Alicia FarinatiLicenciatura en Ciencias Ambientales

2008

Saprofitismo Parasitismo

Comensalismo Simbiosis Patógenos

oportunistas Patógenos

obligados

Antagonismo del huésped Antagonismo microbiano

hacia el microorganismo hacia el huésped

Número de microorganismos X Número de microorganismos X VirulenciaVirulencia

Defensa del huéspedDefensa del huésped

Factores de virulenciaFactores de virulencia

• Adhesinas : adhesión bacteriana• Agresinas: dañan las células o los blancos

moleculares en el huésped• Invasinas: permiten la entrada del

microorganismo en el huésped• Modulinas: disparan la producción de

citoquinas o moléculas bioactivas similares• Impedinas: limitan la efectividad de los

factores de defensa del huésped

BACTERIA FACTORES FUNCIONESE.coli enteropatógena

E.coli enteroinvasiva y Shigella

B.anthracis

S.aureus C.tetani

Toxinas termolábil y termostable

Genes que codifican para la invasiónHemolisinaFactores edema , letal y Ag protectivoExfoliatina Neurotoxina

Activa la adenilato y guanilato ciclasaInduce la internalización de la bacteria

Necrolisis de la epidermisTétanos

C.diphteriaeS.pyogenes E.coli enterohemorrágica C.botulinumV.cholerae

Toxina diftéricaToxina eritrogénicaToxina Shiga-likeNeurotoxinaToxina colérica

Inhibe la síntesis de proteína RashInhibe la síntesis de proteínasInhibe la liberación de acetilcolina Estimula la adenilciclasa

AdhesinasAdhesinas

• Fimbrias (Ng, Ec)

• Proteínas de la membrana externa (Ng, Hi)

• Otras proteínas

• Acido lipoteicoico (Str)

• Otras (Gv, Mobiluncus)

E.coli

Identificar adhesinas en los MO

Desarrollo de ensayos que midan la adherencia a sustratos fisiológicos relevantes

Inhibir esa adherencia con azúcares o con fragmentos Fab de Ac directos contra el MO

Demostrar la actividad del receptor con el uso de adhesinas (putativas) y demostrar que el exceso de adhesinas bloquea la adherencia de MO intactos

Provocar la mutación del gen de la adhesina y demostrar que se produce un cambio en el fenotipo de la adherencia del MO

InvasinasInvasinas

• Ocurre a nivel:

*histológico

*celular

fagocitosis

endocitosis

coilocitosis

• Gen inv

Organización de fimbrias P

Agresinas y toxigenicidadAgresinas y toxigenicidad

• Agresinas: acción directa sobre las células y tejidos

• Generalmente son exotoxinas : tétanos

• Metabolitos : ácido succínico

• LPS agresina y modulina

Modulinas y superantígenosModulinas y superantígenosInductoras de citoquinasInductoras de citoquinas

• LPS• Porinas• Proteínas asociadas

al Lípido A• Proteínas

estafilocócicas de superficie

• Proteína A de Staphylococcus

• Lipoproteínas y glicoproteínas

• Exotoxinas• Lipoarabinomanan

de Mycobacterium• Peptidoglican• Acido teicoico• Superantígenos• HSP

Impedinas y evasiónImpedinas y evasión

• Actúan sobre sustancias que hacen efectiva la fagocitosis (Lm, Gv)

• Reducción de la inmunogenicidad por unión a proteínas (Str a fibronectina)

• Unión a fracción Fc de la IgG• IgA proteasa• Moléculas transportadoras de hierro vs

sideróforos

TransmisibilidadTransmisibilidad

• Avidez por las mucosas (ETS)

• Formación de endosporas (Clost)

• Capacidad de sobrevida en condiciones adversas de pH y osmolaridad

AdaptaciónAdaptación

• Atenuación de la virulencia

• Evasión

• Competencia por nutrientes

• Sistema de señales (2) para activar o regular genes apropiados

ProliferaciónProliferación

• A mayor capacidad de proliferación, menor capacidad defensiva del huésped

Virulencia en la vida realVirulencia en la vida real

Postulados de koch:

• Un organismo específico se encuentra en todos los afectados por la enfermedad

• Se aísla en cultivo puro del sitio infectado• Es capaz de originar la misma enfermedad

en un animal de experimentación• El aislamiento a partir del animal es

idéntico al aislado del huésped original

Islas de patogenicidadIslas de patogenicidad

Factores de virulencia desarrollados por la bacteria en un solo paso

Genes de virulencia asociados

plasmídicos

cromosómicos Transferencia horizontal de esas regiones

entre diferentes especies y entre géneros

Temperatura Concentración de hierro Acido nicotínico pH Osmolaridad Densidad bacterina Calcio

MO Genes reguladores

Estímulo ambiental

Funciones

E.coli

B.pertussis

Vibrio cholerae

Shigella spp

S.aureus

drdXfur

bvgAS

toxR

VirR

agr

Temperatura[Fe]

Temperatura, a.nicotínico

Temperatura, osmolaridad,pH, AATemperatura

Densidad celular

PielonefritisToxina Shiga like, sideróforos Toxina pertussis

Toxina colérica, PMEInvasividad

TSST-1; α- y β-hemolisina

Ejemplos de sistemas regulatorios de los factores de virulencia

Islas de patogenicidadIslas de patogenicidad

• La asociación con genes tARN y la presencia de fagos crípticos en la cercanía de los tARN podrían indicar que la IP o parte de ellas son elementos derivados de fagos.

• Llevan a menudo genes funcionales o crípticos que codifican factores de movilidad como integrasas, transposasas o SI.

• Suelen ser regiones inestables de ADN

Factores de virulencia en IPFactores de virulencia en IP

• Adhesinas: E.coli diarreogénica, Ec UP, V.cholerae, Listeria spp

• Toxinas: S.aureus, EcUP• Sideróforos: EcUP,S.flexneri,Yersinia spp• Invasión: E.coli diarreogénica, Salmonella

spp, Shigella spp, Listeria spp• Secreción tipo II: E.coli enterohemorrágica• Secreción tipo III: E.coli diarreogénica,

P.syringae, Erwinia spp, Yersinia spp, Salmonella spp, Shigella spp

• Secreción tipo IV: H.pylori

Rutas de invasiónRutas de invasión

1 2 3

+

+

1-Fagocitosis 2-Fagocitosis/endocitosis

inducida

3-Activa

+

+

Ingreso de patógenos a la Ingreso de patógenos a la célula I (célula I (invasióninvasión))

• 1-“Zipper” o cremallera

Listeria

Yersinia

Ingreso de patógenos a la Ingreso de patógenos a la célula II (célula II (invasióninvasión))

• 2-“Trigger” o gatillo

Shigella

Salmonella

Prevención de la invasión IPrevención de la invasión I

• Prevención de la fagocitosis

Yersinia: alteración del

citoesqueleto de actina

Prevención de la invasión IIPrevención de la invasión II

E.coli enteropatógena

Adherencia y formación

de pedestal

MovilidadMovilidad

• Movilidad intracelular y diseminación intercelular

Listeria

Shigella

Factores de virulencia Factores de virulencia asociados a instrumentaciones asociados a instrumentaciones

Cateteres urinariosCateteres urinarios

Receptores epitelialesReceptores epiteliales

invasina flagelos

internalina pilina LPS

integrina E-caderina CFTR Asialo-GM1

Mecanismos de adherencia

1-Biofilm coherente que asciende por la superficie intraluminal contracorriente

2-Biofilm por la superficie extraluminal3-Biofilm grueso en la porción intravesical4-Bacterias planctónicas en la orina entre el

catéter y la superficie vesical5-Bacterias en la pared (síntomas)6-Bacterias planctónicas desde la vejiga que

pueden incorporar otros grupos

Colonización Colonización microbiana de microbiana de

catéteres urinarioscatéteres urinarios

• Sección de un biofilm

polímero extracelular

antibiótico

Biofilm o film biológicoBiofilm o film biológico

Biofilm sobre un cateterBiofilm sobre un cateter

Biofilm sobre un cateter urinario

Desarrollo de un biofilm

Factores de virulencia que dañan al huésped

• Exotoxinas

• Enzimas hidrolíticas

• Productos bacterianos que provocan respuesta inmune

• Endotoxina y otros componentes tóxicos de la pared celular

Toxinas

• Tipo A-B (particuladas): Remoción del grupo ADP ribosil del NAD y se une a la célula

Difteria-Cólera-Shiga-Tétanos• De membrana: generación de poros

Listerolisina- alfa toxina-

• Superantígenos

TSS1

ADP ribosilacion de la proteína blanco

• NAD : Nicotinamida--ADP ribosa

TOXINA A-B

• Nicotinamida + Proteína “blanco”ADP-ribosa

Las lectinas Gal/GalNAc median la adherencia del parásito Entamoeba histolytica . De ello depende la muerte celular del huésped

B.anthracis

Reflexiones La aparición de este microorganismo

como consecuencia del bioterrorismo preocupa no sólo por la desvastación que puede producir sino que tiene un factor agregado que hay que considerar otro acto de terrorismo: la necesidad de utilizar antibióticos por largos períodos facilita la selección de cepas resistentes,

CDC Public Health Image Library).

Inclusiones bacterianas

Inclusiones Where found Composition Function

glucógeno many bacteria e.g. E. coli Poliglucosa Reserva de carbón y fuente de energía

Polibetahidroxi-butirato

Pseudomonas y otras Hydroxyibutirato polimerizado

Reserva de carbón y fuente de energía

Gránulos de volutina (polifosfato)

Corynebacterium y otrasPolímeros de fosfato linear o cíclicos de PO4

Reserva de fosfato; posible a reserva de fosfato de alta energía

Sulfuro (globulos)

Bacterias fototróficas y litotróficas púrpuras y verdes

Sulfuro elementalReserva de electrones (fuente de reducción ) en fototrofos ; reserva de energía en litotrofos

Vesículas de gas

Cyanobacterium y otras bacterias acuáticas

Caparazón de proteína inflado

Flotación

Cristales parasporales

Bacillus) Proteina Tóxicos para varios insectos

Magnetosomes Ciertas bacterias acuáticasMagnetita (óxido de hierro) Fe3O4 

Orientación y migración en las líneas geomagnéticas

Carboxisomas Varias bacterias autotróficasEnzimas para la fijación de CO2 autotrófico

Sitio de fijación de CO2

Ficobilisomas CianobacteriasFicobiliproteínas phycobiliproteins

Pigmentos para captación de luz

Clorosomas Bacterias verdes lípidos y proteinas y bacterioclorofila

Pigmentos para captación de luzy orientación

Presentación de Ag Endocitosis

E.coli enteropatógena

E.coli

Virus de la estomatitis

Conformación de la molécula de la hemaglutinina del virus de la influenza

Picornavirus

Adherence and fusion mechanisms of HIV gp120/gp41. 

Gal/GalNAc adherence lectin of Entamoeba histolytica.

The Gal/GalNAc lectin mediates parasite adherence and is required for contact-dependent killing of host cells

Model for the organization of P fimbriae subunits.

Identificar adhesinas en los MO

Desarrollo de ensayos que midan la adherencia a sustratos fisiológicos relevantes

Inhibir esa adherencia con azúcares o con fragmentos Fab de Ac directos contra el MO

Demostrar la actividad del receptor con el uso de adhesinas (putativas) y demostrar que el exceso de adhesinas bloquea la adherencia de MO intactos

Provocar la mutación del gen de la adhesina y demostrar que se produce un cambio en el fenotipo de la adherencia del MO

Identificar receptores en las células

Clases de receptores para las adhesinasde Mos y virus

Azúcares: ácido siálico (ortomixovirus), galactosa (Entamoeba histolytica); grupo P sanguíneo:E.coli uropatógena)Superfamilia de Inmunoglobulinas: ICAM-1(intercellular adhesion molecule): (rinovirus); CD4 (VIH)Factor de crecimiento o receptor de factor de crecimiento (EGF: epidermal growth factor): (vaccinia); IL-6(virus de la hepatitis B)Integrinas: VLA-2 (echovirus)Componentes de la matriz extracelular: laminina (Toxoplasma gondii); Fibronectina (Streptococcus)Proteínas de transporte: AA básicos y transportadores de fosfato (ciertos retrovirus)Receptores del Complemento: CR2 (virus Epstein-Barr)AC o Complemento dependientes que aumentan la adherencia: el virus del dengue rodeado de AC entra en los macrófagos, el virus del Epstein Barr pegado a la IgA ingresa vía receptor IgA

Clases de adhesinas de MO para los receptores celulares Lectinas: se unen al ácido siálico, a la galactosa Fimbrias Adhesinas no fimbriadas: Yersinia (Inv y Ail proteínas);

Bordetella pertussis (pertactina), Treponema pallidum-proteína que se une a la fibronectina

Lípidos: Streptococcus pyogenes con su ácido lipoteicoico se une sa la fibronectina

Glicosaminoglican: Chlamydia trachomatis (tiene una adhesina heparinsulfato like-glicosaminoglican)

Proteínas de la cápside viral: rinovirus Mecánicas: Giardia lamblia (gripping disk)

Puntos clave en la interacción MO- célula

Actividad proteolítica de la adhesina

Hipótesis del bolsillo (canyon hypothesis): postula que el sitio activo de las adhesinas para la interacción con el receptor podrá residir en un bolsillo Inaccesible en la adhesina

Actividad de la adhesina puede estar controlada en forma conformacional, especialmente en el caso de las adhesinas que funcionan como proteínas de fusión

La misma adhesina puede unirse a múltiples receptores

AC anti adhesinas pueden aumentar la infección por alteración de la interacciónadhesina-receptor

Terapia basada en las adhesinas

MO asociados al “biofilm” en materiales médicos