(Mikrobiologie, epidemiologie, imunologie a hygiena) část 1 MEH (Mikrobiologie, epidemiologie, imunologie a hygiena) část 1

Mikrobiologie 2

Mikrobiologie (z řeckého micron = malý, biologia = studium života) = vědní obor, který zkoumá vlastnosti a funkce mikroorganismů, jejich význam pro rostliny, živočichy a člověka Podobory: Bakteriologie – nauka o bakteriích Virologie – nauka o virech Parazitologie – nauka o parazitech Mykologie- nauka o houbách Protozoologie- nauka o prvocích Sérologie- nauka o protilátkách v krevním séru 3

Speciální mikrobiologie Obecná mikrobiologie Zabývá se obecnými zákonitostmi životních projevů mikrobů, jejich tvarem, velikostí, metabolismem, rozmnožováním atd. Speciální mikrobiologie Zkoumá vlastnosti jednotlivých skupin mikrobiálních druhů, možnosti jejich identifikace a vztah k vzniku onemocnění. 4

Historie mikrobiologie (jak to bylo na počátku) 4. st. př. n. l. Hippokrates - základní lékařské postupy Do 15. století příčiny infekčních chorob neznámé, za původce označována „miasma“. Girolamo Fracastoro /1483–1553/ - učení o „contagiích“; existenci malých živoucích nedělitelných částic, které šíří nemoci (epidemie syfilis). Johannes a Zacharias Jansenové /1590/- sestrojení prvního „mikroskopu“. 5

Antonius van Leeuwenhoek /1632-1723/ - holanďan z Delftu - popsal krevní buňky, spermie - jako první pozoroval bakterie (povlak ze zubů) a ve vodě prvoky Edward Jenner /1749-1823/ - anglický lékař - 1796 očkování proti pravým neštovicím (variola) – virus Varicella zoster - při výrobě vakcíny použil kravské neštovice 6

Ignaz Fülöp Semmelweis /1818–1865/ - zabýval se prevencí přenosu infekce - 1847 zavedl dezinfekci rukou v nemocnicích (vymýcení horečky omladnic – poporodní sepse až smrt, působené otravou toxiny bakterií) - tvrdil, že nemoc přenáší sami lékaři při vyšetření a porodu - tato teorie se u lékařů setkala s odporem - ustanovil zásady vedoucí k potlačení epidemie Louis Pasteur /1822–1895/ - francouz, vzděláním chemik - 1857 objev mikrobiální příčiny a podstaty kvašení vína - 1862 popřel teorii samoplození, objev mikroorganismů ve vzduchu - 1879 aktivní imunizace (cholera drůbeže) - 1881 vakcína proti sněti slezinné - 1885 očkování proti vzteklině - kultivace mikroorganismů v tekutých živných půdách - sterilizace teplem, pasterizace 7

- kultivace bakterií na pevných živných půdách Robert Koch /1843–1910/ - kultivace bakterií na pevných živných půdách - izolace jednotlivých druhů bakterií (např. původce antraxu, TBC, cholery) - objev bakteriálních spór, pozorování růstu a množení bakterií Kochovy postuláty (= postup, jak zjistit zda organismus je původcem dané choroby): 1. izolovat očekávaného původce z nemocného 2. původce roste v čisté kultuře 3. infikovat zdravého hostitele – organismus způsobí klasický klinický obraz choroby 4. izolovat stejný organismus/původce z nového nemocného 8

- kultivace bakterií na pevných živných půdách Robert Koch /1843–1910/ - kultivace bakterií na pevných živných půdách - izolace jednotlivých druhů bakterií (např. původce antraxu, TBC, cholery) - objev bakteriálních spór, pozorování růstu a množení bakterií Kochovy postuláty (= postup, jak zjistit zda organismus je původcem dané choroby): 1. izolovat očekávaného původce z nemocného 2. původce roste v čisté kultuře 3. infikovat zdravého hostitele – organismus způsobí klasický klinický obraz choroby 4. izolovat stejný organismus/původce z nového nemocného 9

Ilja Iljič Mečnikov /1845–1916/ - propagoval požívání jogurtů - fagocytóza a imunitní systém - 1908 NOBELOVA CENA Paul Ehrlich /1854–1915/ - léčivá séra - zakladatel chemoterapie - imunologie – 1908 NOBELOVA CENA Alexander Flemming /1881–1955/ - skromný, dlouho nedoceněný skotský lékař - 1922 objev baktericidního účinku lysozymu - 28.září 1928 objev penicilinu (PNC) z plísně Penicillium notatum Zásluhu na tom mají také německý biochemik Ernst Chain a australský patolog Howard Florey, kteří objevili způsob izolace a průmyslové výroby. Všichni tři dostali za své objevy v roce 1945 Nobelovu cenu. U nás PNC až po 2. světové válce. 10

https://youtu.be/iodbqwK59uo Jak vznikl penicilin? https://youtu.be/iodbqwK59uo 11

HISTORIE A BUDOUCNOST MIKROBIOLOGIE - souhrn Do konce 1. světové války byla identifikována většina původců bakteriálních chorob. S vývojem metod a přístrojů - rozvoj výzkumu virů. Nedostatky zůstávají v léčbě virových onemocnění a nemocí převládajících v rozvojových zemích. Pokroky v prevenci a léčbě infekčních onemocnění souvisí s objevem antibiotik. Objevují se nové nemoci (legionářská nemoc, AIDS, nemoc šílených krav, ptačí chřipka). Mnoho nemocí, které byly na ústupu, se začíná objevovat častěji (příušnice, černý kašel, záškrt, tuberkulóza). Selekce organismů rezistentních vůči antibiotikům– problémy v nemocnicích. 12

Mikroorganizmy jsou malé živé organizmy viditelné jen se zvětšením. Mají významnou úlohu v ekosystémech Podílejí se na různých procesech v člověku nebo zvířatech Některé se využívají v potravinářském a chemickém průmyslu Některé jsou původci onemocnění 13

Mikroorganismy v životním prostředí: Neexistuje místo na naší planetě, kde by nebyly mikroorganizmy. Nejvíc je jich v půdě a ve vodě. Hodně je v těle, i na těle jiných organismů, rostlin, živočichů i človeka ale i ve vzduchu. Váhově představují asi polovinu živé hmoty na Zemi. Vyskytují se aji v takových extrémních podmínkách, kde jiné formy života nenajdeme. Jejich koncentrace je v různých prostředích odlišná: v stolici zdravého človeka 109/g v orné půdě 108/g v rybníku 106/g) 14

Možnosti využití mikroorganismů 15

Mikroorganismus a lidský organismus Mikroorganismy zle členit dle působení na lidský organismus jako prospívající, nebo škodící. Komenzálové Organismy přirozeně osidlující povrch lidského těla, bez negativního vlivu – přirozená mikrobiální flóra Patogenní Mikroorganismy, které lidského hostitele poškozují Potencionálně patogenní Jsou mikroorganismy, které ve svém normálním prostředí nepůsobí poškození buněk, pouze v případě zanesení na jiné místo, nebo snížení obranyschopnosti 16

Morfologie a fyziologie mikroorganismů Třídy patogenních mikroorganismů Viry Nejmenší patogenní organismy Pozorovatelné pouze v elektronovém mikroskopu Bakterie Větší a složitější než viry Viditelné pod světelným mikroskopem Fungi (houby, plísně, kvasinky) Větší než bakterie, vyvinutější strukturu Parazité Jednobuněčné nebo vícebuněčné organismy Červi, měňavky 17

BAKTERIOLOGIE= nauka o bakteriích Morfologie bakterií (stavba) Popisujeme velikost, tvar, uspořádání, strukturu, barvitelnost bakterií. Velikost Délka 1-12 mikrometrů, šířka 0,2 – 1 mikrometr Tvar Tyčinkovitý- tyčky Kulovitý- koky Spirálovitý- spirochety Uspořádání Různé, nejčastěji: Jednotlivě (kok), do dvojic (diplokok), do čtveřic (tetrakoky), osmice, do řetízků, do hroznů 18

Bakterie- prokaryotická buňka – má jednoduchou strukturu. Základní části bakteriální buňky: Buněčná stěna Cytoplazmatická membrána Prvojádro – nukleoid – tvořeno 1 chromozomem Plazmidy Ribozomy Cytoplazma Organely na povrchu (umožňující pohyb)- bičíky, fimbrie Fyziologie bakterií Bakterie mají všechny základní vlastnosti živé hmoty: růst, rozmnožování, dýchání, pohyblivost, dráždivost, získávání energie, metabolismus

Základní podmínky pro život bakterií: Teplota prostředí- podle nároku na teplotu bakterie Psychrofilní – nízké teploty Mezofilní – teplota 20 – 40 stupňů Termofilní – vysokých teplotách Získávání stavebního materiálu a energie- podle nároků na živiny bakterie Autotrofní – využívají anorganické látky Heterotrofní – využívají organické látky Vztah ke kyslíku- podle nároku na kyslík Aerobní – rostou v přítomnosti kyslíku Anaerobní – rostou bez přítomnosti kyslíku Fakultativně anaerobní – s kyslíkem i bez něho Mikroaerofilní – potřebují méně kyslíku více oxidu uhličitého

Vztah k hostiteli- podle působení na lidský organismus bakterie Komensální Patogenní Potecionálně patogenní Patogenita= schopnost mikroorganismu vyvolat onemocnění (choroboplodnost) Virulence= míra patogenity, je dána: invazivitou (= schopnost vstoupit, množit se, šířit se, překonat obranné mechanismy hostitele a potlačit imunitu) a toxigenitou (= schopnost mikroba poškozovat hostitele) Bakteriální toxiny Exotoxiny- vylučované mimo tělo bakterie Endotoxiny- součástí těla bakterie, uvolní se až z rozpadem buňky

VIROLOGIE= nauka o virech Viry= nesourodá skupina mikroorganismů z hlediska tvaru a velikosti. Společné rysy: Všechny viry jsou nitrobuněční parazité. Obsahuje pouze jeden typ nukleové kyseliny. Jsou schopné infikovat všechny organismy v přírodě. Dělení virů dle hostitele: Bakteriofágy- bakteriální viry, napadají téměř všechny bakteriální skupiny Rostlinné viry- způsobují choroby rostlin Živočišné viry- napadají členovce včetně člověka

Stavba virů: Obal Nukleovou kyselinu – nukleoid Virion (nukleová kyselina + kapsida) Velikost virů: - rozmanitá, od 10 do 300 nanometrů

Rozmnožování virů: Je možné pouze v živé buňce. Energii buněk využívají pro svůj metabolismus. Po vstupu do živé buňky virus ztrácí svůj obal a uvolňuje do napadené buňky nukleovou kyselinu. Změna aktivity hostitelské buňky – tvorba virových částic – virové struktury – viriony – dále napadají další hostitelské buňky. Klasifikace virů dle: typu nukleové kyseliny velikosti a morfologických znaků přítomnosti specifických enzymů citlivosti na fyzikální a chemické vlivy imunologické vlastnosti způsobu přenosu typu onemocnění, které vyvolávají – Herpesviry, Adenoviry atd.

MYKOLOGIE= nauka o houbách (kvasinky, plísně) - jednobuněčné organismy - sférický, nebo ovoidní tvar - vyvolávají onemocnění v DÚ, pochvě - kandidózy Plísně - mnohobuněčné organismy se specializovanými strukturami – specifické funkce - vyvolávají plísňová onemocnění kůže, nehtů, blasů (Hyfy – základní jednotka plísní, vlákna) Patogenicita - virulence patogenních fungi je velmi nízká, přenos z člověka na člověka je vzácný Lékařsky významné mykózy: Povrchové mykózy – kůže, vlasy, nehty Podkožní mykózy – podkožní tkáně Systémové mykózy – vnitřní orgány, DC

PROTOZOOLOGIE= nauka o prvocích (protozoa) - jednobuněčné organismy - nejnižší organismy z živočišné říše o velikosti několika mikrometrů - žijí v přírodním prostředí – voda Stavba: Buněčná blána (orgány pohybu) – bičíky, přísavky Jádro a jadérko Cytoplazmatické organela Třídy prvoků: Bičíkovci- pohyblivý prvoci, 1 a více bičíku, nepohlavní množení Kořenonožci- pohyb pomocí přelévání cytoplazmy, rozmnožují se nepohlavně (měňavka) Výtrusovci- rozmnožování pohlavní i nepohlavní Nálevníci- pohyblivý prvoci, rozmnožování obojí

ČERVI= helmiti Prvoci parazitují v lidské těle v různých oblastech: Střevní Tkáňové (záněty pochvy) Krevní (malárie) ČERVI= helmiti Parazitické červi postihující člověka dělíme do dvou skupin: 1, Platyhelminthes- ploší červi, lékařsky význam mají: Cestodes- tesemnice Trematodes- motolice 2, Nemathelminthes Oblí červi Nematodes- hlísty

Tasemnice - dlouhé článkovité tělo, 2 cm – 10 m - parazitují v lidském střevě, vajíčka stolicí opouští hostitele, půda, mezihostitel, larvy – cysty v potravě a opět 1. hostitel - je hermafrodit - nejnebezpečnější pro člověka škulovec široký – 3 hostitele – korýše, rybu, člověka

Motolice - červi potřebující tři hostitele - přežívají v důležitých tkáních lidského těla - motolice krevní, jaterní

Hlísty - parazitují v lidském střevním traktu - oblé, protáhlé tělo Roup dětský Tenkohlavec bičíkovitý Škrkavka dětská Svalovec stočený Háďátko střevní Měchovec dvanácterníkový Diagnostika: - průkaz vajíček, larev, červů ve stolici

PATOGENITA MIKROBŮ Mikroorganismy můžeme členit dle působení na lidský organismus. Prospívající = symbionti Škodící = parazité Komenzálové = normální mikrobiální flóra V rámci druhu není patogenita všech mikrobů stejná, některé vyvolávají smrtelné onemocnění, jiné lehké Některé mikroorganismy vyvolávají onemocnění u živočichů, jiné pouze u člověka.

MIKROBIÁLNÍ OSÍDLENÍ ČLOVĚKA Normální mikrobiální flóra = fyziologická mikrobiální flóra. Mikrobiální společenství, které osidlují vnitřní a zevní povrchy zdravých lidí. Je sporné zda existuje normální virová mikrobiální flóra. Členění normální mikrobiální flóry: Rezidentní flóra (stálí obyvatelé) - tvořena relativně fixními typy mikrobů - nachází se pravidelně v dané oblasti, v daném věku Tranzientní flóra (dočasná, přechodná) - skládá se z nepatogenních nebo potencionálně patogenních mikrobů, které osidlují kůži nebo sliznice o několik hodin, dnů, týdnů ! Oportunní infekce - onemocnění vyvolané normální mikrobiální flórou

Vývoj osídlení organismu bakteriální flórou Lidský plod – sterilní, po porodu vystaven širokému spektru mikroorganismů. Mikrobiální osídlení začíná průchodem novorozence porodními cestami a pak dále v průběhu života. Kůže- největší kontakt z prostředím, různé druhy nepatogenních mikrobů, složení ovlivňuje životní a pracovní prostředí Spojivky- flóra odvozena z kůže HCD- místo pro nosičství patogenních bakterií – streptococus pneumonie atd. Dutina ústní- stálé složení, streptokoky, bakterie, kvasinky, plísně Urogenitální trakt- u zdravého člověka žádné patogenní mikroby, výrazné osídlení u žen v pochvě Vnitřní tkáňové tekutiny- kloubní tekutiny, mozkomíšní mok, krev – u zdravého člověka sterilní Tlusté a tenké střevo- velké množství mikroorganismů – laktobacily, bifidokoky, enterokoky Žaludek- kys.HCl – neobsahuje mikroby

DIAGNOSTIKA NAKAŽLIVÝCH CHOROB - je založena na průkazu původce onemocnění, jeho izolaci, identifikaci a stanovení citlivosti mikroba na antibiotika nebo chemoterapeutika - provádí v mikrobiologických laboratořích - pro zpracování vzorků biologického materiálu se používají čtyři základní skupiny vyšetřovacích metod: Mikroskopické vyšetření Kultivační vyšetření Sérologické vyšetření Pokus na zvířeti A, Mikroskopiské vyšetření - přímé vyšetření biologického materiálu - využití nativního preparátu – pozorujeme živé mikroby pod mikrskopem - fixované a barvené preparáty – nejčastěji užívané, nátěr fixujeme chemicky nebo plamene, sledujeme usmrcené mikroby, které následně barvíme Fialoví bakterie – Grampozitivní Růžovočervené bakterie – Gramnegativní

B, Kultivační vyšetření - rozhodující vyšetření pro stanovení diagnózy - spočívá v zachycení živého mikroba a jeho vypěstování - základní tekutou půdou je bujón; tuhá půda – agar + krevní agar - kultivace virů – kuřecí embrya, tkáňové kultur C, Sérologické vyšetření - založeno na zjišťování tvorby protilátek v krevním séru, nebo jiných tělních tekutinách - sérologické vyšetřovací metody jsou založeny na vztahy mezi antigeny a protilátkami D, Pokus na zvířeti - dokazuje produkci některých metabolitů mikrobů, především toxinů - provádí se u toxických kmenů, kdy dochází k nekróze infikovaného místa - u mimoplicních forem TBC, vztekliny

Mgr. Eva Bočková, DiS. V případě dotazů mě kontaktujte: eva.bockova@centrum.cz.