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PATOGENICIDAD BACTERIANA
Es la capacidad bacteriana de causar dao en elhospedador. Se relaciona con la virulencia delmicroorganismo y la resistencia del hospedador
VIRULENCIA BACTERIANA
Es un concepto cuantitativo referido al grado depatogenicidad del microorganismo y determina laseveridad del cuadro clnico
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Las clulas bacterianas secretan seales qumicas
(autoinductores)
A medida que aumenta la densidad celular
aumenta la concentracin de las molculasautoinductoras
uan o se a canza una concen rac n um ra ,esto indica que la poblacin bacteriana ha llegadoal quorum
Expresin gnica:--Sntesis de toxinasSntesis de toxinas-Formacin de biopelculas-Esporulacin-Estrs oxidativo
-Bioluminiscencia
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Sistemas microbianos reguladospor quorum sensing
-Desplazamiento o motilidad (swarming) -Colonizacin de sustratos
-
-Emisin de luz (bioluminiscencia)
-produccin de factores de virulencia
-Induccin del proceso de esporulacin
-Pigmentacin
-Transferencia de plsmidos conjugativos
-Produccin de exopolisacridos
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Quorum sensing en bacterias
gramnegativas Molcula autoinductora:
Acil-Homoserina-Lactona (acil-HSL)(difusible)
Protena receptora intracelular
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Quorum sensing en bacteriasgrampositivas
Oligopptido No difunden a travs de la membrana plasmtica
Necesitan de un transportador de membrana
Necesitan 2 receptores: 1-una histidn quinasa de membrana
2- una protena que interacciona con el ADN y activa la
transcripcin La seal producida se transmite por una cascada de
fosforilacin-desfosforilacin
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Bioluminiscencia de V. fischericontrolado por quorum sensing
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Sistema Agr deStaphylococcus aureus
4 genes que codifican la expresin de 4 protenas .AgrD, AgrC, AgrA, AgrB
AgrD: Sintetiza el autoinductor peptdico (AIP).
AgrC: Sintetiza la histidn quinasa encargada detransmitir la seal desde la membrana plasmticahasta la molcula reguladora de la respuestatranscripcional
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Sistema Agr deStaphylococcus aureus
AgrA: Sintetiza la molcula reguladora de la.
AgrB: Protena exportadora (excretora) quemodifica el autoinductor peptdico.
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Sistemascooperativos
En paralelo
En serie
Sistemas competitivos
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Sistemas cooperativos:
Son aquellos en los que la accin de las molculasautoinductoras tienen una accin positiva sobre losmismos.
Sistemas cooperativos en paralelo:
Son aquellos en los que las molculas autoinductorasse producen a la vez y tienen un efecto positivosinrgico sobre el sistema que regulan
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Sistema de QS en Vibrio harveyi
(Circuito en paralelo)Componentes del sistema
1-HAI-1: 3OHC4-Homosern lactona (primer autoinductor)
2-Lux N: receptor de membrana de HAI-1 (Histidn Kinasa)
3- Lux M: sintetasa de HAI-1 (sin homologa estructural con Lux-1)
IA-2: diester de furanosil borato (segundo autoinductor) Lux P: receptor membrana de IA-2
LuxS: sintetasa de IA-2
Lux Q: histidn quinasa receptora del complejo Lux P-IA2
CAI-1: 3-hidroxytridecan-4-ona (tercer autoinductor)
CqsS: histidn-quinasa receptora de CAI-1
CqsA: sintetasa de CAI-1
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Sistema de QS en Vibrio harveyi
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Sistema de QS en Vibrio harveyi
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Sistema cooperativo en serie
Son aquellos en que las molculas autoinductoras seproducen secuencialmente ejerciendo un efectobeneficioso sobre el sistema que re ulan
Ej. Regulacin de la induccin de patogenicidad en P.aeruginosa
Posee 2 circuitos que actan secuencialmente:
Primer Circuito: -Circuito lasI/R--- 2 genes: lasI LasI (protena)
lasR LasR (protena)
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LasI Primer autoinductor (3OC12homoserinlactona)
LasR Receptor de 3OC12
egun o rcu to:
Circuito Rhli/rhlR: 2 genes rhli Rhli
rhlR RhlR
Rhli: sintetiza el 2 autoinductor: C4 homoserinlactona
RhlR: receptor de C4 hoserin lactona
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Regulacin de la induccin depatogenicidad en P. aeruginosa
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Sistemas Competitivos
Son aquellos en los que la accin de las molculasautoinductoras tienen efectos antagnicos sobre elproceso que regulan.
Generalmente regulan rutas alternativas en losmicroorganismos.
Ej. Regulacin del ciclo esporulacin /competencia deB. subtilis
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Sistema de QS en B. subtilis Componentes del sistema: ComX: autoinductor 1 ComQComQ: protena procesadora y secretora de ComX
ComA: protena reguladora de la expresin
transcripcional de genes de competencia CsF: autoinductor 2
Rap C: protena reguladora de la competencia Rap B: protena reguladora de la esporulacin SpoOFSpoOF: regulador de la esporulacin
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Regulacin del ciclo esporulacin /competencia de B. subtilis
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Biopelculas microbianas Biopelcula o biofilm:
Comunidad de microorganismos que crecen en una
matrz de exopolisacridos y adheridos a unasuperficie inerte o a un tejido vivo.
.
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Etapas de formacin de biopelcula 1-Adhesin o adherencia a la superficie
-Unin reversible (clulas planctnicas)
Intervienen fuerzas fsico-qumicas no especficas:fuerzas de van der walls, interacciones hidrofbicas,
.
-Unin irreversible (clulas ssiles) Adherencia especfica mediada por adhesinas.
Participan fimbrias, flagelos, protenas de superficie: (Alt E, Bap, Esp)
Adhesinas fimbriadas fimbrias o pilis poseen en su extremoprotenas llamadas adhesinas.
Adhesinas afimbriadas protenas que se encuentran en lamembrana externa de las bacterias gramnegativas
Hospedador: receptor: glucoprotenas o glucolpidos
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Etapas de formacin de biopelcula.Adherencia a la superficie
Interacciones adhesina-receptor -Lectinas-Hidratos de carbono
. m r a po 1 e . co y a c u a ep e a e a
vejiga urinaria. -protena-protena
Ej. Protena F de S. pyogenesy fibronectina de lasclulas del epitelio respiratorio.
-Hidrofobina-protena
Ej. cido lipoteicoico y fibronectina
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Etapas de formacin de biopelcula 2-Divisin celular y formacin de microcolonias.
3-Secrecin se sustancias polimricas extracelulares
(matriz del biofilm): alginato (P. aeruginosa),celulosa (S. typhimurium), Nacetil glucosamina (S.
, .
Sustancias polimricas
Matriz del biofilm ADN y ARN Protenas
Proceso controlado por QS
E d f i d bi l l
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Etapas de formacin de biopelcula
4-Formacin de canales
Las clulas inferiores mueren por falta de O2 y
nutrientes. El proceso origina lisis celular, que permite la
recircularizacin de agua y nutrientes, permitiendo lanutricin del biofilm en todas sus capas celulares.
5-Maduracin y salida de clulas para formar un nuevo
biofilm-swarming
-gliding
-twitching
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Desplazamientos bacterianos Swiming (desplazamiento en medios lquidos)
Es un movimiento natatorio propio de bacilos flagelados yse realiza en la pelcula de agua de medios slidos. Ej. C.
jejuni
pulsante). Desplazamiento intermitente y desorganizado de los
bacilos, no siempre en el sentido de su eje longitudinal,
dando la sensacin de que los bacilos se mueven de lado(colonias en forma de abanico). Este fenmeno esindependiente de la accin flagelar, est asociado con lapresencia de fimbrias polares.
Desplazamientos bacterianos
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Swarming (movimiento en enjambre)
Es un tipo de desplazamiento microbiano que se produce
exclusivamente sobre superficies slidas. Las bacterias presentan un contacto ntimo entre ellas a lo
largo de su eje longitudinal.
Se forma una colonia regular en el punto de inoculacin delmedio de cultivo.
Tras el crecimiento, las colonias del borde se diferencian:
-se vuelven ms largas-hiperdesarrollan el sistema flagelar
-presentan movimiento direccional hacia adelante
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Desplazamientos bacterianos
Gliding (deslizamiento) Lo presentan bacterias aflagelares siguiendo su eje longitudinal.
(colonias con aspecto plumoso). Sliding (Bacterias que resbalan sobre los medios de cultivo). Debido a una reduccin de la friccin sobre el medio, se resbalan hacia
e exter or e a co on a, e o a una uerza expans va que su ren as
bacterias en la periferia, formando un velo uniforme sobre el medio decultivo. (Streptococcus, Alcalgenes, Flavobacterium, Acinetobacter,
Moraxella)
Darting (Bacteria es expulsada de la colonia)
Movimiento explicado por la presin ejercida de unas bacterias sobreotras durante el crecimiento en grupos. Cuando esas fuerzas sonmayores que la fuerza para mantener la cohesin del grupo, algunasbacterias son disparadas de la colonia dando un aspecto macroscpico
de una colonia con jirones proyectados angularmente. (S. aureus)
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Formacin y eliminacin de biopelicula regulado por quorum sensing
Vibrio cholerae
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A diferencia de otros patgenos en V. cholerae losfactores de virulencia se expresan a baja densidadcelular
A baja concentracin bacteriana en el intestino
Se activa una protena (Lux O)
Reprime la expresin de HapR (represor de la expresinde factores de virulencia)
Se expresan los factores de virulencia permitiendo lacolonizacin bacteriana
Vibrio cholerae
A l d t i b t i l i t ti
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A elevada concentracin bacteriana en el intestino
Se inactiva una protena (Lux O)
No reprime la expresin de HapR (represor de laexpresin de factores de virulencia)
Se inhibe la expresin de los factores de virulencia
Sntesis de una proteasa que libera a la bacteria de suunin al epitelio intestinal y permite su diseminacinpor las heces
Swarming. Serratia liquefaciens
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g q f
El swarming est regulado por QSOpern swrcodifica 3 genes
Gen swA: codifica para sntesis de un complejomultienzimtico productor de un surfactante:serrawetina (W2)
W2: reduce la tensin superficial del mediopermitiendo una lubricacin y un mayordesplazamiento bacteriano.
Gen swrI: codifica para sintetasa del inductor
Gen swrR: gen homlogo a luxR.
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Importancia del biofilm en la clnicaEnfermedades asociadas a biofilm
Otitis media
Endocarditis Periodontitis
Caries dental
Osteomielitis Infecciones asociadas con implantes biomdicos
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Importancia del biofilm en la clnicaPrincipales microorganismos relacionados a biofilm
Pseudomonas aeruginosa Proteus mirabilis
Staphylococcus epidermidis Streptococcus viridans
Escherichia coli
Klebsiela pneumoniae
Candida
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Dermatologa Rev Mex Volumen 54, Nm. 1, enero-febrero, 2010
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Dispositivos biomdicos asociados abiopelculas
Lentes de contacto Catteres venosos
Tubos endotraqueales Dispositivos intrauterinos
Vlvulas cardacas marcapasos
Catteres de dilisis Prtesis de cadera, rodilla
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PROTESIS DE CADERA
PROTESIS DE RODILLA
PROTESIS DENTALES
PROTESIS VALVULARES
PATOGENIA
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La mayora de las infecciones protsicas ocurrendurante la implantacin de la prtesis
LaLaLaLa microbiotamicrobiotamicrobiotamicrobiota cutneacutneacutneacutnea deldeldeldel pacientepacientepacientepaciente
LaLaLaLa microbiotamicrobiotamicrobiotamicrobiota cutneacutneacutneacutnea del personaldel personaldel personaldel personalAmbienteAmbienteAmbienteAmbiente deldeldeldel quirfanoquirfanoquirfanoquirfano
eac vac neac vac neac vac neac vac n eeee os eom e sos eom e sos eom e sos eom e s cr n cascr n cascr n cascr n cas a en esa en esa en esa en es
VaVaVaVa hematgenahematgenahematgenahematgena aaaa partirpartirpartirpartir dededede focosfocosfocosfocos spticosspticosspticosspticosdistantesdistantesdistantesdistantes:::: procesosprocesosprocesosprocesos pigenospigenospigenospigenos de lade lade lade la pielpielpielpiel,,,, infeccionesinfeccionesinfeccionesinfecciones
bucodentalesbucodentalesbucodentalesbucodentales,,,, infeccionesinfeccionesinfeccionesinfecciones genitourinariasgenitourinariasgenitourinariasgenitourinarias yyyy
gastrointestinalesgastrointestinalesgastrointestinalesgastrointestinales....Las infecciones precoces son muy peligrosas por la
falta de cicatrizacin de las fascias profundas que
no limitan la extensin de la infeccin
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TIPOS DE INFECCIONES
INFECCION PRECOZ: Aparece dentro del primer mestras el implante. (S. aureus)
INFECCION INTERMEDIA: Aparece entre el segundoy sexto mes tras la ciruga (Staphylococcus coagulasanegativos)
INFECCION TARDIA: Ocurre a partir del sexto mesdel acto quirrgico (origen hematgeno o foco contiguo)
MECANISMOS QUE FAVORECEN LAS
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INFECCIONES PROTESICAS Cemento (polimetilmetacrilato)
Fibronectina
Biofilm
Pacientes con un nivel de contaminacin ms alto
Tiempo e ciruga pro onga os un tiempo e ciruga
superior a 150 minutos) Ciruga de revisin: La ciruga de revisin combina un
tiempo en quirfano habitualmente ms largo (que
aumenta la probabilidad de contaminacin con laposibilidad de contaminacin o infeccin indolora)
Pacientes con antecedentes de contaminacin
Infeccin articular previa
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BENEFICIOS DE LAS BIOPELCULAS:RESISTENCIA A LOS ANTIMICROBIANOS
1) Falla en la penetracin del Atb a la biopelcula. -El exopolisacrido (matriz) se comporta como una
barrera fsica para antibiticos, lisozima,complemento.
-El exopolisacrido aninico absorve los Atb de carga +(aminoglucsidos).
2)Neutralizacin de Atb por productos microbianos La difusin retardada disminuye la entrada del Atb a la
biopelcula, permitiendo la destruccin del Atb porenzimas como lactamasas.
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BENEFICIOS DE LAS BIOPELCULAS:RESISTENCIA A LOS ANTIMICROBIANOS
3)Tasa metablica de crecimiento diferenciado ycambio de fenotipo
Las clulas microbianas dentro de las biopelculasposeen un metabolismo activo en la superficie yperiferia, mientras que en el interior sonmetablicamente inactivas.
4)Generacin de clulas persistentes Locus hlp (high level persistence) controla la
frecuencia de este fenotipo
Tratamiento para erradicar
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Tratamiento para erradicarbiopelculas
1-Evitar adherencia -Manejo de materiales, uso de antibiticos o
,
materiales protsicos. 2-Eliminacin de la matriz. Uso de enzimas
(lactoferrina)
-Administracin de bacteriofagos.3- Uso de estrategias de quorum quenching
(antagonistas de quorum sensing)
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Quorum Quenching (QQ).
Mecanismos de interferencia del quorum sensing -Bloqueando la sntesis de la molcula seal
.
-Bloqueando la acumulacin de la molcula seal. -Bloqueando la recepcin de la seal.
ESTRATEGIAS DE QQ
Inhibidores no enzimticos (furanonas) Son compuestos qumicos que mimetizan las seales de QS. Son de pequeo tamao, anlogos estructurales de las acil homosern
lactonas, impiden la unin de la molcula seal a su receptor.
Estrategias de QQ
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Compuestos qumicos que actan comoinhibidores enzimticos
Ej. Triclosan, compuesto qumico capaz de inhibir la enoilACPO reductasa (interviene en la biosntesis de las acilhomosern lactonas)
ecan smos asa os en ac omoser n
lactonasas Son enzimas del grupo de las metalohidrolasas (al igual
que las lactamasas). Hidrolizan el anillo de lactona de las
acil homosern lactona. Mecanismos basados en acil lactonasa acilasas
Enzimas que catalizan el enlace amida de las homosern
lactonas.
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Estrategias de QQ
Mecanismos basados en paraoxanasas
Son un grupo de enzimas PON1,PON2, PON3 conactividad lactonasa/esterasa que catalizan la hidrlisisdel anillo de homosern lactona
Estrategias de bloqueo de la sntesis de la molcula seal (acil homosern lactona)
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BIBLIOGRAFA
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BIBLIOGRAFA -Diaz DM, Santos A. 2010. Procesos biolgicos
regulados por quorum sensing. Reduca . SerieMicrobiolgica 3:
-Diaz DM, Santos A. 2010. Sistemas de quorum sensingen bacterias. Dermatologa Reduca . SerieMicrobiolgica 3: 39-55
-Castrilln LE, Ramos AP, Padilla MC. 2010.Importancia de las Biopelculas en la prctica Mdica.Dermatologa Rev Mex 54: 14-24
-Vila J, Soriano A, mensa J. 2008. Bases moleculares dela adherencia microbiana sobre materiales protsicos.Enf. Infcc. Microbiol. Cln. 26:48-55