Aνθρωποι εναντίον βακτηρίων

Μικρόβια εναντίον ανθρώπου: Αγώνας για την επιβίωση Το Acinetobacter και ο Άγιος Λουκάς Καθηγητής Γεώργιος Ι. Μπαλτόπουλος Τμήμα Νοσηλευτικής Πανεπιστημίου Αθηνών Διευθυντής Πανεπιστημιακής ΜΕΘ ΓΠΝ ΚΑΤ Λεμεσός,Κύπρος 200 8

Μικρόβια και άλλα έμβια: βίοι παράλληλοι ; 3.5 billion Gram(-)bacteria 3.4 billion Fungi 1.7 billion 65 million 250,000 70 Gram(+)bacteria Mammals Humans Antibiotic Era Πολυκύτταροι οργανισμοί ‘‘ evolutionary big bang ’’ 6 00 million

M ικρόβια και άνθρωπος Πολύ λίγα μικρόβια είναι πάντοτε παθογόνα Πολλά μικρόβια είναι δυνητικά παθογόνα Τα περισσότερα μικρόβια δεν είναι παθογόνα

Πηγές παθογόνων στις λοιμώξεις

Αναπτυγμένες χώρες

Μικροβιακή χλωρίδα (ενδογενείς) κυρίως

Περιβάλλον (εξωγενείς)

Υπό ανάπτυξη / πτωχές

Περιβάλλον (εξωγενείς) κυρίως

Μικροβιακή χλωρίδα (ενδογενείς)

Εξωγενείς λοιμώξεις

Έχουν μειωθεί δραματικά τα τελευταία χρόνια λόγω:

Βελτίωσης των κανόνων υγιεινής

Εμβολιασμών

Προγραμμάτων ελέγχου λοιμώξεων

Παραμένουν σε έξαρση κυρίως στις αναπτυσσόμενες χώρες:

Πνευμονία κοινότητας

Διαρροϊκά σύνδρομα

Ελονοσία

Φυματίωση

Έτσι μολυνόμαστε από τα μικρόβια

Μικροβιακό φορτίο της φυσιολογικής μικροβιακής χλωρίδας

Περιοχή Φορτίο

Ρινικές εκκρίσεις 10 5 / ml

Οδοντική πλάκα 10 11 / g

Σίελος 10 8 / ml

Στόμαχος 10 3 / ml

Λεπτό έντερο 10 4 / ml

Παχύ έντερο 10 11 / g

Κολπικές εκκρίσεις 10 9 / g

Ουροδόχος κύστη <10 3 / ml

Περιγεννητική περιοχή 10 6 / cm 2

Δέρμα άλλων περιοχών 10 3 / cm 2

Η τέχνη του πολέμου

It is said that one who knows the enemy and knows himself will not be endangered in a hundred engagements .

Αυτός που γνωρίζει τον εχθρό και τον εαυτό του, δεν θα κινδυνέψει ούτε σε εκατό συμπλοκές…………

The combat of the victorious is like the sudden release of a pent-up torrent down a thousand-fathom gorge. This is the strategic disposition of force .

Η μάχη του νικητή είναι σαν το άνοιγμα του φράγματος ενός χειμάρρου σε μια χαράδρα χιλίων μέτρων. Αυτή είναι η στρατηγική διάθεσης της δύναμης.

Sun Tzu The Art of War

Πως την γλιτώνουμε από τους μικροοργανισμούς;

Τους αποφεύγουμε

Καθαρό νερό, πλύσιμο χεριών, αντικειμένων και φαγώσιμων, αποφυγή των ασθενών

Τους πολεμάμε

Ανοσιακό σύστημα

Κρυβόμαστε

Ανατομικοί και μηχανικοί φραγμοί

Χρησιμοποιούμε τον εγκέφαλο μας

Φάρμακα

Τους αποφεύγουμε

ΑΝΟΣΙΑ ΦΥΣΙΚΗ ΜΗ ΕΙΔΙΚΗ ΕΠΙΚΤΗΤΗ ΕΙΔΙΚΗ Γνωσιακή ανοσία;;;

Πως δουλεύει το ανοσιακό σύστημα

Βρίσκει τα παθογόνα και τα καταστρέφει προσέχοντας να μην καταστρέψει και τον εαυτό του ( make the self/nonself discrimination )

Πως αντιμετωπίζεται ένα μικρόβιο όταν ξεφεύγει από την φυσική ανοσία

Με την επίκτητη ανοσία

Το ανοσιακό σύστημα μπορεί να αναγνωρίσει κάθε τι στο «σύμπαν» και βεβαίως τον εαυτό μας, τον οποίο προφυλάσσει. Αναγνωρίζει κάθε τι ξένο και το καταστρέφει.

Η φυσική ανοσία αφορά όλα τα όντα και είναι παράλληλη της εξέλιξης των όντων

Η επίκτητη ανοσία αφορά το άτομο και είναι παράλληλη της εξέλιξης (ενηλικίωσης) του ατόμου

Οι τρεις γραμμές άμυνας έναντι των μικροβίων ΦΥΣΙΚΗ ΜΗ ΕΙΔΙΚΗ ΕΠΙΚΤΗΤΗ ΕΙΔΙΚΗ Γνωσιακή ανοσία;;;

Η πρώτη γραμμή άμυνας

Δέρμα (Φραγμός)

Επιδερμίδα (πάχος 10-30 κυττάρων)

pH 3-5 (αναστέλλει την ανάπτυξη)

Ιδρώτας - λυσοζύμη ( πέψη βακτηριακού τοιχώματος)

Δερμίδα

15-40 φορές πιο παχιά από την επιδερμίδα

Υποδόριο

Πύλες εισόδου των μικροβίων

Πεπτικό

Σίελος

Όξινο περιβάλλον

Αναπνευστικό

Βλεννοκροσσωτό σύστημα

Μακροφάγα

Ουρογεννητικό

Κολπικές εκκρίσεις – όξινες και κολλώδεις

Ούρα-όξινα

Ουδετερόφιλα:φαγοκυττάρωση, θανάτωση, πέψη

Φαγοκυττάρωση-φαγόσωμα 20 s

NADPH Oxidase, O − 2 και H 2 O 2 , HO • , Ο 3 , Myeloperoxidase - Mediated Halogenation , ΝΟ

Ειδικά κοκκία 20 s

Αζουρόφιλα κοκκία 20 s

Κοκκία ζελατινάσης

Λυσοσώματα 5 min

Εκκριτικά κοκκία

Annu. Rev. Immunol. 2005. 23:197–223

Μη φαγοκυτταρικά κύτταρα

Η θανάτωση του μικροβίου δεν είναι το ίδιο με την φαγοκυττάρωση

Ηωσινόφιλα – δρουν έναντι παράσιτων

προσκολώνται σε αυτά και αδρανοποιούν τα ένζυμα τους

Κύτταρα φυσικοί δολοφόνοι – καταστρέφουν μολυσμένα και καρκινικά κύτταρα

Καταστρέφουν την μεμβράνη τους

Perforin Vesicle Cell membrane Target cell Nucleus Killer cell

Η φλεγμονώδης αντίδραση

Αύξηση της θερμοκρασίας

Τα ενεργοποιημένα μακροφάγα εγκρίνουν interleukin -1 , η οποία δρώντας στον εγκέφαλο προκαλεί αύξηση της θερμοκρασίας

Ο πυρετός αναστέλλει την μικροβιακή ανάπτυξη

Ο πολύ υψηλός πυρετός είναι βλαπτικός

Λοίμωξη με Aeromonas hydrophila

Ascosfaera Apis

Κυψέλες μελισσών

Μεταβολή της θερμοκρασίας

Σαύρα Diposaurus dorsalis: από 38 σε 40 ο C

(Kluger et al 1975)

Χρυσόψαρο: από 28 σε 32.7 ο C

(Covert and Reynolds 1977)

Αυξάνει την επιβίωση από 25% σε 67% και από 64% σε 100%, αντίστοιχα  το ίδιο ισχύει και για πολλά αλλά είδη

Hasday JD, Singh IS. Cell Stress & Chaperones(2000) 5 (5), 4 7 1–480

Περιτονίτιδα από K pneumoniae 100 CFU K pneumoniae Στέλεχος Caroli Ενδοπεριτοναϊκά Θερμοκρασία Περιβάλλοντος: 23 ο C Πυρήνα: 36.5–37 ο C Θερμοκρασία Περιβάλλοντος: 35.5 ο C Πυρήνα: 39–39.5 ο C Θερμοκρασία Περιβάλλοντος: 35.5 ο C Πυρήνα: 39–39.5 ο C Θερμοκρασία Περιβάλλοντος: 23 ο C Πυρήνα: 36.5–37 ο C Hasday JD, Singh IS. Cell Stress & Chaperones(2000) 5 (5), 471–480

Τα λεμφοκύτταρα αναγνωρίζουν ξένα υλικά από τα αντιγόνα της επιφανείας τους

ΕΠΙΚΤΗΤΗ ΑΝΟΣΙΑ

Ενεργητική ανοσία - προηγούμενη έκθεση

Ανατομικές θέσεις οργάνωσης

Λεμφαδένες

Σπλήνας

Λεμφικός ιστός βλεννογόνων (αμυγδαλές, αδενοειδείς εκβλαστήσεις, πλάκες Payer και διάχυτος λεμφικός ιστός στο βλεννογόνο του εντέρου)

Παθητική ανοσία – προσφέρεται (πλακούντας, οροί -ανοσοσφαιρίνες)

Τα κύτταρα της ειδικής ανοσίας

T κύτταρα:

αναγνωρίζουν ξένα υλικά από τα αντιγόνα της επιφανείας τους

APC παρουσιάζουν το αντιγόνο στα λεμφοκύτταρα και συνεργάζονται στον πολλαπλασιασμό και στην αντίδρασή τους

Inducer

επιβλέπουν την ανάπτυξη των T κυττάρων

Helper

πυροδοτούν την ανοσιακή απάντηση

βοηθούν τα Β στην παραγωγή ανοσοσφαιρινών

ενεργοποιούν τα μακροφάγα προς καταστροφή ενδοκυττάριων παθογόνων

Cytotoxic

λύουν τα μολυσμένα κύτταρα

Supressor

τελειώνουν την ανοσιακή απάντηση

B κύτταρα (έχουμε 10 11 )

Παράγουν αντισώματα/ ανοσοσφαιρίνες (10 14 )

Η ανοσιακή μνήμη : Αφού μάθει (primary response), το θυμάται για πάντα (secondary response)

Τη δεύτερη φορά το κάνει αλλιώς… σε σχέση με την παραγωγή αντισωμάτων :

Ταχεία & Μεγαλύτερη παραγωγή ανοσοσφαιρινών

Διαφορετικού τύπου αντίσωμα (ανοσοσφαιρίνη)

Λειτουργικότερη ανοσοσφαιρίνη (higher binding strength)

Οι 12 αντι-ανοσιακοί μικροβιακοί μηχανισμοί I S ex comes before disease ( acquire virulence genes ), S ense environment and S witch virulence genes on and off , S wim to site of infection , S tick to site of infection , S cavenge nutrients ( especially iron ), S urvive stress , S tealth ( avoid immune system ), S trike-back ( damage host tissues ), S ubvert host cell cytoskeletal and signalling pathways , S pread through cells and organs , S catter Cell 2006; 124: 767–782

Οι 12 αντι-ανοσιακοί μικροβιακοί μηχανισμοί II S ex comes before disease ( acquire virulence genes ), S ense environment and S witch virulence genes on and off , S wim to site of infection , S tick to site of infection , S cavenge nutrients ( especially iron ), S urvive stress , S tealth ( avoid immune system ), S trike-back ( damage host tissues ), S ubvert host cell cytoskeletal and signalling pathways , S pread through cells and organs , S catter Cell 2006; 124: 767–782

Η εξέλιξη του ανοσιακού συστήματος

Οι συμμαχίες: τα μικρόβια του εντέρου

Δισεκατομμύρια μικροοργανισμοί ζουν στο έντερο

Το ανθρώπινο σώμα έχει 10πλάσιο αριθμό βακτηριδίων (10 14 ) από ότι ευκαρυωτικά κύτταρα (10 13 ).

Μικρόβια του εντέρου/ κοπράνων : 400 είδη βακτηριδίων ( 30 - 40 είδη = 99 % )

Bacteroides, Bifidobacterium, Clostridium,Enterococcus, Eubacterium, Fusobacterium, Peptostreptococcus, Ruminococcus, Lactobacillus and Escherichia

Western lifestyle Lactobacillus

Lactobacillus plantarum, Lactobacillus rhamnosus and Lactobacillus paracasei ssp paracasei

GALT ( Gut Associated Lymphocytic Tissue ) αντιπροσωπεύει το μεγαλύτερο λεμφοκυτταρικό σύστημα του οργανισμού

THE MICROFLORA ORGAN Gustafsson B 1985. The future of germ-free research. Alan R. Liss. New York

Γνωσιακή ανοσία Ότι αποκτιέται με την γνώση- κληρονομείται

Εμβόλια

Ανοσοσφαιρίνες

κ.α.

Γνωσιακή ανοσία Ότι αποκτήθηκε με την γνώση-τι κερδίσαμε; Subacute sclerosing panencephilitis (SSPE)

Γνωσιακή ανοσία Ότι αποκτήθηκε με την γνώση-τι κερδίσαμε; Θνητότητα από λοιμώξεις στις ΗΠΑ Current Opinion in Critical Care 2004, 10:250–264

Οι μεγάλοι σταθμοί-Ιστορία

Louis Pasteur (1822-1895)

Στις 6/7/ 1886, εμβολίασε τον 9 χρονο Joseph Meister με αντιλυσσικό εμβόλιο , μετά από δάγκωμα σκύλου με λύσσα 2 μέρες πριν.

Το παιδί έζησε και όταν μεγάλωσε ήταν ο θυρωρός του Ιδρύματος Pasteur .Το 1940, όταν οι κατακτητές Γερμανοί τον διέταξαν να ανοίξει την κρύπτη του Pasteur το αρνήθηκε και αυτοκτόνησε!!

Robert Koch (1843-1910)

Άνθρακας, φυματίωση, φυματινοαντίδραση

Νόμπελ 1905

Emil Adolf von Behring (1854 – 1917)

Μαθητής του Koch . Με τους Kitasato και Wernike ανακάλυψαν την διφθεριδική και αντιτετανική αντιτοξίνη για θεραπεία

Βραβείο Νόμπελ 1901

Paul Ehrlich (1854 – 1915)

Θεωρεία Κλειδιού- Κλειδαριάς για τα αντιγόνα-αντισώματα

Elie Metchnikoff (1845-1916)

Περιγραφή της φαγοκυττάρωση ς

Niels K. Jerne (1912-1994)

Το σύστημα MHC και η ωρίμανση των Τα κύτταρων

Susumu Tonegawa (b. 1939)

Κλωνοποίηση του γονιδίου των ανοσοσφαιρινών- Η ποικιλότητα των αντισωμάτων

Peter C. Doherty and Rolf M. Zinkernagel

Η ειδικότητα της κυτταρικής ανοσίας

1901-1996: 11 Βραβεία Νόμπελ για το χώρο της ανοσολογίας

Οι μεγάλες μάχες: Ευλογιά

1350 π.χ. Η πρώτη καταγεγραμμένη επιδημία

Ο τελευταίος ασθενής ήταν ο Ali Maakin στη Σομαλία, 26/10/1977

Αφήνει ισόβια ανοσία

Ο εμβολιασμός άρχισε τον 10ο αιώνα στην Κίνα και σταμάτησε το 1972

Ο G.Bush εμβολιάστηκε to 1992 !!

Οι μεγάλες μάχες: Ευλογιά-Εμβολιασμός

L α dy Mary Wortley Montagu (1689-1762) , Σύζυγος του πρέσβη της Βρετανίας στη Κωνσταντινούπολη

Εμβολίασε τα παιδιά της το 1717 και 1721

Edward Jenner ( 1749 - 1823 )

Εμβολίασε τον 8χρονο James Phipps (1796) και τον γιο του (1789) .

Sarah Nelmes’ hand

Οι μεγάλες μάχες: Ευλογιά-Εμβολιασμός

Γαλλοπρωσσικός Πόλεμος (1870-71).

Θάνατοι από την επιδημία Ευλογιάς

Ο εμβολιασμένος Γερμανικός στρατός είχε μόνο 278 νεκρούς

Ο μη εμβολιασμένος Γαλλικός στρατός είχε 23 . 400 νεκρούς

1521: 3.500.000 εκατομμύρια Αζτέκοι πέθαναν από ευλογιά How the Aztec Empire was defeated by the Spanish In 1519, Hernando Cortes sailed to Mexico to conquer the rich Aztec Empire. When Cortes and his soldiers reached the capital of the Aztecs, Moctezuma, their king welcomed Cortes as an honored guest. Tensions mounted between the Aztecs and the Spaniards. In the battle that broke out, Moctezuma was killed. Soon after, the Spanish were forced to retreat. Cortes returned and began a siege of the city. Then, a smallpox epidemic killed most of the Aztecs . The survivor surrendered in 1521.

10 χρόνια μετά και οι Ίνκας από ευλογιά έχασαν!! How the Inca Empire was defeated by the Spanish Francisco Pizarro and a small group of conquistadors came to the Inca Empire in 1531. There, a smallpox epidemic had killed many Incas . Pizarro took advantage of the chaos in the empire. He invited Atahualpa, the emperor, to a friendly meeting and then had him imprisoned. Atahualpa arranged for a ransom that added up to almost 20 tons of gold and silver. This was said to be the largest ransom in history. However, Pizarro did not honor his end of the bargain. He rejected the Inca ransom and ordered Atahualpa killed, with that the Inca Empire was defeated.

Μικρόβια εναντίον ανθρώπων Οι μεγάλες μάχες: The Black Death The medieval pandemic that later came to be called the "Black Death" killed an estimated 17-28 million Europeans (from 30 to 40% of the total population) between the years 1347 and 1351 ( 1 ). Black Death was first reported in Central Asia between 1339 and 1340, then in the Genoese city of Caffa, where Black Death Mongol cadavers were hurled as bacteriological weapons over the city walls in 1346 ( 2 ). Epidemics reached Europe when Genoese vessels docked in Messina, Genoa, and Marseilles in November 1347. Yersinia pestis is considered to be the most likely agent of Black Death, based mainly on historical clinical records of bubonic and pulmonary forms of the disease ( 3 ). However, as the high levels of mortality and transmissibility associated with the Black Death were not observed during the third plague pandemic ( 4 , 5 ), alternative etiologies have been proposed. Moreover, the spread of transmission of the disease as well as the supposed densities of rats and fleas made unlikely for several authors the role of Y. pestis ( 5 ). The alternatives have included the anthrax agent Bacillus anthracis , the typhus agent Rickettsia prowazekii , Mycobacterium tuberculosis , and hemorrhagic fever ( 6-8 ). Confirmation of Y. pestis as the agent of the Black Death would end this controversy and improve our understanding of Y. pestis epidemics in light of the current reemergence of this infectious disease ( 9 , 10 ).

Μικρόβια εναντίον ανθρώπων Οι μεγάλες μάχες: The Black Death - το πεδίο της μάχης

The triumph of death, Pieter Bruegel the elder (1562)

Παλαιομικροβιολογία: εφαρμογές σε μελέτες για τον Black Death

Συλλογή δειγμάτων

Εξαγωγή πολφού

Ανάλυση με PCR

“ We believe that we can end the controversy: Medieval Black Death was plague.” Raoult, et al. 2000

Μικρόβια εναντίον ανθρώπων Οι μεγάλες μάχες: Πανδημίες γρίπης τον 20ο αιώνα 1920 1940 1960 1980 2000 H1N1 1918: “Spanish Flu” 20-40 million deaths WHO H2N2 1957: “Asian Flu” 1 million deaths H3N2 1968: “Hong Kong Flu” 1 million deaths

Μικρόβια εναντίον ανθρώπων Οι μεγάλες μάχες: το τζίνι μπήκε στο μπουκάλι ! Η ευλογιά παγκοσμίως

ΜΕΘ & Λοιμώξεις αίματος