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Mecanismo de Patogenicidad de E. Coli: Adhesión y Virulencia, Study notes of Urology

El mecanismo de patogenicidad de e. Coli, bacterio responsable de infecciones urinarias y pielonefritis. Se describe cómo las fimbrias bacterianas, especialmente las de tipo i y p, interaccionan con la superficie celular del huésped mediante lectinas, permitiendo la adhesión y colonización. Se detalla el papel de defensinas y receptores toll-like en el reconocimiento y eliminación de e. Coli, así como la invasión de las células epiteliales y la formación de comunidades bacterianas intracelulares. Además, se mencionan los factores de virulencia producidos por e. Coli, como adhesinas, toxinas y sistemas de captación de hierro.

What you will learn

  • ¿Cómo las fimbrias de E. Coli interaccionan con la superficie celular del huésped?
  • ¿Qué papel desempeñan las defensinas y los receptores Toll-like en el reconocimiento y eliminación de E. Coli?
  • ¿Cómo se forma una comunidad bacteriana intracelular (IBC) en las células epiteliales infectadas por E. Coli?

Typology: Study notes

2021/2022

Uploaded on 11/12/2022

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MECANISMO DE PATOGENICIDAD DE E. COLI
E. coli posee a lo largo de su superficie celular varios flagelos (movimiento y desplazamiento bacteriano) y gran
cantidad de fimbrias (apéndices proteicos para la adhesión celular), necesarias para la colonización durante el
proceso de infección o para iniciar la formación de una biopelícula.
Las fimbrias pueden contener lectinas bacterianas. Las lectinas son moléculas proteicas para la adhesión a
células del huésped, 1° paso del proceso infeccioso ya que reconocen y se unen selectiva y reversiblemente a
oligosacáridos complementarios de la superficie celular.
La adhesión de E. coli uropatógena al tejido del huésped, se realiza mediante la unión de lectinas presentes en
la superficie de las fimbrias del microorganismo a CH específicos complementarios en la superficie celular del
tejido del huésped.
Las lectinas mejor caracterizadas son las existentes en las fimbrias de tipo I de E. coli, que se unen a las
glicoproteínas de superficie que contienen manosa y son fácilmente inhibidas por fructosa (fimbrias sensibles a
manosa, no aglutinan hematíes en presencia de manosa).
Las fimbrias tipo P son las que poseen los aislados de E. coli procedentes de PX con pielonefritis y UTI recurrente.
La fimbria tipo P está asociada con una lectina que reconoce y se une específicamente a estructuras de galabiosa
de la superficie celular uroepitelial.
Interacciona con glicoesfingolípidos de la membrana plasmática de las células renales, precediendo a una
invasión del parénquima renal. La fimbria tipo P interacciona con el antígeno P de los hematíes. La adhesión
bacteriana mediada por fimbrias tipo P no está inhibida por fructosa u otro carbohidrato (fimbrias resistentes a
manosa).
Interacción E. Coli y Huésped:
o 1° línea de defensa: Defensinas (α y β defensina y Catelicidina), PMN, apoptosis y exfoliación de las
células del huésped. El uroepitelio contribuye excretando proteínas como la Tamm-Horsfall, que
bloquea la adhesión bacteriana.
o Uropatogenos que evaden y pasan a colonizar uroepitelio.
o Colonización producida por la adhesión de las distintas fimbrias que posee el uropatógeno infectante
a sus receptores específicos localizados en la membrana de las células del epitelio urinario.
o Simultáneamente, el uropatógeno es reconocido por los receptores Toll-like (TLR 4 en tracto urinario).
El LPS de los bacilos Gram negativo uropatógenos se fija al TLR4. LPS actuaría en conjunción con las
fimbrias tipo 1 y las fimbrias P después de ad herirse a sus receptores del uroepitelio. Este
reconocimiento desencadena la cascada de respuesta inmunitaria innata: Citoquinas proinflamatorias.
Invasión de las células del huésped:
o E. coli es capaz de invadir las células epiteliales vesicales, replicándose en el interior de las mismas y
creando “comunidades bacterianas intracelulares” (IBC) o “biofilms”.
o IBC: Bacterias agregadas bañadas en una matriz rica en polisacáridos y rodeadas por una envoltura de
uroplactina.
o La señal para la internalización de los E. coli y la posterior formación de IBC sería la adhesión de l as
fimbrias tipo 1.
E. coli uropatógeno (UPEC)
o En E. coli se han identificado 4 grupos filogenéticos a los que se denominan A, B1, B2 y D. Las cepas
ExPEC, entre los que se incluyen los uropatógenos, derivan principalmente del grupo B2 y en menor
medida del D, y albergan genes que codifican factores extraintestinales de virulencia.
o Los E. coli del grupo B2 producen el 69% de las cistitis, el 67% de las pielonefritis y el 72% de las sepsis
urinarias.
o Los genes que codifican los factores de virulencia se encuentran en el cromosoma bacteriano
agrupados en fragmentos de ADN denominados “islas de patogenicidad” o PAI. En E. colise han
descrito 9 PAI, cada una codificando distintos factores.
o F. Virulencia se subdividen en: adhesinas, toxinas, sistemas de captación de hierro y mecanismos
evasores de las defensas del huésped.
o La ADHERENCIA al epitelio urinario es una etapa crítica en el establecimiento de la infección, pues
permite a los uropatógenos resistir las fuerzas hidrodinámicas del flujo de la orina y desencadenar la
señal que resulta en inflamación y colonización respectivamente.
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MECANISMO DE PATOGENICIDAD DE E. COLI

  • E. coli posee a lo largo de su superficie celular varios flagelos (movimiento y desplazamiento bacteriano) y gran cantidad de fimbrias (apéndices proteicos para la adhesión celular), necesarias para la colonización durante el proceso de infección o para iniciar la formación de una biopelícula.
  • Las fimbrias pueden contener lectinas bacterianas. Las lectinas son moléculas proteicas para la adhesión a células del huésped, 1° paso del proceso infeccioso ya que reconocen y se unen selectiva y reversiblemente a oligosacáridos complementarios de la superficie celular.
  • La adhesión de E. coli uropatógena al tejido del huésped, se realiza mediante la unión de lectinas presentes en la superficie de las fimbrias del microorganismo a CH específicos complementarios en la superficie celular del tejido del huésped.
  • Las lectinas mejor caracterizadas son las existentes en las fimbrias de tipo I de E. coli, que se unen a las glicoproteínas de superficie que contienen manosa y son fácilmente inhibidas por fructosa (fimbrias sensibles a manosa, no aglutinan hematíes en presencia de manosa).
  • Las fimbrias tipo P son las que poseen los aislados de E. coli procedentes de PX con pielonefritis y UTI recurrente.
  • La fimbria tipo P está asociada con una lectina que reconoce y se une específicamente a estructuras de galabiosa de la superficie celular uroepitelial.
  • Interacciona con glicoesfingolípidos de la membrana plasmática de las células renales, precediendo a una invasión del parénquima renal. La fimbria tipo P interacciona con el antígeno P de los hematíes. La adhesión bacteriana mediada por fimbrias tipo P no está inhibida por fructosa u otro carbohidrato (fimbrias resistentes a manosa).
  • Interacción E. Coli y Huésped: o 1° línea de defensa: Defensinas (α y β defensina y Catelicidina), PMN, apoptosis y exfoliación de las células del huésped. El uroepitelio contribuye excretando proteínas como la Tamm-Horsfall, que bloquea la adhesión bacteriana. o Uropatogenos que evaden y pasan a colonizar uroepitelio. o Colonización producida por la adhesión de las distintas fimbrias que posee el uropatógeno infectante a sus receptores específicos localizados en la membrana de las células del epitelio urinario. o Simultáneamente, el uropatógeno es reconocido por los receptores Toll-like (TLR 4 en tracto urinario). El LPS de los bacilos Gram negativo uropatógenos se fija al TLR4. LPS actuaría en conjunción con las fimbrias tipo 1 y las fimbrias P después de adherirse a sus receptores del uroepitelio. Este reconocimiento desencadena la cascada de respuesta inmunitaria innata: Citoquinas proinflamatorias.
  • Invasión de las células del huésped: o E. coli es capaz de invadir las células epiteliales vesicales, replicándose en el interior de las mismas y creando “comunidades bacterianas intracelulares” (IBC) o “biofilms”. o IBC: Bacterias agregadas bañadas en una matriz rica en polisacáridos y rodeadas por una envoltura de uroplactina. o La señal para la internalización de los E. coli y la posterior formación de IBC sería la adhesión de las fimbrias tipo 1.
  • E. coli uropatógeno (UPEC) o En E. coli se han identificado 4 grupos filogenéticos a los que se denominan A, B1, B2 y D. Las cepas ExPEC, entre los que se incluyen los uropatógenos, derivan principalmente del grupo B2 y en menor medida del D, y albergan genes que codifican factores extraintestinales de virulencia. o Los E. coli del grupo B2 producen el 69% de las cistitis, el 67% de las pielonefritis y el 72% de las sepsis urinarias. o Los genes que codifican los factores de virulencia se encuentran en el cromosoma bacteriano agrupados en fragmentos de ADN denominados “islas de patogenicidad” o PAI. En E. colise han descrito 9 PAI, cada una codificando distintos factores. o F. Virulencia se subdividen en: adhesinas, toxinas, sistemas de captación de hierro y mecanismos evasores de las defensas del huésped. o La ADHERENCIA al epitelio urinario es una etapa crítica en el establecimiento de la infección, pues permite a los uropatógenos resistir las fuerzas hidrodinámicas del flujo de la orina y desencadenar la señal que resulta en inflamación y colonización respectivamente.

▪ En E. coli, la mayoría de las estructuras adherentes son fimbrias proteicas que se unen a receptores específicos situados en las membranas de las células epiteliales del huésped. ▪ La fimbria tipo 1 es la más universal. Su receptor es la α-Dmanosa, presente en las membranas de las células del huésped. En las vías urinarias se une a la proteína Tamm- Horsfall (M. Defensa: Evita la unión de la fimbria tipo 1).

  • Fim H (adhesina presente en el extremo distal de la fimbria tipo 1), se une e interacciona con proteínas α-D-manosiladas como las uroplactinas (Ia y la Ib) presentes en las membranas de las células epiteliales de la vejiga.
  • Esta unión activa la cascada defensiva del huésped: muerte programada y exfoliación de células superficiales del epitelio vesical. ▪ Algunos de estos E. coli evaden estos mecanismos defensivos y continúan invadiendo las células vesicales de capas más profundas donde forman los IBC. ▪ Las fimbrias P se asocian a pielonefritis aguda. Presentan tres variantes moleculares (I, II y III). II: receptor constituido por glicoesfingolípido α-D-galactopiranosil- (1-4)-β-D- galactopiranosido, se encuentra en vagina, vejiga, uréteres y túbulos renales, lo que facilita la ascensión de los E. coli con fimbrias P a la pelvis renal. ▪ Otra clase de adhesinas, son las proteínas autotransportadoras (AT), que representan el mayor grupo de proteínas tipo V segregadas por las bacterias. Funciones: Adhesión, agregación, formación de IBCs y citotoxicidad. o Los UPEC también secretan toxinas que dañan las células epiteliales del huésped. ▪ Aproximadamente el 50% producen α-hemolisina. La secreción de α-hemolisina causa lisis celular y se produce una liberación de nutrientes y otros factores de crecimiento como el hierro, que son utilizados por la bacteria infectante. ▪ CNF-1 (factor citotóxico necrosante tipo 1) es otra toxina que mediante la desanimación de la glutamina actúa en la interrupción del normal funcionamiento de las células eucariotas. Promueve el rearreglo del citoesqueleto de la célula huésped, provocando apoptosis de las células de la vejiga estimulando su exfoliación in vivo. ▪ La toxina Sat (toxina secretada autotransportadora) induce efectos citopáticos en las células vesicales y renales. ▪ Toxina Vat induce efectos citopáticos en las células epiteliales. o El hierro es vital para el crecimiento bacteriano, por ello tienen sistemas de captación, son los sideróforos: enterobactina, salmochelina, yersiniabactina y aerobactina.