Mikrobiol�gia a imunol�gia letn� semester 1 by 7whRxUKP

VIEWS: 64 PAGES: 97

									        Mikrobiológia a imunológia
             letný semester 1
• Mikrobiológia (všeobecná a špeciálna)
  - bakteriológia                                 -
  virológia (vírusy + prióny)
  - mykológia
  - parazitológia
  *helmitológia, *entomológia, *protozoológia
• Imunológia - všeobecná, - špeciálna,
  - sérológia, - alergológia, - autoimunológia,
  - nádorová,
• - transplantačná,
                   Predmet štúdia
     medicínsky významné mikroorganizmy
• tvar - morfológia,
• stavba - cytológia,
• životné prejavy - fyziológia a genetika,
• schopnosť vyvolať ochorenie - patogenita a virulencia,
• mechanizmy vyvolania ochorenia - patogenéza,
• odpoveď makroorganizmu - imunológia,
• poškodenie organizmu v snahe zabrániť infekcii -
  imunopatológia (autoimunita, alergológia)
• možnosti obrany - antibiotiká, dekontaminácia, imunizácia
• laboratórny dôkaz
                 Terminológia
• Latinské pomenovanie
• Binominálna nomenklatúra - kurzíva
  dvojslovné pomenovanie rod a druh, genus a species
• Rod - veľkým písmenom alebo skratka
  Staphylococcus (S.), Escherichia (E.)
• Druh - malým písmenom aureus, coli
• prepis do slovenčiny - všoebecné - stafylokoky,
  bacily, klostrídiá….
                    Bunky
• Bunky prokaryotické
  - archebaktérie - extrémne podmienky
  - eubaktérie - väčšina medicínsky významných
• Bunky eukaryotické
  - ríša rastlinná
  - ríša živočíšna - hmyz, červy
  - ríša húb - pliesne, huby
  - protista - prvoky
 Prokaryotická - bakteriálna bunka
• Štruktúra:
• Obal
  - plazmatická membrána
  - bunková steny
• Cytoplazma
  - jadrová hmota, ribozómy, vakuoly, inklúzie
• Vonkajšie štruktúry
  - púzdro, S vrstva, bičíky, fimbrie, pilli
           Plazmatická membrána
      cytoplazmatická membrány, bunková
                   membrána
• Fosfolipidová dvojvrstva s proteínmi
  - vo vode rozpustné súčasti sú okrajové
  - vo vode nerozpustné - mastné kyseliny sú vnútorné
• Selektívna permeabilita - určuje smer a zloženie
  prepúšťaných štruktúr mechanizmom
  - difúzie
  - osmózy
  - prenosom transportnými proteinami
      Funkcie cytoplazmatckej
            membrány
• selektívna permeabilita
• produkcia energie (sídlo transportného
  systému a enzýmov)
• syntéza peptidoglykanu
• spoluúčasť na delení bunky
• sekrécia bakteriálnych produktov
• odstraňovanie splodín
• sporulácia
           Bunková stena baktérií
• Základná stavebná jednotka - peptidoglykan
  (murein) - spleť monomérov N acetyl murámovej
  kyseliny a N acetylglukosaminu viazaných
  glykosidickou väzvou
• syntéza v cytoplazme, prechod cez plazmatickú
  membránu, inkorporácia do pôvodnej bunkovej
  steny v mieste, kde ju prerušili enzýmy, opakované
  spojenie transpeptidázami (= cieľové miesto PNC:
  penicilin binding protein PBP - nedôjde k uzavretiu
  - osmotická lýza bb)
• rôzny pomer peptidoglykanu a ostatných súčastí:
            G+ bakteriálna bunka

• Hrubá, mnohovrstiev peptidoglykanu spojených s
  kyselinou teichoovou ( polyméry glycerolu,
  fosfátov, ribitolu, lipidov) a povrchovými proteinmi
• Lyzozým(v slinách..) rozkladá 1,4, glykosidickú
  väzbu
              G- bakteriálna bunka
• Tenká vrstva peptidoglykanu - tzv vnútorná stena
• Tzv. vonkajšia membrány:lipidová dvojvrstva
  - fosfolipidy (vnútorná časť dvojvrstvy)
  - lipopolysacharid (vonkajšia časť dvojvrstvy)
  LPS = lipid A - cora - polysacharid O Ag
  endotoxínové vlastnosti
• Periplazmatický priestor - želatínová hmota medzi
  peptidoglykanom a plazmatickou membránou
       Baktérie bez bunkovej steny-
        rezistencia na PNC ATB
• Mykoplazmy - prirodzene nemajú bunkovú stenu,
  ich plazmatická membrána obsahuje steroly -
  pevnosť. Osmotická stabilita - aktívny transport Na+
• L formy - formy baktérií bez b. steny, reverzibilné,
  vznikajú aj v priebehu infekcie, - sféroplasty G-
  - protoplasty G+
                   Cytoplazma
• Koloidný roztok: vody, DNK RNK, enzýmov,
  aminokyselín, organických a anorganických látok,
  minerálov.
• Bakteriálny metabolizmus
  - katabolizmus (živín, ktoré boli bakteriálnymi
  exoenzýmami rozložená na menšie molekuly, aby
  mohli byť transportované do baktérie)
  - anabolizmu (syntéza vlastných molekúl za účasti
  endoenzýmov)
• Nukleoid, ribozómy,
  plazmidy, endospóry, inklúzie
                Jadrová hmota
• Genetický materiál (genóm)
  = cirkulárna DNK = jedna molekula dvojvláknovej
  DNA, ktorej konce sú kovalentne viazané navzájom
  =jadrová hmota (bakteriálny chromozóm) =
  nukleoid = gény kódujúce syntézu proteinov
• Extrachromozolmálna DNA - molekuly DNA
  lokalizované v cytoplazme mimo nukleoid -
  plazmidy - kódujú vlastnosti, ktoré nie sú
  nevyhnutné pre život, ale poskytujú výhodu
• Transpozóny - úseky DNA v nukleoide alebo
  plazmide schopné premiestnenia na iné miesto
         Ribozómy, inklúzie,vakuoly
• Zloženie: rRNK + proteiny
• Štruktúra: 2 podjednotky s rôznou sedimentačnou konštantou -
  30S a 50S (Svedbergova jednotka) - jedinečné v prírode, odlišné
  od eukaryotických buniek - selektívne pôsobenie niektorých
  ATB
• Proteosyntéza
• Zásobné granuly glykogénu, škrobu, sírové granuly, volutínové
  granuly.
• Význam pre metabolizmus a diagnostiku
            Endospóry a sporulácia
• Kľudové štádium života niektorých bakteriálnych druhov z
  rodu Bacillus a Clostridium
• Vysokorezistentné - nepriepustnosť obalu, kontrola
  dezinfekčných prístrojov
• Sporulácia - v jednej vegetatívnej bunke vznikne jedna
  spóra ( replikácia DNK, vytvorenie septa, vytvorenie obalov
  prípadne exospória, rozpad zbytku vegetatívnej bunky a
  uvoľnenie do prostredia)
• Germinácia - spóry nie sú škodlivé pokiaľ negerminujú -
  aktivácia ( zmena teploty, alanín) - nasávanie vody
    Význam spór a nepravé spóry
• Význam - prenos ochorení - antrax, tetanus,
  botulizmus, plynová gangréna
  - diagnostika - charakteristické umiestnenie v
  bunke, nefarbia sa Gramom
  Wirtz Conklinovo farbenie
• Exospóry - termostabilné útvary vzniknuté pučaním
• Cysty proti vyschnutiu odolné útvary vo vnútri
  vegetatívnych buniek
• Conídia - termolabilné reprodukčné orgány baktérií zo
  skupiny Actinomycetes
                Púzdro a S vrstvy
• Púzdro
  - Extracelulárna hmota produkovaná baktériami pevne
  priliehajúca k b. stene
  - obvykle polysacharidové, imunogénna ,rôzne antigénne
  typy bakteriálneho druhu na základe chem. štruktúry,
• Význam - antifagocytárne účinky, zábrana vstupu ATB,
  nástroj virulencie, zvl. u detí do 3. roku,
• Dôkaz - Burriho farbenie, aglutinácia, mukózny vzhľad,
• Bacillus anthracis (proteinové púzdro),Neisseria
  meningitidis, Streptococcus pneumoniae,
• S vrstva - Extracelulárna amorfná, nejednotná hmota rôznej
  hustoty a hrúbky
                          Bičíky
• Nástroj pohybu - rotácia bičíku
• Usporiadanie
  - monotrichálne              Dôkaz existencie bičíkov na
  - amfitrichálne              základe dôkazu pohybu baktérie:
  - lofotrichálne              - natívny preparát
  - peritrichálne              - kultivácia v U rúrke,
                               - rast mimo miesta v pichu,
• Štruktúra                    - Raussov fenomén
  - vlákno - dutá helikálna proteinová štruktúra (flagelín, H
  antigén) vytvárajúca kôru
  - hák - flexibilné spojenie vlákna a bazálneho telesa
  - bazálne teleso - upevnenie bičíka do b.steny a membrány
                Fimbrie
• Mnohopočetné vlasovité útvary na povrchu
  bakteriálnej bunky
• Adherencia mikroorganizmu k inej bunke -
  bakteriálnej, ľudskej, alebo na neživé
  materiály - schopnosť odolať odplaveniu
  prúdom moču - kolonizácia moč. ciest E.
  coli
• Nástroj patogenity aj virulencie
                    Pilli
• Extracelulárne prominujúce útvary G-
  baktérií spájajúce baktérie do párov ( sex
  pilli) a podieľajúce sa na prenose genetickej
  informácie konjugáciou.
• Ich tvorba je často kódovaná v génoch
  plazmidov spolu s vlastnosťou, ktorú majú
  preniesť ( rezistencia na ATB)
• Sú dlhšie ako fimbrie a je ich obvykle
  menej
                 Základné tvary
• Guľovitý - koky - streptokoky, stafylokoky,
  diplokoky, neissérie - usporiadanie
• Pozdĺžny - paličky (tyčinky), bacily - radenie,
  pomer dĺžky a hrúbky
• Ohnutý a špirálovitý - spirochéty, spirily, vibriá,
  kampylobaktery, helikobaktery - počet závitov,
  hustota, nasmerovanie koncov (Leptospira
  interrogans - ?)
Fyziológia a metabolizmus baktérií
•   Metabolizmus
•   - katabolizmus a získavanie energie
•   -anabolizmus - biosyntéza – proteosyntéza
•   - ATB produkcia
•   - rast a rozmnožovanie
•   - rastové požiadavky terminológia
•   - rastová krivka
•   Využitie znalostí o rastových a nutričných
    požiadavkách pre diagnostiku
• Ak chce prežiť, baktéria musí mať účinný systém na tvorbu
  a získavanie energie:
• katabolické - degradačné reakcie
  - poskytuje základné stavebné jednotky pre anabolické
  reakcie
  - vytvára energiu - získava ju z oxidačno redukčných reakcií
  organických molekúl
  - je uvoľňovaná v podobe vysokoenergetický fosfátov a
  skladovaná ako ATP
  na syntézu všetkých potrebných molekúl
• anabolické - syntetické procesy
• Základné nutričné požiadavky - rovnaké u všetkých živých
  buniek
• Špecifické rastové požiadavky - u prokaryotických buniek
  existuje veľká diverzita
• Mimoriadne rastové faktory - baktérie môžu využívať
  pripravené komponenty hostiteľského metabolizmu -
  metabolická adaptácia na jedného prirodzeného hostiteľa -
  adaptačná schopnosť baktérii, prežívanie na umelých
  médiách
         Rastové požiadavky baktérií
• Zdroje enrgie, organického uhlíka, kovov (Fe), optimálna
  teplota, pH, prijateľnosť kyslíka
  - filné, - trofné, - tolerantné
• C
  - anorganický, CO2 - autotrofné (litotrofné)
  - organický – heterotrofné (organotrofné)
• Teplota
  - termofilné,
  - psychrofilné
• pH - obvykle vyžadujúce fyziologické neutrálne pH,
  niektoré baktérie môžu byť
  - acidofilné,
  - alkalofilné
• Požiadavka na dusík - enzymatická deaminácia
  aminokyselín- metabolizmus proteínov
• Fosfor - dôležitý pre tvorbu ATP, nukleových
  kyselín a koenzýmov
• Železo - súčasť cytochrómoxidázového systému,
  význam pre rast
• Znalosti nutričných zvláštností baktérie umožňujú
  vytvoriť umelé ultivačné médium vhodné pre rast
  baktérie na umelých médiách
               Požiadavka na kyslík
• Na rozdiel od živočíšnej bunky, nie všetky baktérie striktne
  vyžadujú prostredie s kyslíkom
• Obligátne anaeróbne – vyžadujú prostredie bez kyslíka,
  kyslík je pre ne toxický – typ metabolizmu je fermentácia -
  nedostatok niektorých enzýmov na rozklad a detoxikáciu
  napr. peroxidu vodíka
• Anaerobne aerotolerantné – anaeróbna respirácia
  (fermentácia), prežívanie aj za prítomnosti kyslíka
• Obligátne aeróbne – vyžadujú kyslík – typ metabolizmu
  oxidatívna fosforylácia (respirácia)
• Fakultatívne anaeróbne– znášajú kyslík aj bezkyslíkaté
  prostredie – fermentácia a respirácia
• Mikroaerofilné – vyžadujú znížený obsah kyslíka v
  prostredí. Normálny obsah kyslíka je pre ne toxický
                 Nutričné faktory
• Zdroje z prostredia predstavuú obvykle veľké molekuly,
  ktoré neprejdú plazmatickou membránou
• Prvý krok metabolizmu baktérií prebieha extracelulárne
  hydrolýzou makromolekúl bakteriálnymi exoenzýmami
• Hydrolyzované súčasti makromolekúl sú importované cez
  plazmatickú membránu a bakteriálnu stenu do cytoplazmy -
  transportné proteiny, poríny
• Katabolické reakcie s pomocou endoenzýmov - získavanie
  energie, bazálnych molekúl - konverzia molekúl na
  medziprodukty potrebné na získavanie energie alebo pre
• Anaboliké reakcie - biosyntéza - peptidoglykanu,
  lipopolysacharidu, nukleových kyselín, proteosyntéza….
                  Rastová krivka
• 1 lag fáza - adaptačné obdobie, možný pokles žijúcich
  baktérií
• 2 fáza zrýchleného rastu - prežívajúce bakteriálne bunky sa
  začínajú deliť
• 3 exponenciálna fáza rastu - najrýchlejšie pomnožovanie
• 4 stacionárna fáza - prostredie sa stáva nevhodným, počet
  nových buniek nahradí počet odumretých
• 5 fáza poklesu - počet odumretých buniek je vyšší jako
  počet živých
• 6 exponenciá fáza - poklesu - maximálna rýchlosť
  odumierania, za časovú jednotku sa počet buniek zníži o
  polovicu
• autosterilizácia
Rastová krivka
                    Kinetika rastu
• Baktérie sa delia binárnym delením zaškrtením - log funkcia
  v čase maximálneho rastu - exponenciálna fáza -
  kontinuálny rast za optimálnych podmienok
• Generačný čas in vitro:
  - 20 minút u Vibrio cholerae (z 1 bunky za 2 dni vznikne
  bunková hmota presahujúca 4000 krát hmotu zeme)
  -14 hodín u Mycobacterium tuberculosis,
  - bunky cicavcov sa delia každých 8 hodín
  in vivo je generačný čas baktérií dlhší- sila hostiteľskej
  imunity a obmedzenie nutričných faktorov
       Stacionárna kultivácia
• Kultivácia v laboratóriu:
  - Limitovaný obsah nutričných faktorov
  (presná výška agaru ) - stacionárna fáza -
  viditelné izolované kolónie rastú z CFU -
  kolóniu tvoriaca jednotka - tkanivo alebo
  biologický materiál, z ktorého vyrastie 1
  kolónia obsahujúca niekoľko tisíc baktérií
                     Kultivácia
• Na identifikáciu patogéna je potrebné preniesť ho v
  biologickej vzorke z miesta infekcie na umelé médium a
  vytvoriť mu vyhovujúce prostredie
• Čistá kultúra - kolónie jediného bakteriálneho druhu alebo
  typu sa podrobia panelu testov na identifikáciu neznámej
  kolónie
• Toto je možné u veľkej väčšiny baktérií a húb, ktoré rastú
  na umelých médiách a sú biochemicky aktívne = priamy
  dôkaz patogéna - vizualizácia
• Kultivácia nie je možná u vírusov - nerastú na umelých
  médiách, vyžadujú živé systémy pre svoj rast Identifikácia
  vyvolávateľa sa robí nepriamo na základe stanovenia
  protilátok
  Identifikácia neznámej kolónie
• Mikroskopia natívneho preparátu (pohyb) alebo
  Gramom zafarbeného preparátu (morfológia,
  štruktúra b. steny) G+,G-,paličky, koky, špirály
• Usporiadanie: napr. diplococcus, streptococcus
• Detekcia púzdra (agglutinácia, Burri)
• Schopnosť fermentácie substrátov - cukry,
  aminokyseliny- (biochemické vlastnosti)
• Identifikácia enzýmov- (fyziológia baktérie)
  citlivosť na ATB, a lýzu bakteriofágom
• požiadavky na kyslík
            Genetika baktérií
•   Replikácia -DNA - prenos vlastností
•   Regulácia
•   Zmena vlastností - mutácie
•     - výmena génov, - bakteriofágy
•   Genetické inžinierstvo v medicíne
•   Využitie pre diagnostiku
        Genetický materiál - DNA
• Bakteriálna bunka
  - DNA - genetické informácie uložené:
  * v nukleoide - cirkulárny dvojvláknový chromozóm
  * v plazmide
• Replikácia DNA prebieha
  - obojsmerne - nukleotid
  - jednosmerne - plazmid
                  Plasmidy
•   Extrachromozomálne genetické jednotky
•   Replikujúce sa samostatne
•   nekóduje vitálne funkcie a vlastnosti
•   nadstavbové genetické informácie
•   Genotyp - súbor genetických informácii
•   Fenotyp - súbor vlastností, ktoré sa prejavia
Typy plazmidov a ich význam

• Veľké plazmidy - napr. faktor plodnosti (fertility
  factor, F), faktor prenosu rezistencie - (resistance
  transfer factor RTF) - nesú informáciu pre
  *vlastnosť, *vytvorenie nástroja prenosu - pillus
  *mechanizmus prenosu - konjugácia
• Menšie plazmidy
  - nekonjugatívne - nenesú informáciu pre
  vytvorenie proteinu prenosu
• Šírenie informácie konjugáciou, transdukciou,
  inkorporáciou
  Replikácia DNK - podmienka
       prenosu informácie
• Transkripcia - prepis pôvodnej informácie z
  DNA do mRNA
• Translácia - preklad informácie z mRNA
  prostredníctvom tRNA na bielkoviny
     Regulácia expresie - prejavenia
       sa - genetickej informácie
• Bunka aj bakteriálna musí byť schopná sa
  adaptovať na meniace sa podmienky:
  - má základné regulačné mechanizmy
  - musí minimalizovať energetické nároky
  - byť schopná sa vypnúť alebo zapnúť podľa
  potreby
• Zoskupenie génov, ktoré kódujú enzýmy jednej
  metabolickej cesty
  OPERON: promótor, gény, terminátor sú
  koordinovane regulované, prepísané aj preložené
        Regulácia traskripcie
• 1) Gény sa prepisujú dovtedy, pokiaľ nie je
  prepis zablokovaný represorom - negatívna
  kontrola - (enzým sa produkuje až, kým
  nie je jeho produkcia zablokovaná
  nadbytkom produktu)
• 2) Gény sa nezačnú prepisovať pokiaľ nie je
  prítomný induktor - aktívny regulačný
  protein - pozitívna kontrola - (enzým sa
  nezačne produkovať, ak nie je v prostredí
  substrát, na ktorý by pôsobil)
  Zmena genetickej informácie
• Mutácia - náhodné poškodenie DNA. DNA
  obsahuje reparačný systém
• Výmena génov - rekombinácia
                Pôvod mutácií
• Spontánne
• Indukované
  - teplo
  - ultrafialové svetlo
  - ionizujúce žiarenie
  - chemické mutagény - analógy nukleotidových báz
  = štrukturálna podobnosť
        Výmena a prenos genetickej
              informácie
• Medzi bakteriálnymi bunkami
  1) transformáciou - inkorporácia exogénnej DNA
  2) transdukcia - prenos z jednej baktérie do ďalších
  bakteriofágom - vírusom baktérie
  3) konjugáciou -akoby sexuálna výmena - prenos
  informácie z jednej baktérie do druhej
  prostredníctvom pillusu
• Prenesené gény sú často integrované do DNA
  nukleoidu alebo plazmidu a prenášané na dcérske
  bunky
                   Bakteriofág
• vírus bakteriálnej bunky, využíva ich energetický
  systém a syntézu proteinov. Baktériu infikuje len
  nukleová kyselina, ktorá sa replikuje a môže dôjsť k
  rekombinácii medzi NK baktérie a fágu.
  Životný cyklus bakteriofágov
• lytický - po napadnutí bunky a replikácii
  fágovej NK dôjde k lýze bunky.Nové fágy
  sú virulentné, napádajú ďalšie baktérie
• lysogénny - nelytický - fágová DNA je
  integrovaná do NK baktérie - temperovaný
  fág - po viacerých generáciách dôjde ku
  konverziii a zmene na virulentý
     Genetické inžinierstvo v
         mikrobiológii
• Vytvorenie vektorov alebo nástrojov
  schopných klonovať rôzne DNA sekvencie
• Eukaryotické gény môžu byť prenesené a
  exprimované prokaryotickými systémami
• Mnohé genetické metabolické ochorenia sú
  spôsobené chýbaním enzýmov a proteinov -
  ich produkcia bakériami
• Produkcia rekombinantných vakcín
  baktériami
     Využitie molekulárnych a genetických
    technológií v diagnostike mikrobiálnych
                     infekcií
• *Využitie genetických sond na diagnostiku
  ochorení - nukleová kyselina - typická pre
  ochorenie je inkorporovaná do baktérie, kde je
  pomnožená, označená napr. radionuklidom,
  fluorescenčným farbivom, aby sa dala detekovať
• *in situ hybridizácia - pomnoženie genetickej
  informácie vírusu priamo v odobratom tkanive
  *PCR - vytvorenie miliónov kópií nukleovej
  kyseliny alebo typickej sekvencie suspektného
  mikroorganizmu
Fyziológia a metabolizmus baktérií
•   Metabolizmus
•   - katabolizmus a získavanie energie
•   -anabolizmus - biosyntéza – proteosyntéza
•   - ATB produkcia
•   - rast a rozmnožovanie
•   - rastové požiadavky terminológia
•   - rastová krivka
•   Využitie znalostí o rastových a nutričných
    požiadavkách pre diagnostiku
• Ak chce prežiť, baktéria musí mať účinný systém na
  tvorbu a získavanie energie:
• katabolické - degradačné reakcie
  - poskytuje základné stavebné jednotky pre
  anabolické reakcie
  - vytvára energiu - získava ju z oxidačno
  redukčných reakcií organických molekúl
  - je uvoľňovaná v podobe vysokoenergetický
  fosfátov a skladovaná ako ATP
  na syntézu všetkých potrebných molekúl
• anabolické - syntetické procesy
• Základné nutričné požiadavky - rovnaké u všetkých
  živých buniek
• Špecifické rastové požiadavky - u prokaryotických
  buniek existuje veľká diverzita
• Mimoriadne rastové faktory - baktérie môžu
  využívať pripravené komponenty hostiteľského
  metabolizmu - metabolická adaptácia na jedného
  prirodzeného hostiteľa - adaptačná schopnosť
  baktérii, prežívanie na umelých médiách
         Rastové požiadavky baktérií
• Zdroje enrgie, organického uhlíka, kovov (Fe), optimálna
  teplota, pH, prijateľnosť kyslíka
  - filné, - trofné, - tolerantné
• C
  - anorganický, CO2 - autotrofné (litotrofné)
  - organický – heterotrofné (organotrofné)
• Teplota
  - termofilné,
  - psychrofilné
• pH - obvykle vyžadujúce fyziologické neutrálne pH,
  niektoré baktérie môžu byť
  - acidofilné,
  - alkalofilné
• Požiadavka na dusík - enzymatická
  deaminácia aminokyselín- metabolizmus
  proteínov
• Fosfor - dôležitý pre tvorbu ATP,
  nukleových kyselín a koenzýmov
• Železo - súčasť cytochrómoxidázového
  systému, význam pre rast
• Znalosti nutričných zvláštností baktérie
  umožňujú vytvoriť umelé ultivačné médium
  vhodné pre rast baktérie na umelých
  médiách
               Požiadavka na kyslík
• Na rozdiel od živočíšnej bunky, nie všetky baktérie striktne
  vyžadujú prostredie s kyslíkom
• Obligátne anaeróbne – vyžadujú prostredie bez kyslíka,
  kyslík je pre ne toxický – typ metabolizmu je fermentácia -
  nedostatok niektorých enzýmov na rozklad a detoxikáciu
  napr. peroxidu vodíka
• Anaerobne aerotolerantné – anaeróbna respirácia
  (fermentácia), prežívanie aj za prítomnosti kyslíka
• Obligátne aeróbne – vyžadujú kyslík – typ metabolizmu
  oxydatívna fosforylácia (respirácia)
• Fakultatívne anaeróbne– znášajú kyslík aj bezkyslíkaté
  prostredie – fermentácia a respirácia
• Mikroaerofilné – vyžadujú znížený obsah kyslíka v
  prostredí. Normálny obsah kyslíka je pre ne toxický
                 Nutričné faktory
• Zdroje z prostredia predstavujú obvykle veľké molekuly,
  ktoré neprejdú plazmatickou membránou
• Prvý krok metabolizmu baktérií prebieha extracelulárne
  hydrolýzou makromolekúl bakteriálnymi exoenzýmami
• Hydrolyzované súčasti makromolekúl sú importované cez
  plazmatickú membránu a bakteriálnu stenu do cytoplazmy -
  transportné proteiny, poríny
• Katabolické reakcie s pomocou endoenzýmov - získavanie
  energie, bazálnych molekúl - konverzia molekúl na
  medziprodukty potrebné na získavanie energie alebo pre
• Anaboliké reakcie - biosyntéza - peptidoglykanu,
  lipopolysacharidu, nukleových kyselín, proteosyntéza….
                  Rastová krivka
• 1 lag fáza - adaptačné obdobie, možný pokles žijúcich
  baktérií
• 2 fáza zrýchleného rastu - prežívajúce bakteriálne bunky sa
  začínajú deliť
• 3 exponenciálna fáza rastu - najrýchlejšie pomnožovanie
• 4 stacionárna fáza - prostredie sa stáva nevhodným, počet
  nových buniek nahradí počet odumretých
• 5 fáza poklesu - počet odumretých buniek je vyšší jako
  počet živých
• 6 exponenciá fáza - poklesu - maximálna rýchlosť
  odumierania, za časovú jednotku sa počet buniek zníži o
  polovicu
• autosterilizácia
                 Kinetika rastu
• Baktérie sa delia binárnym delením zaškrtením - log
  funkcia v čase maximálneho rastu - exponenciálna
  fáza - kontinuálny rast za optimálnych podmienok
• Generačný čas in vitro:
  - 20 minút u Vibrio cholerae (z 1 bunky za 2 dni
  vznikne bunkková hmota presahujúca 4000 krát
  hmotu zeme)
  -14 hodín u Mycobacterium tuberculosis,
  - bunky cicavcov sa delia každých 8 hodín
  in vivo je generačný čas baktérií dlhší- sila
  hostiteľskej imunity a obmedzenie nutričných
  faktorov
                     Kultivácia
• Na identifikáciu patogéna je potrebné preniesť ho v
  biologickej vzorke z miesta infekcie na umelé médium a
  vytvoriť mu vyhovujúce prostredie
• Čistá kultúra - kolónie jediného bakteriálneho druhu alebo
  typu sa podrobia panelu testov na identifikáciu neznámej
  kolónie
• Toto je možné u veľkej väčšiny baktérií a húb, ktoré rastú
  na umelých médiách a sú biochemicky aktívne = priamy
  dôkaz patogéna - vizualizácia
• Kultivácia nie je možná u vírusov - nerastú na umelých
  médiách, vyžadujú živé systémy pre svoj rast Identifikácia
  vyvolávateľa sa robí nepriamo na základe stanovenia
  protilátok
  Identifikácia neznámej kolónie
• Mikroskopia natívneho preparátu (pohyb) alebo
  Gramom zafarbeného preparátu (morfológia,
  štruktúra b. steny) G+,G-,paličky, koky, špirály
• Usporiadanie: napr. diplococcus, streptococcus
• Detekcia púzdra (agglutinácia, Burri)
• Schopnosť fermentácie substrátov - cukry,
  aminokyseliny- (biochemické vlastnosti)
• Identifikácia enzýmov- (fyziológia baktérie)
  citlivosť na ATB, a lýzu bakteriofágom
• požiadavky na kyslík
Antibiotiká a chemoterapeutiká
            vysvetlenie pojmov
          mechanizmus pôsobenia
                 typ účinku
             nežiadúce účinky
     rozdelenie antibiotík,zásady liečby
           ANTIBIOTIKÁ
• Selektívne inhibujú alebo usmrcujú
  mikroorganizmy v koncentráciách,ktoré
  ešte nie sú toxické pre makroorganizmus-
  preto na rozdiel od dezinfekčných a
  antiseptických látok môžeme ATB
  používaťv liečbe
• zaraďujeme sem aj chemoterapeutiká s
  antibakteriálnym účinkom,ktoré sa
  získavajú (semi)synteticky,majú svoj pôvod
  v prírode,alebo boli získané umelo
Rozdelenie ATB podľa pôvodu:

Producentom môžu byť

1.aktinomycéty-aminoglykozidy,TTC,makrolidy

2.iné baktérie-predovšetkým bacily-bacitracin,polymyxin

3.mikroskopické huby-penicilium,aspergilum-penicilíny

ATB sa dajú získať aj- z vyšších rastlín-fytoncidy
                   - zo živočíšnych tkanív-ekmolin
Rozdelenie podľa použiteľnosti:

1.antibakteriálne preparáty-väčšina požívaných antibiotík a chemo-
                          terapeutík,aj antiriketsiálne

2.antimykotické preparáty-účinné na plesne,kvasinky(fungicidin,
                        griseofulvin,mikonazol,ketokonazol)

3.antiprotozoárne preparáty-účinné napr. při toxoplazmóze,amebiáze
                        -spiramycin,paromomycín

4.antivírusové preparáty-chemoterapeutiká
Bakteriostáza
- zástavu množenia baktéríí vplyvom
antibiotika,pričom
baktérie nie sú usmrtené. Prirodzené odumieranie
kľudových foriem nie je ovplyvnené


Baktericidita
-usmrtenie bakteriálnych buniek antibiotikom
-špecifický význam má baktericídny účinok počas
prvých 4 hod.
 pôsobenia ATB:ak je v tomto čase usmrtených aspoň
99 % baktérií,
 ide o klinicky relevantnej baktericidite
Rozdelenie antibiotík podĺa typu účinku:

1.Antibiotiká a chemoterapeutiká primárne bakteriostatické
      -chloramfenikol
      -tetracyklíny
      -makrolidy
      -sulfonamidy
      -nitrofurány,...
2.Antibiotiká a chemoterapeutiká primárne baktericídne
      -penicilíny
      -cefalosporíny
      -streptomycín
      -polymyxíny,...
-penicilíny a cefalosporíny účinkujú baktericídne len na
 množiace sa baktérie
-aminoglykozidy pôsobia baktericídne aj na kľudovú fázu baktérií
Rozdelenie antibiotík podľa spektra účinku:

1.Úzkospektrálne antibiotiká a chemoterapeutiká
    -umožňujú len úplne cielenú terapiu
    -antituberkulotiká-viomycin,INH,PAS

2.Širokospektrálne antibiotiká a chemoterapeutiká
    -aminoglykozidové ATB
    -ampicilin
    -chloramfenikol
    -tetracyklíny
    -cotrimoxazol

   -
Mechanizmus účinku antibiotík:
1. Tlmenie syntézy peptidoglykánov bunkovej steny
    -syntéza prebieha v 4 fázach
    -v prvých 3 fázach pôsobia bacitracín,vankomycín,cykloserín
    -vo 4.fáze pôsobia penicilíny,cefalosporíny
2. Narušenie protoplazmatickej membrány
    -polymyxínové antibiotiká,niektoré polyenové antimykotiká
    -polymyxínové molekuly sa viažu na lipidové a proteínové
      vrstvy protoplazmatickej membrány a narúšajú jej bariérové
      funkcie.
3. Inhibícia proteosyntézy
    - tetracyklíny,makrolidy,aminoglykozidové ATB,...
    -inhibícia väzby aminoacyl-tRNA na receptory ribozómov-
      nedostatok aminokyselín
    -blokovanie tvorby polyzómov z voľných ribozómov a mRNA
Bunková stena


 - beta-laktámové ATB -   blokáda syntézy
                           peptidoglykánu



- vankomycin,teikoplanin - blokáda kondenzácie
                           acyl-D-alanyl-D-alaninu


- bacitracin              - syntéza fosfolipidov
Cytoplazmatická membrána:

-polymyxiny -fosfolipidy cytoplazmatickej membrány
-amfotericin B -syntéza ergosterolu
-azoly        -syntéza ergosterolu

Proteosyntéza:
Ribozómy

-chloramfenikol -peptidyltransferázu
-tetracyklíny   -ribozom A
-makrolidy      -translokáciu
-klindamycin    -peptidyltransferáza
-aminoglykozidy -ribozomálna syntéza
Nukleové kyseliny:

-chinolóny      -DNK-gyráza
-rifampicin     -RNK-polymeráza
-nitroimidazoly -šróbovica DNK



Syntéza kyseliny listovej:

-sulfonamidy - syntetáza kyseliny listov
-trimetoprim - reduktáza
kys.dihydrolistovej
penicilíny      -syntéza peptidoglykánov b. steny
cefalosporíny                -//-
karbapenémy                   -//-
monobaktamy                   -//-
inhibítory beta-laktamáz

aminoglykozidy
tetracyklíny     - syntéza mikrobiálnych proteínov
chloramfenikol    -//-
makrolidy        -//-
polypeptidy      - synt.bunkovej steny
linkosamidy      -proteosyntéza
glykopeptidy      -syntéza mukopeptidu bunkovej steny
Antibakteriálne chemoterapeutiká
sulfonamidy              -syntéza kys. listovej

sulfonamidy               -//-
+diaminopyrimidiny

nitrofurány               -inhibícia
metabolizmu cukrov

chinolóny               -syntéza nukleových
                          kys.
nitroimidazoly            -syntéza nukleových
                          kyselín(anaeróbne b.)
Peniciliny   -primárne baktericídne

 G PNC -G+ -streptokoky,pneumokoky,korynebakteria,listérie,
          stafylokoky netvoriace beta lektamázu

protistafylokokové PNC-odolné k stafylokokovej beta laktamáze
                      meticilin,oxacilin

širokospektrálne pnc   - G- paličky,okrem pseudomonád,proteus,
                          -enterokoky

antipseudomonádové pnc-pseudomonády,proteus indol +

acylureidoPNC- G+,G-,pseudomonády
Cefalosporíny
                 -polosyntetické
                 -baktericídne
                -vysoké koncentrácie
v moči,likvore
1.generácia- G +
              G - enterobaktérie
močových inf.
2.generácia- G - paličky
             - gonokoky
3. generácia- G-
4.generácia-enterokoky,stafylokoky
            pseudomonády
Iné betalaktámové ATB:

monobaktamy:       baktericídne
                  G - (enterobaktérie,serratia,pseudomonády)
karbapenemy:       baktericídne
                  G+ G-
                  veľmi široké spektrum

Chloramfenikol:    bakteriostatické
                  G+ G-

Tetracyklínové ATB : bakteriostatické,vo vyšších koncentráciach
                                    baktericídne
                     G+ G-
                    treponemy,leptospiry,mykoplazmy,chlamýdie
Makrolidy:        bakteriostatické,
                 stredne široké spektrum
                 G+

Aminoglykozidy: baktericídne
                široké spektrum
                G + G-

Polypeptidy :     baktericídne
                G - paličky okrem proteus (polymyxiny)

Linkomycín,clindamicín-G+ koky
Vankomycin            G+ (stafylokoky,enterokoky)
Antituberkulotiká: bakteriostatické
                 vysoká toxicita
                 využívajú sa len v liečbe TBC (rifampicin
                  INH,ETM,PYR,PAS
Chemoterapeutiká

sulfonamidy: bakteriostatické
             G + G- ,aj chlamýdie,mykoplazmy,nokardie,
             toxoplazma,

cotrimoxazol: kombinované (trimetoprim+sulfametoxazol)
             baktericídne
             G + G-
chinolóny:


             baktericídne


  1.gen.     Kys. nalidixová- G-,uroinf.

  2.gen.     Fluorochinolony-G +,G-

  3.gen.     Di.-Tri.-fluorované chinol.
Nežiadúce účinky

vznikajú pri obvyklých dávkach a
doporučovaných
farmakoterapeutických koncentráciách
antibiotík


Toxické účinky

Vznikajú pri vysokých dávkach a vysokých
plazmatických
koncentráciách antibiotika,event.pri vyššej
reaktivite organizmu.
Nežiadúce účinky

Alergie-obvykle po predchádzajúcej senzibilizácii vyvolanej
                   aj malou dávkou antibiotika
       -sú časté napr.u penicilínov
       -pátrame po nich v anamnéze
       -polymorfné exantémy,eozinofília,edémy,konjunktivitída
                   fotodermatózy,anafylaktický šok,...
       -nebezpečné formy sú spojené hlavne s parenterálnym
                    podaním antibiotika
       -môžu sa prejaviť ako včasné alebo neskoré reakcie
                    počas liečby,po jej ukončení
       -môžu vzniknúť ako reakcia na pomocné látky prítomné
                    v liekových formách
Nežiadúce účinky

biologické efekty -sú spôsobené oplyvnením prirodzenej
                   bakteriálnej mikroflóry kože,slizníc

                 -sú veĺmi časté pri podávaní širokospektrálnych
                  ATB (ampicilin,tetracyklín)

                 -hlavne dyspepsie,hnačky,hypovitaminóza K,
                  následné poruchy hemostázy

                 -prerastanie kvasiniek alebo rezistentných
                  baktérií(stafylokokov,ps.aeruginoza,…),
                  tieto komplikácie sú náročné na liečbu
Toxické účinky


hematotoxické -gancyklovir,chloramfenikol

nefrotoxické     -amfotericin B

hepatotoxické -rifampicin,ketokonazol

neurotoxické -
nitrofurantoin,gentamycin,izoniazid,streptomycin
Rezistencia-odolnosť baktérií voči účinku antibiotika alebo
           chemoterapeutika.

-prirodzená-mikroorg. je mimo spektra účinku ATB

-primárna-necitlivosť časti bakteriálnej populácie ktorá
patrí do spektra účinku ATB,a to bez ohľadu na to ,či pred
tým došlo k styku s daným ATB

-sekundárna-necitlivosť kmeňa patriacehodo spektra
účinnosti ATB,kt.vzniká až po kontakte s daným ATB

-mutačná-vzťahuje sa k predchádzajúcej liečbe,
         mutácia-rezistenciu-množenie rezistentných
baktérií
-prenosná rezistencia- sprostredkovná plazmidmi
                    -častejšia u G-
                    -prenos genetickej informácie:
Konjugácia

Mechanizmus transdukcie- DNK plazmidu je prevzatá do
bakteriálneho vírusu a prenesená do ďalšej baktérie


-skrížená rezistencia - súčasná necitlivosť na rôzne ATB
                     -obojstranne (príbuzné ATB)
                     -jednostranne (Gent.-Amikacin),citlivosť
                      menšieho počtu baktérií môže byť voči
                      jednému ATB zachovaná.
Mechanizmy vzniku rezistencie


1. Produkcia enzýmov: ich pôsobením sa mení štruktúra
                     antimikrobiálnej látky,strata účinnosti


  Beta laktamázy- extracelulárne pôsobiace enzýmy
                 mikroorganizmov,ktoré štiepia beta-
laktámový kruh,čím antibiotiká tohoto typu strácajú
účinok.

Podobný účinok majú intracelulárne pôsobiace
acetyltransferázy na účinok chloramfenikolu.
           Klasifikácia beta-laktamáz
Cefalosporinázy(neinhib-    Chromozómami
ované kys.klavulanovou)     podmienené
                            enzýmyPs.aeruginoza,Ent.
                            cloacae

Penicilinázy,cefalosporinázy Sprostredkované plazmidy
Inibované kys.klavulanovou TEM-typ.,Chromozomami
                             podm.enzýmy Klebsiela
                             spp.,stafylokokové enzýmy

metaloenzýmy                Enzýmy hydrolyzujúce
                            imipenem,z Xantomonas
                            maltophylia

Penicilinázy(neinhibované   Chromozómami pomienené
kys.klavulanovou)           enzýmy Ps.cepacia
2. Mutačné zmeny na úrovni intracelulárneho receptoru:

     -zmeny v štruktúre PBP- vznik rezistencie na penicilíny
     -metylácia aminokyseliny na 50 S ribizómovej
      podjednotke -vznik rezistencie na erytromycín

3.Zamedzenie penetrácie antibiotika cez bunkovú stenu:

      -výsledkom je blokovanie pôsobenia ATB na
       intracelulárnych receptoroch (PBP,30S,50S)
      -aminoglykozidy,tetracyklíny

4.Zmena metabolickej cesty,zmena afinity cieleného enzýmu pre
   chemoterapeutikum
Beta laktámové ATB         zmena PBP,znížená permeabilita
                            produkcia beta laktamáz

aminoglykozidy,makrolidy-znížená väzba na cieľové ribozómy
                            znížená permeabilita bunk.steny
                            inaktivujúce enzýmy

cloramfenikol               znížená- väzba na ribozómy
                                  -permeabilita
                           chlmf-acetyltransferáza

tetracykliny             nedostupnosť cieľových ribozómov
                           aktívny bunkový eflux
Chinolony     rezistencia DNA -gyrázy
              znížená permeabilita pre
              antibiotikum
              aktívny bunkový eflux



sulfonamidy   rezistencia syntetázy

trimetoprim    rezistencia reduktázy
              znížená permeabilita
Cielená liečba -predstavuje ideálny postup
               - najprv izolovaný konkrétny pôvodca infekcie
               -určená citlivosť na antibiotiká
               -voľba antibiotika
                 (dobrá znášanlivosť,úzke spektrum)
-u chronických infekcií,vyvolaných vysoko rezistentnými
 pôvodcami

Empirická liečba -voľba antibiotika podľa očakávaného spektra
                 pôvodcu infekcie
                -správne zhodnotenie klinického stavu
                -znalosť možných(najčastejších)patogénov v
                 súvislosti s lokalizáciou infekcie a klinických
                 príznakov
Intervenčná liečba-ak nebol preukázaný pôvodca infekcie
                 -postupná liečba podľa určitej schémy,ktorá
                  stanoví ďalšie ATB v prípade neúčinnej
                  iniciálnej terapie


Širokospektrálna liečba-u život ohrozujúcih infekcií
                      -ATB schopné pokryť takmer celé
spektrum potencionálnych pôvodcov
                      -kombinácie ATB
                      -hlavne u sepsy,peritonitídy,infikované
                        gangrény,popáleniny,endometritídy…
                      -imipenem,cefotaxim+piperacilin
• Aditívny účinok-výsledný účinok
  kombinácie dvoch alebo viacerých
  antibiotík,ktorý zodpovedá súčtu účinku
  jednotlivých komponent

• Antagonizmus ATB-vzájomný vzťah
  farmák použitých v kombinácii,jeho
  výsledkom je inhibícia bakteriálnej kultúry
  pri vyšších koncentráciách ako pri použití
  jednotlivých ATB samostatne.
Kombinácia antibiotík-má slúžiť k dosiahnutiu
synergizmu v účinku,
-cieľom je zvýšenie účinnosti rozšírenie
antibakteriálneho spektra
a prevencia vývoja bakteriálnej rezistencie

Synergizmus-pri súčasnom pôsobení dvoch alebo
viacerých ATB na bakteriálnu populáciu je
vyvolaný účinok vyšší v porovnaní s účinkom,
ktorý by bol vyvolaný každou látkou zvlášť
Minimálna inhibičná koncentrácia (MIC)
-najmenšie namerané množstvo (koncentrácia) antibiotika
 ktoré inhibuje rast a množenie baktérií v testovacom
 médiu in vitro.
-při zisťovaní MIC je dôležitá štandardizácia podmienok,
-výsledky môžu byť ovplyvnené veľkosťou
inokula,druhom
testovacej pôdy,trvaním a teplotou inkubácie, atď.

Minimálna baktericídna koncentrácia (MBC)
-najnižšia nameraná koncentrácia antibiotika in
vitro,ktorá usmrtí exponovanú bakteriálnu kultúru v
pribehu 24 hod. inkubácie v tekutej pôde.
-kontrolou MBC je následný kultivačný test na agarových
pôdach.
Aplikácia-parenterálna
         -perorálna
         -lokálna

Dávka    -jednotlivá
        -denná
        -celková

Dávkovací interval
       -čas medzi jednotlivými dávkami
       -úprava při renálnej,hepatálnej insuficiencii
         v závislosti na spôsobe eliminácie ATB

Dávkovanie-úprava podľa závažnosti infekcie(u širokospekt. ATB)
         -deti
Dĺžka liečby-jednorázová(nekomplikovaná kvapavka,
                        ulcus molle,
                        kandidová kolpitída)


        -7-10 dní-bežné infekcie(dýchacie cesty)


     -dlhodobá-abscesy,granulomy,osteomyelitídy.
                 tuberkulóza,sepsa,endokarditída
                  -pacienti s oslabenou imunitou

								
To top