UIB Universitat de les Illes Balears Máster Interuniversitario en MICROBIOLOGÍA AVANZADA DESCRIPTOR DE LA ASIGNATURA Ficha técnica Asignatura Nombre de la asignatura: Mecanismos de patogenicidad microbiana Tipo: Optativa Nivel: Postgrado Curso: Primero Semestre: Segundo Horario: Ver cronograma Máster Interuniversitario en Microbiología Avanzada Idioma: Castellano, catalán, capacidad de comprensión lectora en inglés. Profesorado Profesor/a responsable Nombre: Dr. Sebastián Albertí Contacto: [email protected] Prerrequisitos: Demostrar conocimientos fundamentales (al nivel de estudios de grado) en bioquímica y biología molecular, genética, biología celular, microbiología, fisiología animal y vegetal, y química. Número de créditos ECTS: 5 Horas de trabajo presencial: 40 Horas de trabajo autónomo: 85 Descriptores: Mecanismos que facilitan la entrada de las bacterias en el hospedador: asociación, adhesión, invasión o penetración. La multiplicación bacteriana en el interior del hospedador: la paradoja del hierro. Resistencia bacteriana. Mecanismos de defensa humoral: inmunoglobulinas y complemento. Mecanismos de defensa celular: fagocitosis. Mecanismos bacterianos para provocar daño en el hospedador: exotoxinas y tipo III de secreción. Uso de moléculas bacterianas como vacunas en diferentes formas. Utilización de genes que las producen como vacunas de ADN. Competencias de la asignatura Específicas: E2- Adquirir y habituar al alumno en el manejo de las distintas técnicas inmunológicas. E4- Aplicar procedimientos metodológicos para el estudio de los antimicrobianos. E5- Conocer las estrategias (mecanismos de patogenicidad) de los microorganismos para escapar del sistema inmune y provocar infección y entender las aplicaciones terapéuticas de dicho conocimiento. Genéricas: G1- Proporcionar al alumno de una visión integrada de los microorganismos, de sus propiedades biológicas y de su papel y aplicaciones en sanidad. 1 G2- Adquirir conocimientos en microbiología y comprensión de los mismos superiores a los obtenidos en sus grados de procedencia, proporcionándoles elementos suficientes para el desarrollo y/o la aplicación de ideas, incluso en el ámbito de la investigación. Contenidos 1. Generalidades. Las principales vías de entrada de microorganismos. Flora autóctona: papel en la defensa. Tipo de infecciones y su relación con la colonización microbiana. La colonización microbiana: conceptos de asociación, adhesión, invasión y penetración. Teorías para explicar la colonización microbiana. Metodología por el estudio de la colonización microbiana: marcadores traza utilizados. Animales axénicos: ventajas e inconvenientes. 2 La asociación: estudio y ejemplos característicos. Adhesión: atando y receptor. Los ligandos microbianos proteicos con forma: fimbrias. Los ligandos microbianos proteicos sin forma. Los ligandos microbianos lipídicos. Regulación genética de la expresión de los mencionados ligandos: fimbrias tipo 1, fimbrias tipo IV y cápsulas. Los receptores de la célula eucariota: tipo y estudio de los mismos. 3. Invasión y penetración. El modelo de Shigella y su plásmido. Tipo de mecanismos invasivos. Transferencia horizontal del mecanismo de invasión. Islas de patogenicidad: su importancia dentro de los genomas bacterianos secuenciados completamente. 4. La defensa humoral. Inmunoglobulinas: tipo y su papel en la defensa. El complemento: tipo de activación y sus efectos opsonizadores y de lisis. El complemento y bacterias grampositivos. El complemento y bacterias gram-negativos. El complemento y otros microorganismos (virus, protozoos y hongos). 5. Elementos minoritarios de la defensa humoral: el factor CRP, la fibronectina, la lisozima y aglutininas. El papel de las moléculas que capturan hierro (transferrinas y lactoferrinas) y su relación con la defensa humoral por localización. Defensa humoral en suero. Defensa humoral en secreciones. Otras localizaciones de la defensa humoral. 6. Resistencia de los microorganismos patógenos al complemento. Presencia de superficies adicionales en la estructura microbiana: polisacáridos y proteínas. La descomplementación. La reducción en la opsonización. Enfermedades relacionadas con carencia de glucoproteinas complementarías. 7. Resistencia de los microorganismos patógenos a las inmunoglobulinas. El secuestro de inmunoglobulinas por parte de microorganismos: elementos implicados. La degradación de inmunoglobulinas: su papel en la infección de mucosas. Inmunosupresión y inmunodepresión. 8. Resistencia de los microorganismos patógenos a la defensa humoral de forma global. La persistencia en órganos con carencia de defensa humoral. El parecido antigénico. El cambio antigénico. Procesos microbianos relacionados con la captura de hierro. Producción de sideróforos. Biosíntesis de moléculas que capturan hierro. Elaboración de enzimas líticos (rotura del grupo hemo). 9. La defensa celular. Tipo de células fagocitarias. La fagocitosis como elemento fundamental pero no único en defensa celular. La eliminación de microorganismos durante la fagocitosis. El papel de las interleukinas. El papel de los anticuerpos específicos. El interferón. 10. Resistencia de los microorganismos patógenos a la defensa celular. Mecanismos para evitar la fagocitosis. Los hongos y micoplasmas. Mecanismos para escapar al fagosoma. Mecanismos frente a lisosomas. Producción de enzimas específicas para evitar los hidróxidos y superóxidos. El caso específico de Legionella pneumophila. Consecuencias del crecimiento en macrófagos. 11. Mecanismos de microorganismos patógenos por provocar daño al huésped. Las toxinas microbianas: endo y exotoxinas. Caracterización de la endotoxina en bacterias gramnegativas. Clasificación de las exotoxinas según su actividad biológica y estructura química. 2 El tipo III de secreción como ejemplo de efecto tóxico. La inflamación como proceso dual: recuperación o daño. 12. Vacunas: su elaboración según los mecanismos de patogenicidad. Tipos de vacunas. La vacuna ideal y las contraindicaciones en los diferentes tipos de vacunas. Las vacunas de ADN. Las vacunas de péptidos sintéticos. Los adjuvantes: tipos, ventajas e inconvenientes. 13. Nuevas metodologías para el estudio de los mecanismos moleculares de virulencia microbiana. Estudio del patógeno in vivo. Detección de genes expresados in vivo (sistema IVET). Identificación de genes que condicionan virulencia (sistema STM). Sistemas de regulación genética global que condicionan la virulencia microbiana. Utilización de nuevos compuestos diseñados para la inactivación de genes que condicionan la virulencia microbiana. Metodología y plan de trabajo del estudiante 1. Metodología de aprendizaje: Clase presencial Trabajo presencial/ autónomo: 10/50 Uso del aprendizaje virtual (e-learning): Sí Tipo de agrupación: Todos los alumnos 2. Metodología de aprendizaje: Laboratorio Trabajo presencial/ autónomo: 25/10 Uso del aprendizaje virtual (e-learning): Sí Tipo de agrupación: Parejas 3. Metodología de aprendizaje: Tutorías Trabajo presencial/ autónomo: 2/0 Uso del aprendizaje virtual (e-learning): No Tipo de agrupación: Grupos de cuatro alumnos 4. Metodología de aprendizaje: Estudio teórico Trabajo presencial/ autónomo: 0/25 Uso del aprendizaje virtual (e-learning): Sí Tipo de agrupación: Individual 5. Metodología de aprendizaje: Evaluación Trabajo presencial/ autónomo: 3/0 Uso del aprendizaje virtual (e-learning): No Tipo de agrupación: Individual Criterios, instrumentos de evaluación y contrato Criterios de evaluación: Se evaluará el conocimiento de las estrategias (mecanismos de patogenicidad) de los microorganismos para escapar del sistema inmune y provocar infección y entender las aplicaciones terapéuticas de dicho conocimiento. Así mismo, se evaluará la adquisición y manejo por parte del alumno de las distintas metodologías para el estudio de los antimicrobianos, así como el manejo de diferentes técnicas inmunológicas. La asistencia a las sesiones prácticas es obligatoria para superar la asignatura. Es preciso aprobar el examen final para superar la asignatura. Instrumentos de evaluación: Examen escrito con contenidos del programa teórico y práctico. Seguimiento diario del cuaderno de laboratorio. Seguimiento de las clases teóricas. 3 Criterios de calificación: Examen escrito con contenidos del programa teórico y práctico, 75%. Seguimiento diario del cuaderno de laboratorio, 20%. Seguimiento de las clases teóricas, 5%. La evaluación se organiza mediante contrato: No Bibliografía, recursos y anexos LIBROS ABBAS, K.A., POBER, J.S. y LICHTMAN, AH. 2003. Cellular and molecular immunology. McGrawHill. Nueva York. AYOUB, E.M., CASSELL, G.H., BRANCHE, W.C. y HENRY, T.J. 1990. Microbial Determination of Virulence and Host Response. ASM. Washington. DAVIS, B.D., DULBECCO, R., EISEN, H.N. y GISNBERG, H.S. 1997. Tratado de Microbiología. Salvat SA. Barcelona. DORMAN, C.J. 1994. Genetics of bacterial virulence. Blackwell Scientific Publications. Londres. EVANS, A.S. y FELDMAN, H. 1991. Bacterial Infections of Humans. Epidemiology and Control. Plenium Press. Londres. ISENBERG, H.D. 2004. Clinical microbiology. Procedures Handbook. ASM. Washington. KREIER, J.P. y MORTENSEN, R.F. 2001. Infection, Resistance and Immunity. ASM. Washington. MANDELL, G.L., BENNETT, J.E. y DOLIN, R. 2000. Principles and practice of infectious diseases. Churchill-Livingstone. NW. MIMS, C.A., PLAYFAIR, J.H.L., ROITT, I.M., WAKELIN, D. y WILLIAMS, R. 1993. Vaccination. Mosby. Londres. MISS, C., IMMOCK, N., NASH, A. y STEPHEN, J. 1995. (4ª ed). Mims' Pathogenesis of Infectious Diseases. Academic Press. Londres. MURRAY, P.R. 2002. Microbiología médica. Mosby España. Madrid. PUMAROLA, A., RODRÍGUEZ TORRES, A., GARCÍA RODRÍGUEZ, J.A. y PIEDROLA ANGULO, G. 1999. Microbiología y parasitología médicas. Masson. Barcelona. ROITT, I.M. 2001. Essential Immunology. Blackwell scientific. Oxford. ROTH, J.A. 1995. Virulence Mechanisms of Bacterial Pathogens. ASM. Washington. SALYERS, A. A. y WHITT, D.D. 2001. Bacterial pathogenesis. A molecular approach. ASM. Washington. RYAN, K.J.y RAY, C.G. 2004. Sherris medical microbiology. An introduction to infectious diseases. Elsevier. Nueva York. SUSSMAN, M. 1997. Escherichia coli: Mechanisms of virulence. Cambridge University Press. Cambridge. TORTORA, G.J., FUNKE, B.R. y CASE, C.L. 2004. Microbiology: An introduction Pearson Education Inc. Benjamin Cummings. Menlo Park. CA. REVISTAS (accesibles en línea desde la biblioteca de la UIB) DIAGNOSTIC MICROBIOLOGY AND INFECTIOUS DISEASES. Elsevier Science Publishers. Nueva York. EUROPEAN JOURNAL OF CLINICAL MICROBIOLOGY AND INFECTIOUS DISEASES. Vieweg Sohn Verlag. Wiesbaden. INFECTION AND IMMUNITY. American Society for Microbiology. Washington INVESTIGACION Y CIENCIA. Prensa Científica, S.A. Barcelona 4 JOURNAL OF CLINICAL MICROBIOLOGY. American Society for Microbiology. Washington. JOURNAL OF INFECTIOUS DISEASES. University Chicago Press. Chicago. JOURNAL OF MEDICAL MICROBIOLOGY. Churchill Livingstone. Edinburgo. LA RECHERCHE. Societé des Éditions Scientifiques. París. MOLECULAR MICROBIOLOGY. Blackwell Scientific Publications. Oxford. MUNDO CIENTIFICO. Ed. Fontalba, S.A. 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