1 Alicia Farinati Licenciatura en Ciencias Ambientales 2008VIRULENCIA Alicia Farinati Licenciatura en Ciencias Ambientales 2008

2 Relaciones entre los microorganismosSaprofitismo Parasitismo Comensalismo Simbiosis Patógenos oportunistas Patógenos obligados Antagonismo del huésped Antagonismo microbiano hacia el microorganismo hacia el huésped

3 Enfermedad Número de microorganismos X Virulencia Defensa del huésped

4 Factores de virulenciaAdhesinas : adhesión bacteriana Agresinas: dañan las células o los blancos moleculares en el huésped Invasinas: permiten la entrada del microorganismo en el huésped Modulinas: disparan la producción de citoquinas o moléculas bioactivas similares Impedinas: limitan la efectividad de los factores de defensa del huésped

5 Factores de virulenciaBACTERIA FACTORES FUNCIONES E.coli enteropatógena E.coli enteroinvasiva y Shigella B.anthracis S.aureus C.tetani Toxinas termolábil y termostable Genes que codifican para la invasión Hemolisina Factores edema , letal y Ag protectivo Exfoliatina Neurotoxina Activa la adenilato y guanilato ciclasa Induce la internalización de la bacteria Necrolisis de la epidermis Tétanos C.diphteriae S.pyogenes E.coli enterohemorrágica C.botulinum V.cholerae Toxina diftérica Toxina eritrogénica Toxina Shiga-like Toxina colérica Inhibe la síntesis de proteína Rash Inhibe la síntesis de proteínas Inhibe la liberación de acetilcolina Estimula la adenilciclasa

6 Adhesinas Fimbrias (Ng, Ec) Proteínas de la membrana externa (Ng, Hi)Otras proteínas Acido lipoteicoico (Str) Otras (Gv, Mobiluncus)

7 E.coli

8 Identificar adhesinas en los MODesarrollo de ensayos que midan la adherencia a sustratos fisiológicos relevantes Inhibir esa adherencia con azúcares o con fragmentos Fab de Ac directos contra el MO Demostrar la actividad del receptor con el uso de adhesinas (putativas) y demostrar que el exceso de adhesinas bloquea la adherencia de MO intactos Provocar la mutación del gen de la adhesina y demostrar que se produce un cambio en el fenotipo de la adherencia del MO

9 Invasinas Ocurre a nivel: *histológico *celular fagocitosisendocitosis coilocitosis Gen inv

10 Organización de fimbrias P

11 Agresinas y toxigenicidadAgresinas: acción directa sobre las células y tejidos Generalmente son exotoxinas : tétanos Metabolitos : ácido succínico LPS agresina y modulina

12 Modulinas y superantígenos Inductoras de citoquinasLPS Porinas Proteínas asociadas al Lípido A Proteínas estafilocócicas de superficie Proteína A de Staphylococcus Lipoproteínas y glicoproteínas Exotoxinas Lipoarabinomanan de Mycobacterium Peptidoglican Acido teicoico Superantígenos HSP

13 Impedinas y evasión Actúan sobre sustancias que hacen efectiva la fagocitosis (Lm, Gv) Reducción de la inmunogenicidad por unión a proteínas (Str a fibronectina) Unión a fracción Fc de la IgG IgA proteasa Moléculas transportadoras de hierro vs sideróforos

14 Transmisibilidad Avidez por las mucosas (ETS)Formación de endosporas (Clost) Capacidad de sobrevida en condiciones adversas de pH y osmolaridad

15 Adaptación Atenuación de la virulencia EvasiónCompetencia por nutrientes Sistema de señales (2) para activar o regular genes apropiados

16 Proliferación A mayor capacidad de proliferación, menor capacidad defensiva del huésped

17 Virulencia en la vida realPostulados de koch: Un organismo específico se encuentra en todos los afectados por la enfermedad Se aísla en cultivo puro del sitio infectado Es capaz de originar la misma enfermedad en un animal de experimentación El aislamiento a partir del animal es idéntico al aislado del huésped original

18 Islas de patogenicidadFactores de virulencia desarrollados por la bacteria en un solo paso Genes de virulencia asociados plasmídicos cromosómicos Transferencia horizontal de esas regiones entre diferentes especies y entre géneros

19 Factores estimulantesTemperatura Concentración de hierro Acido nicotínico pH Osmolaridad Densidad bacterina Calcio

20 Ejemplos de sistemas regulatorios de los factores de virulenciaMO Genes reguladores Estímulo ambiental Funciones E.coli B.pertussis Vibrio cholerae Shigella spp S.aureus drdX fur bvgAS toxR VirR agr Temperatura [Fe] Temperatura, a.nicotínico Temperatura, osmolaridad, pH, AA Densidad celular Pielonefritis Toxina Shiga like, sideróforos Toxina pertussis Toxina colérica, PME Invasividad TSST-1; α- y β-hemolisina

21 Islas de patogenicidadLa asociación con genes tARN y la presencia de fagos crípticos en la cercanía de los tARN podrían indicar que la IP o parte de ellas son elementos derivados de fagos. Llevan a menudo genes funcionales o crípticos que codifican factores de movilidad como integrasas, transposasas o SI. Suelen ser regiones inestables de ADN

22 Factores de virulencia en IPAdhesinas: E.coli diarreogénica, Ec UP, V.cholerae, Listeria spp Toxinas: S.aureus, EcUP Sideróforos: EcUP,S.flexneri,Yersinia spp Invasión: E.coli diarreogénica, Salmonella spp, Shigella spp, Listeria spp Secreción tipo II: E.coli enterohemorrágica Secreción tipo III: E.coli diarreogénica, P.syringae, Erwinia spp, Yersinia spp, Salmonella spp, Shigella spp Secreción tipo IV: H.pylori

23 Rutas de invasión 1 2 3 + 1-Fagocitosis 2-Fagocitosis/endocitosis + 1-Fagocitosis 2-Fagocitosis/endocitosis inducida 3-Activa + +

24 Ingreso de patógenos a la célula I (invasión)1-“Zipper” o cremallera Listeria Yersinia

25 Ingreso de patógenos a la célula II (invasión)2-“Trigger” o gatillo Shigella Salmonella

26 Prevención de la invasión IPrevención de la fagocitosis Yersinia: alteración del citoesqueleto de actina

27 Prevención de la invasión IIE.coli enteropatógena Adherencia y formación de pedestal

28 Movilidad Movilidad intracelular y diseminación intercelular ListeriaShigella

29 Factores de virulencia asociados a instrumentacionesCateteres urinarios

30 Receptores epitelialesinvasina flagelos internalina pilina LPS integrina E-caderina CFTR Asialo-GM1

31 Mecanismos de adherencia

32 Colonización microbiana de catéteres urinarios1-Biofilm coherente que asciende por la superficie intraluminal contracorriente 2-Biofilm por la superficie extraluminal 3-Biofilm grueso en la porción intravesical 4-Bacterias planctónicas en la orina entre el catéter y la superficie vesical 5-Bacterias en la pared (síntomas) 6-Bacterias planctónicas desde la vejiga que pueden incorporar otros grupos

33 Biofilm o film biológicoSección de un biofilm polímero extracelular antibiótico

34 Biofilm sobre un cateter

35 Biofilm sobre un cateter urinario

36 Desarrollo de un biofilm

37 Factores de virulencia que dañan al huéspedExotoxinas Enzimas hidrolíticas Productos bacterianos que provocan respuesta inmune Endotoxina y otros componentes tóxicos de la pared celular

38 Toxinas Tipo A-B (particuladas): Remoción del grupo ADP ribosil del NAD y se une a la célula Difteria-Cólera-Shiga-Tétanos De membrana: generación de poros Listerolisina- alfa toxina- Superantígenos TSS1

39 ADP ribosilacion de la proteína blancoNAD : Nicotinamida--ADP ribosa TOXINA A-B Nicotinamida + Proteína “blanco”ADP-ribosa

40 Virus de la estomatitis

41 Conformación de la molécula de la hemaglutinina del virus de la influenza

42 Picornavirus

43 Mecanismos de adherencia y fusión gp120/gp41 del VIH

44 Gal/GalNAc adherence lectin of Entamoeba histolytica.Las lectinas Gal/GalNAc median la adherencia del parásito Entamoeba histolytica . De ello depende la muerte celular del huésped

45 B.anthracis

46 B.anthracis- BioterrorismoReflexiones La aparición de este microorganismo como consecuencia del bioterrorismo preocupa no sólo por la desvastación que puede producir sino que tiene un factor agregado que hay que considerar otro acto de terrorismo: la necesidad de utilizar antibióticos por largos períodos facilita la selección de cepas resistentes,

47 Carbunco

48 Carbunco

49 Carbunco

50 Carbunco

51 Carbunco CDC Public Health Image Library).

52 Inclusiones bacterianasWhere found Composition Function glucógeno many bacteria e.g. E. coli Poliglucosa Reserva de carbón y fuente de energía Polibetahidroxi- butirato Pseudomonas y otras Hydroxyibutirato polimerizado Gránulos de volutina (polifosfato) Corynebacterium y otras Polímeros de fosfato linear o cíclicos de PO4 Reserva de fosfato; posible a reserva de fosfato de alta energía Sulfuro (globulos) Bacterias fototróficas y litotróficas púrpuras y verdes Sulfuro elemental Reserva de electrones (fuente de reducción ) en fototrofos ; reserva de energía en litotrofos Vesículas de gas Cyanobacterium y otras bacterias acuáticas Caparazón de proteína inflado Flotación Cristales parasporales Bacillus) Proteina Tóxicos para varios insectos Magnetosomes Ciertas bacterias acuáticas Magnetita (óxido de hierro) Fe3O4  Orientación y migración en las líneas geomagnéticas Carboxisomas Varias bacterias autotróficas Enzimas para la fijación de CO2 autotrófico Sitio de fijación de CO2 Ficobilisomas Cianobacterias Ficobiliproteínas phycobiliproteins Pigmentos para captación de luz Clorosomas Bacterias verdes lípidos y proteinas y bacterioclorofila y orientación

53 Presentación de Ag Endocitosis

54 E.coli enteropatógena

55

56

57 E.coli

58 Virus de la estomatitis

59 Conformación de la molécula de la hemaglutinina del virus de la influenza

60 Picornavirus

61 Adherence and fusion mechanisms of HIV gp120/gp41.

62 Gal/GalNAc adherence lectin of Entamoeba histolytica.The Gal/GalNAc lectin mediates parasite adherence and is required for contact-dependent killing of host cells

63 Model for the organization of P fimbriae subunits.

64 Identificar adhesinas en los MODesarrollo de ensayos que midan la adherencia a sustratos fisiológicos relevantes Inhibir esa adherencia con azúcares o con fragmentos Fab de Ac directos contra el MO Demostrar la actividad del receptor con el uso de adhesinas (putativas) y demostrar que el exceso de adhesinas bloquea la adherencia de MO intactos Provocar la mutación del gen de la adhesina y demostrar que se produce un cambio en el fenotipo de la adherencia del MO

65 Identificar receptores en las células

66 Clases de receptores para las adhesinasde Mos y virusAzúcares: ácido siálico (ortomixovirus), galactosa (Entamoeba histolytica); grupo P sanguíneo:E.coli uropatógena) Superfamilia de Inmunoglobulinas: ICAM-1(intercellular adhesion molecule): (rinovirus); CD4 (VIH) Factor de crecimiento o receptor de factor de crecimiento (EGF: epidermal growth factor): (vaccinia); IL-6(virus de la hepatitis B) Integrinas: VLA-2 (echovirus) Componentes de la matriz extracelular: laminina (Toxoplasma gondii); Fibronectina (Streptococcus) Proteínas de transporte: AA básicos y transportadores de fosfato (ciertos retrovirus) Receptores del Complemento: CR2 (virus Epstein-Barr) AC o Complemento dependientes que aumentan la adherencia: el virus del dengue rodeado de AC entra en los macrófagos, el virus del Epstein Barr pegado a la IgA ingresa vía receptor IgA

67 Clases de adhesinas de MO para los receptores celularesLectinas: se unen al ácido siálico, a la galactosa Fimbrias Adhesinas no fimbriadas: Yersinia (Inv y Ail proteínas); Bordetella pertussis (pertactina), Treponema pallidum-proteína que se une a la fibronectina Lípidos: Streptococcus pyogenes con su ácido lipoteicoico se une sa la fibronectina Glicosaminoglican: Chlamydia trachomatis (tiene una adhesina heparinsulfato like-glicosaminoglican) Proteínas de la cápside viral: rinovirus Mecánicas: Giardia lamblia (gripping disk)

68 Puntos clave en la interacción MO- célulaActividad proteolítica de la adhesina Hipótesis del bolsillo (canyon hypothesis): postula que el sitio activo de las adhesinas para la interacción con el receptor podrá residir en un bolsillo Inaccesible en la adhesina Actividad de la adhesina puede estar controlada en forma conformacional, especialmente en el caso de las adhesinas que funcionan como proteínas de fusión La misma adhesina puede unirse a múltiples receptores AC anti adhesinas pueden aumentar la infección por alteración de la interacción adhesina-receptor

69 Terapia basada en las adhesinas

70 MO asociados al “biofilm” en materiales médicos