Lecture 3,4-enterobacteriaceae, vibrio, campylo, helico, anaerobes

1
Lecture 3,4-enterobacteriaceae, vibrio, campylo,
helico, anaerobes
2

• G- aerobe rods
• 1) Facultatively anaerobic fermenters
  Enterobacteriaceae - E.
  coli, Salmonella, Schigella, Enterobacter,
  Citrobacter, Serratia, Klebsiella, Proteus,
  Morganella, Providencia
  Vibrionaceae - Vibrio, Aeromonas, Plesiomonas
  
  Campylobacter, Helicobacter
• Widest and most heterogenous group of medically
  important bacteria
• 27 genus, 102 species (95 medically important
  ones belong to 25 species) - differentiation
  based on DNA homology, biochemical properties,
  antigen characteristics, ATB susceptibility
• Commonly present in nature (soil, water, plants),
  parts of physiological flora of colon.
• Obligatory pathogenic (Yersinia pestis),
  oprtunistic pathogens (Klebsiella, E. coli,
  Proteus)
• Transmission from annimals (Salmonella), from
  human carrier (S. typhi), endogenous infection
  (E.coli)

3
Sites of infections

• CNS - E. coli
• URT infections - Klebsiella, Enterobacter, E.
  coli
• Septicaemia - E. coli, Klebsiella, Enterobacter
• GIT infections -Salmonella, Shigella, Yersinia,
  E.coli
• Urinary tract infections - E. coli, Proteus,
  Providencia, Klebsiella

4
Physiology and structure

• G-rods, usually motile (flagella)- besides
  Klebsiella, non spre forming, facultative
  anaerobe, poor nutrition requirements,
  biochemical active,
  
  catalase , oxidase -, cytochromoxidase COX -
  dif.dg.from other G - rods
• Fermentation of lactose or (patogenic
  Salmonella, Shigella, Yersinia, a Proteus are
  lactose negative), resistence to bile salt
  (Salmonella), capsule (Klebsiella) - dif.dg of
  Enterobacteriaceae
• 3 groups of antigens
• - somatic O antigen most important antigen of
  cell wall, heat resistant, part of LPS composed
  of 3 parts - O polysachride, core polysacharide
  and lipid A with endotoxin activity
• - capsular K antigen heat susceptible, cross
  reacting wiht antibodies against othe bacteria.
  In Salmonella typhi known as Vi antigen.
• - flagellar H antigen - termosusceptible,

5
Laboratory diagnostic

• growing well on non selective media
• Selective media for detection of pathogens -
  lactose negative strains Salmonella, Shigella
• Biochemical identification Hajn medium,
  Enterotests group of biochemical tests
• Serodiagnosis detection of antigenic structure
  Salmonella, Shigella, E.coli
• Interpretation of results
  
  in stool sample Salmonella, Shigella,
  Yersinia pathogens, other enterobacteriaceae
  according the the state of eubiosis, when
  overgrowth
  - from physiologically
  sterile materials urine UTI, ascendent
  infection, blood most improtant etiological
  agens, wounds, sputum in monoculture, nose and
  throat sample - monoculture

6
E. coli

• Present in GIT
• Endogennous infection after breaking of immune
  barieres, - bakterial sepsis( from focuses in
  urinary tract or GIT) most common
  cause of G - sepsis,
  - urinary tract infection mostly
  in out patients, transmitted from GIT
  ascendently, specific serotypes adhering to
  urinary epitel
  
  - gastroenteritis EPEC, EIEC, ETEC
  
  - neonatal
  meningitis
  - hemolytic uremic sy
  EHEC O157, H7
• Forms complex of numerous O-somatic, H-
  flagellar and K - capsular antigens

7
Klebsiella

• Encapsulated mucous colonies, increased
  virulence, non motile
• Klebsiella pneumoniae pneumonia in pattients
  with problems of clearing of RT from possible
  aspirate from mouth. Necrotic destruction of
  alveolar spaces. Bloody sputum. Infections of
  wounds, soft tissues and urinary tract.
• K. rhinoscleromatis - sklerom
• K. ozaenae atrofic disease of nasal epitelium

8
Proteus

• Motile G- rod, Rauss phenomen
• P. mirabilis infections of urinary tract,
  production of ureasea ( lysis of urea,
  alcalinisation, increased possibility for
  calculli formation, toxicity for epitelium
• Proteus vulgaris

9
Biological effect of endotoxin

• Structural part of G-cell wall, active after
  destruction of wall
• Temperature
• leukopenia followed by leucocytosis
• Activation of complement
• trombocytopenia
• DIC desseminated intravascular coagulopathy
• Decreased circulation in perifery and perfussion
  of big organs
• shock
• death

10
Factors of pathogenicity and virulence

• Endotoxin
• Capsule
• Antigenic variation
• Production of exotoxin
• Adhesins
• i.c. surviving and multiplication
• competition for growth factors
• Resistence to bactericidsal activity of serum
• resistence to ATB

11

• Endotoxin - aktivita sídli v casti lipid A,
  uvolnený po lýze bb., prícina systémových
  manifestácií
• Púzdro - K antigén, zábrana fagocytózy
  ( hydrofilný
  kapsulárny Ag proti hydrofóbnym fagocytom),
  zakrýva antigény bb. steny (bráni naviazaniu
  protilátok proti stenovým ag), slabý imunogén,
  slabý aktivátor C. Zábrana baktericídnej
  aktivity séra
• Antigénne variácie - genetická expresia antigénov
  môže zlyhat, antigény sa nevytvoria, protilátky
  nemajú s cím reagovat.
• Tvorba exotoxínov - shiga, shiga-like AB
  toxiny, hemolyzíny, termostabilné a termolabilné
  enterotoxíny
• Adhezíny - fimbrie (P fimbire, S fimbrie,,,,,)
• Intracelulárne prežívanie
• Vychytávanie železa - tvorbou vlastných
  kompetitívnych Fe vychytávajúcich zlúcenín,
  uvolnovanie Fe z hostitelskej bunky hemolýzou

12
Gastroenteritídy

• enterotoxigénne ETEC - produkcia termostabilného
  a termolabilného toxínu, plazmidom mediovaná,
  kmene s adhezívnymi pillmi, mierne vodnaté
  hnacky, cestovatelské hnacky,
• enteroinvázne EIEC - prenikajú do epitelu HC a
  deštruujú ho, teploty, krce, krv a leu v stolici,
  špecifické O sérotypy, potvrdenie inváznosti -
  Serenyho test - inokulácia kmenna do spojovkového
  vaku zvierata
• enteropatogénne EPEC - tažké detské hnacky v
  rozv. krajinách, produkujú shiga-like toxin,
  schopné adherovat na ery
• enterohemorhagické EHEC - produkujú shiga-like
  verotoxin - cytopatický efekt. Nekomplikovaná
  hnacka až hemorhagická kolitída. HUS -
  hemolyticko uremický syndróm - 0157H7, - akútne
  renálne zlyhanie, trombocytopénia,
  mikroangiopatická emolytická anémia. U detí do 5
  rokov.
• enteroagregujúce - detské hnacky v rozvojových
  krajinách

13
Salmonella

• 1500 sérotypov, rôzne názvy podla miesta izolácie
• DNA analýza 1 druh (S. enterica) a jej 7
  podskupín
• Prítomná u všetkých zvierat, kontaminovaná
  potrava - primárne od kontaminovaných zvierat,
  vajícka - salmonelové ochorenie sliepok,
  sekundárne - od infikovaného cloveka - nosica.
  Potrebné velké inokulum 106-8 - šírenie
  potravinami, v ktorých sa môže pomnožit. Osoby so
  zvýšeným rizikom - imunokompromitovaný, deti,
  redukovaná acidita žalúdocnej tekutiny
• Enteritída - postihnutie HC, teplota, nauzea,
  zvracanie, krce, bolest hlavy a svalov. Dg.
  tampón stolice, 3 x za sebou. Lactóza negatívne
  kolónie, biochemická identifikácia. Stanovenie
  séroskupiny sklíckovou aglutináciou podla
  Kauffmann Whitovej schémy - epidemiologický
  význam ( S. enteritidis, S. infantis, S. agona,
  S. kentucky.)

14
Salmonella typhi

• Týfus - horúcka s dezorientáciou - celkové
  závažné ochorenie - penetrácia do lamina propria,
  lymfatických uzlín, RES (množenie v peceni
  -šírenie cez žlcník a žlcové cesty do crev - ,
  slezine, kostnej dreni), krvi - bakterémia,
  exantém - roseola, teplota, bolesti hlavy. GIT
  príznaky menej, perforácia creva. Casté nosicstvo
  a vylucovanie.
• Dg. - výter stolice, opakovaný, po stimulácia
  MgSO4. Typický vzhlad. Aglutinácia. Dôkaz aj
  nepriamo - sérologicky - Vidalova reakcia. Vi
  aglutinácia
• Th. - CMP
• Salmonella paratyphi A, B, C - miernejšia podoba
  týfusu
• Septikémia - pri bakterémii, - osteomyelitída,
  endokarditída

15
Shigella

• 4 druhy - Sh. dysenteriae, Sh. flexneri, Sh.
  boydii, Sh. sonnei a 38 sérotypov
• Dyzentéria - vodnaté hnacka s prímesou krvi,
  ochorenie casto epidemické, kontaminovanými
  rukami. Prežíva vo vode až 6 mesiacov. Malá
  infekcná dávka - asi 200 baktérií. Ochorenie
  tenkého creva, najskôr bez invázie epitelu.
  Produkcia enterotoxínu - invázia mukózy,
  deštrukcia sliznice a tvorba vredov - hnis a krv
  v stolici
• Dg. Na základe biochemických vlastností
  
  ( charakteristický zápach,
  netvorí plyn, laktózu neskvasuje)., odlíšenie
  druhov - sklíckovou aglutináciou

16
Yersinia

• 7 druhov - Y.pestis, Y. pseudotuberculosis, Y.
  enterocolitica, oportunistické Yersínie
• Y. pestis - spôsobuje mor - mestský a lesný typ,
  nie GIT ochorenie. Adaptovaná na i.c.
  parazitizmus, v prírode neprežíva. Faktory
  virulencie - i.c., polysacharidové púzdro,
  endotoxin, koaguláza, fibrinolyzín, vychytávanie
  Fe.
  Mestský mor -
  udržiavaný potkanmi, prenesený na cloveka hmyzom
  infikovaným pocas bakterémie hlodavcov.
  Replikácia v creve hmyzu a náhodný prenos na
  hlodavcov alebo cloveka. Lesný mor
  - prériový psy a hmyz. Nekontrolovatelný.
• 2 klinické formy - bubonická - 7 dní po poštípní
  bolestivé zdurenie lymf. uzlín, bakterémia,75
  úmrtnost. - pneumonická - 2 dni po inhalácii -
  teplota, pneumónia, šírenie kvapôckovou nákazou,
  úmrtnost 90

17
Yersinia enterocolitica

• Enterokolitída v chladnejších oblastiach,
  najväcšia metabolická aktivita baktérie prib
  22C, infekcia z potravín, hnacka, bolesti
  brucha, krce, teplota. Chronické postihnutie -
  terminálne ileum, zdurené mesenterické uzliny,
  imituje appendicitídu. Extraintestinálne prejavy
  - artritída, hepatitída, osteomyelitída - dôkaz
  sérologicky aglutináciou
• krvou prenosná bakterémia a endotoxický šok
  (krvné konzervy - chladené 3 týždne)

18
Ostatné Enterobacteriaceae

• G-, okrem Klebsielly bicíkaté pohyblivé,
  niektoré opúzdrené, virulencia závisí casto na
  prítomnosti pili prichytenie testovanie
  hemaglutináciou
• Koliformné baktérie E.coli, Klebsiella,
  Serratia Citrobacter a Proteus, Providencia-
  oportunistické patogény
• Enterálne infekcie pri porušení eubiózy a
  premnožení
• Nozokomiálne infekcie mocového traktu,
  chirurgických rán, krvi a plúc.
• Infekcie v komunite mocové, infekcie pri
  mocových kamenoch.
• U imunokompromitovaných , po ATB, iné ochoreie,
  katetrizácia

19
Klebsiella

• Opúzdrená mukózny vzhlad kolónií, zvýšená
  virulencia, nepohyblivá
• Klebsiella pneumoniae pneumónia u pacientov,
  ktorí nie sú schopný vykašlávaním vycistit
  aspiráty z ústnej dutiny. Nekkrotické deštrukcie
  alveolárnych priestorov. Sangvinolentné sútum.
  Infekcie rán, mäkkých tkanív a mocového traktu
• K. rhinoscleromatis - skleróm
• K. ozaenae atrofické ochorenie nosovej sliznice

20
Vibrionaceae

• G- zahnuté palicky, netvoria spóry, schopné
  aeróbneho aj anaeróbneho rastu. Prítomné vo vode
• Oxidázový test pozit odlíšenie od
  Enterobakteriaceaei
• V.cholerae - gastsroenteritis
• V. parahaemolyticus - gastroenteritis
• V. vulnificans bakterémia, inf. rán, celulitída
  expozícia kontaminovanej vode, GIT zjedenie
  surových ustríc
• V. alginolyticus inf. rán, mäkkých tkanív,
  otitis externa
• Ostatné vibriá infekcie rán, miernejšie
  infekcie GIT
• Plesiomonas GIT inf. zo surových morských
  živocíchov
• Aeromonas opportunistické infekcie a infekcie
  rán aj pri použití pijavic ( rozkladajú tromby a
  udržujú mikrocirkuláciu pri mikrochirurgických a
  plastických operáciách

21
Vibrio cholerae

• Rastie pri 18 -37C
• Serologicky 6 skupín na základe O antigénu
  (patogénne sú O1)
• Vibrio cholerae O1 2 biotypy el tor a
  cholerae a každý sa vyskytuje v 2 serologických
  podskupinách ogawa a inaba
• Vibrio cholerae O1 môže spôsobovat ochorenie
  nie epidémie

22
V. cholerae

• Adherencia, neinvázny.
• Produkuje AB toxin cholerový enterotoxín
  viaže sa na špecifické receptory tenkého creva,
  vstupuje do bb a vyvolá sekréciu Na, K a
  bicarbonátu do lumen strata tekutín až 1
  liter za hodinu (hypovolémia, arytmia,
  ren.zlyhanie). Tekutina odplaví baktérie.
  Neadherejúce baktérie sú avirulentné
• V tecúcich vodách a ústiach Ázia, Stredný Východ.
  Ludskí nosici a morské živocích. Šírenie
  kontaminovanou vodou a potravinami. Potrebné
  velké inokulum 103-5. Inokulum je menšie u
  pacientov s achlorhydriou ( 104 baktérií po
  podaní bikarbonátu)
• V. parahemolyticus adherentný, invázny,
  produkuje termostabilný hemolyzín

23
Diagnostika a terapia

• Mikroskopia malé, pohyblivé natívny preparát
  alebo v tmavom poli
• Kultivácia selektívne média neznáša kyslé pH
  a vysušenie obohatený alkalický bujón pH 8,6
• Dif. dg. V. cholerae a ostatné vibriá
  (halofilné, vyžadujú sol pre svoj
  rast, 1 NaCl)
• Therapia V. cholerae ATB len debacilizácia a
  redukcia tvorby exotoxinu(TTC,ERY, CMP, COT).,
  náhrada tekutín, V. parahemolyt mierne
  ochorenie, infekcie rán a septikémia ATB
  TTC)

24
Campylobacter

• Ciarkovité , G-, pohyblivé, 11 druhov ,7
  poddruhov
• Vyžaduje mikroerofilné prostredie, teplotu 42C,
  prechádza filtrami - selektívne vychytávanie pri
  izolácii
• Campylobacter jejuni gastroenteritída, u
  pacientov so zníženou imunitou hypogamaglobuliném
  ia, zníženou aciditou žalúdocnej tekutiny.
  Infikuje sliznicu jejuna, ilea a colon, ktorá je
  edematózna, krvavá, tvorba krýpt,
  abscesov.Infiltrácia do lamina propria.
  Enterotoxín, cytoptický toxín, endotoxín. Hydina,
  potraviny neutralizujúce pH redukujú inf. dávku.
• C.coli - gastroenteritis, C. fetus
  septikémia, artritída, tromboflebitída,
  meningitída
• Lab dg kultivácia na selektívnych pôdach,
  mikroskopia, biochemická identifikácia., Th. ERY

25
Helicobacter

• Špirálovité palicky, G-, v súvislosti s B
  gastritídou, žalúdocným a duodenálnym vredom.,
  príp. Ca Gastrospirillum hominis
• Patogenéza produkcia ureázy vytvára oblak
  amoniaku, ktorý chráni baktériu pred úcinkom žal.
  kyseliny, - pohyblivost, - tvorba mucinázy
  prienik baktérie do mukóznych vrstiev
  adherencia prichytenie baktérie na
  intracelulárne spoje zápal s infiltráciou
  mononukleárov v lamina propria. Uniká prítomným
  protilátkam igA svojou lokalizáciou v mukóze.
• Neexistuje zvierací rezervoir prenos
  interhumánny
• Th. ATB . Bizmutové soli, nitroimidazol a
  amoxicilin alebo TTC

26
Laboratórna diagnostika

• Bioptický materiál. Mikroskopický preparát
  hematoxylin eosín , Gramovo farbenie. ! Na
  cistotu endoskopov
• Ureázový test detekcia alkalických metabolitov
  ureázovej aktivity. Rýchlotest 1-2 hodiny z
  bioptického materiálu, dychová skúška
• Kultivácia- z bioptického materiálu obohatené
  médií krv, hemin, živ. uhlie, - problematická,
  pôsobenie inhibítorov používaných pri dezinfekcii
  endoskopov
• Sérologická . Dôkaz IgA protilátok. !
  Interpretácia pretrvávajú, neodlíšia akútne a
  prekonané ochorenie, hladina nekoreluje so
  závažnostou.

27

• Widalova reakcia
  - diagnosis of typhoid
  fever
• Cultivation (direct diagnosis) blood (7th-10th
  day), stool (from 2nd week, bone marrow,
  urine(from 3rd week) a detection of agglutinins
  in serum - Widal reaction (indirect diagnosis)
  antibodies against O a H antigens of S. typhí
  fourfold rise of titer - acute disease or for
  carriere detection
• Knowledge of clinical signs and patogenesis
  enable the cultivation from right material
  blood, stool, urine or detection of antibodies

28

• Widal reaction diagnosis of typhoid fever (fig)

Urine Stool Serum Blood
week