Bacili gram negativi de interes medical Familia Enterobacteriaceae

1. Bacili gram negativi de interes medical Familia Enterobacteriaceae

2. Taxonomie Familia Enterobacteriaceae cuprinde cel puţin 27 de genuri şi 127 de specii, la care se mai adaugă 8 grupuri enterice. Fiind controversată, taxonomia familiei Enterobacteriaceae este supusă unor schimbări permanente. Habitat -Enterobacteriile sunt germeni ubicuitari - se izolează din sol, apă, plante, intestinul omului şi animalelor. Majoritatea (Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Proteus mirabilis etc.) fac parte din flora normală a organismului şi pot produce infecţii oportuniste. Unele specii ca, de pildă Salmonella typhi - au habitat exclusiv uman (bolnav sau purtător sănătos). -Din punct de vedere al patogenităţii, germenii din această familie se împart în înalt patogeni (Salmonella, Shigella, Yersinia), condiţionat patogeni (E.coli, Klebsiella, Enterobacter, Proteus, Serratia, Citrobacter) sau lipsiţi de importanţă în patologia umană.

3. Rezistenţa la factori fizici, chimici - sunt rezistenţi în mediul extern. Rezistă 5-6 luni în apele poluate cu materii fecale (genul Shigella rezistă doar 2-6 săptămâni). Supravieţuiesc şi se multiplică la temperatura camerei în medii umede, în alimente, în soluţii perfuzabile. De aici decurg posibilităţile largi de răspândire a lor în colectivităţi şi în spitale (enterobacteriile se izolează frecvent din infecţii nosocomiale). Sunt distruşi de căldură (în 30' la 55-60C şi instantaneu la fierbere), antiseptice şi dezinfectante. Din ce în ce mai multe specii sunt rezistente la numeroase antibiotice, în special prin transfer de plasmide.

4. Morfologie, caractere culturale - bacili gram-negativi de dimensiuni medii cu capetele rotunjite, cu dispoziţie în general necaracteristică. Pot fi mobili (cili peritrichi) sau imobili. Nu sporulează. Majoritatea enterobacteriilor sunt necapsulate. Unele pot avea o capsulă proeminentă (Klebsiella), iar altele (Salmonella, E.coli) pot fi învelite de un material capsular. -facultativ anaerobe, enterobacteriile sunt nepretenţioase nutritiv. Se dezvoltă cu uşurinţă atât pe mediile uzuale (bulion, geloză, geloză-sânge), cât şi pe mediile selective lactozate (Mac Conkey, AABTL, ADCL, XLD, Istrati-Meitert), pe care putem diferenţia enterobacteriile lactozo-pozitive de cele lactozo-negative. Tulbură uniform mediile lichide (bulionul). Pe medii solide se dezvoltă sub formă de colonii S sau R. Între cele două tipuri pot exista şi forme intermediare sau uneori colonii mucoase de tip M (Klebsiella, E.coli).Proteusul prezintă pe unele medii solide (geloză, geloză-sânge) fenomenul de invazie.

5. -Clasificarea lor se bazează pe studiul caracterelor biochimice, - criterii importante de identificare a genului şi a speciei. • -caractere biochimice comune care le permit încadrarea în familia Enterobacteriaceae: • fermentează glucoza •  reduc nitraţii la nitriţi •  sunt catalazo-pozitivi •  sunt oxidazo-negativi (testul oxidazei permite diferenţierea enterobacteriilor de alţi bacili gram-negativi). • Unii germeni fermentează lactoza (lactozo-pozitivi, iar alţii nu (lactozo-negativi), fermentarea fiind un criteriu practic de diferenţiere preliminară. Utilizarea mediilor selective lactozate, cum este de exemplu mediul Mac Conkey permite diferenţierea germenilor lactozo-pozitivi care formează colonii roşii pe acest mediu, de cei lactozo-negativi care formează colonii transparente.

6. Structura antigenică a)Antigenul somatic O(polizaharidul O) face parte din structura lipopolizaharidului (LPZ) din peretele celular. Sunt antigene cu specificitate de grup - împart genul în grupe. Cu anticorpii omologi aglutinează granular (grunji mici, care nu dispar la agitare). b)Antigenele flagelare H, prezente la bacteriile mobile sunt de natură proteică, pot prezenta variaţii. Variaţia antigenelor H este cunoscută sub denumirea de variaţie de fază. La antigenele H se descriu astfel două faze: specifică (H1) şi nespecifică (H2). -Sunt antigene cu specificitate de tip care împart grupele în tipuri. Cu anticorpii omologi formează aglutinate floconoase, care dispar la agitare.

7. c)Antigenul capsular K este de natură polizaharidică sau proteică şi este prezent numai la unele enterobacterii (Klebsiella). La Salmonella typhi, Salmonella paratyphi C acest antigen de suprafaţă se numeşte AgVi. Studiul antigenic bazat pe determinarea antigenelor somatice O, capsulare K şi flagelare H permite încadrarea bacteriilor aparţinând unui gen în specii sau serotipuri. Tipizarea serologică se efectuează în mod obişnuit în reacţia de aglutinare pe lamă. În prima etapă se execută reacţia de aglutinare cu seruri polivalente, apoi cu seruri monovalente.

8. Patogenitate • Pricipalii factorii de virulenţă ai enterobacteriilor sunt: • Endotoxina sau lipopolizaharidul (LPZ)face parte din structura peretelui celular şi se eliberează în mediu numai după distrugerea celulei. Efectele ei nu sunt specifice speciei, ci sunt identice la toate bacteriile gram-negative: • dozele mici produc "reacţii de alarmă" benefice organismului, care cresc rezistenţa antiinfecţioasă; • dozele mari produc efecte nocive organismului, cu şoc endotoxic, hipotensiune, CID. • Capsula, prezentă la enterobacteriile capsulate, este un factor de virulenţă - asigură rezistenţa la fagocitoză. • Sinteza de exotoxine. • -Enterotoxine termolabile au fost evidenţiate la E.coli şi ocazional la Klebsiella, Salmonella. • -Enterotoxine termostabile au fost evidenţiate la E.coli şi ocazional la Yersinia enterocolitica şi Citrobacter freundii. Ambele tipuri de enterotoxine sunt responsabile de apariţia unor scaune diareice. Shigella dysenteriae elaborează o exotoxină cu efect neurotoxic, enterotoxic şi citotoxic.

9. Fimbriile sunt factori de pătrundere şi aderenţă. • Supravieţuirea şi multiplicarea intracelulară - protejează bacteria faţă de numeroase antibiotice şi de răspunsul imun al gazdei. Astfel, Salmonella, Shigella, E.coli enteroinvaziv şi Yersinia sunt germeni cu habitat facultativ intracelular. Supravieţuirea lor în diverse celule şi mai ales în fagocite favorizează diseminarea lor în organism. • Rezistenţa la puterea bactericidă a serului. Deşi majoritatea bacteriilor pot fi rapid eliminate din torentul circulator, există şi microorganisme virulente capabile să producă infecţii sistemice deoarece sunt rezistente la puterea bactericidă a serului. • Rezistenţa la antibiotice - apare în special prin transfer de plasmide. S-a descris astfel transferul de plasmide între specii, genuri şi familii diferite. • Semnificaţie clinică • Enterobacteriile sunt germeni responsabili de producerea a numeroase infecţii intestinale şi extraintestinale. Foarte rar pot apărea infecţii generalizate pe un fond de rezistenţă scăzută a organismului. • Enterobacteriile reprezintă 80 din totalitatea bacililor gram-negativi izolaţi şi peste 50 din totalul germenilor izolaţi - implicate în etiologia septicemiilor, în peste 70 din infecţiile urinare şi în majoritatea

10. toxiinfecţiilor alimentare. Sunt cauza frecventă a infecţiilor nosocomiale Sursa de germeni este reprezentată de un rezervor animal (infecţiile cu Salmonella), un purtător uman (Shigella, Salmonellatyphi) sau flora oportunistă a organismului (E.coli etc.). - prezenţa germenilor în probe natural sterile sau în alte zone decât habitatul lor normal, permite implicarea lor etiologică. În cazul produselor normal contaminate se ia în considerare numărul bacteriilor observate, importanţa reacţiei celulare inflamatorii şi se determină caracterul de patogenitate al germenului.Izolarea unor enterobacterii înalt patogene (Salmonella, Shigella, Yersinia pestis) din produsele patologice are întotdeauna semnificaţie patologică (bolnav sau purtător sănătos).

11. Răspunsul imun, profilaxie şi tratament • Răspunsul imun este în general slab, deoarece infecţiile sunt localizate la poarta de intrare. În febra tifoidă, care este o infecţie generalizată, răspunsul imun este foarte puternic. • Profilaxia este nespecifică, dar există şi situaţii în care se efectuează profilaxia specifică: • vaccinarea antitifoidică, la anumite persoane care lucrează în sectorul alimentar sau al apelor • vaccinare antidizenterică cu vaccin atenuat, mai ales în colectivităţi • vaccinare antipestoasă - cu germeni inactivaţi în formalină, persoanelor care pleacă în zone endemice. • Tratamentul antiinfecţios se face conform antibiogramei, deoarece foarte multe tulpini şi mai ales cele izolate din infecţiile nosocomiale au dobândit multirezistenţă, în special prin transfer de plasmide.

12. Genul Salmonella • Clasificare

13. Clasificare Din punct de vedere patogenetic sunt împărţite în două mari categorii: -agenţi ai febrelor tifoide: S.typhi, S.paratyphi A, B, C, care au habitat exclusiv uman, -agenţii toxiinfecţiilor alimentare (salmoneloze): S.typhimurium, S.enteritidis, S.choleraesuis, etc, care habitează în intestinul animalelor. Toate tipurile serologice sunt actualmente cuprinse în schema Kaufmann-White. Speciile majore, importante în patologia umană includ toate speciile enumerate anterior. S. enteritidis este subclasificat în peste 1700 de serotipuri pe baza structurii antigenice.

14. Tabelul 1: Schema lui Kaufmann White

15. Habitat • Sunt foarte răspândite în natură. Habitatul natural al salmonelelor este intestinul animalelor (în special al păsărilor) şi al omului. Salmonella typhi are habitat exclusiv uman, omul bolnav sau purtător sănătos fiind rezervorul de bacili tifici. Ele nu sunt considerate niciodată ca făcând parte din flora normală a intestinului. Izolarea salmonelelor din intestinul uman are întotdeauna senificaţie patologică. • Proprietăţi generale • -Nu fermentează lactoza pe agar MacConkey • -Produc gaz prin fermentarea glucozei (cu excepţia S.typhi) • -Produc H2S din tiosulfat (cu excepţia S.typhi)

16. Patogenitate a.Endotoxina. Peretele celular al speciilor genului Salmonella conţine LPS cu un antigen polizaharidic (antigenul O).Acesta joacă un rol important în virulenţa germenilor, fiind principali mediatori ai şocului septic. b.Invazinele, proteine care mediază aderenţa şi penetrarea în celulele epiteliului intestinal, sunt determinanţi importanţi ai patogenităţii speciilor genului Salmonella. c.Factorii implicaţi în rezistenţa la fagocitoză permit bacteriilor să supravieţuiască în interiorul celulelor fagocitare. (Salmonella este un exemplu clasic de microorganism facultativ intracelular) (1) Unii din aceşti factori (de ex. catalaza, superoxid dismutaza) neutralizează radicalii activi de oxigen. (2) Alţi factori neutralizează defensinele, proteine cationice mici care facilitează omorârea bacteriilor de către fagolizozomi.

17. d.Factori implicaţi în rezistenţa la pH-ul acid pot contribui la abilitatea salmonelelor de a supravieţui acidităţii din stomac şi din fagolizozomi. e.Antigen (Vi) de "virulenţă", un polizaharid capsular special al S. typhi, are proprietăţi antifagocitare; cu toate acestea, rolul său precis ca factor de virulenţă este neclar.

19. Patogeneză. Poarta de intrare (epiteliul intestinului subţire) este comună pentru toate speciile. Toate speciile virulente, aparent, pot supravieţui acidităţii gastrice şi pot penetra epiteliul şi subepiteliul intestinal, dar doar S. typhi este sistemic invazivă. (1) Penetrarea mucoasei este mediată de invazinele salmonelei şi urmată de inflamaţia acută şi ulceraţia mucoasei. (2) Inflamaţia mucoasei induce sinteza de prostaglandine, activând adenil ciclaza şi conducând la pierdere hidro-electrolitică. În febra tifoidă etapele patogenice ale bolii sunt următoarele: după pătrunderea pe cale digestivă, germenii traversează enterocitele şi, fără producere de leziuni se multiplică la acest nivel. O parte din germeni trec în sânge (bacteriemia), iar cealaltă parte eliberează endotoxina, care se va propaga pe cale sanguină la nivelul centrilor neuro-vegetativi ventriculari, ceea ce explică simptomatologia severă a bolii, hemoragiile digestive, sau perforaţiile intestinale.

20. Semnificaţia clinică. Diferite specii şi serotipuri de Salmonella produc diferite boli. (1) Enterocolita (salmoneloza) este cauzată cel mai frecvent de S. enteritidis şi S. typhimurium. Se prezintă de obicei sub forma unor toxiinfecţii alimentare consecutive absorbţiei de alimente contaminate(ouă crude, sau insuficient gătite, maioneze, pateuri, carne, etc). (a) Simptomele caracteristice (diaree, febră, dureri abdominale) apar după o perioadă de incubaţie de 18-24 de ore şi sunt, în general, autolimitate cu o durată de 2-5 zile. (b) Complicaţii. Deshidratarea şi dezechilibrul electrolitic - la pacienţii foarte tineri, la cei vârstnici, imunodeprimaţi (persoane cu SIDA), precum şi, ducând la o evoluţie severă a bolii, uneori chiar la deces. Toate serotipurile pot fi răspunzătoare de producerea septicemiilor cu punct de plecare digestiv. (2) Febra tifoidă - infecţie sistemică produsă deS.typhi, S.paratyphi A, S.paratyhi B, C )afectează exclusiv omul.

21. Simptome caracteristice: • Contaminarea este orală. După o perioadă de incubaţie de aprox. 14 zile, debutează prin: • (i)Simptomele de-a lungul primei săptămâni includ letargie, stare generală alterată, febră şi dureri generalizate. Constipaţia este o regulă de-a lungul acestei perioade. • (ii)În a doua săptămână, microorganismul reintră în circulaţie (bacteriemia) producând febră înaltă, abdomen sensibil şi, posibil, macule roz pe tegumentul abdominal. Diareea începe la sfârşitul celei de-e doua săptămâni sau începutul săptămânii a treia. • (b)Complicaţii-sunt posibile complicaţii severe (perforaţie intestinală, hemoragii severe datorită coagulării intravasculare diseminate, tromboflebite, colecistite, tulburări cardiovasculare, pneumonii, abcese).

22. Epidemiologie a.Salmoneloza este cel mai frecvent produsă de patogeni animali care sunt uşor transmişi la om prin alimente contaminate (carne, lapte, ouă). b.Febra tifoidă (febra enterică). - Febra tifoidă este dobândită via transmitere fecal-orală, apă contaminată (urmând cutremurelor sau inundaţiilor) sau alimente preparate de purtători cronici asimptomatici (obişnuit femei vârstnice cu boli ale vezicii biliare la care microorganismul este prezent timp îndelungat în calculi sau cicatrici ale ţesutului biliar şi este secretat în număr foarte mare prin materiile fecale). - Febră enterică mai poate fi produsă de S. paratyphi.

23. Profilaxie, tratament a. Salmoneloza se previne mai ales prin sanitaţie adecvată şi imunizarea animalelor domestice crescute pentru consum uman. Controlul cărnii în abatoare, prepararea termică adecvată a produselor din carne sunt măsuri importante cu rol în reducerea riscului infecţiei. Utilizarea nediscriminatorie a antibioticelor pentru a promova creşterea păsărilor de curte sau a vitelor trebuie evitată, pentru a preveni apariţia de tulpini rezistente. Depistarea purtătorilor sănătoşi de germeni (în special a celor ce lucrează în sectorul alimentar) este deosebit de importantă, dar nu înlocuieşte măsurile de igienă locală. b. Febra tifoidă este controlată prin măsuri de sanitaţie şi igienă personală. S-a încercat obţinerea unui vaccin eficient. - Un vaccin omorât de S. typhi a fost utilizat mulţi ani, dar nu este eficient. - Este de asemenea în uz o tulpină atenuată, rata protecţiei obţinută fiind variabilă.

24. - Astăzi sunt sub evaluare două tipuri de vaccinuri sunt ca potenţiali înlocuitori, ambele fiind mai eficiente. a. Salmoneloza este obişnuit tratată suportiv. b. Febra tifoidă (1) Pacienţi cu febră tifoidă. Cloramfenicolul a fost tradiţional antibioticul de elecţie pentru pacienţii cu febră tifoidă, în ciuda riscului discraziei sanguine asociată cu uzul său. Ampicilina şi trimethoprim-sulfamethoxazol sunt alternative cu mai puţine efecte secundare. Studiile recente sugerează că quinolonele(norfloxacin, ciprofloxacin) şi cefalosporinele III sunt la fel de eficiente ca şi cloramfenicolul, ampicilina şi trimethoprim-sulfamethoxazol, atât pentru tratamentul pacienţilor cu febră tifoidă ca şi pentru purtătorii cronici, iar aceste antibiotice au mai puţine efecte secundare decât cloramfenicolul.

25. Genul Shigella

26. Proprietăţi generale • -Imobile; nu prezintă antigen flagelar "H" • -Nu fermentează lactoza din mediul agar MacConkey (o excepţie este S. sonnei care fermentează lactoza tardiv) • -Nu produc gaz prin fermentarea carbohidraţilor • -Nu produc H2S din tiosulfat • Clasificare • Speciile genului Shigella au fost clasificate în concordanţă cu structura antigenului somatic O • a. Grupul A (S. dysenteriae cu 10 serotipuri): tipul1(Sh.shiga), tipul2 (Sh.schmitzi), tipurile 3-7 (S.Large-Sachs), tipurile 8,9,10. • b. Grupul B (S. flexneri cu 6 serotipuri): tipul1(1a,1b), 2(2a,2b), 3(3a,3b,3c), 4(4a,4b),5,6,7, x, y. • c. Grupul C (S. boydii cu 15 serotipuri)- • d. Grupul D (S. sonnei cu un unic serotip)

27. Habitat • Sunt bacterii înalt patogene specifice tubului digestiv al omului. Nu se întâlnesc la alte specii animale. Sunt agenţi ai dizenteriei bacteriene. Transmiterea se realizează pe cale fecal-orală, sursa de infecţie fiind reprezentată de bolnavi şi purtătorii sănătoşi de germeni. • Patogeneză şi semnificaţie clinică • Factori de virulenţă • -Antigene plasmidice de invazie - mediază ataşarea şi penetrarea în celulele mucoasei epiteliale,eludarea veziculelor fagocitice • -Proteine de difuzie intracelulară- mediază ataşarea la citoscheletonul proteinelor, facilitează transportul bacteriei la celulele adiacente prin protruziuni membranare • -Toxina Shiga (termo-labilă, exotoxină citotoxică produsă de S. dysenteriae 1 şi doar în cantităţi infime de celelalte specii)- inactivează subunitatea ribozomală 60S a ribozomilor celulelor mamiferelor, inhibând astfel sinteza proteică.Produce un efect neuro-toxic, cu paralizii în urma unor tulburări vasculare cerebrale, efect enterotoxic cu pierdere de apă şi electroliţi

28. Patogenia - complexă, fiind implicaţi numeroşi factori: LPS bacterian, toxinele cu proprietăţi neuro, entero şi citotoxice. Puterea invazivă a tulpinilor la nivelul celulelor epiteliale ale mucoasei colice este responsabilă de tulburările digestive semnalate la bolnavi. -contaminarea este orală, după multiplicarea intestinală şi colonizarea epiteliului colonului, germenii pătrund în interiorul celulelor prin fagocitoză dirijată-permiţând eludarea factorilor umorali. -Infecţia este limitată la mucoasa şi submucoasa colonului, shigellele rămânând localizate la nivel intestinal. Shigellele invadează epiteliul intestinal, cauzând un intens răspuns inflamator (prezenţa de neutrofile şi macrofage, cu formare de microabcese şi ulceraţii) care determină aspectul mucopurulent şi sangvinolent al materiilor fecale (diareea sanguinolentă şi mucopurulentă). Invazia sistemică, pe calea torentului circulator este foarte rară, fiind posibilă doar la pacienţii imunodeprimaţi, precum şi la sugari.

29. Clinic, -crampe abdominale severe şi pasaje frecvente şi dureroase a unui volum mic de materii fecale conţinând sânge şi mucus, tenesme, un sindrom infecţios sever, semne neurologice, hemoculturile rămân de regulă negative. În formele grave se constată o deshidratare severă. - producerea toxinei Shiga este limitată la S. dysenteriae tipul 1, care cauzează cele mai severe infecţii. Se crede, în mod curent, că această toxină, care este eliberată numai după moartea celulară, cauzează sindromul hemolitic-uremic (anemie hemolitică +trombocitopenie+insuficienţă renală acută) prin inducerea de leziuni ale endoteliului vascular agravate de endotoxina absorbită în cantităţi mai mari decât poate fi inactivată de macrofage. S-a demonstrat că S. sonnei şi S. flexneri produc mici cantităţi de enterotoxină. Toate celelalte specii de Shigella dau forme de boală mai puţin severe.

30. Epidemiologie • a. -patogen uman adevărat, şi din această cauză nu există nici un rezervor animal • Shigella se transmite pe ruta fecal-orală de la persoană la persoană prin contact direct (incluzând contactul sexual) sau prin apă şi alimente contaminate. Există o incidenţă înaltă a bolii la persoanele instituţionalizate, debilitate. • b. Dizenteria bacteriană a îmbrăcat uneori forma unor mari epidemii de importanţă istorică, care se mai pot manifesta încă sub forme endemo-epidemice în zone ale globului unde există deficienţe de igienă. Diferitele specii de Shigella prezintă predominanţă în diferite regiuni ale lumii. La noi predomină Sh.flexner, urmată de Sh.boydi.

31. Control prevenţie şi tratament • a.Terapia suportivă, incluzând reechilibrarea hidro-electrolitică, este esenţială pentru pacienţii cu shigelloză (în mod particular când este asociată cu diareea apoasă). • b.Antibioticele pot fi administrate, în mod particular pacienţilor tineri, deoarece scurteză durata bolii şi statusul de purtător, limitând, astfel, recăderile. (de elecţie sunt ampicilina şi amoxicilina, deşi tulpinile rezistente apar relativ frecvent); dacă susceptibilitatea la antibiotice a tulpinii infectante este necunoscută, trimethoprim-sulfamethoxazol poate fi preferat, deoarece rezistenţa la acest antibiotic este mai puţin frecventă. • Sanitaţia şi igiena personală sunt cele mai eficiente metode de control a epidemiilor cu Shigella, deoarece interferă cu lanţul fecal-oral de transmitere.