Upozornění pro čtenáře a uživatele této knihy

Všechna práva vyhrazena. Žádná část této tištěné či elektronické knihy nesmí být reprodukována a šířena v papírové, elektronické či jiné podobě bez předchozího písemného souhlasu nakladatele. Neoprávněné užití této knihy bude trestně stíháno.

MUDr. Ing. Barbora Drnková

MIKROBIOLOGIE, IMUNOLOGIE, EPIDEMIOLOGIE A HYGIENA

pro zdravotnické obory

Recenzentka:

Doc. MUDr. Lidmila Hamplová, PhD.

Vydání odborné knihy schválila Vědecká redakce

nakladatelství Grada Publishing, a.s.

© Grada Publishing, a.s., 2019

Cover Photo © depositphotos.com 2019

Vydala Grada Publishing, a.s.

U Průhonu 22, Praha 7

jako svou 7437. publikaci

Odpovědná redaktorka Mgr. Ivana Podmolíková

Sazba a zlom Karel Mikula

Obrázky 1, 5, 13, 17, 23, P3 Bc. Jan Drnek, DiS.,

2, P2 doc. Ing. Věra Neužil-Bunešová, PhD., 3 RNDr. Oldřich Benada, CSc.,

18, 19, 20, 21, 22, P5, P6, P7, P8 MUDr. Simona Arientová, PhD.

a 24 MUDr. Eva Bartáková

Počet stran 136 + 4 strany barevné přílohy

1. vydání, Praha 2019

Vytiskly Tiskárny Havlíčkův Brod, a.s.

Názvy produktů, firem apod. použité v knize mohou být ochrannými známkami nebo registrovanými ochrannými známkami příslušných vlastníků, což není zvláštním způsobem vyznačeno.

Postupy a příklady v této knize, rovněž tak informace o lécích, jejich formách, dávkování a aplikaci jsou sestaveny s nejlepším vědomím autorů. Z jejich praktického uplatnění však pro autory ani pro nakladatelství nevyplývají žádné právní důsledky.

ISBN 978-80-271-1083-4 (ePub)

ISBN 978-80-271-1082-7 (pdf)

ISBN 978-80-271-0693-6 (print)

Moje poděkování patří MUDr. Emilu Pavlíkovi, CSc.,

jehož zásluhou jsem objevila kouzlo mikroorganismů.

1Mikrobiologie

1.1Obor mikrobiologie

Mikrobiologii můžeme členit na obecnou aspeciální. Obecná mikrobiologie se zabývá obecnými zákonitostmi mikrobů, jejich morfologií, fyziologií, metabolismem, rozmnožováním ataxonomií. Speciální mikrobiologie studuje vlastnosti jednotlivých druhů askupin mikroorganismů – např. způsob jejich identifikace či mechanismus, jakým vyvolávají onemocnění.

Podle zaměření rozlišujeme mikrobiologii lékařskou, veterinární, zemědělskou, technickou, průmyslovou, potravinářskou aj.

Mikrobiologie je oborem velmi rozsáhlým, proto ji dále členíme na podobory, ato bakteriologii, virologii, mykologii aparazitologii. Parazitologie zahrnuje protozoologii zabývající se prvoky, helmintologii studující červy aentomologii, která je zaměřena na členovce ahmyz.

1.2Obecné vlastnosti mikroorganismů

Člověk potřebuje kživotu kyslík, avšak umikrobů tomu tak vždy není. Podle vztahu ke kyslíku rozlišujeme mikroby aerobní, jež kyslík potřebují, je pro ně životně důležitý. Dále jsou to mikroby anaerobní, které nejen že kyslík nepotřebují, ale vprostředí skyslíkem nemohou žít; fakultativně anaerobní, jež mohou žít amnožit se jak vprostředí skyslíkem, tak bez něj; anakonec mikroaerofilní mikroby, které pro svůj život potřebují malé množství kyslíku avětší množství oxidu uhličitého.

Neméně důležitá je pro mikroorganismy teplota okolního prostředí. Pro chladomilné neboli psychrofilní mikroby je ideální teplota okolo 15–20 °C, jejich opakem jsou teplomilné neboli termofilní mikroorganismy, jejichž teplotní optimum se pohybuje okolo 50–60 °C. Většina mikroorganismů vlékařské mikrobiologii však spadá do kategorie mezofilních mikrobů, jimž vyhovuje teplota 35–37 °C, tedy teplota lidského těla.

Vpřípadě nepříznivých podmínek okolního prostředí dokážou některé bakterie omezit svůj metabolismus na minimum, zredukovat cytoplazmu, místo buněčné stěny vytvořit odolnější obaly av tomto stavu setrvat roky, než budou okolní podmínky opět optimální. Tuto formu přežívání mikroorganismů vnepříznivých podmínkách nazýváme spora.

Podle vztahu kčlověku rozlišujeme mikroorganismy saprofytické, které svému hostiteli ani neškodí, ani nepomáhají. Zdrojem živin jsou pro ně odpadní látky aneživá organická hmota. Dále jsou známy mikroby symbiotické, které žijí ve vzájemném prospěchu smakroorganismem, aparazitické, jež svého hostitele poškozují, neboť žijí zjeho živin.

Patogenita neboli choroboplodnost vyjadřuje schopnost mikroba vniknout do těla, množit se vněm azpůsobit onemocnění. Jedná se oobecnou vlastnost mikroorganismů typickou pro určité druhy, avšak jeden druh mikroba může být různě patogenní vůči různým živočišným druhům. Podle stupně patogenity rozlišujeme mikroby nepatogenní, podmíněně patogenní apatogenní.

Virulencí rozumíme stupeň patogenity určitého kmene. Je to individuální vlastnost, vrámci jednoho druhu mohou být konkrétní kmeny různě virulentní. Dána je zejména invazivitou atoxigenitou.

Invazivita (pronikavost) je schopnost mikroba proniknout do tkání, kde se pak rozmnožuje asvými produkty poškozuje hostitele.

Toxigenita je schopnost mikroorganismu (bakterie) produkovat toxiny. Exotoxiny jsou látky vylučované zmikroorganismu do okolí (tedy do tkání hostitele), jsou jedovaté atkáňově specifické. Např. tetanotoxin abotulotoxin mají afinitu knervové tkáni, hemolyziny kčerveným krvinkám adifterický toxin knervovému systému asrdečnímu svalu. Jedná se oproteiny, které lze teplem nebo chemicky zbavit toxicity. Netoxické toxiny jsou nazývány toxoidy či anatoxiny alze je využít např. pro tvorbu očkovacích látek. Oproti tomu endotoxin, který je součástí výhradně gramnegativních střevních bakterií, se uvolní až po rozpadu mikroba. Jedná se olipopolysacharid anelze jej zbavit toxicity.

Pod pojmem infekční dávka se rozumí množství mikrobů potřebné kvyvolání onemocnění. Čím vyšší má mikrob virulenci, tím nižší je pak infekční dávka, což platí inaopak.

1.3Bakterie

Bakterie jsou mikroorganismy ovelikosti 0,3–25 µm, bakterie vlékařské mikrobiologii mají nejčastěji velikost 1–2 µm, lze je pozorovat ve světelném mikroskopu. Podle tvaru je můžeme rozdělit na kulovité koky atyčinky neboli bacily (obr. 1). Koky jsou buď jednotlivé, nebo vtypických uspořádáních, ato vřetízcích, shlucích či hroznech, dvojicích (diplokoky), čtveřicích (tetrády) nebo větších útvarech (pakety, obr. 2). Tyčinky (obr. 3) mohou být krátké až vláknité, rohlíkovitě zahnuté, spirálovité nebo jejich konec může být kyjovitě rozšířen. Uspořádány mohou být např. do palisád. Bakterie tvarem na pomezí mezi koky atyčinkami nazýváme kokobacily.

Obr. 1 Tvary auspořádání bakterií

Obr. 2 Uspořádání kulovitých bakterií vpakety (Sarcina maxima)

Obr. 3 Tyčinkovitá bakterie velektronovém mikroskopu (Bifidobacterium apri)

Genetická informace bakterií je obsažena

vdlouhé, dvojřetězcové cirkulární molekule DNA. Tento bakteriální chromozom organizovaný vnukleoid není žádnou membránou oddělen od cytoplazmy, není vytvořen jaderný obal. Kromě hlavního chromozomu obsahují bakterie ještě malé kruhovité molekuly DNA zvané plazmidy. Tyto struktury nejsou pro bakterii životně důležité, avšak vdaném prostředí mohou bakterii zvýhodňovat. Nesou totiž např. informaci oprodukci toxinů či rezistenci na antibiotika. Genetickou informaci obsaženou vplazmidech si mohou bakterie mezi sebou předávat. Ribozomy slouží buňce ksyntéze proteinů akromě nich již cytoplazma žádné jiné organely neobsahuje. Cytoplazmu ohraničuje cytoplazmatická membrána, která je stejného složení jako ulidských buněk, tvoří ji dvojvrstva fosfolipidů. Na vnější straně této membrány se nachází buněčná stěna, což je unikátní struktura právě ubakterií. Dále některé bakterie mohou mít pouzdro (např. pneumokok), jeden či několik bičíků sloužících kpohybu (např. Helicobacter pylori) afimbrie zvané pili, což je hustá síť krátkých vláken potřebná kpřichycení (např. gonokok ke sliznici močové trubice) (obr. 4).

Obr. 4 Stavba bakterie

Podle barvení (obr. P1) rozlišujeme bakterie grampozitivní (G+) agramnegativní (G–), malou skupinku pak tvoří bakterie, které barvením podle Grama znázornit nelze. Zda bude bakterie G+ nebo G–, určuje stavba její buněčné stěny. Grampozitivní bakterie mají buněčnou stěnu silnější zvíce vrstev peptidoglykanu (obr. P2). Stěna gramnegativních bakterií je opoznání slabší, tvořena je pouze jednou vrstvou peptidoglykanu, zato obsahuje lipopolysacharid, zvaný rovněž endotoxin. Ten může být zbuňky uvolněn až po jejím rozpadu.

Obr. P1 Bakterie znázorněné barvením podle Grama – sputum, směs bakterií

Obr. P2 G+ tyčka (Bifidobacterium apri)

Diagnostika bakteriálních infekcí

Jako klinický materiál pro potvrzení bakteriální infekce mohou být použity výtěry astěry, sputum, moč, stolice, mozkomíšní mok, krev, hnis, výplachy, zvratky, různé tkáňové tekutiny apod. Nejčastěji se jedná okultivaci na tuhých médiích, popř. spomnožením mikrobů vmédiích tekutých. Dále je možné využít světelnou mikroskopii, kdy je preparát barvený podle Grama, popř. speciálními barvicími metodami. Pro potvrzení konkrétního agens jsou kdispozici molekulárně-diagnostické metody, popř. nepřímý sérologický průkaz.

Pro léčbu většiny bakteriálních infekcí lze použít antibiotika, důležitá je však citlivost daného mikroba kvybranému preparátu.

1.3.1Fyziologická flóra člověka

Lidské tělo je osídleno odhadem 10^14 bakteriálních buněk, ato na částech těla komunikujících se zevním prostředím. Fyziologickou flóru člověk získá během porodu apo něm, složení mikroorganismů je závislé na věku, potravě iokolním prostředí. Pokožka, která je vneustálém těsném kontaktu se zevním prostředím, je osídlena Staphylococcus epidermidis, popř. Staphylococcus aureus, ato zejména ve vlhčích oblastech. Ve vlasových váčcích amazových žlázách se vyskytují anaerobní bakterie, zejména Propionibacterium acnes, jejichž přemnožení může vést kakné. Dutina ústní anosní hostí zejména stafylokoky astreptokoky, dále nepatogenní neisserie. Zpotenciálních patogenů zde mohou být Staphylococcus aureus, Streptococcus pneumoniae či Neisseria meningitidis. Povrch zubů je kolonizován velkým počtem bakterií žijících vbiofilmu avytvářejících zubní plak. Na vzniku zubního kazu se pak při nedbalé péči ochrup podílí zejména Streptococcus mutans. Horní cesty dýchací jsou osídleny viridujícími streptokoky, stafylokoky, Neisseria spp., Haemophilus influenzae, dolní cesty dýchací jsou sterilní. Vtrávicím traktu je osídlení nejbohatší, odhadem je zde 30–40 druhů bakterií, hustota osídlení stoupá od žaludku ktlustému střevu. Nízké žaludeční pH představuje účinnou antimikrobní bariéru, mohou se zde však vyskytovat acidotolerantní laktobacily astreptokoky. Helicobacter pylori, který žaludeční kyselinu dokáže neutralizovat, žije umnoha lidí bez příznaků, jeho výskyt je však spojován se vznikem žaludečních vředů inádorů. Tenké střevo je osídleno chudě, zato vtlustém střevě je přítomno až 10^11 mikrobů/1 g. Převažují anaerobní druhy (např. Bacteroides), dále Escherichia coli, Klebsiella spp., laktobacily, enterokoky aj. Ženská vagina hostí zejména Lactobacillus spp., který udržuje kyselé pH, abrání tak přemnožení jiných mikroorganismů. Vyskytuje se zde iCandida, avšak pokud se přemnoží, může vést kvulvovaginitidě.

1.4Viry

Velikost virů se pohybuje vrozmezí 24–300 nm, rozlišujeme viry malé, střední avelké. Pozorovatelné jsou pouze velektronovém mikroskopu. Viry jsou obligatorní nitrobuněční parazité, nejsou schopni rozmnožování mimo hostitelskou buňku. Nemají totiž metabolický systém pro replikaci achybí jim potřebná enzymatická výbava. Pro tyto účely využívají buňku, kterou infikují, což nazýváme biotropismus. Viry tedy mohou infikovat pouze buněčné organismy.

Genetická informace viru je obsažena buď vDNA, nebo vRNA, které jsou jednořetězcové nebo dvouřetězcové. Nukleová kyselina viru je obklopena kapsidou zproteinů, spolu tvoří komplex nukleokapsidy. Tato nukleokapsida je složena zkapsomer apodle jejich uspořádání můžeme viry dělit na polyedrické, helikoidální akomplexní (obr. 5). Podle typu nukleové kyseliny rozlišujeme viry DNA aRNA. Podle přítomnosti obalu, který může virus získat při uvolnění zhostitelské buňky, rozdělujeme viry na obalené aneobalené. Viry je možné klasifikovat také podle spektra hostitelů, ato na živočišné, které napadají zvířata ačlověka, rostlinné parazitující na rostlinách abakteriofágy napadající bakterie.

Obr. 5 Typy virů podle struktury

Životní cyklus viru

Jak již bylo řečeno, virus nemá schopnost replikace mimo hostitelskou buňku. Aby se mohl množit, musí využít její biosyntetický aparát. Po přiblížení viru kživé buňce dojde kadsorpci na její povrch, tedy ke kontaktu viru ahostitelské buňky. Daná buňka musí být pro virus vnímavá, teprve pak může dojít ke vzniku infekce. Zpravidla má taková buňka na povrchu receptory pro virus, což umožní jejich těsný kontakt. Následuje penetrace, tedy průnik virového genomu, popř. celého virionu do buňky. Uvnitř buňky dochází kobnažení virového genomu, tedy kodstranění kapsidy. Informace zakódované vnukleové kyselině viru způsobí, že hostitelská buňka začne syntetizovat nové součásti viru (nukleové kyseliny aproteiny), dochází tedy kreplikaci (množení) viru. Poté následuje kompletace avyzrání nových virionů, načež jsou uvolněny zhostitelské buňky, aby mohly infikovat buňky další, acelý proces se opakuje.

Bránou vstupu virové infekce do organismu jsou většinou slizniční buňky, vnichž následně dochází kprimárnímu pomnožení avzniká primární virémie. Je-li překročena kapacita obrany organismu, dojde ksekundární virémii, při níž se virus šíří krví kcílovým orgánům avzniká systémová infekce.

Obranné mechanismy proti virovým infekcím jsou jednak nespecifické, knimž řadíme komplement, NK-lymfocyty (přirození zabíječi) azejména makrofágy, aspecifické, kdy plazmatické buňky produkují imunoglobuliny (Ig) třídy IgM, IgG aIgA.

Diagnostika virových infekcí

Pro potvrzení virové infekce lze využít přímou či nepřímou diagnostiku. Materiál, který lze pro průkaz použít, může být např. plná krev, plazma, sérum, moč, stolice, mozkomíšní mok, výplachy ivzorky tkání. Kpřímým metodám řadíme např. elektronovou mikroskopii, dále kultivaci na buněčných kulturách nebo kuřecích embryích, detekci virového antigenu pomocí přímé imunofluorescence aenzymové imunoanalýzy (ELISA), popř. průkaz specifických sekvencí virové nukleové kyseliny např. pomocí polymerázové řetězové reakce (PCR).

Léčba virových infekcí je většinou symptomatická, tedy léčba příznaků. Proti některým původcům můžeme použít specifická antivirotika.

1.5Priony

Priony jsou bílkovinné částice postrádající genetickou informaci ve formě nukleové kyseliny. Jsou velmi malé (menší než 100 nm) aodolné vůči teplu, dezinfekčním prostředkům izáření. Množí se pomalu, pro tato onemocnění je typická dlouhá inkubační doba. Prionové onemocnění vzniká změnou normálního prionového proteinu, který se běžně vyskytuje na nervových buňkách. Priony způsobují neurodegenerativní onemocnění mozku, typickým příkladem byl kuru popsaný ukanibalistického kmene Fore na Nové Guinei. Dalšími nemocemi způsobenými priony jsou např. Creutzfeldtova-Jakobova nemoc nebo bovinní spongiformní encefalopatie (známá spíše pod zkratkou BSE).

1.6Houby

Houbami se zabývá obor mykologie, mezi houby řadíme plísně akvasinky. Je popsáno více než 70 000 druhů, avšak pouze asi u300 znich byla prokázána patogenita vůči lidem či zvířatům. Způsobují onemocnění zvané mykózy, které lze léčit antimykotiky (tab. 1).

Tab. 1 Antimykotika

Skupina

Podskupina

Zástupci

Poznámka

polyenová

amfotericin B, nystatin

nepůsobí na dermatofyta

azolová

imidazolová

ketokonazol, mikonazol, klotrimazol

široké spektrum

triazolová

flukonazol, itrakonazol, vorikonazol

účinnější než imidazoly, minimální NÚ

alylaminy

terbinafin, naftifin

hlavně na dermatofytózy

echinokandiny

anidulafungin, mycafungin, caspofungin

na invazivní mykotické infekce

1.6.1Plísně

Plísně (obr. 6) jsou mnohobuněčné mikroorganismy, jejichž základní stavební jednotkou jsou hyfy. Jsou to velmi jemná atenká vlákna, která tvoří spletitou síť zvanou mycelium. Pokud jsou buňky od sebe oddělené, jedná se oseptované mycelium, vopačném případě je mycelium neseptované. Každé mycelium má dvě části, ato vzdušnou, která vyrůstá nad povrchem, avegetativní, která vrůstá do půdy. Vzdušné mycelium je velmi křehké, snadno dojde kjeho porušení anáslednému vdechnutí.

Plísně nejčastěji způsobují povrchové mykózy postihující povrchovou vrstvu kůže, kožní adnexa anehty. Původce povrchových mykóz můžeme souhrnně označit jako dermatofyta, mezi něž řadíme např. Trichophyton, Microsporum, Epidermophyton. Infekce se přenáší přímým kontaktem nebo nepřímo kontaminovanými předměty.

Plísně však mohou způsobit isystémové mykózy, ato zejména uosob soslabenou imunitou (např. hematoonkologičtí či imunosuprimovaní pacienti). Může se jednat oplísně zrodu Aspergillus, Mucor, Fusarium aj.

Obr. 6 Plíseň

1.6.2Kvasinky

Kvasinky jsou oproti plísním jednobuněčné mikroorganismy oprůměrné velikosti 10 µm. Množí se pučením. Způsobovat mohou povrchové mykózy, zejména voblasti pochvy, kde přemnožením kvasinek může vznikat vulvovaginitida, adutiny ústní. Zde je typické kvasinkové onemocnění zvané soor (moučnivka), kněmuž jsou náchylní zejména pacienti na terapii inhalačními kortikoidy, proto se po jejich aplikaci doporučuje výplach dutiny ústní. Nejčastěji vyskytující se kvasinkou vnašich podmínkách je Candida albicans, opoznání méně je zastoupena Candida glabrata nebo Candida tropicalis.

Ksystémovým mykózám jsou náchylní zejména imunokompromitovaní pacienti (např. nemocní AIDS). Ti jsou často postiženi mikroorganismem kvasinkovitého typu Cryptococcus neoformans.

1.7Parazité

1.7.1Prvoci (Protozoa)

Prvoci jsou jednobuněčné mikroorganismy ovelikosti 2–100 µm. Protozoální infekce se vyskytují celosvětově, avšak nejčastější jsou vtropických asubtropických oblastech. Učlověka parazitují zejména ve střevě, játrech, krvi, kůži, centrálním nervovém systému (CNS) aurogenitálním traktu.

Giardia lamblia je bičíkovec parazitující ve střevě. Cysty jsou vylučovány stolicí, zdrojem nákazy je nejčastěji člověk. Přenáší se přímo nebo kontaminovanou vodou, popř. potravinami. Až 90 % nákaz je asymptomatických, při manifestaci se projeví bolestmi vnadbřišku, plynatostí avodnatým průjmem bez teplot. VČR je ročně hlášeno několik stovek případů.

1.7.2Červi (Helmintes)

Červi jsou mnohobuněční parazité, řazení do dvou kmenů – oblí červi (Nemathelmintes) aploší červi (Plathelmintes). Vyvolávají onemocnění zvané helmintózy, které je možné léčit antihelmintiky.

Kosmopolitně rozšířeným parazitem zkmene ploštěnců je Fasciola hepatica (motolice jaterní) parazitující ve žlučových cestách savců. Její vývojový cyklus probíhá přes mezihostitele, jimiž jsou vodní plži. Infekce tímto parazitem se označuje jako fasciolóza.

Obr. 7 Aeskulap – znak lékařství

1.7.3Členovci (Arthropoda)

Obr. 8 Klíště

1.8Mikrobiologická diagnostika

1.8.1Odběr biologického materiálu

Obr. 9 Lahvičky pro hemokultivaci

■zvratky

■tělní tekutiny získané punkcí

1.8.2Mikroskopie

Obr. 10 Světelný mikroskop

1.8.3Kultivace

Obr. 11 Agarové půdy

1.8.4Sérologie

1.8.5Další metody

1.9Antibiotika

Skupina

1.9.1Rezistence

1.9.2Vyšetření citlivosti

Postup

Table of Contents

1 Mikrobiologie

1.1 Obor mikrobiologie

1.2 Obecné vlastnosti mikroorganismů

1.3 Bakterie

1.3.1 Fyziologická flóra člověka

1.4 Viry

1.5 Priony

1.6 Houby

1.6.1 Plísně

1.6.2 Kvasinky

1.7 Parazité

1.7.1 Prvoci (Protozoa)

1.7.2 Červi (Helmintes)

1.7.3 Členovci (Arthropoda)

1.8 Mikrobiologická diagnostika

1.8.1 Odběr biologického materiálu

1.8.2 Mikroskopie

1.8.3 Kultivace

1.8.4 Sérologie

1.8.5 Další metody

1.9 Antibiotika

1.9.1 Rezistence

1.9.2 Vyšetření citlivosti