مواضيع المحاضرة: Mycobacterium, Actinomyceres, Nocardia and Spirochetes
background image

 

 

Filamentous Bacteria 

 

     These are referred to as"higher bacteria".A few are of medical interest as 

pathogens and some produce antibiotic.

 

 

Mycobacterium 

They are long rod-shaped, non-spore forming, nonmotile, aerobic bacteria, G

+

 

but don’t stain readily due to lipid- rich cell wall. They resist strong decolorization 

by  acid  +  alcohol  and  so  called  “Acid  fast”  bacilli.  They  are  Mycobacterium 

tuberculosis and Mycobacterium leprae (Figure 1). 

 

 Mycobacterium tuberculosis Tubercle bacillus 

Morphology  

The  bacteria  is  straight  or  slightly  curved  rod,  arranged  singly  or  in  groups, 

non  motile,  non  spore  forming  and  non  capsulated.  It’s  not  colored  by  Gram 

stainAFS + due to mycolic acid. It’s aerobic, grow slowly (generation time is 14-

15 hrs) colonies on selective media,Lowenstein  Jensen medium (LJM)( containing 

egg yolk and starch ) appear in 2-6 weeks . Its more resistant to drying and chemical 

disinfectants. They killed by= 60

C for 20 min or at moist heat at 100

or sunlight 

in 2hs or by iodine in 5 min or 80% ethanol in 2-10 min or 5% of phenol solution in 

24 hs( but it can survive in sputum for 20-30 hs even in sunlight). 

  


background image

 

 

Antigentic structure  

1-  Group specificity due to polysaccharides.  

2-  Type specificity due to protein Ag used for tuberculin test. 

  

Pathogenesis and clinical significances 

The  basis  of  virulence  is  unknown,  it 

doesn’t 

produce 

toxin 

but 

bacillus 

components  may  posses  different  biological 

activities  influencing  pathogenesis,  allergy 

and  immunity  in  disease.  Disease  is  divided 

into various stages (Figure 2): 

 1-Primary  Tuberculosis 

Result  when  a 

person  becomes  infected  for  the  first  time 

aerosolized  bacteria  from  a  person  with 

active tuberculosis are inhaled and the bacilli 

reach  the  alveoli  and  causes  the  infection 

(Figure  3).  It    multiply  slowly  and  

phagocytized by macrophages but  unable to 

destroy the bacilli.  

Many 

bacilli 

are 

carried 

by 

macrophages 

  lymph  nodes.  Phagocytosis 

stimulates  the  development  of  cell-mediated 

immunity  against  the  M.  Ags 

  a  brisk 

reaction  occurs  with  activated  macrophage 

around  the  focus  of  M.  growth.  M.  growth 

slowly  inside  the  macrophage  and  a  scar 

tissue  barriers  from  around  the  bacilli.  This 

nodule  of  scar  tissue  and  cell  is  called  Tubercle,  at  this  phage  of  the  disease,the 

patient  develops  a  +  skin  reaction.Tubercle  provides  a  niche  of  dead  tissue  that 

protect the bacilli from host defense mechanism. 

 Primary stage of the disease is usually without clinical symptoms and from 

this point the disease may enter anyone of the following: 

A. Healing 

 the infection may be completely and the M. destroyed the primary 

response.  At  this  stage,  healing  by  receiving  complete  chemotherapy, 

without any symptoms in patient, but he would have + skin reaction. 


background image

 

 

 

 

 


background image

 

 

B.  Disseminated  Tuberculosis 

  In  young  children  and/or  immunologically 

impaired individuals  the infection spreads  from the primary site of multiplication 

into  blood  and    may  be  seeded  throughout  the  body,  so  hypersensitivity  develops 

and  numerous  small  tubercles  are  formed,  this  called  “Miliary  Tuberculosis”. 

The death rate is high in this case.  

C. Latent – Dormant Tuberculosis 

 a  result of primary pulmonary tuberculosis, 

in which a secondary foci develops around the initial foci and in   lymph nodes . The 

bacteria  may  remain  inside  these  tubercles  for  many  years  for  life  time  of  patient. 

During  this  stage,  the  activated  host  defense  mechanism  prevent  the  bacteria 

from spreading to other part of the body, and the environment inside the tubercle 

protect  the  bacilli  from  defense  as  a  trace  for  life  time  of  person.So  person  in  this 

stage remains + skin reaction but tubercles are not large enough to be seen by x-

ray.  

2- Secondary tuberculosis (Active adult type) 

 This may develop as a direct by 

extension  of  the  primary  stage  or  indirect  by  reactivation  of  the  dormant  lesion  in 

case  of  young  adult  and  immunocompromised  person,  also  in  elderly  person, 

alcoholics  with  diabetes.  The  dormant  tubercle  begins  to  expand  in  size  with 
enlarged central area of dead tissue which causes “Caseous necrosis”(cheesey–dead 
– tissue) they fibrous and calcified walls of the tubercle then form an air-filled cavity 
in  which  the  bacilli  continue  to  grow.  At  this  phage  of  the  disease,  healing  or 

treatment  is  difficult  ,the  cavity  wall  forms  a  barrier  against  chemotherapeutic  as 

well  as  body  defense  mechanisms.  Surgical  removal  of  such  cavities  is  necessary 

before  chemotherapy  can  be  effective  .Without  treatment,the  tubercle  lesion  may 

continue to expand consume the normal tissue until death results. 

 

Transmission 

Skin  test  demonstrate  that  90%  of  the  population  was  infected  with 

M.tuberculosis, developed disease symptoms. Host  factors play a  great  role  in the 

outcome  of  infection  by  this  organism.  M.tuberculosis  is  usually  found  only  in 

humans and the bacilli may be disseminated by airborne route from the patient. 

 

Laboratory identification 

     Diagnosis  by: 

1-  The  skin  test:  rapid  inexpensive  procedure  for  screening  a  large  number  of 

persons.  Its  high  specific  delayed  type  hypersensitivity,  can  be  demonstrated  by 

injection of an Ag from the bacillus into the skin (intradermal injection). This Ag is 
called “  Tuberculin” supplied as old tuberculin (OT) or purified protein derivative 


background image

 

 

(PPD). Skin read after 48hs after testing redness swelling area (10 mm) in diameter 

consider  a  strong  +  test.  This  test  shows  that  person  has  been  exposed  to  the 

disease and  has  the  primary  stage without  distinguishing  between  the  different 

stages of tuberculosis.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 2-Chest X-Ray: used to those who have skin test + or to improve the extent of tissue 

damage in previously, and diagnosed cases of active or dormant tuberculosis.  

3-  Bacteriologic  test  by  Ziehl-Nelsson  method  (Acid  Fast  stain)  :  diagnosis  of 

active  tuberculosis  .  Sputum  is  collected  and  treated  with,  NaOH  (to  kill  other 

organisms)  and  N-acetyl  cysteine  (which  digests  the  mucus).  Then  centrifugation 

samples (concentrated the  M. in sputum)  and from sediment make smear stained by 

Acid Fast stain so the appearance of red bacilli = acid fast +  gives rapid  diagnosis. 

Cultured on LJM confirms the diagnosis. Nucleic acid probes can be used .  

 

Treatment and prevention 

 A  combination of Isoniazid (INH) + rifampin +  pyrazinamide  + ethambutol 

(EMB) or  streptomycin    were used for 6-24 months. 

Prevention by diagnosis of active cases, which is the most important phase in 

the control of tuberculosis  by 1 skin tests ( all possible contacts who share common 

environment air at home or work)  . 2 vaccinations (vaccine containing an attenuated 

M. bovis mutant known as“Bacillus Calmette– Guerin(BCG)3  Follow  up  x  ray.  4 

sputum  with  AFS  are  used.  5  Isoniazid is used  for  individuals  who  are  tuberculin 

+ve but asymptomatic . 

  

 


background image

 

 

 

Mycobacterium leprae 

It  causes    leprosy.  This  bacteria  shares  many  characteristics  with  M. 

tuberculosis  (  AFS+,  induces  hypersensitivity  and  multiplies  slowly).  Leprosy  is 

referred  to  as  [Hanson’s  disease]  (Hanson  1874  made  the  first  reliable  causal 

association  between  bacterial  agent  and  human  disease).  It  can’t  cultivated  on 

artificial  media,  some  growth  occurs    mouse  and  armadillos(  used  in  experimental 

laboratory studies of leprosy). 

 

Pathogenesis  and clinical disease 

Leprosy  is  transmitted  from  person  to  person  under  condition  of  poor 

sanitation and may enter the body via the respiratory tract or skin lesions.Incubation 

period  extent  to  about  [20  years].  The  major  growth  of  the  bacilli  occurs  at  low 

temperature  body  tissue,  in  nose,  ears  and  skin.  The  leprosy  bacilli  are  easily 

phagocytized  but  not  destroyed,  and  growing  in  a  large  number  inside  the 

macrophage, nerves are also susceptible to infection, so early symptoms of leprosy is 

the  lacking  of  feeling  over  an  area  of  body  [Anesthesia].  Two  forms  of  leprosy  are 

seen (Figure 4):  

1.Tuberculoid  leprosy:  is  less  severe  ,also 

associated with a normal immune  response that 

causes  granulation  type  lesion.  Bacilli  in  the 

lesion  are  spares,  with  less  tissue  damage,  and 

response  to  therapy  is  better.  Overall  leprosy 

is slowly progressing disease, death results  after 

many years  associated with secondary infections. 

2.Lepromatous  leprosy:    is    severe  and 

characterized  by  large  nodular  lesion.  In  this 

form,  impaired  of  immune  response  occurs,  that 

limiting  the  formation  of  granulation  [Scar 

tissue],not response to therapy. 

 

Laboratory identification 

Microscopic  examination  of  fluid  from  the 

lesion  to  demonstrate  (AFS+).  Skin  test:  using 

Lepromin Ag . 

 

Treatment  

Sulfones, which are related to sulfonamides are 

effective for months to years(Figure 1).  


background image

 

 

Actinomycetes 

Actinomycetes  are  a  group  of  filamentous,  branching,  G  +    fragment  into 

slender rods.  They superficially  resemble fungi  on morphologic  grounds,  but  as 

bacterial size. They are free-living in soil  related to Corynebacteria Mycobacteria 

and  Streptomycetes 

 

 Actinomyces  israelii, Arachnia  propionica 

A. israelii and A. propionica are part of the normal oral and intestinal flora 

in humans.  

 

 Clinical significance 

Actinomycosis  is  an  opportunistic  infection.  The  infection  is  initiated  by 

accidental  introduction  of  organisms  into  the  underlying  soft  tissue  during 

conditions  of  sufficient  anaerobiasis  to  support  their  growth.  About  half  of  the 

cases  have  a  cervicofacial  location,  and  are  associated  with  poor  dental  hygiene 

and/or  tooth  extraction.  Other  cases  involve  the  lung  and  chest  wall,  cecum, 

appendix, abdominal wall, and pelvic organs. The lesion (mycetoma) begins as a 

hard,  red,  relatively  non  tender  swelling  that  develops  slowly,  becomes  filled  with 

liquid,  and  ruptures  to  the  surface,  discharging  quantities  of  pus.  It  also  spreads 

laterally, draining pus through several sinus tracts. 

 

Laboratory identification 

Microscope  examination= by  the presence of "sulfur granules"(small firm  

yellowish  particles  do  not  contain  sulfur)  in  the  draining  pus  .These  appear  as 

microcolonies  composed  of  filaments  of  the  organism  embedded  in  an  amorphous, 

eosinophilic material thought to be antigen-antibody complexes. Acid fast stain +. 

Macroscope    examination  =anaerobic  on  enriched  media  such  as 

thioglycollate broth or blood agar. Growth is slow  requiring 10-14 days . Catalase - . 

 

 

Treatment and prevention 

Penicillin  G  is  the  treatment  of  choice,  although  a  number  of  antibiotics 

(clindamycin,  erythromycin,  and  tetracycline)  for  weeks  to  months,  and  may  be 

accompanied by surgical debridement and/or drainage. Its not resistant to penicillin.      

Prevention by good oral hygiene. 

 

  


background image

 

 

                                          Nocardia  

 

      Nocardia  are aerobic soil organisms. Infections of humans and domestic 

animals are opportunistic and not transmissible from person to person but by inhaled 

or contamination of skin wounds. Its include  Nocardia asteroides, Nocardia 

brasiliensis. 

 

Clinical significance 

The common presentation of human nocardiosis is a  pneumonia . The  brain 

and kidneys is the   common secondary  locations.  Common predisposing  conditions 

are immunosuppression associated with lymphoma or other malignancy or with 

drugs.  

 

Laboratory identification

 

Microscope    examination  =  G  +  but  irregularly  staining,  branched 

filaments. They do not form sulphur granules,  weakly AFS+ after decolorization 

with  1%  sulfuric  acid  alcohol,  but  fully  decolorize  with  the  routine  Ziehl- 

Neelsen procedure (AFS -).  

Macroscope  examination strictly aerobic. They grow slowly on a variety 

of simple media (such as fungal media without antibiotics) and on   blood agar. 

Catalase + . 

 

Treatment 

The sulfonamides such as sulfamethoxazole, with or without trimethoprim, are 

the  drugs  of  choice  for  prolonged  therapy  .Surgical  drainage  of  the  lesions  is 

important. Its  resistant to penicillin. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


background image

 

 

Spirochetes 

 

Spirochetes are, long, slender, flexible spiral rod, G – that have characteristic 

corkscrew  or  helical  shape,  highly  motile  by  bundles  of  endoflagella  "axial 

filaments" located between the cell wall and the outer sheath of the  bacteria(not  by 

flagella). 

Treponema pallidum 

Syphilis  is  a  sexually  transmitted  disease  caused  by  it  .The  outer  surface    is  

proteins,  and  the  organism  is  weakly  antigenic.  T.  pallidum  appears  to  produce 

neither  endotoxins  nor  exotoxins,  secrete  hyaluronidase  for  dissemination  of  the 

organism. 

 

 

Pathogenesis 

Transmission by sexual contact or transplacentally (congenital syphilis). The 

organism  enters  the  body  through  a  break  in  the  skin,  or  by  penetrating  mucous 

membranes, such as those of the genitalia. 

 

Clinical significance 

1-  Syphilis:    occurs  in  three  stages  (Figure  2):  the  primary  stage  (chancre)    =is  a 

hard genital or oral ulcer that develops at the site of inoculation. The average period  

is  about  three  weeks.  This  primary  lesion  heals  spontaneously,  but  the  organism 

continues  to  spread  throughout  the  body  via  the  lymph  and  blood  with 

asymptomatic. 

 


background image

 

 

      Period  as  long  as  24  weeks,  followed  by  the  secondary  stage(rash  )=is  the 

appearance of a red  rash on  any part of the body ( the palms of the hands and soles 

of the feet), causing hepatitis, meningitis, nephritis, or chorioretinitis.  

    Upon  healing  of  the  secondary  lesions,  the  disease  enters  a  latent  period 

(nosymptoms)  =  is  without  symptoms    can  last  for  many  years.  Forty  percent  of 

infected  individuals  progresses  to  a  tertiary  stage  (gummas  of  skin)  =is  the 

degeneration  of  the  nervous  system,  cardiovascular  lesions,  and  granulomatous 

lesions in the liver, skin, and bones.  

 

 

2-Congenital  syphilis:  T.  pallidum  can  be  transmitted  through  the  placenta  to  a 

fetus after the first ten to fifteen weeks of pregnancy. Infection can cause death and 

spontaneous  abortion  of  the  fetus  or  cause  it  to  be  stillborn,  which  develop  a 

condition  "similar  to  'secondary  syphilis,  including  a  variety  of  central  nervous 

system (CNS) and structural abnormalities. 

 

3-Other  treponemal  infections:  Three  geographically  localized  treponemal 

diseases closely mimic syphilis. Unlike syphilis, direct skin contact, crowded living 

conditions,  and  poor  hygiene  contribute  to  the  spread  of  these  diseases.  Sexual 

contact  is  usually  not  the  mode  of  transmission,  and  congenital  infections  occur 

rarely if at all. 

 

 

Laboratory identification 

The primary and secondary lesions can be detected

Microscopic  examination  =  by  (1)  immunofluorescent  stain  (2)dark-field 

microscope to see the motile (fig.1). T. pallidum is so thin ,that it cannot be observed 

by  light microscopy, cannt be seen by Gram stain smear.  

T.  extremely  fastidious  and  fragile,  cannot  be  cultured  routinely  in  the 

laboratory, sensitive to disinfectants, heat, and drying.  


background image

 

 

Serologic  tests    =  by  (1)  antitreponemal  antibodies,    are  more  specific  to  

treponemal surface proteins, remain positive during and after  treatment so not useful 

for monitoring therapy.  

(2)  nontreponemal  antibodies    or  cardiolipin-based  tests  (reagin),that  are 

directed against normal phospholipid components  such as cardiolipin

 

of mammalian 

membranes,  are  less  specific  and  liable  to  give  more  false-positives.  They  are, 

nevertheless, useful in screening and for monitoring therapy because tests for reagin 

become negative about one year after successful treatment. 

 

Treatment and prevention 

Penicillin  is  curative  for  primary  and  secondary  syphilis.  In  cases  of  patient 

sensitivity  to  penicillin  ,  erythromycin  or  tetracyclines  may  also  be 

effective(Figure1).  

 Prevention depends on (1)safe sexual practices  (2) treatment of the pregnant 

mother with antibiotics prevents congenital syphilis. 

 




رفعت المحاضرة من قبل: Dunya Isam
المشاهدات: لقد قام 6 أعضاء و 144 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل