Przewodnik do ćwiczeń z mikrobiologii oka

Transkrypt

Tomasz M. Karpiński
Przewodnik do ćwiczeń
z mikrobiologii oka
Poznań, 2014
PRZEDMOWA
W ramach studiów na kierunku Optometria realizowany jest przedmiot Mikrobiologia
w Katedrze i Zakładzie Mikrobiologii Lekarskiej Uniwersytetu Medycznego im. Karola
Marcinkowskiego w Poznaniu. Zajęcia z mikrobiologii obejmują wykłady oraz ćwiczenia.
Zakres ćwiczeń obejmuje dwie części:
I – mikrobiologię ogólną ze szczególnym uwzględnieniem patogenów oka,
II – realizowaną na czterech ćwiczeniach mikrobiologię oka z uwzględnieniem aspektów
praktyczno-klinicznych.
Jednocześnie, zajęcia te ściśle wiążą się z kompleksowym nauczaniem optometrii w
kontekście medycznym. Tematyka ta prezentuje nowoczesny program dydaktyczny z
mikrobiologii w zakresie nauczania optometrii.
Dr hab. n. med. Tomasz M. Karpiński
Katedra i Zakład Mikrobiologii Lekarskiej UM w Poznaniu
2
I. MIKROFLORA OKA
Do najczęstszych bakterii, stanowiących 80-90% mikroflory fizjologicznej oka, należą
gronkowce koagulazo-ujemne, zwłaszcza Staphylococcus epidermidis oraz niepatogenne
bakterie z rodzaju Corynebacterium (tzw. dyfteroidy). W zależności od wieku pacjenta,
jego stanu zdrowia, pory roku itp. w mikroflorze oka stwierdzić można również gatunki
potencjalnie patogenne, takie jak Staphylococcus aureus, Streptococcus pneumoniae
i Haemophilus influenzae. Dominujące gatunki przedstawiono w tabeli.
Tabela. Mikroflora fizjologiczna oka
Bakterie
Częstość występowania (%)
Staphylococcus epidermidis
34-94
Propionibacterium acnes
40-86
Corynebacterium sp.
3-83
Haemophilus influenzae
13
Micrococcus sp.
12
Streptococcus viridans
6
Uwaga: U około 25% osób nie stwierdza się obecności bakterii w oku.
3
II. ZAKAŻENIA POWIEK (BLEPHARITIS)
Fot. Jęczmień o etiologii gronkowcowej.
Zapalenie powiek jest to stan zapalny, który może obejmować powieki, nasady rzęs,
gruczoły znajdujące się w powiekach oraz spojówkę. Najczęstsze patogeny wywołujące
zakażenia powiek przedstawiono w tabeli.
Tabela. Najczęstsze mikroorganizmy związane z zakażeniem powiek
Bakterie
Staphylococcus aureus
Streptococcus pyogenes
Moraxella lacunata
Wirusy
Ludzki wirus opryszczki HSV
Wirus opsy wietrznej i półpaśca VZV
Grzyby
Candida sp.
Dermatofity: Microsporum sp., Trichophyton sp., Epidermophyton sp.
Pasożyty
Nużeniec ludzki Demodex folliculorum i nużeniec krótki D. brevis
4
CHARAKTERYSTYKA NAJWAŻNIEJSZYCH PATOGENÓW
Gram-dodatnie
ziarenkowce,
koagulazo-dodatnie.
Układają
się
w
skupiska
przypominające grona. Najważniejsze czynniki zjadliwości to: otoczka polisacharydowa,
białko A, enzymy (koagulaza, koagulaza związana, stafylokinaza, hialuronidaza, lipaza,
nukleaza), egzotoksyny (hemolizyny, leukotoksyna, enterotoksyny, eksfoliatyny, toksyna-1
zespołu wstrząsu toksycznego).
Zakażenia narządu wzroku:
- jęczmień - ostre zapalenie gruczołów lub mieszków włosowych powieki,
- gradówka - przewlekłe zapalenie powiekowego gruczołu Meiboma,
- zapalenie spojówek,
- zapalenie rogówki.
Gram-dodatnie ziarenkowce, koagulazo-ujemne (CNS). Najważniejsze czynniki
zjadliwości to: otoczka polipeptydowa, śródkomórkowa polisacharydowa adhezyna. Jest
ważnym patogenem prowadzącym do zakażeń towarzyszących obecności biomateriału.
- jęczmień,
- gradówka,
- zapalenie rogówki,
- zakażenia u osób stosujących soczewki kontaktowe,
- zakażenia pooperacyjne po wszczepieniu soczewki wewnątrzgałkowej, implantu rogówki
lub implantu oczodołowego.
Gram-dodatnie ziarenkowce, występujące w postaci łańcuszków. Należą do grupy
serologicznej A (GAS) i wywołują hemolizę typu β. Najważniejsze czynniki zjadliwości to:
antygen powierzchniowy M, enzymy (nukleaza, streptokinaza, hialuronidaza), egzotoksyny
(streptolizyna O, egzotoksyny pirogenne).
5
- zakażenia powiek w przebiegu róży lub liszajca,
- zapalenie spojówek.
Moraxella lacunata
Gram-ujemne ziarenkowce. Najważniejsze czynniki zjadliwości to: fimbrie,
endotoksyna (lipooligosacharyd LOS).
- zapalenie powiek,
Ludzki wirus opryszczki (HSV)
Obejmuje dwa gatunki: HSV-1 i HSV-2. Zakażenie HSV-1 zazwyczaj szerzy się przez
bezpośredni kontakt oralny; HSV-2 jest głównie przenoszony drogą płciową. Oba należą
herpeswirusów. Posiadają dwuniciowy DNA (dsDNA) oraz osłonkę lipidową. Po wniknięciu
do komórki są zdolne do przeprowadzenia dwóch typów infekcji: litycznej (następuje
replikacja genomu i powstawanie nowych cząstek wirusowych) oraz latentnej (genom wirusa
występuje w formie niereplikującej się). Głównym miejscem latencji HSV-1 są neurony
zwoju trójdzielnego, natomiast HSV-2 – neurony zwoju krzyżowego.
- zapalenie powiek,
Wirus opsy wietrznej i półpaśca (VZV)
Należy do herpeswirusów. Posiada dwuniciowy DNA (dsDNA) oraz osłonkę
lipidową. Po wniknięciu do komórki jest zdolny do infekcji litycznej i latentnej. Głównym
miejscem latencji są zwoje czuciowe rdzenia kręgowego oraz nerwów czaszkowych.
- zapalenie powiek,
6
Candida sp.
Znane jest ponad 100 gatunków Candida. Głównym miejscem kolonizacji Candida sp.
jest przewód pokarmowy, pochwa i cewka moczowa. Candida są najważniejszą grupą
grzybów wywołujących zakażenia oportunistyczne. Do najczęściej izolowanych z zakażeń
człowieka należą: Candida albicans, C. glabrata, C. parapsilosis i C. tropicalis.
- zapalenie powiek,
Microsporum sp., Trichophyton sp., Epidermophyton sp.
Gatunki z rodzajów Microsporum, Trichophyton i Epidermophyton należą do grzybów
dermatofitowych i prowadzą do zakażeń skóry, włosów lub paznokci.
- zapalenie powiek.
Demodex folliculorum i D. brevis
Nużeniec ludzki Demodex folliculorum i nużeniec krótki D. brevis są pasożytniczymi
roztoczami rozpowszechnionymi na całym świecie, wywołującymi chorobę zwaną nużycą lub
demodekozą. Długość ciała wynosi 0,3-0,4 mm. Pasożyty te bytują w gruczołach łojowych
skóry człowieka i torebkach włosowych. Nużeńce są nosicielami bakterii Bacillus oleronius,
będącej ko-patogenem w rozwoju ciężkiego zapalenia brzegów powiek.
- zapalenie powiek.
DIAGNOSTYKA MIKROBIOLOGICZNA
Materiałem diagnostycznym jest wymaz z powiek (osobno z każdego oka). Materiał
pobiera się na podłoże transportowe i przesyła do laboratorium mikrobiologicznego.
W identyfikacji stosuje się diagnostykę bezpośrednią, hodowle i/lub badania molekularne
(PCR, hybrydyzacja).
7
ĆWICZENIA PRAKTYCZNE
1. Demonstracja podłoży i hodowli wybranych bakterii oraz grzybów z rodzaju Candida.
2. Przygotowanie
preparatów
mikrobiologicznych
i
barwienie
Obserwacja pod mikroskopem.
3. Obserwacja pasożytów Demodex sp. w preparacie bezpośrednim.
4. Interpretacja uzyskanych wyników.
8
metodą
Grama.
III. ZAKAŻENIA SPOJÓWEK (CONJUNCTIVITIS)
Fot. Zapalenie spojówek (tzw. czerwone oko).
Zapalenie spojówek jest stanem zapalnym błony śluzowej, która tworzy wewnętrzną
powierzchnię powieki i pokrywa część gałki ocznej. Jest to najczęstsze zakażenie w obrębie
narządu wzroku, zwane również „czerwonym okiem”. Główne patogeny wywołujące
zakażenia spojówek przedstawiono w tabeli. W zakażeniach bakteryjnych wyróżnić można
3 typy:
- zakażenie nadostre wywoływane przez Neisseria gonorrhoeae lub N. meningitidis,
- zakażenie ostre wywoływane głównie przez S. aureus, S. pneumoniae, S. pyogenes
i Haemophilus influenzae,
- zakażenie przewlekłe wywoływane głównie przez gronkowce koagulazo-ujemne, S. aureus
i Propionibacterium acnes.
9
Tabela. Najczęstsze mikroorganizmy związane z zakażeniem spojówek
Bakterie
Streptococcus pneumoniae
Neisseria gonorrhoeae
Neisseria meningitidis
Chlamydia trachomatis
Wirusy
Adenowirusy
HSV
VZV
Wirus Epstein-Barr EBV
Cytomegalowirus CMV
Enterowirus 70
Wirus Coxsackie A24
Grzyby
Candida sp.
Neisseria gonorrhoeae
Gram-ujemne ziarenkowce występujące w parach (dwoinki). Wywołują rzeżączkę –
chorobę przenoszoną drogą płciową. Najważniejsze czynniki zjadliwości to: fimbrie,
endotoksyna (lipooligosacharyd LOS), białka błony zewnętrznej (białka Opa), enzymy
(aminopeptydazy, proteaza IgA1).
- nadostre zapalenie spojówek.
10
Neisseria meningitidis
Gram-ujemne ziarenkowce występujące w parach (dwoinki). Najważniejsze czynniki
zjadliwości to: otoczka polisacharydowa, fimbrie, endotoksyna (lipooligosacharyd LOS),
białka błony zewnętrznej (białka Opa), enzymy (aminopeptydazy, proteaza IgA1).
- nadostre zapalenie spojówek.
Gram-dodatnie ziarenkowce, występujące w postaci dwoinek. Wywołują hemolizę
typu α. Najważniejsze czynniki zjadliwości to: otoczka polisacharydowa, enzymy
(hialuronidaza, proteaza IgA1), pneumolizyna.
Gram-dodatnie pałeczki beztlenowe. Najważniejsze czynniki zjadliwości to: enzymy
(fosfataza, lipaza, hialuronidaza, lecytynaza i nukleaza). P. acnes produkuje kwas
propionowy.
- zapalenie kanalików łzowych.
Gram-ujemne pleomorficzne pałeczki. Najważniejsze czynniki zjadliwości to: otoczka
polisacharydowa, adhezyny fimbrialne HA, adhezyny wysokocząsteczkowe HMW1 i HMW2,
adhezyna niefimbrialna Hap, endotoksyna (lipooligosacharyd LOS), enzym proteaza IgA1.
- zapalenie spojówek, głównie u dzieci.
Chlamydia trachomatis
Gram-ujemne, charakteryzują się bezwzględnym (obligatoryjnym) pasożytnictwem
wewnątrzkomórkowym. Posiadają cechy zarówno bakterii (obecność ściany komórkowej,
występowanie obu typów kwasów nukleinowych – DNA i RNA, prokariotyczne organelle
11
komórkowe, antybiotykowrażliwość), jak i wirusów (wielkość, bezwzględne pasożytnictwo
wewnątrzkomórkowe, tworzenie ciałek wtrętowych w cytoplazmie zakażonych komórek).
C. trachomatis zawiera trzy biotypy: oczny, płciowy i ziarniniak weneryczny (LGV).
- szczepy biotypu ocznego wywołują wtrętowe zapalenie spojówek oraz jaglicę (trachoma –
w rejonach tropikalnych i subtropikalnych) z owrzodzeniem rogówki i bliznowaceniem
prowadzącym do ślepoty,
- szczepy biotypu płciowego mogą wtórnie prowadzić do zapalenia spojówek.
Ludzkie adenowirusy (HAdV)
Posiadają dwuniciowy DNA (dsDNA), nie posiadają osłonki. Są szeroko
rozpowszechnione w świecie.
- serotypy HAdV 8, 19, 37 są czynnikiem etiologicznym epidemicznego zapalenia spojówek
i rogówki (epidemic keratoconjunctivitis - EKC).
Wirus Epstein-Barr (EBV)
miejscem latencji są limfocyty B.
- zapalenie spojówek w przebiegu mononukleozy zakaźnej.
Cytomegalowirus (CMV)
miejscem latencji są monocyty/makrofagi i ich prekursory.
- mikroangiopatia siatkówkowa,
- nekrotyzujące zapalenie siatkówki.
12
Enterowirusy i wirusy Coxsackie
Należą do pikornawirusów – najmniejszych ze znanych wirusów zwierzęcych.
Posiadają jednoniciowy RNA o dodatniej polarności: (+)ssRNA. Występują powszechnie w
świecie, szczególnie u dzieci.
- enterowirus 70 i wirus Coxsackie A24 wywołują epidemiczne krwotoczne zapalenie
spojówek (EHC).
Materiałem diagnostycznym jest wymaz ze spojówek (osobno z każdego oka).
Materiał pobiera się na podłoże transportowe i przesyła do laboratorium mikrobiologicznego.
1. Demonstracja podłoży i hodowli wybranych bakterii.
2. Przygotowanie
preparatów
mikrobiologicznych
i
barwienie
3. Obserwacja wybranych wirusów w mikroskopie fluorescencyjnym.
4. Obserwacja wyniku reakcji PCR w kierunku Chlamydia trachomatis.
13
metodą
Grama.
IV. ZAKAŻENIA ROGÓWKI (KERATITIS)
Fot. Zapalenie rogówki w zakażeniu Pseudomonas aeruginosa.
Zakażenie rogówki jest procesem zagrażającym widzeniu, który często charakteryzuje
się gwałtownym początkiem i szybko postępującym zapaleniem istoty właściwej. Nieleczone
prowadzi do destrukcji tkanki rogówkowej, wytworzenia owrzodzenia prowadzącego do
perforacji oraz rozszerzenia zapalenia na otaczające tkanki. Do najczęstszych czynników
ryzyka należą: soczewki kontaktowe (19-42% wszystkich zapaleń), uraz oka (16%), zakażone
preparaty oczne, immunosupresja, zaburzenie produkcji łez, współistniejące schorzenia
rogówki oraz schorzenia aparatu ochronnego oka (niedomykalność powiek, zaburzenia w
ustawieniu brzegów powiek). Najczęstsze patogeny wywołujące zakażenia rogówki
przedstawiono w tabeli.
14
Tabela. Najczęstsze mikroorganizmy związane z zakażeniem rogówki
Bakterie
Pseudomonas aeruginosa
Serratia marcescens
Wirusy
HSV
VZV
Adenowirusy
Enterowirusy
Grzyby
Fusarium sp.
Aspergillus sp.
Candida sp.
Pasożyty
Acanthamoeba sp.
Pseudomonas aeruginosa
Gram-ujemne pałeczki, obdarzone ruchem. Powszechne w środowisku naturalnym i
otoczeniu człowieka. Najważniejsze czynniki zjadliwości to: śluz zewnątrzkomórkowy,
fimbrie, endotoksyna (LPS), egzoenzymy (elastaza, kolagenaza, proteaza alkaliczna,
fosfolipaza C, egzoenzymy S i T), piocyjanina, egzotoksyny (leukocydyna, egzotoksyna A).
- zakażenia u osób stosujących soczewki kontaktowe.
Serratia marcescens
Gram-ujemne pałeczki, posiadają rzęski. Powszechne w środowisku naturalnym,
występują również w środowisku szpitalnym. Wytwarza ceglasto-czerwony barwnik –
prodigiozynę. Najważniejsze czynniki zjadliwości to: endotoksyna (LPS), egzoenzymy
(nukleaza, lipaza, żelatynaza).
15
Fusarium sp.
Gatunki z rodzaju Fusarium to grzyby występujące w glebie na całym świecie, jako
saprotrofy. Wytwarzają metabolity wtórne o działaniu toksycznym (mykotoksyny). Niektóre z
mykotoksyn biorą udział w patogenezie chorób ułatwiając grzybowi inwazję tkanek. Do
gatunków najczęsciej izolowanych z próbek klinicznych należą: F. moniliforme, F. solani i F.
oxysporum.
- zapalenie rogówki, zwłaszcza u osób stosujących soczewki kontaktowe.
Aspergillus sp.
Gatunki z rodzaju Aspergillus to grzyby występujące w środowisku wilgotnym,
głównie glebie na całym świecie, jako saprotrofy. Niektóre gatunki produkują aflatoksyny
(np. A. flavus). Do gatunków najczęsciej izolowanych z próbek klinicznych należą: A.
fumigatus, A. flavus, A. niger i A. terreus.
- zapalenie rogówki, często poprzedzone urazem oka materiałem organicznym (drewno,
roślina).
Acanthamoeba sp.
Pierwotniaki z rodzaju Acanthamoeba należą do pełzaków wolnożyjących,
występujących w glebie, w ciepłych jeziorach i strumieniach. Pełzaki te można znaleźć
również w urządzeniach klimatyzacyjnych, wodzie wodociągowej, prysznicach, urządzeniach
sanitarnych, basenach kąpielowych (także z chlorowaną wodą), w butelkowanej wodzie
mineralnej oraz w płynach do płukania soczewek kontaktowych.
- zapalenie rogówki, w ponad 85% u osób stosujących soczewki kontaktowe.
16
Materiałem diagnostycznym są zeskrobiny rogówki (pobierać może wyłącznie lekarz
okulista). Materiał pobiera się na podłoże transportowe i przesyła do laboratorium
mikrobiologicznego. W identyfikacji stosuje się diagnostykę bezpośrednią, hodowle i/lub
badania molekularne (PCR, hybrydyzacja).
1. Demonstracja podłoży i hodowli wybranych bakterii.
2. Przygotowanie
preparatów
mikrobiologicznych
i
3. Obserwacja hodowli grzybów Fusarium i Aspergillus.
17
barwienie
metodą
Grama.
V.
INNE ZAKAŻENIA OKA
Treponema pallidum
Treponema pallidum wywołuje kiłę. Objawy oczne kiły są rzadkie i zaliczamy do
nich: wypadanie brwi i rzęs, pierwotny objaw spojówkowy, zapalenie twardówki,
śródmiąższowe zapalenie rogówki, zapalenie przedniego odcinka błony naczyniowej,
zapalenie
naczyniówki
i
siatkówki,
okołotętnicze
zapalenie
siatkówki,
objawy
neurookulistyczne (zapalenie siatkówki i tarczy nerwu wzrokowego, zapalenie nerwu
wzrokowego, porażenie nerwów ruchowych gałek ocznych).
Toxoplasma gondii
Toxoplasma gondii jest pierwotniakiem wywołującym zarażenie wrodzone lub nabyte.
Objawy
oczne
toksoplazmozy
są
następujące:
ogniska
zaniku
naczyniówkowo-
siatkówkowego, blizny, ogniskowe zapalenie naczyniówki i siatkówki, zapalenie tarczy
nerwu wzrokowego.
18
VI. ZAKAŻENIA ZWIĄZANE Z ZASTOSOWANIEM
BIOMATERIAŁÓW
Fot. Zakażenie związane ze stosowaniem soczewek kontaktowych.
W okulistyce powszechnie są stosowane biomateriały, takie jak soczewki kontaktowe,
soczewki wewnątrzgałkowe, czy implanty rogówki i oczodołowe. Biomateriały mogą być
zanieczyszczone, czego efektem jest rozwój biofilmu. Biofilm jest złożoną trójwymiarową
strukturą mikroorganizmów, otoczoną warstwą substancji organicznych i nieorganicznych,
produkowanych przez te drobnoustroje, wykazującą adhezję zarówno do powierzchni
biologicznych jak i abiotycznych. Biofilm chroni komórki patogenu przed mechanizmami
obronnymi ustroju gospodarza, a także hamuje działanie leków przeciwdrobnoustrojowych.
Najczęstszymi mikroorganizmami wywołującymi zakażenia oka związane z biomateriałami
są: gronkowce koagulazo-ujemne (w szczególności Staphylococcus epidermidis), S. aureus,
Pseudomonas aeruginosa oraz Candida sp.
19
Materiałem diagnostycznym jest wymaz z powiek, spojówek (osobno z każdego oka),
zeskrobiny rogówki (pobierać może wyłącznie lekarz okulista) lub pobrany biomateriał.
Materiał pobiera się na podłoże transportowe i przesyła do laboratorium mikrobiologicznego.
1. Przygotowanie preparatów z biofilmu bakteryjnego i barwienie metodą Grama.
20

Przewodnik do ćwiczeń z mikrobiologii oka

Transkrypt

Podobne dokumenty