minuty) – Katalázový test – Testy s diagnostickými proužky (oxidáza) l Testy s inkubací (hodiny až dny) – Jednoduché zkumavkové testy – Složité zkumavkové testy – Sady jednoduchých zkumavkových testů – Testy v plastové destičce (miniaturizace) – Jiné testy (např. Švejcarova plotna) Katalázový test l Katalázový test: velmi jednoduchý, do substrátu (roztok H[2]O[2]) rozmícháme bakterie. Bublinky = pozitivita. Princip: 2 H[2]O[2] à 2 H[2]O + O[2] Příklady dalších testů: oxidázový test (diagnostický proužek) Provedení testu v praxi …a další testy Někdy se zkoumají i vzájemné interakce dvou různých bakteriálních kmenů Moderní biochemické testy zahrnují i desítky reakcí l Testy se dělají v důlcích plastových mikrotitračních destiček. l Počet testů v sadách kolísá od sedmi až po více než padesát l Liší se v technických detailech. Vždy je však substrát lyofilizovaný, bakterie se nejprve rozmíchá ve fyziologickém roztoku nebo suspenzním médiu a pak se kape či lije do důlků NEFERMtest 24 Pliva Lachema: do jednoho rámečku lze vložit čtyři trojřádky (čtyři testy, určení čtyř různých kmenů) Zahraniční soupravy 4. Pokus na zvířeti Pokus na zvířeti Pokus na zvířeti býval důležitou součástí diagnostiky v začátcích mikrobiologie. Jsou ale výjimečné případy, kdy se uplatní i dnes. 5. Průkaz nukleové kyseliny Průkaz nukleové kyseliny l metody bez amplifikace nukleové kyseliny (klasické genové sondy) l metody s amplifikací (namnožením) – PCR (polymerázová řetězová reakce) – LCR (ligázová řetězová reakce) l Principiálně se použití v mikrobiologii neliší od použití jinde (např. v genetice) l Nevýhoda – někdy jsou až příliš citlivé, takže se prokáže každá molekula DNA, která mohla třeba „přilétnout odněkud zvenčí“. Citlivost se dnes ale dá omezit. Praktické poznámky l Vzorky, které budou zkoumány metodou PCR, se odebírají poněkud jinak, než vzorky ke kultivaci. Mikrob nemusí nutně přežít, zato je důležité – aby DNA nebyla kontaminovaná nějakou DNA zvenčí – aby vzorek neobsahoval nějakou látku, která přivodí tzv. inhibici reakce l Proto se zpravidla používá suchý tampon, nikoli tampon s transportní půdou l Je nutno pracovat sterilně, a je nutno používat netalkované rukavice (talek může inhibovat reakci) 6. Průkaz antigenu + průkaz protilátky Metody založené na interakci antigen – protilátka l O antigenech a protilátkách bude řeč příště, dohromady s obranyschopností těla proti mikrobům l Prozatím budiž jen řečeno, že můžeme detekovat antigen pomocí protilátky, anebo protilátku pomocí antigenu Shrnutí: Práce laboratoře v praxi Práce laboratoře v praxi l Do laboratoře přijde vzorek l K nepřímému průkazu jsou přijímány vzorky séra (kde hledáme protilátky) l K přímému průkazu jsou přijímány vzorky z těch míst na těle, kde předpokládáme infekci: nejčastější jsou výtěry z krku a nosu, vzorky moče a stolice, ale někdy přijde i třeba kousek srdeční chlopně odebraný při operaci Proces mikrobiologického vyšetřování – na všem záleží!!! Stručný přehled významných bakterií Gramnegativní bakterie 1.Enterobakterie Klinická charakteristika l Vyskytují se ve střevě člověka a jiných obratlovců l Většina z nich je ve střevě součástí normální mikroflóry a patogenem mimo střevo, nejčastěji v močových cestách, ale i v dýchacích a v krevním řečišti l Někdy mohou být patogenní i ve střevě, buď při přemnožení, nebo pokud jsou to primární patogeny jako salmonela. V tom případě způsobují onemocnění charakterizovaná průjmy a zvracením Přehled enterobaktérií Pro odlehčení… Nemůžem vždy slepici kontrolovat stolici. Jednou projdem drůbežárnou a stolici najdem zdárnou. Přiletí však holub bělý zanese tam salmonely. Odnesou pak vejce pro cukráře – strejce Cukrář – strýček nevinný nadělá z ní zmrzliny Mládež sní ji s důvěrou a všichni se… Příběh první l Slečna Tereza je mlsná. Dnes si po obědě dala krémový zákusek. Odpoledne ji začalo bolet břicho, a pochopila, že vzdálit se na delší dobu z domu nelze. Navštívila lékaře, ten jí odebral výtěr z řitního kanálu. Za několik dní volali Tereze z územního pracoviště krajské hygienické stanice. Tereza si byla jistá, že za všechno může krémový zákusek. Ukázalo se však, že její podezření bylo falešné… Kdo je tedy skutečný viník? l Bakteriálním viníkem je Salmonella enterica serovar Enteritidis, zkráceně Salmonella Enteritidis l Viník – jídlo nemůže být krémový zákusek! Neodpovídá totiž inkubační doba, které je u salmonelóz zpravidla dva dny, někdy ale i týden l Viníkem – jídlem se nakonec ukázal být žloutkový věneček, který Tereza zbaštila o dva dny dřív l Lidským viníkem bude pravděpodobně někdo v.cukrárně „U hysterické cukrářky“, kde někdo něco nejspíš zanedbal. Právě teď po tom pátrá oddělení hygieny výživy KHS. Může jít o primární či sekundární kontaminaci jídla. Salmonela Salmonela Co tropí klebsielly… Proteus mirabilis, P. vulgaris (dole) 2. Vibrionaceae Klinická charakteristika l Vibrio cholerae způsobuje choleru. Nejdůležitější jsou serotypy O139 a zejména O1. Ten se ještě dělí na biotypy; biotyp El Tor je nakažlivější, infekce biotypem Classic mají zase závažnější průběh l Halofilní vibria a příslušníci rodu Aeromonas způsobují občasné infekce ran např. při kuchání ryb nebo při koupání v poloslaných lagunách 3. Gramnegativní nefermentující bakterie Klinická charakteristika l Jsou to oportunní (sekundární, potenciální) patogeny. Jsou to tedy „bakterie-zbabělci“, které si netroufnou na zdravého člověka. l Mezi typicky ohrožené jedince patří – lidé s popáleninami – lidé na ARO, JIP, transplantovaní, lidé se sníženou imunitou – děti s vrozenou chorobou – cystickou fibrózou l Jsou typickými původci nemocničních nákaz. Pak bývají často velmi rezistentní na antibiotika a odolné vůči desinfekci Nefermentující a cystická fibróza l Cystická fibróza je těžké, vrozené onemocnění plic s poruchou produkce normálního plicního surfaktantu. To vede ke změněným charakteristikám plic, včetně mnohonásobně zvýšeného rizika infekce l Nejčastějšími původci jsou Pseudomonas aeruginosa, Burkholderia cepacia a Staphylococcus aureus. Kmeny zpravidla získají polyresistenci a mnohé děti umírají velmi mladé. U oslabených osob mohou způsobovat např. i zánět nehtového lůžka. Autokasuistika as. Zahradníčka Pseudomonády napadají i jinak zdravé lidi při porušení anatomické kožní bariéry. Infekce však bývá jen lokální. l 13. 1. 2006, pátek, Padang, Západní Sumatra, Indonésie: as. Zahradníček padá do nezakryté dešťové kanalizace s následkem poměrně velké rány sahající na tibiální okostici l O několik týdnů později: rána je intenzivně cítit pseudomonádou, která je následně z rány i vykultivována. Naštěstí je dobře citlivá l Terapie: lokální – ušní kapky otosporin (gentamicin + polymyxin B, obě složky účinné) l Terapie úspěšná Padang Další „nefermentující“: Pseudomonas fluorescens Burkholderia cepacia Burkholderia pseudomallei Stenotrophomonas maltophilia Acinetobacter sp. 4. Kampylobakter a helikobakter Kampylobakter l Campylobacter jejuni, gramnegativní zahnutá tyčinka. Nepatří mezi enterobakterie, ale kampylobakterióza je svým průběhem a závažností srovnatelná se salmonelózou l Počet případů u nás je v posledních letech přibližně stejný jako v případě salmonelózy. Těžko říci, do jaké míry kampylobakteriózy skutečně přibylo a do jaké je jen lépe diagnostikována než dříve Helikobakter l Peptické (tedy gastrické či duodenální) vředy jsou onemocněním, které vzniká souhrou více příčin. Takovým onemocněním říkáme obvykle multifaktoriální. l Dodnes se nejen mezi praktickými lékaři, ale i mezi odborníky liší názory na podíl bakterie Helicobacter pylori na vředové onemocnění. Jisto je, že jsou i zdraví lidé s helikobakterem, stejně tak je ale jisto, že helikobakter svůj, nikoli nevýznamný, podíl na onemocnění má. Jak zločinec přežívá v extrémně nepříznivém prostředí žaludku? l Upravuje si své mikroprostředí – alkalizuje si ho, štěpě močovinu l Močovina se rozštěpí na kyselý oxid uhličitý, který vyprchá, a zásaditý čpavek, který zůstane a alkalizuje prostředí l Štěpení močoviny probíhá podle reakce: NH[2]-CO-NH[2] + 3 H[2]O à CO[2] + 2 NH[4]OH 5. Čeleď Pasteurellaceae Haemophilus influenzae l Způsobuje – meningitidy, hlavně v batolecím věku (děti, které z rodiny přišly do jeslí nebo školky) – epiglotitidy (izolované záněty příklopky hrtanové) – případně i jiné dýchací infekce a vzácně infekce jiných orgánů l Přenos je většinou vzduchem l Prevence infekce Hib se dnes provádí očkováním, očkovací látka je součástí hexavakcíny. l V léčbě těžkých infekcí se uplatňují cefalosporiny třetí generace, u lehčích aminopeniciliny, ko-trimoxazol aj. Hemofily Pasteurella multocida l Pasteurella multocida je běžnou flórou v psích tlamách. l U člověka způsobuje zejména zhnisání ran po pokousání psem či jiným zvířetem. l Může jít o rány, které byly například druhotně psem olízané l Klinicky se onemocnění projevuje zhnisáním rány, tak jako při jiných původcích Pasteurella multocida 6. Legionelly, brucelly, bordetelly a franciselly Legionářská nemoc l Tuto nemoc působí Legionella pneumophila l Legionářská nemoc je těžší variantou nemoci; existuje ještě mírnější varianta, Pontiacká horečka. l Bakterie má často rezervoár ve vodovodech, klimatizaci, atd. l Při stavbě nových částí nemocnic (ale i domovů důchodců, hotelů, lázní…) se musí podniknout opatření na prevenci legionelózy, především při plánování vodovodní sítě (žádné slepé odbočky) Legionella a teplota Rod Bordetella l B. pertussis a B. parapertussis způsobují černý kašel. Začíná jako běžné nachlazení, ale pak přicházejí mučivé záchvaty kašle s vykašláváním hlenů. U parapertuse jsou příznaky podobné, spíše doba trvání je kratší l B. bronchiseptica způsobuje totéž, navíc někdy i sepse l Černý kašel je velmi vzácný díky očkování l Pernasální výtěr (viz obrázek) se používá v případě potřeby Bordetella byla izolována 1906 a podíleli se na tom Jules Bordet a Octave Gengou Rod Brucella l Je to původce zoonóz l Brucella abortus je kraví patogen. Často napadá hovězí placenty, způsobujíc zmetání (potraty) skotu. U lidí způsobuje Bangovu nemoc (horečka, orgánová postižení atd.) l Dalšími brucelami jsou Brucella suis z prasat, Brucella mellitensis z ovcí a koz (původce maltské čili vlnivé horečky) a Brucella canis ze psů Rod Francisella l Nejdůležitějším druhem je F. tularensis l Způsobuje tularémii – „zaječí mor“ l Tento organismus může napadat rány, často s následným uzlinovým syndromem. Ránou, ale také např. dýchacími cestami, se může dostat do krevního řečiště a napadat různé orgány. Při masivním vniknutí do plic dojde k zápalu plic l V riziku infekce jsou myslivci, ale ještě více kuchaři připravující zvěřinu 7. Neisserie a moraxely Klinická charakteristika l Ústní neisserie jsou jednou z hlavních součástí mikroflóry v ústní dutině a faryngu l Neisseria meningitidis („meningokok“) je původcem zánětů mozkových blan, často probíhajících bleskově. Mimo to může způsobovat sepse a pneumonie. Nález meningokoka v krku paradoxně nemusí znamenat nic zlého: deset procent lidí má meningokoky bezpříznakově v krku l Neisseria gonorrhoeae („gonokok“) je původcem kapavky, tedy hnisavého zánětu močové trubice a případně krčku děložního l Moraxella catarrhalis je normální nález ve faryngu, ale původce zánětů dutin a středního ucha Příběh první l Honza byl maminčin mazlíček a s holkami to neuměl. Tak se stalo, že ještě ve dvaceti neměl žádnou sexuální zkušenost. Kamarádi z něj měli legraci. Jednou se na něj domluvili, opili ho a zaplatili mu „společnici“ na večer. Honza měl pocit, že je konečně mužem… jenže pak přišlo svědění a odkapávání hnisu z močové trubice. Určitě tušíte, kdo je viníkem l Samozřejmě, je to Neiserria gonorrhoeae, (gonokok) původce kapavky. l Kapavka se projevuje jako zánět uretry, u žen také cervixu; asymptomaticky či symptomaticky se gonokoky vyskytují i ve faryngu a v rektu. l U žen naopak nejde o kolpitidu (zánět pochvy) a proto pochva není místem, odkud by bylo doporučeno odebírat u podezření na kapavku výtěry Příběh druhý l Lucie se už čtyři týdny učila na zkoušku z fyziologie. Vůbec nevycházela z domu a jen seděla na zadnici. U zkoušky měla pocit, že ze sebe nic nevydoluje, ale nakonec si na cosi vzpomněla a prolezla s E-čkem l Večer to s kamarádkami šla oslavit na taneční party. Bylo tam nakouřeno a tancovalo se do hluboké noci. Druhý den Lucce nebylo dobře, začala mít teploty a pak se objevila i vyrážka. (pokračování) l Až tehdy se nechala odvézt do nemocnice na infekční oddělení. V sanitce upadla do bezvědomí a lékaři konstatovali rozvrat metabolismu. Po deseti hodinách marné snahy o zachování základních životních funkcí Lucka zemřela. l Takový průběh může bohužel někdy mít infekce způsobovaná velmi zákeřným pachatelem. Některé jeho kmeny jsou přítomny v krku zcela zdravých osob… A tímto viníkem je… Proč někdy infekce nastane a jindy se nic nestane l K invazivní infekci dojde pouze pokud je kmen vysoce virulentní (specifické klony mikroba) a hostitelský organismus je vnímavý l Meningokok se přenáší těsným kontaktem. Invazivní infekci napomáhá narušení sliznice, např. i kouřením či předchozí virovou infekcí. l Infekce propukne často tehdy, když je tělo oslabeno neúměrnou fyzickou námahou po předchozí inaktivitě Takto pronikají do tkání Meningokoková meningitida je celosvětově velmi závažnou nákazou Obrázky neisserií Grampozitivní bakterie 1. Stafylokoky l Stafylokoky ve sputu. Pátráme po grampozitivních kocích ve shlucích a také po leukocytech (hlavně polymorfonukleárech), které svědčí pro bakteriální zánět Základní charakteristika l Stafylokoky patří mezi klinicky nejvýznamnější G+ koky. Jsou kataláza pozitivní. l Morfologicky jde o koky ve shlucích, shluky ale často není pořádně vidět l Kdysi se rozlišovat Staphylococcus aureus (zlatý) a Staphylococcus albus (bílý). Dnes 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 Klinická charakteristika l Vyskytují se na kůži člověka i jiných živočichů l Proto také snášejí vyšší koncentrace soli l Všechny patří mezi podmíněné patogeny, ovšem zlatý stafylokok je spíše patogenní, ostatní stafylokoky jsou spíše málo patogenní l Zlatý stafylokok způsobuje hnisavé záněty v kůži i ve tkáních, infekce dýchacích cest a vzácně také enterotoxikózu, syndrom toxického šoku či syndrom opařené kůže l Všechny stafylokoky mohou způsobovat sepse Příklady infekcí způsobených zlatým stafylokokem: Impetigo… …bulózní impetigo… …otitis externa s furunklem… 2. Streptokoky (a jiné podobné) Klinická charakteristika l Vyskytují se ve střevě člověka a jiných obratlovců l Některé jsou ústní flórou v dutině ústní l Jiné jsou patogenem v dutině ústní a hltanu l Další jsou patogenem např. v urogenitálním systému l Některé jsou čisté lidské, jiné napadají i zvířata l Bližší informace u jednotlivých druhů Tonsilitis („angína“) Spála (šarlach) Růže (erysipel) Růže komplikovaná flegmónou Pneumokoková meningitida Takhle tento zločinec vypadá Udělejme si v nich pořádek 3. Enterokoky Klinická charakteristika l Vyskytují se ve střevě člověka a jiných obratlovců l Většina z nich je ve střevě součástí normální mikroflóry a patogenem mimo střevo, nejčastěji v močových cestách, ale i v ranách a v krevním řečišti (jako původci sepsí) l Není známo, že by byly patogenní i ve střevě Enterokoky 4. Tyčinky l Listeria monocytogenes Základní charakteristika l Grampozitivní tyčinky nejsou tak častými původci nemocí jako grampozitivní koky či gramnegativní tyčinky. Přesto jsou mezi nimi některé výrazné patogeny l Jsou záludné tím, že se na ně často nemyslí, což komplikuje diagnostiku l Více je uvedeno u jednotlivých rodů a druhů Listeria Corynebaterium l Corynebacterium jejkeium, relativně nejobávanější ze skupiny tzv. nedifterických (= nezáškrtových) korynebakterií. Původně se mu říkalo „korynebakterium skupiny JK“. l Korynebakteria jsou grampozitivní tyčinky kyjovitého tvaru (koryné = kyj), některá jsou pleomorfní (různotvará), popřípadě i nekonstantně probarvená. l Do stejného rodu patří i původce záškrtu, dnes diky očkování u nás vzácný – C. diphtheriae. Co ještě vědět o korynebakteriích l Jsou normální součástí běžné flóry na kůži, spolu se stafylokoky a kvasinkami Bacily, které stojí za zmínku l Bacillus anthracis se stal velice populárním při teroristických hrozbách poslední doby. Jinak coby původce veterinárního onemocnění – uhláku – byl jednou z prvních nákaz, proti nimž byla zkoušena (již Pasteurem) vakcinace. l Bacillus cereus je původcem alimentárních intoxikací z obilných produktů. l Bacillus stearothemophillus a Bacillus subtilis se vzhledem ke své schopnosti přežívat při velmi vysokých teplotách používají jako indikátory účinnosti sterilizátorů Popis pachatelů Anaeroby l Nesporulující anaeroby l Klostridia 1. Společné charakteristiky nesporulujících anaerobů Gingivostomatitis: Prevotella gingivalis 2. Klostridia Úvod: Mikulecké pole trochu jinak Mikulecké pole hluboko zorané Nejedno Clostridium tetani v tom poli je schované V poli je schované zalezlé ve spoře Čeká až syneček nějaký to pole zas pooře… Klostridia – přehled Tetanus Trismus (křeč čelistních svalů) Botulismus Vznik plynaté sněti Clostridium difficile a jeho činnost I Anaerostat podrobnější popis 3. Mykobakteria, aktinomycety, nokardie Kochův bacil l Mycobacterium tuberculosis, i když TBC může způsobovat i například Mycobacterium bovis. l Zajímavostí tohoto mikroba je záliba v životě uvnitř buněk. S tím také souvisí skutečnost, že na mykobakteria se špatně tvoří protilátková odpověď (takže se nedá prokazovat antigen ani protilátky) a že hlavní slovo má buněčná imunita – i při vakcinaci. l Jelikož při HIV infekci je právě buněčná imunita postižena, je TBC jednou z oportunních infekcí. Tuberkulóza Není jen plicní forma TBC TBC ve světě Zmínky o TBC ve známých písních… …tuberkulóza, no to je paráda… (Jaromír Nohavica: Pochod marodů) Lepra Lepra Atypická mykobakteria l Kromě M. tuberculosis a M. leprae existuje i spousta dalších mykobakterií. Některá, např. Mycobacterium marinum, patří mezi tzv. atypická mykobakteria, která občas způsobují infekce ran a jiné problémy. l Některá jiná mykobakteria jsou nepatogenní a jsou normální součástí lidské mikroflóry, např. M. smegmatis – viz obrázek Aktinomycety a nokardie Aktinomykóza Nokardióza Nocardia asteroides Spirochety a ostatní bakterie l Spirochety – spirální bakterie – Rod Treponema – Rod Borrelia – Rod Leptospira l Mykoplasmata l Rickettsie a bakterie zpravidla řazené do jejich příbuzenstva l Chlamydie (Chlamydia, Chlamydophilla) 1. Spirochety Úvod: Z medické hymny „Diabetes mellitus, icterus et vomitus“ (Druhá sloka) Treponema pallidum Gonococcus ruber Ulcus molle, ulcus durum Molle est reparaturum Nos curabit … (doplní se jméno vhodného urologa či dermatovenerologa) Lymeská borrelióza Lymeská nemoc – zoonóza, přenášená klíšťaty Původce syfilis l Treponema pallidum, původce syfilis l Syfilis je klasická pohlavní nemoc. Přenáší se výhradně sexuálně. Jde ovšem o systémové onemocnění – v pokročilých stádiích postihuje celé tělo postiženého člověka (postižení různých orgánů, psychické příznaky) l Některé poddruhy T. pallidum a některá jiná treponemata způsobují jiné choroby (framboesie – yaws, T. pertenue) l Některá treponemata jsou i nepatogenní Průběh syfilis Terciární syfilis Syfilis Treponema pallidum Leptospiróza Příběh l Pan Krysařík byl pracovníkem firmy KVAK (Kocourkovské vodovody a kanalizace, a. s.) l Jeho denním chlebem byla údržba kanálů. Nebylo kanálu, který by neznal. Znal i zvyky potkanů, měl je docela rád a rozuměl si s nimi. l Přesto jednou došlo mezi ním a vůdcem tlupy potkanů k jakémusi nedorozumění a pan Krysařík byl kousnut do lýtka l Netrvalo dlouho, a pan Krysařík ležel se žloutenkou a krvácivými stavy v nemocnici… Tohle sice není pan Krysařík, ale jeden jeho venezuelský kolega s podobným osudem Leptospira interrogans Leptospira v elektronovém mikroskopu Mykoplasmata Mykoplasmata l zvláštní skupina bakterií – Mollicutes – "ty s měkkou kůží" l nemají buněčnou stěnu. l nelze stanovit jejich tvar, který může být kulatý, oválný či vláknitý. l u člověka jsou významné rody Mycoplasma a Ureaplasma l nejmenší organismy, které ke svému růstu nepotřebují cizí buňku l několikrát menší než běžné bakterie Mycoplasma pneumoniae l původcem tzv. atypických pneumonií. l není příliš výrazný nález při běžném vyšetření, ale zato je výrazný nález na rentgenu l choroba probíhá ve tkáni mezi plicními sklípky (tzv. intersticiální pneumonie) l mohou nastat i mimoplicní komplikace (srdeční, nervové a jiné). l často naopak jen jako rýma nebo úplně bez příznaků l přenos vzduchem Mycoplasma hominis, Ureaplasma urealyticum l důležití původci pohlavně přenosných nákaz l záněty pochvy, močové trubice aj. Chlamydie l povinně nitrobuněční parazité. l jsou to přesto bakterie, v mnohém blízké gramnegativním l od plnohodnotné bakterie, se liší především neschopností vyrobit ATP l mají ale buněčnou stěnu. Chlamydia trachomatis l onemocnění závisí na serotypu: l Serotypy L1, L2, La2 a L3 – vyvolávají tropickou pohlavní nemoc - lymphogranuloma venereum. l Serotypy D až K – způsobují pohlavně přenosná onemocnění ve vyspělých zemích – často bez příznaků – možné záněty různých částí pohlavního ústrojí – možná neplodnosti – mohou též způsobit záněty spojivky – paratrachom Chlamydia trachomatis l Serotypy 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). Trachom Chlamydophila pneumoniae l především onemocnění dýchacích cest l od rým a zánětů dutin až po záněty plic Rickettsie a příbuzné organismy Rickettsie a spol. l Podobně jako chlamydie odebírají z hostitelských buněk ATP a navíc i jiné živiny l Jsou rovněž povinně nitrobuněčnými parazity l Při výzkumu rickettsií přispěl badatel Stanislaus Prowazek z Jindřichova Hradce Prowazek Prowazek l (1875-1915) "Nikdo nemůže vyjádřit mínění o povaze viru jen na základě experimentů, tak, jak se v nynější době stává se dogmatem." l Mikrobiolog a zoolog a objevitel původce skvrnitého tyfu Stanislaus Prowazek se narodil v Jindřichově Hradci v rodině důstojníka rakouské armády dne 12. listopadu 1875. Studoval na přírodovědecké fakultě v Praze a ve Vídni. Jeho doktorská práce zaujala Paula Ehrlicha (pozdějšího držitele Nobelovy ceny). A tak se Prowazek stal jeho asistentem. Postupně se stává nadějí německé medicínské parazitologie. Prowazek se stává vedoucím protozoologické laboratoře Institutu pro tropické choroby v Hamburgu. Další osudy této erudované osobnosti jsou spojeny se skvrnitým tyfem, typickou válečnou chorobou. Za tou se Prowazek v roce 1913 vypravuje do Srbska. Prowazek v chotěbuzském zajateckém lágru studoval nad mikroskopem tyfový materiál nemocných zajatců. Toto studium se mu stalo osudným. Podobně jako Ricketts i on se nakazil skvrnitým tyfem a dne 17. února 1915 zemřel. l 99 www.quido.cz/osobnosti/images/prowazek.gif Rickettsia l skvrnitý tyfus, vyvolávaný R. prowazeki – vyrážka, vysoká horečka aj. – smrtí velice často – častý během válek, i u nás, např. v koncentračních táborech – po letech někdy pozdní vzplanutí – tzv. Brill-Zinserova choroba. l jiné rickettsie způsobují tzv. purpurové horečky (např. horečka Skalistých hor) Děkuji za pozornost