Infectia bacteriana, mecanismele de aparare ale organismului uman

INFECTIA BACTERIANA, MECANISMELE DE APARARE ALE ORGANISMULUI UMAN

Infectia reprezinta patrunderea si multiplicarea unui agent infectios ( microorganism ) in organismul gazdei . Infectia poate fi urmata sau nu de boala infectioasa ( procesul infectios ) , functie de rezultatul conflictului gazda-microorganism .

Procesul infectios este conditionat de :

mecanismele de aparare ale organismului uman .

factorii de patogenitate si de virulenta ale microorganismelor .

Patogenitatea ( puterea patogena ) este un atribut de specie - capacitatea potentiala a unei specii microbiene de a determina un process infectios la o gazda aflata in stare conventionala ( normala ) de rezistenta .

Virulenta reprezinta variatia patogenitatii de la o tulpina la alta in cadrul unei specii , totalitatea caracterelor unei anumite tulpini bacteriene , care determina producerea unui process infectios la o anumita gazda , depasindu-i capacitatea de rezistenta . Virulenta introduce un aspect cantitativ al patogenitatii : specii avirulente , slab virulente , inalt virulente .

Virulenta este determinata de :

a.     factorii de colonizare

b.     capacitatea de multiplicare si invazivitatea

c.      toxinogeneza ( capacitatea de a elabora toxine )

a.     Factorii de colonizare sunt :

masa critica de bacterii la poarta de intrare

aderenta . Aderenta bacteriana la suprafata celulelor unui tesut este foarte importanta , deoarece previne eliminarea acestora de catre fluidele ce scalda aceste tesuturi si este urmata de dezvoltarea unor microcolonii .Aderenta este asigurata de hidrofobicitatea suprafetei celulei bacteriene si de prezenta unor molecule de adeziune - adezinele bacteriene . Acestea sunt macromolecule proteice ( glico-proteice sau lipo-proteice ) codificate cromozomial sau plasmidic , cu proprietati imunogenice si care stabilesc legaturi specifice cu receptorii tisulari ( specificitate de specie sau de tesut ) . Ex. : pilii ( fimbriile ) - la Enterobacterii , Vibrio , Neisserii , acizii lipoteichoici , glicocalixul ( streptococci ) .

b.     Invazivitatea este puterea unui microorganism de a se raspandi in organismul gazdei . Unele bacterii nu au putere de invazie si se multiplica doar la poarta de intrare , epithelial ( C. Diphteriae ) sau subepitelial ( Str. Pyogenes ) . Altele pot depasi bariera epiteliala , trec in sistemul limfatic sau sange , libere sau fagocitate , de unde pot disemina in tot organismul .

Puterea de invazie este data de mai multi factori , care pot fi grupati astfel :

constituenti si peretelui celular , cu actiune antifagocitara , cu heterogenitate antigenica . Ex. Proteina A stafilococica , proteina M a str. Pyogenes .

prezenta capsulei , creste rezistenta , actiune antifagocitara , cu heterogenitate antigenica .

enzime ( agresine ) : hialurinidaza , colagenaza , coagulaza , hemolizine , lecitinaza , leucocidine , etc.

c.      Toxicogeneza :

Toxinele bacteriene sunt de doua tipuri : exotoxine si endotoxine .

Exotoxinele sunt produse si eliberate de bacterii in spatial inconjurator . Sunt caracteristice bacteriilor Gram pozitive . Au structura proteica si sunt termolabile . Sunt difuzibile pe cale sangvina ( uneori nervoasa ) , producand efecte la distanta de locul producerii lor . Actiunea lor este specifica , datorita legarii specifice de anumiti receptori de membrana . Pot fi trandformate in anatoxine .

In functie de locul de actiune si de mecanismul de actiune , se cunosc :

neurotoxine ( toxina tetanica , toxina botulinica ) .

enterotoxine( toxina holerica , enterotoxina stafilococica , E.Coli enterotoxigen , Cl. Perfringens ) .

toxine care inhiba sinteza proteica : toxina difterica .

alte toxine : eritrotoxina , epidermolizina , exotoxina B a B. Anthracis , etc.

Endotoxinele sunt toxinele bacteriilor Gram negative , componente structurare ale peretelui celular , eliberate numai dupa moartea ( liza ) acestora . Au structura lipopolizaharidica , sunt termostabile sin u pot fi transformate in anatoxine . Au efecte fiziologice similare : febra , hipotensiune , soc toxico-septic .

MECANISMELE DE APARARE ALE GAZDEI

A. Mecanismele nespecifice

Mecanismele de aparare nespecifice includ :

pielea formeaza o bariera mecanica , impermeabila pentru bacterii , atat cele din mediul inconjurator , cat si cele apartinand florei saprofite proprii . Acizii grasi din secretia glandelor sebacee , precum si pH-ul scazut , intre 3-5 , au actiune antibacteriana .

membranele mucoase ale tractului respirator , cu epiteliul ciliat si secretia mucoasa , care indeparteaza mechanic impuritatile si bacteriile . La nivelul tractului digestiv , amintim enzimele hidrolitice din saliva , pH acid gastric si diferitele enzime din intestinal subtire , cu rol antibacterian . La nivelul mucoasei vaginale - pH acid .

flora saprofita se opune proliferarii unor specii patogene prin competitia pentru receptorii celulari , competitie pentru substratul nutritive , pentru oxygen , si producerea de substante antibacteriene ( bacteriocine ) .

substante cu rol antimicrobian din sange si secretii .

Lizozimul se gaseste in lacrimi , saliva , secretii nazale , alte fluide biologice , granulatii lizozomale . Are rol antibacterian prin hidroliza peretelui bacterian .

Properdina se gaseste in plasma si activeaza complementul in absenta complexelor imune .

Beta-lizina se afla in serul normal si in trombocite . Actioneaza in special impotriva bacteriilor Gran-pozitive .

Lactoferina , transferina din ser si granulatiile leucocitelor leaga Fe si intra in competitie cu bacteriile pentru aceasta .

Fibronectina glicoproteina din plasma , ce are rol in opsonizare , in interactiunea dintre celule si reactioneaza cu complementul .

Complementul ( alexina ) : familile de proteine sintetizate in ficat , splina , macrofage . Se activeaza in cascada .

Proteine de faza acuta : proteina C-reactiva ( CRP ) . Globulina pentamerica cu mobilitatea electroforetica in apropierea zonei gamma , se gaseste in serul normal in cantitati de mai putin de 8 µg/ml . In infectii sau inflamatii creste nespecific , fiind foarte utila in diagnosticul unor infectii oculte . Aceasta proteina se leaga de receptori de pe suprafata unor bacterii si favorizeaza distrugerea lor sub sctiunea complementului .

Interferonii sunt produsi de leucocite , fibroblasti , cellule NK , limfocite T . Actioneaza ca imunomodulatori ( IF , gamma ) , crescand activitatea macrofagelor si a celulelor NK IF alpha si beta au activitate antivirala inducand in celulele infectate viral producerea de proteine antivirale .

INFLAMATIA

Complex de reactii locale cu rolul de a delimita si opri evolutia procesului infectios . Principalele etape sunt :

vasodilatatie capilara si cresterea fluxului sanguin

extravazarea leucocitelor si proteinelor plasmatice

fagocitoza

FAGOCITOZA

Este un mechanism nespecific important de epurare a microorganismelor . Celulele fagocitare sunt circulante : polimorfonucleare neutrofile , eozinofile , monocite si fixe : macrofage . Exista si alte cellule care in anumite circumstante pot prezenta activitate fagocitara , de ex. Fibroblastii . Celulele fagocitare contin atat :

granulatii primare sau azurofile , sediul enzimelor mieloperoxidaza , beta-glucuronidaza , elastaza , catepsina , cat si

granulatii secundare sau specifice , rezervor de lizozom si lactoferina . Granulatiile elibereaza enzimele inglobate in lizozomi .

Fagocitoza bacteriilor presupune urmatoarele etape : atasarea , internalizarea si digestia . Dupa atasare , particular este inglobata intr-un fagozom . Acesta fuzioneaza cu un lizozom , formand un fagolizozom . Enzimele lizozomale sunt eliberate si digera materialul inglobat . Microorganismele sunt omorate prin mecanismele oxidative puternice ( mieloperoxidaza fiind responsabila de producerea de peroxide de H ) sau prin mecanismele independente de oxigen : catepsina , lizizim , lactoferina . Deficientele acestor enzime pot fi associate cu infectii cornice si abcese .

Distrugerea microorganismelor pote fi completa , sau cu pastrarea si prezentarea la suprafata celulei fagocitarea a epitopilor ( antigenelor ) .

SISTEMUL COMPLEMENT

Este un complex de 20 substante de natura proteica din plasma , ce reprezinta 3-4% din totalul proteinelor plasmatice ( aprox. 300 mg/100 ml ) . Componentele complementului se activeaza in cascada , intr-o anumita ordine . Activarea se face prin doua mecanisme sau cai :

calea clasica , declansata de formarea complexelor immune ( antigen-anticorp )

calea alterna ,declansata de mai multi factori : polizaharide , properdina , bacterii , endotoxine bacteriene , paraziti , levuri .

CALEA ALTERNA :

Microorganisme B - Ba

D + Ba - C3a

C3b + Bb + P

C5....C9

Complexul de atac al membranei

( liza bacteriei )

CALEA CLASICA :

Ag - Ac

C1q C4 - C4a

C4b

C2 - C2a

C2b C3 - C3a activare

C3b C5...C9

Complexul de atac al membranei

( liza bacteriei )

C3a este un agent inductor al inflamatiei .

C3b se poate depune pe bacterii sau alte cellule-tinta ( opsonizare ) si produce eliminarea acestora prin imunoaderenta sau liza . Neutrofilele , macrofagele si celulele dendritice au receptori pentru C3b , favorizand imunoaderenta si facilitand fagocitoza .

Cantitativ , C3 cuprinde aproximativ 70% din totalul proteinelor care alcatuiesc sistemul complement si joaca un rol central atat in activarea complementului pe cale clasica , cat si pe calea alterna . Cresterea nivelului de C3 seric semnifica prezenta unui process inflamator , fiind considerate o proteina de faza acuta . Cazurile rare de deficite congenitale de C3 se insotesc de infectii cutanate recurente . Dozarea C4 este utila in special pentru diagnosticul deficitelor congenitale ale acestui factor . Deoarece C4 este utilizat numai pe cale clasica , nivelul C4 scade numai cand este activate aceasta cale .

Celulele NK ( natural killer ) sunt celule asemanatoare cu limfocitele , dar de talie mai mare si cu granulatii azurofile in citoplasma . Recunosc modificari de suprafata ale celulelor infectate viral , fiind activate de interferonul produs de acesta . Le distrug printr-un mecanism de citotoxicitate directa . Dupa alipirea de celula tinta , celula NK elibereaza din granulatii enzime numite perforine , care produc pori in membrana celulei tinta .

B. Mecanismele specifice : apararea imuna

SISTEMUL IMUN

Organe limfoide centrale ( primare ) : Maduva osoasa si timusul . Apar precoce in embriogeneza . Extirparea lor este incompatibila cu supravietuirea . Sunt sediul limfopoiezei si al maturarii independente de Ag .

Organe limfoide periferice ( secundare ) : ganglioni limfatici , splina , structuri limfoide associate tractului digestiv si respirator : inelul Waldeyer , placi Peyer , etc. Apar ulterior in embriogeneza . Sediile unde se distribuie limfocitele B si T imunocompetente : LB in foliculii limfoizi , LT in zonele paracorticale din ganglioni si in tecile periarteriolare din splina . Exista un trafic permanent de limfocite intre ele . Sunt sedii ale raspunsului imun .

Celulele immune . Principalele cellule immune sunt : granulocitele , monocitele , macrofagele ( celule fagocitare ) si limfocitele .

Activarea Limfocitului B . Raspunsul imun umoral

In urma fagocitarii microorganismelor , antigenele acestora vor suferi o degradare partiala , urmata de expunerea epitopilor cuplati cu moleculele MHC II atat pe suprafata macrofagelor , cat si a LB care exprima sIg pentru Ag in cauza .

Complexele Ag- MHC II sunt recunoscute de limfocitele Th ( CD4 ) , care elibereaza interleukina IL2 si alte cytokine , care determina activarea limfocitelor B . LB activate se transforma in plasmocite , care vor secreta anticorpi cu aceeasi specificitate cu a sIg ( raspunsul imun primar ) .

O parte din LB activate se vor transforma in LB de memorie . La o patrundere ulterioara a aceluiasi antigen in organism , raspunsul imun se va instala mai rapid si va fi mai intens - raspuns imun secundar sau anamnestic .

Activarea limfocitelor T . Raspunsul imun celular

Activarea LT citotoxic ( CD8 ) necesita doua semnale . Semnalul specific este dat de Ag cuplat cu molecula HLA clasa I pe suprafata celulei prezentatoare . Al doilea semnal este dat de LTh , prin IL2 secretata de aceasta . Tintele LTc sunt reprezentate de celule infectate cu virusi sau celule straine , care sunt distruse prin effect citotoxic direct . Citoliza produsa de LTc este foarte specifica .

Activarea limfocitelor Ts ( supresoare ) are loc ulterior activarii LB si LTc , determinand inhibitia acestora si realizand un circuit immunologic de reglare .

Si limfocitele T produc o subpopulatie cu memorie . Limfocitele de memorie sunt activate mai rapid decat celulele virgine in prezenta Ag specific . Activarea lor este urmata mai rapid de transformarea in cellule efectoare .

IMUNIZAREA ANTIINFECTIOASA

Imunizarea antiinfectioasa poate fi :

naturala - activa - prin trecerea prin boala ;

pasiva - transmisa transplancetar , prin IgG materni , care asigura protectie aproximativ 6 luni dupa nastere .

artificiala - activa - prin vaccinare ;

pasiva - prin administrare de anticorpi preformati ( seruri hiperimune sau imunoglobuline specifice ) .

Vaccinul este preparat care contine fractiuni antigenice din structura unui agent infectios , fiind capabil sa induca un raspuns imun protector impotriva respectivului agent.

Obiectivele imunizarii active ( vaccinarii ) :

producerea unui titru adecvat de anticorpi protectori si obtinerea unei populatii de celule cu memorie imunologica .

imunitate durabila persistenta imunitatii induse o perioada cat mai lunga ( ani , toata viata ) .

Tipuri de vaccinuri :

Vaccinuri vii atenuate cu microorganisme ( virusuri sau bacterii ) vii , care prin tehnici de atenuare si-au pierdut in cea mai mare parte puterea patogena , dar si-au pastrat capacitatea imunogena ; acestea se multiplica in organismul uman , mimand infectia naturala . Este necesara o singura doza . Simptomatologia clinica este asemanatoare bolii , dar foarte redusa . Imunitatea obtinuta este durabila . Sunt contraindicate la gravide ( efect teratogen ) si imunodeprimati .

Ex : BCG , V. Antitifoidic , V. antipolio , MMR ( antirujeolic , antirubeolic , antiulrian ) , V. Antivaricelos , V. Antimaril ( anti-febra galbena ) .

Vaccinuri inactivate ( inerte ) , cu microorganisme omorate , lipsite complet de putere patogenica . Acestea nu se multiplica in organismul uman , fiind necesare 3 doze . ( 2 doze la interval de 4-6 saptamani , plus un rapel la 6 luni ) . Pot fi administrate la gravide si imunodeprimati . Exista mai multe tipuri de astfel de vaccinuri :

a.     vaccinuri complete sau corpusculare ,care contin bacteria sau virusul in intregime .

Ex. V.Antipertussis , V. antiholeric , V. Antileptospirotic , V. anti-hepatita A .

b.     vaccinuri care contin fragmente antigenice sau subunitati bacteriene sau virale: proteine , polizaharide conjugate cu proteine , obtinute prin purificare

Ex. Polizaharide : V. antipneumococic ( 23-valent ) , V. Antimeningococic ( A-C ) , V. Antihaemophilus ( H. Infl. B ) , V. Antitifoidic Vi

c.      vaccinuri obtinute prin recombinare genetica . Ex. Vaccinul anti- Hepatita B .

Anatoxine ( toxoizi ) Vaccinuri eficiente in boli in care toxina reprezinta principalul factor pathogen , ex. : difteria , tetanosul . Anatoxinele se obtin din exotoxinele bacteriene , prin tratarea cu formaldehida , la cald . Acestea isi pierd puterea toxica , pastrandu-si puterea antigenica . Ex. Vaccinul Di-Te .

Imunizarea pasiva realizeaza obtinerea unei imunozari rapide , imediat dupa injectare , dar care dureaza putin - saptamani - luni .

Ex. - antitoxina difterica

antitoxina tetanica

antitoxina botulinica

Ig antirabice

Ig anti varicela- zoster ( la pacienti imunodeprimati ) .

In functie de utilitatea lor in practica imunizarii , vaccinurile prezentate mai sus pot fi clasificate in :

Vaccinuri indispensabile , de regula obligatorii in majoritatea tarilor : BCG , Di-Te-Per , antipoliomielitic oral si injectabil , anti-hepatita B si anti-rujeolic . Recent , sunt considerate indispensabile v. Anti-hepatita A , anti-rubeolic , anti-varicela-zoster .

vaccinuri facultative , necesare unor grupe de varsta extreme ( copii , batrani ) , sau cu risc infectios : V.Antigripal , v. Antipneumococic , v. Anti-haemophylus , v. Antirabic .

vaccinuri folosite ocazional , in focare epidemice delimitate : antimeningococic , antitifoidic .

vaccinuri de interes regional ( boli tropicale ) ; antiamaril, etc.

vaccinuri pentru personae cu risc professional ( zoonoze ) : anti-carbunos , antifebra Q-brucelloza-leptospiroza , antirabic ( preexpunere ) .