Obecná Mikobiologie I. Část PDF

OBECNÁ MIKROBIOLOGIE I. ČÁST 2. ročník všeobecného lékařství MUDr. Radka Walková Ústav mikrobiologie FN Plzeň a LF UK v Plzni  Osnova 1. Definice a historie mikrobiologie 2. Popis mikroorganismů 3. Vzájemné vztahy mezi mikroorganismy a mak...

OBECNÁ MIKROBIOLOGIE I. ČÁST 2. ročník všeobecného lékařství MUDr. Radka Walková Ústav mikrobiologie FN Plzeň a LF UK v Plzni  Osnova 1. Definice a historie mikrobiologie 2. Popis mikroorganismů 3. Vzájemné vztahy mezi mikroorganismy a makroorganismem 4. Nepříznivé vlivy působící na mikroorganismy 5. Imunita  Cíle učení 1. Definujte obor lékařská mikrobiologie, vyjmenujte jeho podobory, popište náplň oboru a vysvětlete jeho význam v rámci humánní medicíny. 2. Vyjmenujte jednotlivé skupiny mikroorganismů a uveďte jejich základní charakteristiky. 3. Vyjmenujte a vysvětlete možné formy soužití makroorganismu s mikroorganismy, vysvětlete pojmy patogenita a virulence, vyjmenujte a vysvětlete základní faktory patogenity. 4. Vysvětlete pojmy dezinfekce a sterilizace, vyjmenujte alespoň pět skupin dezinfekčních látek a čtyři metody sterilizace. 5. Vysvětlete pojmy imunitní systém, antigen, protilátka, imunokomplex. Vysvětlete rozdíl mezi nespecifickou a specifickou imunitou. Vyjmenujte hlavní složky imunitního systému, uplatňující se v obraně proti jednotlivým skupinám mikroorganismů. Definice a historie mikrobiologie  Definice mikrobiologie věda studující mikroorganismy (z řec. micron = malý a biologia = studium života) zkoumá jejich stavbu, vlastnosti, projevy a jejich význam pro život lidí, zvířat a rostlin Specializace mikrobiologie:  půdní  potravinářská  průmyslová  lékařská mikrobiologie zabývá se mikroorganismy, které mají význam v lékařství zkoumá etiologii, patogenezi a imunogenezi onemocnění vyvolaných mikroorganismy (tj. infekčních nemocí) poskytuje ostatním lékařským oborům diagnostické, interpretační, terapeutické a epidemiologické podklady  Náplň a podobory lékařské mikrobiologie Náplň lékařské mikrobiologie: Podobory lékařské mikrobiologie: průkaz infekčního agens bakteriologie: bakterie stanovení citlivosti k mykologie: mikromycety (kvasinky antimikrobiálním léčivům a plísně) návrh antimikrobiální léčby virologie: viry kontrola racionální antibiotické parazitologie: jednobuněční terapie = antibiotická politika parazité (prvoci) a mnohobuněční upozornění na možnost šíření parazité (červi a členovci) infekčního agens účast v surveillance infekčních onemocnění  Souvislost lékařské mikrobiologie s dalšími obory imunologie obrana organismu epidemiologie zástava šíření nemocí hygiena předcházení vzniku nemocí infekční lékařství léčba infekčních nemocí  Historie mikrobiologie Girolamo Fracastoro (lat. Hieronymus Fracastorius, 1478 – 1553) italský lékař a učenec; jako první popsal mechanismus šíření infekčních chorob: přímým kontaktem, kontaminovanými předměty, vzduchem (1546) Antony van Leeuwenhoek (1632-1723) holandský obchodník; amatérsky sestrojil jednoduchý mikroskop, pozoroval mikroorganismy ve vodě, blátě, slinách, střevním obsahu… („animalcula“) (1675) Edward Jenner (1749 – 1823) anglický praktický lékař; první očkování – použil virus kravských neštovic k ochraně proti příbuznému viru pravých neštovic – postup nazval vakcinace (z lat. vacca – kráva) (1796)  Historie mikrobiologie Ignác Filip Semmelweiss (1818 – 1865) rakouský lékař maďarského původu; zkoumal příčiny epidemií puerperální sepse (horečky omladnic) – vyslovil teorii, že nákazu přenáší lékaři svýma rukama při přecházení mezi pitevnou a porodnicí – zavedl povinné mytí rukou chlorovým vápnem (1846) Joseph Lister (1827 – 1912) anglický lékař; zavedení antisepse v chirurgii – karbolová kyselina – mytí rukou, chirurgických nástrojů, napuštěné obvazy  významný pokles infekčních komplikací po chirurgických zákrocích (1867)  Historie mikrobiologie Louis Pasteur (1822 – 1895) francouzský přírodovědec, zakladatel moderní mikrobiologie - prokázal, že kvašení je způsobováno bakteriemi a kvasinkami (1857 – 1860) - vyvrátil teorii samoplození (abiogeneze) – tj. spontánní přeměna neživé hmoty v živé organismy není možná - vyvinul pasterizaci = metoda konzervace potravin, jejíž podstatou je krátkodobé zvýšení teploty (1860 – 1864) - vyvinul očkovací látku proti antraxu (1881) a vzteklině (1885) - zavedl kultivaci bakterií v tekutých půdách (bujon) - objevil mikroby vytvářející spory a mikroby žijící za nepřístupu kyslíku (anaeroby) - Pasteurova pipeta (pasteurka) https://www.dialab.cz/z2652-pasteurova-pipeta-sterilni-153-mm  Historie mikrobiologie Robert Koch (1843-1910) pruský venkovský lékař, později bakteriolog - objasnil epidemiologii antraxu (1876)  formulace Kochových postulátů = soubor pravidel a postupů pro prokázání příčinné souvislosti mezi patogenem a nemocí: 1. mikrob musí být prokázán u všech nemocných a u žádného zdravého jedince 2. mikrob musí být izolován z organismu hostitele a vypěstován mimo něj v laboratoři v čisté kultuře (množení in vitro) 3. zdravý pokusný objekt musí po naočkování této čisté kultury onemocnět a vykazovat stejné příznaky onemocnění jako jedinec, od kterého byl mikrob původně izolován 4. z pokusně infikovaného hostitele musí být izolován tentýž mikrob - zavedl izolaci čistých kultur bakterií na pevných půdách - zavedl barvení anilinovými barvivy - objevil původce tuberkulózy (Mycobacterium tuberculosis – BK = bacil Kochův) (1882) - potvrdil původce cholery (Vibrio cholerae) (1883) - Nobelova cena za fyziologii a lékařství (1905)  Historie mikrobiologie 1879 Neisser objevil původce kapavky (Neisseria gonorrhoeae) 1880 Laveran objevil původce malárie (plasmodia) 1884 Hans Christian Gram zavedl Gramovo barvení 1890 Behring a Kitasato objevilili protilátky 1892 Ivanowski popsal přenos virové mozaikové choroby tabáku bezbakteriálním filtrátem šťávy z infikovaných rostlin 1894 Kitasato a Yersin objevili původce moru (Yersinia pestis) 1898 Löffler a Frosch objevili první živočišný virus – virus slintavky a kulhavky dobytka 1902 Reed popsal první lidský virus – virus žluté zimnice 1909 Ehrlich a Hatta objevili salvarsan a položili základy chemoterapie 1921 Calmette a Guérin vyvinuli očkovací látku proti tuberkulóze (BCG) 1928 Alexander Fleming objevil první antibiotikum penicilin (1945 Nobelova cena za fyziologii a lékařství) 1949 Enders zavedl tkáňové kultury pro pěstování virů in vitro 1953 James Watson, Francis Crick a Maurice Wilkins – objev struktury deoxyribonukleové kyseliny (DNA) 1983 Kary Mullis vyvinul metodu PCR (1993 Nobelova cena za chemii)  Význačné postavy české mikrobiologie Vilém Dušan Lambl (1824 – 1849) popsal bičíkovce Giardia lamblia (Lamblia intestinalis) František Král (1846 – 1911) založil jednu z prvních sbírek mikroorganismů na světě (1890) Stanislav Prowazek (1875 – 1915) objevil původce skvrnitého tyfu (Rickettsia prowazekii) Jaroslav Hlava (1855 – 1924), původně pražský patolog, zakladatel české lékařské bakteriologie, objevil původce amébové úplavice (Entamoeba histolytica) František Patočka (1904 – 1985) zavedl u nás metodu tkáňových kultur – jako první u nás izoloval virus chřipky (1937); po 2. světové válce se podílel na likvidaci epidemie tyfu v Terezíně; vydal vysokoškolskou učebnici Lékařská mikrobiologie (1970) Otto Jírovec (1907 – 1972), zakladatel čs. lékařské parazitologie, objevil mikroorganismus Pneumocystis jiroveci (1951) Ivan Mládek (1909 – 1990), zakladatel Mikrobiologického ústavu Čs. akademie věd http://cs.medixa.org/nemoci/escherichia-coli https://www.geneproof.com/cs/geneproof-aspergillus-pcr-kit/p1137 Popis mikroorganismů https://www.stoplusjednicka.cz/ https://pxhere.com/cs/photo/871978  Bakterie – taxonomie a nomenklatura klasifikace do skupin (taxonů) podle příbuznosti:  morfologické vlastnosti  fyziologické vlastnosti  genetické vlastnosti doména/nadříše: Bacteria – kmen – třída – řád – čeleď – rod – druh názvosloví binomické  rod (genus)  druh (species) Př.: Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Vibrio cholerae... pozn.: pojem kmen dva významy: 1. taxonomická kategorie; 2. populace pocházející z 1 mikrobiální buňky  Bakterie – morfologie Každou bakterii tvoří jedna prokaryotická buňka. Stavba bakteriální buňky:  cytoplazma: nukleoid = nepravé jádro ribozomy plazmidy inkluze, granula, vakuoly  cytoplazmatická membrána  buněčná stěna  povrchové struktury: pouzdro/slizová vrstva, bičíky, fimbrie, pili https://www.shutterstock.com/cs/image-vector/bacterial-cell-structures-labeled-on-bacillus-1522904069  Bakterie – morfologie  cytoplazma = koloidní roztok, který obsahuje: nukleoid = 1 cirkulární molekula DNA, která není ohraničená jadernou membránou; nositel genetické informace, řídí veškeré děje v buňce ribozomy – proteosyntéza inkluze, granula, vakuoly – zásobárny živin a energie  cytoplazmatická membrána = dvojvrstva fosfolipidů + proteiny důležitá pro metabolismus bakterií ovlivňuje rezistenci buněk na vnější vlivy – dezinfekční prostředky, antimikrobiální léky…  Bakterie – morfologie  buněčná stěna = tuhá vrstva chránící celý obsah buňky udržuje základní tvar buňky základní složku tvoří peptidoglykan (= mukopeptid, murein) stěna gram+ a gram- bakterií se liší strukturou a chemickým složením  využití v diagnostice bakterií (Gramovo barvení) https://stock.adobe.com/sk/search/images?k=bacterial+cell+wall  Bakterie – morfologie  pouzdro/slizová vrstva chrání buňku mechanicky, před vysycháním, fagocytózou  faktor patogenity hlavní stavební složkou jsou polysacharidy (= glykokalix) nebo polypeptidy  bičíky = organely pohybu – vlákna vyčnívají z cytoplazmatické membrány skrze stěnu ven  pili (fimbrie) tenké štětinové výběžky viditelné pouze elektronovým mikroskopem umožňují bakteriím adherovat na povrch epitelu  sex pili fimbrie pouze g- bakterie přenos DNA konjugací sex pilus https://bio.libretexts.org/  Bakterie – morfologie  bakteriální spory = vysoce odolné útvary, v jejichž podobě bakterie mohou přežívat nepříznivé podmínky po velmi dlouhou dobu sporové obaly chrání buňku před vyschnutím, vysokými i nízkými teplotami, zářením a některými dezinfekčními prostředky (ethanol) tvoří jen některé bakteriální druhy (Clostridium, Bacillus) Bacillus anthracis https://paramedicsworld.com/microbiology-practicals/endospore-staining-principle-procedure-interpretation Clostridium tetani https://www.wikiskripta.eu/w/Bacillus https://www.researchgate.net/figure/b-Spores-and-bacteria-of-Clostridium-tetani  Bakterie – morfologie Velikost bakterií: μm (1 μm = 10-3 mm) většina lékařsky významných bakterií měří cca 1-3 μm Tvar bakterií: a) koky b) tyčinky Uspořádání bakterií: https://www.toppr.com/guides/biology/microorganisms/cocci-or-cocus-bacteria/ https://www.shutterstock.com/cs/image-vector/rodshaped-bacteria-morphology-arrangements- bacilli-single-1687394773 koky: dvojice = diplokoky (pneumokoky, neisserie), řetízky (streptokoky, enterokoky), hloučky (stafylokoky) tyčinky: většinou jednotlivé buňky, příp. palisády (korynebakterie), dvojice = diplobacily (moraxelly), řetízky (streptobacily)  Bakterie – metabolismus metabolická aktivita bakterií je mimořádně vysoká inhibice bakteriálních enzymů – princip fungování řady antibiotik Dělení mikroorganismů podle zdroje energie: fototrofy – přeměňují energii slunečního světla na energii chemickou chemotrofy – získávají energii oxidací chemických látek Dělení mikroorganismů podle zdroje uhlíku: autotrofy – zdrojem uhlíku jsou anorganické látky (oxid uhličitý) heterotrofy – zdrojem uhlíku jsou organické sloučeniny Většina bakterií, včetně všech patogenních, je chemoheterotrofní Základní metabolické procesy, kterými bakterie získávají energii:  Fermentace (kvašení) = štěpení organických látek za anaerobních podmínek – velký význam v potravinářském průmyslu (kvašení alkoholové a mléčné)  Respirace = oxidace organických látek za přítomnosti kyslíku – energeticky mnohem výhodnější než kvašení  Bakterie – metabolismus Rozdělení bakterií podle vztahu ke kyslíku: Aerobní – vyžadují ke svému růstu kyslík; energii získávají výhradně respirací Fakultativně anaerobní – za přítomnosti kyslíku rostou lépe, mohou se však množit i za jeho nepřítomnosti; energii mohou dle okolností získávat respirací i fermentací – většina patogenních bakterií Obligátně anaerobní – rostou pouze v nepřítomnosti kyslíku, kyslík je pro ně toxický; energii získávají výhradně fermentací Mikroaerofilní – vyžadují ke svému růstu atmosféru s nižší koncentrací kyslíku, než která je ve vzduchu Kapnofilní – vyžadují atmosféru s vyšší koncentrací CO2  Bakterie – metabolismus Význam metabolismu mikrobů:  Biogenní prvky – na počátku potravních řetězců stojí fotosyntetizující mikroby, které při přeměně energie slunečního záření v energii chemickou zabudovávají biogenní prvky z prostředí do organických sloučenin, jež slouží jako zdroj energie pro ostatní formy života  Rozklad organické hmoty hniloba = rozklad zejména živočišných těl – anaerobní štěpení bílkovin tlení = rozklad rostlinných tkání chudých na bílkoviny – aerobní proces  Diagnostika mikroorganismů – laboratorní diagnostika jednotlivých druhů mikroorganismů podle odlišných metabolických znaků: štěpení různých cukrů (glukóza, laktóza, mannitol…) štěpení bílkovinných sloučenin (např. močovina) tvorba charakteristických metabolitů (sirovodík, indol…) přítomnost různých enzymů (kataláza, oxidáza…)  Bakterie – růst a množení bakterie se množí nepohlavně – mitotickým dělením růstový cyklus bakterií začíná oddělením dceřiné buňky od buňky rodičovské a končí jejím rozdělením na další 2 buňky dceřiné délka růstového cyklu = generační doba – doba, za kterou se počet bakterií v populaci zdvojnásobí – u různých bakterií různě dlouhá (Escherichia coli při 37 °C cca 20 min – nárůst kolonie za 24 hod; Mycobacterium tuberculosis při 37 °C cca 12 hod – nárůst kolonie za 3 týdny) grafickým vyjádřením růstového cyklu je růstová křivka – vyjadřuje počet živých buněk v závislosti na stáří bakteriální kultury za ideálních podmínek probíhá dělení bakterií geometrickou řadou, ale ve skutečnosti tomu tak nikdy není: vyčerpání živin inhibice zplodinami vlastního metabolismu obranné mechanismy hostitele působení antimikrobiálních látek…  Bakterie – růst a množení Faktory ovlivňující růst a množení bakterií:  voda, živiny  teplota psychrofily – rostou při nízkých teplotách do 20 °C mesofily – rostou při běžných teplotách (většina lékařsky významných bakterií 36 – 37 °C) termofily – rostou při vysokých teplotách nad 40 °C  osmotický tlak bakterie lépe snáší hypotonické prostředí, v hypertonickém prostředí podléhají plazmolýze halofilní bakterie – snáší vyšší koncentrace solí  koncentrace vodíkových iontů (pH) neutrofily – rostou při pH 6 – 8 (většina lékařsky významných bakterií pH 7,4) alkalofily – rostou v zásaditém prostředí acidofily – rostou v kyselém prostředí  oxidoredukční potenciál (poměr mezi oxidovanými a redukovanými látkami v prostředí) aeroby – vyžadují oxidované prostředí anaeroby – vyžadují redukované prostředí  Bakterie – růst a množení  Planktonický růst = růst v podobě izolovaných buněk – v laboratorních podmínkách při pěstování bakterií v kultivačním médiu  Biofilm = strukturované mikrobiální společenství uložené v mezibuněčné hmotě a adherující k umělým i živým povrchům – mezi jednotlivými mikrobiálními buňkami je slizovitá mezibuněčná hmota tvořená polysacharidy mikrobiálního původu; v ní jsou kanálky, kterými k buňkám proudí voda a živiny a odplavují se zplodiny metabolismu  biofilm svou strukturou připomíná tkáně vyšších organismů  bakterie v biofilmu jsou lépe chráněny před nepříznivými podmínkami prostředí – v makroorganismu účinně vzdorují imunitním mechanismům i účinku antibiotik  Bakterie – růst a množení Onemocnění, v jejichž patogenezi se uplatňuje tvorba biofilmu: Infekce živých povrchů Infekce neživých povrchů zubní kaz centrální žilní katétry otitis media umělé srdeční chlopně osteomyelitida nitroděložní tělíska cholangoitida kloubní náhrady bakteriální endokarditida cévní štěpy chirurgické stehy močové katétry endotracheální kanyly kontaktní čočky  Bakterie – genetika bakteriální genom je tvořen jedinou sestavou genů  haploidní  bakteriální chromozom = nukleoid – jedna cirkulární molekula dvouvláknité DNA; není od cytoplazmy oddělen jadernou membránou jako u eukaryotních organismů  extrachromozomální elementy = plazmidy – menší cirkulární molekuly DNA uložené volně v cytoplazmě; replikují se nezávisle na bakteriálním chromozomu; nesou malé množství genů, které nejsou pro bakterii nezbytné – např. geny virulence a rezistence bakterie mají velmi dobrou schopnost kontroly genové exprese  příslušné proteiny jsou tvořeny pouze tehdy, je-li to zapotřebí  adaptace na změny prostředí  Bakterie – genetika Mezibakteriální výměna genetické informace:  konjugace = přenos genetické informace přímým stykem mezi buňkami – spojení pomocí tzv. sex-pilu; pouze gramnegativní bakterie  transformace = příjem DNA z okolního prostředí, transformující DNA pochází z rozložených bakterií; tohoto procesu je schopna asi každá tisící buňka  transdukce = přenos bakteriálních genů pomocí bakteriálních virů (bakteriofágů)  Houby (mikromycety) Kvasinky Plísně morfologickým podkladem je morfologickým podkladem jsou blastokonidie = eukaryotická hyfy = vlákna → mycelium buňka kulovitého nebo oválného plísně jsou mnohobuněčné a o tvaru něco větší než kvasinky kvasinky jsou jednobuněčné množí se pohlavně (redukční velikost 5 – 15 μm dělení meióza) i nepohlavně množí se pučením (fragmentace mycelia, mitóza)  Viry submikroskopická infekční agens nejsou organizovány jako buňky, ale jako částice = virion žít a množit se mohou pouze v živé hostitelské buňce Stavba virionu:  vnitřní část: nukleoid (svinutá nukleová kyselina – vždy jen jeden typ NK – buď DNA nebo RNA)  střední část: kapsida (bílkovinné pouzdro)  vnější část: obal (tvořený membránou hostitelské buňky; mají pouze některé viry) Velikost: 20 – 300 nm https://slideplayer.cz/amp/2512155/  Paraziti 1. Prvoci (protozoa) jednobuněčné eukaryotické mikroorganismy velikost 2 – 300 μm aktivní stádia = trofozoiti; klidová stádia = cysty 2. Helminti (červi) mnohobuněčné organismy velikost od několika mm po několik metrů 3. Členovci mnohobuněčné organismy velikost od několika mm po několik cm článkované tělo: hlava, hruď, zadeček vývoj od vajíčka přes larvu (příp. další stádia) k dospělci Vzájemné vztahy mezi mikroorganismy a makroorganismem  Formy soužití mikro- a makroorganismu Symbióza = úzké soužití dvou a více organismů Komenzalismus = vztah, který jednomu z partnerů (komenzál) přináší užitek, a druhému (hostitel) ani neškodí ani neprospívá Mutualismus = společné soužití, z něhož mají oba partneři prospěch Parazitismus = vztah, kdy jeden organismus (parazit) druhému organismu (hostitel) škodí – v širším pojetí jsou všechny patogenní mikroorganismy parazité – v lékařské mikrobiologii má parazit užší význam: prvoci, helminti a členovci  Infekce vs. kolonizace Infekce (nákaza) = stav, kdy mikrob pronikne do organismu, množí se v něm a nepříznivě tam působí (→ parazitismus) X Kolonizace = stav, kdy je organismus osídlen mikrobem, který ale nevyvolává žádné chorobné příznaky (→ komenzalismus nebo mutualismus)  Faktory ovlivňující průběh infekce  Vlivy ze strany hostitele: druhová imunita (tj. vnímavost napadeného hostitele jako druhu) individuální imunita (kvalita nespecifické a specifické imunity)  Vlivy ze strany mikroba: patogenita mikrobiálního druhu virulence konkrétního kmene infekční dávka = množství mikrobů proniklých do organismu  Ostatní: vliv prostředí sezóna vstupní brána infekce  Patogenita a virulence Patogenita = schopnost mikroorganismů poškozovat hostitele a vyvolávat onemocnění a) mikroby nepatogenní – nikdy nevyvolávají onemocnění člověka b) mikroby patogenní primární (obligátní) patogeny – vyvolávají onemocnění i u zdravých osob s nepostiženou imunitou oportunní (fakultativní) patogeny – vyvolávají onemocnění jen za určitých podmínek Virulence = stupeň patogenity konkrétního mikrobiálního kmene  patogenita je vlastnost druhová, virulence je vlastnost individuální (i u velmi patogenních druhů existují avirulentní kmeny a naopak)  Faktory patogenity/virulence  Kontagiozita = schopnost mikroba přenášet se mezi jednotlivými hostiteli počet mikrobů vylučovaných z organismu rezistence vůči zevnímu prostředí velikost infekční dávky  Invazivita = způsobilost mikroba překonávat obranné mechanismy hostitele schopnost vstoupit do hostitele adherence na tělesné povrchy – fimbrie a nefimbriální adhesiny průnik do vnitřního prostředí – přímo, vynucená fagocytóza schopnost množit se ve tkáních hostitele – intracelulárně nebo extracelulárně schopnost šířit se uvnitř organismu hostitele a proniknout k cílovému orgánu – lymfou, krví, podél nervových vláken, per continuitatem  Toxicita = schopnost mikroba poškozovat hostitele mechanické poškození poškození vzniklé v důsledku obranných reakcí hostitele mikrobiální toxiny  Způsob průniku infekčního agens do vnitřního prostředí Šíření infekčního agens uvnitř organismu přímý lymfou z kůže do reg. podkožních uzlin pyogenní koky, francisely, arboviry… neporušenou kůží leptospiry, larvy schistosom ze sliznice orofaryngu a z tonzil respirační viry, EBV… drobnými trhlinkami v St. aureus, Str. pyogenes, Fr. do krčních uzlin pokožce tularensis, papilomaviry… z plic do hilových uzlin Mycobacterium tuberculosis, další respirační patogeny drobnými trhlinkami ve sliznici Treponema pallidum, HIV… ze sliznice genitálu do tříselných Treponema pallidum, Chlamydia uzlin trachomatis… pokousáním/poškrábáním virus vztekliny, Pasteurella z Peyerových plaků do Yersinia enterocolitica, střevní adenoviry… multocida, Bartonella henselae… mezenteriálních uzlin bodnutím členovce virus evropské klíšťové krví encefalitidy a ostatní arboviry, běžně při generalizovaných břišní tyfus, exantematické viry, Treponema borrelie, plasmodia… infekcích pallidum… vynucenou fagocytózou méně často při ohraničených meningitidy, pyelonefritidy, ranné infekce… infekcích pomocí invazinů shigely, Listeria monocytogenes, Yersinia enterocolitica per continuitatem zvlněním (ruffling) povrchu salmonely přímo z buňky do buňky RSV, listerie, shigely hostitelské buňky sekretem po sliznicích patogeny respiračního, gastrointestinálního a urogenitálního traktu neznámo jak legionely, chlamydie z místa přisátí klíštěte do okolí Borrelia burgdorferi neznámý většina mikroorganismů z místa poranění do okolní tkáně Clostridium perfringens, Streptococcus pyogenes… ze středního ucha na meningy Streptococcus pneumoniae, Haemophilus influenzae z plicní tkáně na pleuru původci pneumonií podél nervů (axonální transport) HSV 1, 2, VZV, virus vztekliny, améby rodu Naegleria, tetanický toxin  Exotoxiny = toxické proteiny, které jsou produkovány do zevního prostředí mikroba průnikové faktory – hydrolytické enzymy rozrušující mezibuněčnou hmotu – např. hylauronidáza – štěpí kyselinu hyaluronovou, streptokináza – rozpouští fibrin cytolyziny – porušují membránu buněk a způsobují jejich rozpad – např. hemolyziny – rozpad erytrocytů, fosfolipázy – rozpouštějí membránové fosfolipidy inhibitory proteosyntézy – např. difterický toxin, shigatoxin jiné farmakologicky účinné látky narušující základní funkce buňky – např. choleragen, pertussový toxin – aktivují adenylátcyklázu neurotoxiny – např. tetanospasmin Clostridium tetani – křeče kosterního svalstva, botulotoxin Clostridium botulinum – ochrnutí kosterního svalstva superantigeny – vyvolávají nespecificky aktivaci velkého počtu lymfocytů  silná imunitní reakce  šokové stavy – např. některé toxiny stafylokoků (exfoliatin, TSST) nebo streptokoků (streptokokové pyrogenní exotoxiny SPE)  Endotoxiny = složky buněčné stěny, které se uvolňují do okolí až po rozpadu bakterie způsobují aktivaci imunitního systému v nízkých koncentracích pozitivní efekt – poplašný signál oznamující, že do vnitřního prostředí pronikl cizí element při vysokých koncentracích vystupňovaná reakce organismu  endotoxický šok klasickým endotoxinem je lipopolysacharid v zevní stěně gramnegativních bakterií (vlastní toxická část – lipid A) https://www.shutterstock.com/search/lipopolysaccharide https://stock.adobe.com/sk/search/images?k=bacterial+cell+wall u grampozitivních bakterií obdobně působí kombinace teichoových kyselin a fragmentů peptidoglykanu Nepříznivé vlivy působící na mikroorganismy  Nepříznivé podmínky působící na mikroby a možnosti jejich využití  teplota ̶ pokud teplota vybočí z intervalu „minimální – maximální růstová teplota“, tak dojde k teplotnímu šoku (chladový/tepelný šok) – při mírném vybočení zástava množení, při delším působení nebo větším teplotním výkyvu postupné odumírání mikrobiálních buněk ̶ praktické využití vlivu teploty: uchovávání potravin (pasterizace, převaření, chlazení, mražení); sterilizace předmětů horkým vzduchem, párou X ̶ rychlé mražení mikrobů v ochranném prostředí (pepton, sérum, glycerol…) na teploty -60 °C a nižší uchová většinu buněk životaschopných  dlouhodobé uchovávání = konzervace mikrobů  Nepříznivé podmínky působící na mikroby a možnosti jejich využití  záření ̶ destrukce mikrobiální DNA přímo a prostřednictvím volných kyslíkových radikálů ̶ praktické využití záření: dezinfekce a sterilizace předmětů, vody, vzduchu UV záření ̶ neproniká do hloubky  dezinfekce povrchů, vody a vzduchu ̶ v přírodě se vzdušné bakterie chrání tvorbou pigmentů (na kultivačních půdách rostou v barevných koloniích) ionizační záření (např. gama paprsky) ̶ proniká do hloubky  průmyslová sterilizace předmětů v obalech  Nepříznivé podmínky působící na mikroby a možnosti jejich využití  nevhodné pH ̶ mikrobi jsou citlivější ke kyselému pH ̶ praktické využití kyselého pH: konzervace potravin – mléčné kvašení, kyselé nálevy…  nevhodný osmotický tlak ̶ mikrobi hůře snáší hypertonické prostředí – plazmolýza ̶ praktické využití vlivu hypertonického prostředí: konzervace potravin – nasolování masa a ryb, kandování ovoce, cukr v džemech a kompotech…  nevhodná atmosféra ̶ praktické využití: konzervace potravin – vakuování: brání růstu mikrobů a zároveň snižuje oxidaci potravin vzdušným kyslíkem podpůrná léčba anaerobních infekcí – hyperbarická komora  Nepříznivé podmínky působící na mikroby a možnosti jejich využití  nedostatek vody mikroby hygrofilní (vlhkomilné) – potřebují volně přístupnou vodu; většina mikroorganismů mikroby xerofilní (suchomilné) – stačí jim voda vázaná na povrch částic v prostředí (např. v půdě); nokardie, aktinomycety, plísně ̶ praktické využití nedostatku vody: konzervace potravin – sušení (maso, houby, ovoce…)  toxické chemické látky ̶ praktické využití: likvidace mikrobů dezinfekčními prostředky  antibióza = nepříznivé působení jiných mikrobů a jejich produktů ̶ praktické využití: léčba infekcí – antibiotika  Faktory ovlivňující odumírání mikrobů 1. intenzita působení antimikrobiálního činitele – čím intenzivněji působí fyzikální agens nebo čím koncentrovanější je chemikálie, tím rychleji jsou mikroby likvidovány (výjimky: 121 °C horká pára > 180 °C horký vzduch; 70% alkohol > 95% alkohol (spíše konzervuje než zabíjí)) 2. expoziční doba = doba působení antimikrobiálního činitele – čím déle je populace mikrobů vystavena působení antimikrobiálního činitele, tím více mikrobiálních buněk je zlikvidováno 3. výchozí počet mikrobů = úroveň kontaminace – čím větší je výchozí počet mikrobů, tím delší musí být působení antimikrobiálního činitele – mikrobiální masa může být tak mohutná, že z daného chemického prostředku vyváže veškerou aktivní složku a vyčerpá tak jeho účinnost  před dezinfekcí je nutná mechanická očista, tj. mechanické odstranění velké části mikrobů  Faktory ovlivňující odumírání mikrobů 4. druh mikrobů – druhově odlišná odolnost vůči nepříznivým podmínkám choulostivé mikroby: gonokoky, obalené viry odolné mikroby: spory bakterií a plísní, cysty prvoků, vajíčka helmintů, neobalené viry 5. ochranný vliv prostředí vliv pH – v kyselém prostředí jsou mikroby choulostivější organické látky (zejm. bílkoviny a tuky) poskytují mikrobům ochranu  další faktor pro význam mechanické očisty před dezinfekcí fyzikální charakter prostředí: tloušťka obalu, poréznost, hydrofobnost…. 6. vliv teploty – významný v případě působení dezinfekčních látech – při vyšší teplotě dezinfekční látky obvykle působí intenzivněji – v chladu ztrácí většina dezinfekčních prostředků účinnost  Průběh odumírání mikrobů Pokud intenzita nepříznivě působícího faktoru stoupá pozvolna: → v 1. fázi se mikroby přestávají množit (= stáza) – reverzibilní (vratná) fáze → v 2. fázi začínají mikroby postupně odumírat – ireverzibilní (nevratná) fáze Mikrobi nejsou usmrceny všechny naráz, odumírání probíhá podle logaritmické křivky (tj. konstantní rychlostí) D-hodnota (decimální redukční čas) = doba potřebná ke snížení počtu mikrobů o jeden decimální řád – tj. http://wiki.zero-emissions.at/index.php?title=Process_Intensification_in_Pasteurisation ke snížení původní mikrobiální kontaminace na desetinu Význam zejména v potravinářské mikrobiologii – konzervace potravin  Dekontaminační postupy Dekontaminace = proces usmrcování nebo odstraňování mikroorganismů z prostředí a předmětů – podle stupně účinnosti postupu se rozlišuje: 1) mechanická očista (sanitace) 2) dezinfekce 3) vyšší stupeň dezinfekce a dvoustupňová dezinfekce 4) sterilizace  Mechanická očista (sanitace) = soubor postupů, které odstraňují anorganické a organické nečistoty z ploch, předmětů, rukou ̶ snižují úroveň mikrobiální kontaminace prostředí a předmětů a) fyzikální: čisticí stroje, tlakové pistole, ultrazvukové čističky, vysavače… b) chemické: teplá voda, detergenty, mýdla…  Dezinfekce = soubor opatření, jejichž cílem je zneškodnění patogenních mikroorganismů v prostředí a na předmětech, nebo alespoň podstatné snížení jejich množství ̶ nemusí působit na bakteriální spory, vajíčka helmintů a cysty prvoků a) fyzikální: var za atmosférického tlaku po dobu 30 minut proudící horký vzduch o teplotě 110 °C po dobu 30 minut (sušičky) UV záření (germicidní zářiče) filtrace, žíhání, spalování b) chemická: – dezinfekční prostředky: kyseliny, zásady, oxidační činidla, alkylační činidla, halogeny, alkoholy, aldehydy, sloučeniny těžkých kovů, povrchově aktivní látky Účinnost dezifekčních látek: A baktericidní (vč. MRSA) podle ČSN EN 13727, ČSN EN 14561, ČSN EN 1499, ČSN EN 1500, ČSN EN 1279 (Staphylococcus aureus, Pseudomona aerigunosa, Enteroccocus hirae, ev. Escherichie coli) fungicidní na kvasinky podle ČSN EN 13624, ČSN EN 14562 (Candida albicans) B1 virucidní na široké spektrum virů podle ČSN EN 14476 (Adenovirus, Poliovirus) B2 virucidní na obalené viry vč. HBV, HIV, HCV podle ČSN EN 14476 (Vacciniavirus, BVDV) C sporicidní podle ČSN EN 14347 nebo na spory Clostridium difficile ribotyp 027 (Kohrsolin®FF) T tuberkulocidní podle ČSN EN 14348, ČSN EN 14563 (Mycobacterium tuberculosis) M mykobaktericidní podle ČSN EN 14348, ČSN EN 14563 (Mycobacterium terrae, Mycobacterium avium) V fungicidní na kvasinky i vláknité houby podle ČSN EN 13624, ČSN EN 14562 (Candida albicans, Aspergillus niger) N účinnost nebyla testována nebo doložena odbornými expertizami Lékařská mikrobiologie obecná, Miroslav Votava, Neptun, 2005 Lékařská mikrobiologie obecná, Miroslav Votava, Neptun, 2005 Zásady provádění chemické dezinfekce: dezinfekci provádí pověřený a zaškolený pracovník, který používá ochranný pracovní oděv a rukavice dezinfekční roztok se připravuje přesným ředěním vodou těsně před prováděním dezinfekce dezinfekční prostředky se vzájemně nemíchají – možnost vzniku dráždivých plynů nebo snížení dezinfekční účinnosti dezinfekční prostředky se používají v doporučených koncentracích a expozicích předměty se před dezinfekcí nejprve důkladně mechanicky očistí a osuší (nečistoty snižují účinnost dezinfekčních látek) předměty znečištěné biologickým materiálem (např. krev) se nejprve dezinfikují, pak mechanicky čistí, (v případě potřeby pak znovu dezinfikují) střídají se dezinfekční přípravky s různými účinnými látkami (omezení vzniku rezistence mikrobů vůči dlouhodobě používanému přípravku) Dezinfekční plán ̶ součást provozního řádu pracoviště ̶ obsah a forma vychází z Vyhlášky č. 306/2012 Sb. o podmínkách předcházení vzniku a šíření infekčních onemocnění a o hygienických požadavcích na provoz zdravotnických zařízení a ústavů sociální péče ̶ základní body dezinfekčního plánu: co dezinfikuji (podlahy, pracovní plochy, nástroje, nábytek, toalety…) kdy (např. 1x denně, 1x týdně, po každém použití, po biologické kontaminaci…) jak (např. otěrem, ponořením...) čím (druh dezinfekční látky) https://www.alfachem.cz/sestavovani-uklidovych-br-a-dezinfekcnich-planu/  Vyšší stupeň dezinfekce = opatření, která zaručují usmrcení všech bakterií, virů, hub a některých bakteriálních spor (nezaručují usmrcení vysoce rezistentních spor, cyst prvoků a vajíček helmintů) k dekontaminaci přístrojů a nástrojů, které nelze sterilizovat, a které se používají k vyšetřování anatomických lokalit fyziologicky sterilních (např. bronchoskop) nutná předsterilizační příprava – dezinfekce, mechanické čištění, sušení pak následuje vlastní dezinfekce přípravkem schváleným k vyššímu stupni dezinfekce: např. 2% glutaraldehyd, Persteril, Sekusept forte rezidua dezinfekčních prostředků se odstraňují oplachem sterilní vodou nástroje podrobené vyššímu stupni dezinfekce jsou určeny k okamžitému použití nebo se krátkodobě skladují sterilně kryté v uzavřených nádobách (hodiny)  Dvoustupňová dezinfekce používá se k dekontaminaci přístrojů a nástrojů, které nelze sterilizovat, a které se používají k vyšetřování anatomických oblastí fyziologicky mikrobiálně osídlených (např. endoskopy k vyšetřování GIT) první stupeň je dezinfekce přístroje přípravkem s virucidním účinkem, následuje mechanická očista a poté druhý stupeň dezinfekce přípravkem se širším spektrem účinnosti (minimálně baktericidní, virucidní a fungicidní účinek na mikroskopické vláknité houby)  Sterilizace = proces, který vede k usmrcení či nezvratné inaktivaci všech přítomných mikroorganismů a veškerých jejich forem (i cysty, spory, vajíčka) speciální přístroje = sterilizátory nutná důkladná předsterilizační příprava: 1. (dezinfekce – u předmětů kontaminovaných biologickým materiálem) 2. mechanická očista a oplach pitnou vodou 3. osušení 4. zabalení do sterilizačních obalů ̶ ochrana vysterilizovaných předmětů před sekundární kontaminací a) jednorázové obaly – papírové, polyamidové, kombinované papír – fólie b) opakovaně používané obaly – kontejnery, kazety, dózy…  Sterilizace a) fyzikální sterilizace: parní – vlhkým teplem v parních sterilizátorech (= autoklávy); předměty z kovu, skla, porcelánu, keramiky, textilu, gumy, plastů horkovzdušná – proudícím horkým vzduchem; předměty z kovu, skla, porcelánu, keramiky plazmová – využitím plazmatu vznikajícího ve vysokofrekvenčním elektromagnetickém poli, které ve vysokém vakuu působí na páry peroxidu vodíku nebo jiné chemické látky; předměty z kovu, plastů, gumy, optické přístroje radiační – gama záření v dávce 25 kGy; používá se při průmyslové výrobě sterilního jednorázového materiálu b) chemická sterilizace: – termolabilní materiál sterilizace formaldehydem sterilizace ethylenoxidem – silně dráždivý, kancerogenní plyn  po sterilizaci nutné důkladné odvětrání sterilizovaných předmětů a prostor, kde se sterilizace prováděla  Asepse a antisepse Antisepse = zneškodňování patogenních mikroorganismů na kůži, na sliznicích a v ranách – dezinfekční látky s nízkou tkáňovou toxicitou = antiseptika Asepse = soubor opatření k zábraně mikrobiální kontaminace sterilního prostředí (např. ochrana sterility operační pole – zarouškování, sterilní chirurgické nástroje, sterilní operační oděv, rukavice, ústenky…) https://www.molnlycke.cz/produkty-reseni/barrier-obstetric-drapes/ Imunita  Základní pojmy Imunitní systém = základní homeostatický mechanismus – chrání organismus proti škodlivinám zevního i vnitřního původu 3 funkce: obranyschopnost = obrana proti vnějším škodlivinám (patogenní mikroorganismy a jejich toxické produkty) imunitní dohled = obrana proti vnitřním škodlivinám (odstraňování starých, poškozených a mutovaných buněk) autotolerance = tolerance vůči vlastním zdravým buňkám Imunita = schopnost organismu bránit se proti škodlivinám z vnějšího i vnitřního prostředí  Základní pojmy Antigen (antibody generator) = látka, kterou rozpoznává imunitní systém a reaguje na ni – může mít různou chemickou strukturu, nejčastěji bílkoviny a polysacharidy exogenní antigeny – z vnějšího prostředí (většinou mikroorganismy) superantigeny – exoantigeny (obvykle bakteriální toxiny), které vyvolávají nespecificky aktivaci velkého počtu T lymfocytů  silná imunitní reakce  šokový stav endogenní antigeny – z vlastních buněk (např. při napadení buňky virem) autoantigeny – podmiňují imunitní reakci proti vlastním zdravým tkáním Epitop = malá oblast molekuly Ag, která je rozpoznávána imunitními receptory Imunokomplex = komplex antigenu s protilátkou - vazba Ag s protilátkou = „zámek a klíč“  Lymfatická tkáň a orgány Primární lymfatické orgány:  kostní dřeň – místo vzniku všech imunokompetentních buněk; diferenciace a zrání B-lymfocytů  thymus (brzlík) – místo diferenciace a zrání T-lymfocytů Sekundární lymfatické orgány:  slezina – rezervoár lymfocytů, ochrana před patogeny v krvi, odstraňování starých krvinek  lymfatické uzliny – setkávání lymfocytů s antigeny  aktivace, proliferace, diferenciace a vznik konečných efektorových lymfocytů  slizniční lymfatická tkáň (MALT mucosa-associated lymphoid tissue): organizovaná – tonzily, apendix, Peyerovy pláty ve střevě difuzní – jednotlivé imunokompetentní buňky roztroušené v kůži a sliznicích Lymfatické orgány jsou s ostatními orgány propojeny sítí lymfatických a krevních cév (výjimka: slezina – pouze krevní cévy)  Lymfatická tkáň a orgány Struktura lymfatické uzliny https://medcaretips.com/lymph-node/ Lymfatická tkáň a orgány https://good-earth.com/immune-system-101/  Hlavní složky imunitního systému 1) Buňky (imunocyty)  buněčná imunita bílé krvinky (leukocyty): granulocyty – neutrofily (polymorfonukleáry) eozinofily bazofily monocyty  makrofágy  dendritické buňky žírné buňky (mastocyty) T- a B-lymfocyty NK buňky („natural killers = přirození zabíječi“) trombocyty erytrocyty endoteliální buňky epiteliální buňky fibroblasty  Hlavní složky imunitního systému 2) Molekuly  humorální (látková) imunita protilátky (imunoglobuliny) složky komplementového systému proteiny akutní fáze cytokiny MHC glykoproteiny I. a II. třídy (major histocompatibility complex ) – u lidí označované jako HLA molekuly (human leukocyte antigens)  Nespecifická imunita evolučně starší (u všech mnohobuněčných organismů) účinná proti mnoha různým patogenům – reaguje nespecificky na molekulární struktury, které jsou typické pro povrchy patogenních mikroorganismů (PAMP – pathogen associated molecular patterns) nebo pro povrchy poškozených buněk rychlá reakce (řádově minuty) nemá imunologickou paměť – tj. při každém setkání se stejným antigenem probíhají reakce stejně nespecifickou imunitní reakcí vzniká zánět  Nespecifická imunita Zánět = nespecifická reakce organismu na jakékoliv poškození (mikrobiální, chemické, fyzikální, ischemické) Typické známky lokálního zánětu: Typické známky systémového zánětu: rubor (zčervenání) horečka tumor (otok) leukocytóza ↑CRP dolor (bolestivost) calor (lokální zvýšení teploty) functio laesa (porušená funkce) Dělení zánětu podle délky trvání: a) akutní – fyziologická obranná reakce, která vede k ohraničení poškození, eliminaci případné infekce a kompletnímu zhojení b) chronický – patologický stav, kdy dochází k destrukci tkáně a jejímu nahrazování vazivem  trvalé poškození  Buněčné složky nespecifické imunity  fagocytující buňky: fagocytóza = pohlcení a následné zničení cizorodé část diapedéza – chemotaxe – opsonizace neutrofilní granulocyty: zajišťují obranu proti extracelulárním bakteriím, fagocytují pouze jednou, pak hynou ( hnis) eozinofilní granulocyty: zajišťují obranu proti mnohobuněčným parazitům, za patologických okolností tvoří významnou složku alergického zánětu monocyty, makrofágy: zajišťují obranu proti extracelulárním i intracelulárním patogenům, v nepřítomnosti infekce fagocytují vlastní odumřelé buňky, mají schopnost opakované fagocytózy, nejefektivnější možnosti likvidace cizorodých částic  mastocyty a bazofily: sekrece biologicky aktivních látek (histamin, serotonin, heparin…), zajišťují obranu proti parazitům, za patologických podmínek se účastní alergických reakcí  NK buňky: likvidují nádorové a virově infikované buňky pomocí cytotoxických látek obsažených v cytoplazmatických granulích  Humorální složky nespecifické imunity  proteiny akutní fáze – sérové proteiny uplatňující se v zánětlivé odpovědi organismu na poškození „pozitivní“ proteiny akutní fáze – hladina v séru při zánětu stoupá: C-reaktivní protein (CRP), prokalcitonin, sérový amyloid A a P, ferritin, haptoglobin, ceruloplasmin, alfa 2-makroglobulin, alfa 1-antitrypsin… „negativní“ proteiny akutní fáze – hladina v séru při zánětu klesá: albumin, prealbumin, transferin  komplement – soustava kaskádovitě se aktivujících sérových a membránových proteinů terminální produkt = membranolytický komplex – osmotická lýza některých mikroorganismů (hl. g- bakterie) meziprodukty – chemotaxe, opsonizace  interferony α a β – cytokiny s antivirovým působením  Humorální složky nespecifické imunity C-reaktivní protein (CRP) Prokalcitonin – stanovení CRP má velký význam v diagnostice ̶ u zdravých jedinců v krvi zánětu bakteriálního původu  rozhodnutí o nedetekovatelný (