Géneros de bacterias que no toman la coloración de Gram: Mycobacterium, Chlamydia, Mycoplasma,Treponema Microbiología I – PRIMERA CATEDRA Departamento de Microbiología, Parasitología e Inmunología

Tuberculosis Género Mycobacterium

Micobacteriosis

Lepra Géneros Treponema y Leptospira

Sífilis Leptospirosis Neumonía

Género Mycoplasma

Géneros Chlamydia y Chlamydophila

ITS Tracoma ITS Linfogranuloma Neumonía Psitacosis

•Mycobacterium tuberculosis •Mycobacterium bovis •Otras 3 especies •Especies de crecimiento rápido (avium-intracellulare, marinum, etc) •Especies de crecimiento lento (fortuitum, chelonae) •Mycobacterium leprae •Treponema pallidum •Leptospira interrogans •Mycoplasma pneumoniae •Mycoplasma hominis •Otras especies de Mycoplasma •Ureaplasma urealyticulm •Chlamydia trachomatis •Chlamydophila pneumoniae •Chlamydophila psittaci

Objetivos de la clase •Describir las principales especies de los géneros Mycobacterium, Mycoplasma, Chlamydia, Chlamydophila, Treponema y Leptospira. •Reconocer las principales estrategias que utilizan las bacterias de los géneros Mycobacterium, Mycoplasma, Chlamydia , Chlamydophila, Treponema y Leptospira para causar enfermedad .

•Proveer el contexto dentro del cual se inscribe el conocimiento de los mecanismos de patogenia para el hombre de estas bacterias.

Departamento de Microbiología, Parasitología e Inmunología, Facultad de Medicina, UBA

Mycobacterium: morfología y tinción • Más de 130 especies • M. tuberculosis descubierto por Robert Koch en 1882 • Bacilos inmóviles, delgados, rectos o ligeramente curvos • No presentan cápsula ni esporas • Envolturas contienen alta proporción de lípidos (60% en peso) • Bacilo ácido-alcohol resistentes (tinción de Ziehl-Neelsen) (BAAR)

Mycobacterium: cultivo e inactivación • Aerobias estrictas • Requerimientos nutricionales diversos

• Crecen lentamente en medios selectivos sólidos (tiempo medio de generación de 12 a 24 horas) • Las especies patógenas crecen mejor a 37oC

• Mycobacterium leprae no es cultivable in vitro

Mycobacterium: resistencia a agentes físicos

• Resisten ácidos, álcalis y a la mayoría de los desinfectantes. • Inactivados por formaldehído, glutaraldehído, fenol, etanol al 70% y parcialmente por hipocloritos • Resisten la desecación

• Son sensibles a la luz solar

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Mycobacterium: envolturas • Estructura de la pared semejante a las Gram (+) • Pared celular con alto contenido lipídico (60% de su peso seco) • Contenido proteico de la pared aprox. 15% (dan origen al PPD de M. tuberculosis)

Comparar con Staphylococcus

1) Lípidos exteriores 2) Acido micólico 3) Arbinogalactano 4) Peptidoglicano 5) Membrana citoplásmica 6) Lipoarabinomanano (LAM) 7) Fosfatidilinositol-manósido 8) Esqueleto de la pared celular 9) Proteínas de la pared

9 9

Mycobacterium

Macrófago

Activación sistema del C’ MASP-1 MASP-2

Endocitosis

RRPs TLR2 (LAM)

Señales (NF-κB)

Secretados: MBL (lectina de unión a manosa) Endocíticos: RM (receptor de manosa) De señalización: TLRs LAM (manosa) (PAMP) M. tuberculosis Lipoarábidomanano (LAM)

Núcleo Citocinas Quimiocinas Otros (TGFα)

•ManLAM (anti-inflamatorio) Presente en micobacterias patógenas •PILAM (inflamatorio; en no patógenas) •CheLAM (inflamatorio)

Mycobacterium: eventos intracelulares

Núcleo

Macrófago

X X Fagosoma

Amoníaco (NH3) producido por acción de ureasa, arginasa, glutaminasa y asparaginasa Lisosomas ( EEA1: Ag endosomal específico) Sulfátidos

M. tuberculosis

M. tuberculosis: otros factores de virulencia y patogénesis

• Factor cuerda (dimicolato de 6,6'-trehalosa) Presente en micobacterias patógenas Inductor de la producción de citoquinas Intensa actividad proinflamatoria Potente inductor de granuloma Inhibe la fusión de vesículas intracelulares • Las micobacterias no producen exotoxinas

M. tuberculosis: enfermedad de larga evolución

• Evasión • El huésped se daña a si mismo • Respuesta inmune adaptativa contra antígenos micobacterianos • Hipersensiblidad del tipo IV (retardada)

Estadío III tardío

Th1 Factor es que alteran el equilibrio: Cantidad de antígeno Virulencia de la cepa bacteriana Estado inmunitario del huésped (enfermedades de base) Otros

Th2

Equilibrio inmune en la tuberculosis

IFN-

Inmunidad defensiva

IL4 IL-10

Hipersensibilidad

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Micobacterias tuberculosas y tuberculosis (TB)

•Mycobacterium tuberculosis •Mycobacterium bovis •Mycobacterium africanum •Mycobacterium canetti •Mycobacterium microti

• Enfermedad crónica, ampliamente diseminada • Incidencia anual mundial: 8-12 millones • Prevalencia mundial: 20 millones • Muertes por TB: 3 millones al año • De 1.500 a 2.300 millones de infectados • Argentina: 12 a 14.000 nuevos casos al año • 50% de los casos en área metropolitana Bs. As.

• Co-infección con VIH. Hacinamiento • M. bovis: 7 •Pierden viabilidad en medios ácidos •Sensibles a la desecación •Sensibles a muchos desinfectantes

•Doce 12 especies y 7 genomoespecies •Leptospira interrogans: especie prevalente en el hombre •Especies y genomoespecies subclasificadas en serogrupos y serovariedades (>260)

Leptospira interrogans y leptospirosis Puertas de entrada más comunes: • abrasiones cutáneas • conjuntiva

No se transmite por contacto interhumano Reservorio: aguas contaminadas con orina de animales enfermos • huéspedes permanentes: roedores • huéspedes accidentales: hombre, perro, animales de granja.

Leptospira interrogans y leptospirosis

Fase I: aguda o septicémica. • 1a semana: fiebre alta ondulante, cefalea, mialgias, inyección conjuntival. • Existe leptospiremia.

Fase II: fase secundaria o inmunitaria. • 2a semana: complicaciones asociadas a la localización primaria de las leptospiras: vasculitis, infiltrados inflamatorios y daño endotelial (depósito de inmunocomplejos/¿acción de LPS?). Nefropatía severa con insuficiencia renal. • Existe leptospiruria.

Géneros Mycoplasma y Ureaplasma •Especies bacterianas más pequeñas con capacidad de replicación •Genoma bacteriano pequeño (economía de genes)(58kb el más pequeño) •Parentesco lejano con los Clostridium. •Requerimientos nutricionales complejos (nucleótidos, aminoácidos, fosfolípidos, colesterol) •Crecen lentamente en medios semisólidos (tiempo medio de generación de 1 a 6 hs) •Anaerobios facultativos

Géneros Mycoplasma y Ureaplasma •Atraviesan los filtros de esterilización •Son pleomórficas: cocos (0,1-0,2 ) o bacilos (hasta 2  de largo) •Sus envolturas contienen colesterol •Carecen de pared bacteriana (no sintetizan peptidoglicano) •Resistentes a antibióticos que interfieren con la formación de pared bacteriana

Mycoplasma pneumoniae: importancia médica •Mycoplasma pneumoniae: Reservorio humano exclusivo Diseminación por aerosoles Dosis infectante muy baja Factor de riesgo: hacinamiento Neumonía (atípica) en huéspedes de la comunidad Grupo etario más afectado: 5-19 años Daño epitelial respiratorio Bacteria cultivable, lento desarrollo

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Mycoplasma pneumoniae: organela de adherencia Formada por una red de proteínas que interaccionan entre si: Adhesinas (P1 y P30) y proteinas accesorias (HMW1, HMW2, A, B, C) que mantienen la distribución adecuada y disposición de las adhesinas

Organela de adherencia

Citoesqueleto

Cuerpo

Cola

cilia

Mycoplasma pneumoniae: adherencia íntima al epitelio respiratorio •Infección respiratoria baja •Adhesina en posición apical •Unión intima entre envoltura del micoplasma y las membranas celulares •Intercambio de proteinas entre envolturas y membranas •Daño oxidativo •Homología entre proteínas del citoesqueleto y proteinas del huésped (miosina, fibrinógeno, queratina) •Seroconversión contra proteínas del huésped •Variación antigénica de lipoproteínas de membrana del micoplasma •Desórdenes autoinmunes •Manifestaciones extrapulmonares: exantemas y anomalías cardíacas •Inmunosupresión transitoria

Membrana celular del micoplasma Ribosomas Nucleoide Microvellosidad

Membrana de la célula epitelial

Proteína P1 de la organela de adhesión Epitelio Traqueal

Géneros Mycoplasma y Ureaplasma: importancia médica •Mycoplasma hominis: presente como comensal en el tracto genital de aprox. 15% de hombres y mujeres sexualmente activos •Ureaplasma urealyticum: coloniza el tracto genital de aprox. 60% de mujeres sexualmente activas asintomáticas y la uretra del 5 al 20% de los hombres asintomáticos sexualmente activos. •Mycoplasma genitalium: no forma parte de la flora normal Patología Uretritis no gonocóccica Prostatitis Epididimitis Vaginosis (G. vaginalis) Cervicitis Enf. Inflam. Pélvica Infertilidad

U. urealyticum

M. hominis

M. genitalium

+ +/+/+/+/-

+/+ -

+ +/+ + +/-

• Transmisión vertical de U. urealyticum y M. hominis Ascendente: infección intrauterina y fetal (pulmón) Hematógena: corioamnionitis y neumonía del feto Perinatal: pueden causar neumonía y meningitis •Trastornos de la inmunidad y otras complicaciones (artritis destructiva)

Chlamydia y Chlamydophila: taxonomía

Géneros Chlamydia y Chlamydophila •Metabólicamente dependientes •Carecen de citocromos, no pueden sintetizar ATP •Parasitismo energético •Bacterias intracelulares obligadas

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Géneros Chlamydia y Chlamydophila •Ciclo de replicación complejo con dos estadios: Cuerpo elemental (infeccioso): metabolicamente inactivo, pequeño, extracelular, no se replica, contenido ARN/ADN 1:1. Cuerpo reticulado (replicativo): metabolicamente activo, mayor tamaño, intracelular, replica por fisión binaria, contenido ARN/ADN 3:1.

Célula epitelial

Cuerpo elemental (CE)

Núcleo

Inclusión Cuerpo reticulado (CR) en replicación

Horas

Cuerpo reticulado (CR)

Envolturas de Chlamydia y Chlamydophila

MOMP

LPS

MOMP

•Envolturas semejantes a gram (-), pero carecen de peptidoglicano •LPS de muy baja toxicidad, común a todos los géneros •MOMP (proteína principal de la membrana externa) Funcionalmente activa: actividad de porina Se unen a receptores de manosa y a heparina en la célula huésped Importante componente estructural de la membrana externa Definen las variantes serológicas (19 serovars) en C. trachomatis Interlazada con proteínas ricas en cisteína por puentes disulfuro para formar el complejo supermolecular •OmcA y OmcB: proteínas de expresión tardía, interlazan MOMPs

Membrana externa

OmcA Proteínas ricas en cisteína

Espacio periplásmico

OmcB Membrana citoplásmica

Géneros Chlamydia y Chlamydophila OmcB con alto entrecruzamiento. Con las MOMPs forma el complejo supermolecular a través de puentes disulfuro entre MOMP y OmcA

Confiere estabilidad al CE en el medio extracelular (alta rigidez estructural) La MOMP es menos funcional

Célula epitelial

Cuerpo elemental (CE)

Núcleo

Inclusión

Inhibición de la fusión de los lisosomas y endosomas, alteración de señales

Horas

Síntesis tardía de OmcA

Síntesis de MOMP

Cuerpo reticulado (CR)

Modificación del entorno intracelular (diversas proteínas)

Escasa OmcA, mayor funcionalidad de MOPM

Chlamydia trachomatis: biovars y serovars •Tres biovariedades (se diferencian por el tropismo a tejidos): (biovar pneumonitis en ratón) biovar linfogranuloma venereo (LGV) biovar tracoma •MOMPs definen 19 serovariedades Biovar LGV: 4 serovars (L1, L2, L2a y L3) Biovar tracoma: 15 serovars (A, B, Ba, C, D-K, Da, Ia y Ja) •Biovar LGV: C. trachomatis L1-L3: linfogranuloma venéreo (ITS) (1) •Biovar tracoma: C. trachomatis D- K: infecciones genitales: uretritis (2) y cervicitis (3), conjuntivitis e infecciones respiratorias en neonatos C. trachomatis A-C: Tracoma (endémico) (4) 1

2

3

4

C. trachomatis D- K: infecciones genitales y transmisión vertical (perinatal) En el hombre: •Sindromes clínicos: uretritis (30-50% de todas las uretritis no gonocóccicas), epididimitis, proctitis, conjuntivitis •Complicaciones: infertilidad, Síndrome de Reiter (uretritis, conjuntivitis, poliartritis, lesiones mucocutáneas)

En la mujer: •Sindromes clínicos: uretritis, cervicitis, bartolinitis, conjuntivitis •Complicaciones: embarazo ectópico, infertilidad (10% después de un episodio, 30% después de 2, >50% después de 3), enfermedad inflamatoria pélvica (salpingitis, endometritis), diseminación sistémica: perihepatitis, artritis, dermatitis. En el recién nacido: •Sindromes clínicos: conjuntivitis •Complicaciones: neumonitis intersticial

Chlamydophila pneumoniae: importancia médica •Una única serovar •Reservorio humano exclusivamente (5% portadores sanos) •Transmisión persona a persona por aerosoles •Período de incubación de varias semanas •Causa 8% de todas las neumonías atípicas en la comunidad, generalmente autolimitadas •Asociada a enfermedades crónicas: asma intrínseca, sarcoidosis, arterioesclerosis y enfermedad de Alzheimer.

Chlamydophila psittaci •Ocho serovars (A: aves y humanos; CyD: hombre) •Enfermedad infecciosa zoonótica: psitacosis. •Enfermedad ocupacional •Transmisión aerógena •Período de incubación de varias semanas •Neumonía atípica, luego diseminación sanguínea

Muchas gracias! Bibliografía de respaldo: no reemplaza los contenidos de la clase. Murray PR y col. Microbiología Médica, Ed. Elsevier-Mosby, 6ª ed., 2009. Basualdo JA y col. Microbiología Biomédica. Ed. Atlante, 2006. Sordelli DO y col. Bacteriología Médica. Ed. La Librería de las Ciencias, 2006.