Microbial Meningitis

85
MIKROBA PENYEBAB INFEKSI SISTEM SARAF Riyani Wikaningrum Bag. Mikrobiologi Fak. Kedokteran Univ. YARSI

Transcript of Microbial Meningitis

Page 1: Microbial Meningitis

MIKROBA PENYEBABINFEKSI SISTEM SARAF

Riyani WikaningrumBag. Mikrobiologi Fak. Kedokteran

Univ. YARSI

Page 2: Microbial Meningitis

Infeksi Mikroba pd SSP

• Diawali dengan kolonisasi mukosa (saluran nafas atas atau gastrointestinal) menyebar melalui peredaran darah, menembus blood brain barrier dan menyebar ke cairan serebrospinal

• Invasi ke SSP melalui saraf perifer bisa terjadi (retrograd) misal pada gol virus Herpes dan virus rabies

• Invasi lokal (perkontinyuitatum); misal dari sinus

Page 3: Microbial Meningitis

Mikroba menembus BBB

• Mikroba menginfeksi sel penyusun sawar otak • Mikroba ditransport melalui vakuol

intraseluler sel penyusun sawar otak• Mikroba dibawa oleh sel lekosit yang terinfesi

Page 4: Microbial Meningitis

Penyebab infeksi SSP

• Bakteri:– H. influenzae– N. meningitidis– S. pneumoniae– E. coli– S. aureus– Listeria monocytogenes– Mycobacterium tuberculosis– Treponema pallidum

Page 5: Microbial Meningitis

Penyebab infeksi SSP

• Fungi:– Cryptococcus neoformans

• Virus:– Herpes simplex virus - JC virus– Mumps virus - Arbovirus– Coxsackievirus - Rabies virus– Echovirus - Measles virus – Rubellavirus - Prion– Poliovirus– HIV

Page 6: Microbial Meningitis

LCS

  Cells/ml Protein (mg/dl)Glucose (mg/dl) Causes

Normal 0-5 15-45 45-85 -

Septic (purulent) meningitis

200-20000 (mainly neutrophils)

High (>100) <45 Bacteria, amebae, brain abscess

Aseptica meningitis or meningoencephalitis

100-1000 (mainly mononuclear)

Moderately high (50-100)

Normalb Viruses, tuberculosis, leptospira, fungi, brain abscess, partly treated bacterial meningitis

aAseptic because the CSF is sterile on regular bacteriologic culture.bLow (<45) in the case of tuberculosis, fungi, leptospira.

Page 7: Microbial Meningitis

Bacterial MeningitisPathogen Treatmenta Prevention

Neisseria meningitidis Penicillin (or chloramphenicol)

Rifampicin prophylaxis for close contacts; polysaccharide vaccine (poor protection against group B)

Haemophilus influenzae Ampicillinb, ceftriaxone or cefotaxime (or chloramphenicol)

Polysaccharide vaccine against type b (Hib)

Streptococcus pneumoniae

Penicillinc (or ceftriaxone or chloramphenicol)

Prompt treatment of otitis media and respiratory infections; polyvalent (23 serotypes) polysaccharide vaccine

Page 8: Microbial Meningitis

Bacterial MeningitisPathogen Treatmenta Prevention

Escherichia coli (and other coliforms), group B streptococci

Gentamicin + cefotaxime or ceftriaxone (or chloramphenicol)b

No vaccines available

Listeria monocytogenes Penicillin or ampicillin + gentamicin

No vaccines available

Mycobacterium tuberculosis

Isoniazid and rifampin and pyrazinamide ± streptomycin

BCG vaccination; isoniazid prophylaxis for contacts recommended in USA

Page 9: Microbial Meningitis

Bacterial Virulence Factors

Virulence factor Bacterial pathogenNeisseria meningitidis

Haemophilus influenzae

Streptococcus pneumoniae

Capsule + + +IgA protease + + +Pili + + -Endotoxin + + -Outer membrane proteins

+ +

Page 10: Microbial Meningitis

Polysaccharide capsules are important virulence factors in the pathogenesis of bacterial meningitis

Pathogen Capsule Important type Vaccine

Neisseria meningitidis

Polysaccharide A, B, C, Y, W-135 Good for A and C; poor for B

Haemophilus influenzae

Polysaccharide B Hib vaccine for <1 year olds

Streptococcus pneumoniae

Polysaccharide Many Pneumovax: 23-valent most common types

Group B streptococcus

Polysaccharide rich in sialic acid

(Ia, Ib, II) III in neonatal meningitis

- ? Future

Escherichia coli KI in meningitis - ? Future

Page 11: Microbial Meningitis

Neisseria meningitidis

Page 12: Microbial Meningitis

Meningokokus

Page 13: Microbial Meningitis

13

upper respiratory tractupper respiratory tract infection infection – adhesion pili adhesion pili

bloodstreambloodstream

brainbrain

NeisseriaNeisseria meningitidismeningitidis

Page 14: Microbial Meningitis

14

• second most common meningitis second most common meningitis – pneumococcus, most common pneumococcus, most common

• fatal if untreated fatal if untreated

• responds well to antibiotic therapyresponds well to antibiotic therapy– penicillin penicillin

Meningococcal meninigitisMeningococcal meninigitis

Page 15: Microbial Meningitis

15

Laboratory DiagnosisLaboratory Diagnosis

• spinal fluid spinal fluid – Gram negative diplococci Gram negative diplococci

within polymorphonuclear cellswithin polymorphonuclear cells– meningococcal antigens meningococcal antigens

• CultureCulture– Thayer Martin agar Thayer Martin agar

Page 16: Microbial Meningitis

16

• capsulecapsule inhibit phagocytosis inhibit phagocytosis• anti-capsular antibodiesanti-capsular antibodies stopstop infectioninfection•antigenic variationantigenic variation sero-groupssero-groups• vaccine vaccine multiple sero-groups multiple sero-groups

CapsuleCapsule

Page 17: Microbial Meningitis

• Bakteri berbentuk batang kecil, pleomorfik, Gram (-), membutuhkan faktor pertumbuhan khusus untuk isolasinya

• Faktor pertumbuhan darah atau derivatnya• Spesies penting:

– H. influenzae– H. aegyptius– H. ducreyi– H. parainfluenzae; H. aphrophilus; H. paraaphrophilus

Page 18: Microbial Meningitis

H. Influenzae (Gram)

Page 19: Microbial Meningitis

H. influenzae• Parasit pada manusia yang berkapsul

menyebabkan:– Meningitis, epiglotitis, pneumonia, aryhritis,

bronchitis, otitis media

• Bakteri yang tidak berkapsul dapat sebagai flora normal faring 25 – 80% populasi normal

Page 20: Microbial Meningitis

• Morfologi bakteri – dari sampel akut basil coccoid, berpasangan

/ rantai pendek– Dari biakan tua pleomorfik– Mempunyai kapsul reaksi Quellung untuk

penentuan serotipe

• Biakan:– media BHI agar dan Agar coklat– Inkubasi 36 – 48 jam– Satelite phenomenon koloni tumbuh > di

sekitar koloni S. aureus (kuman lain)

Page 21: Microbial Meningitis

• Faktor pertumbuhan:– Faktor X Hemin– Faktor V NAD / co-enzim lain

• Struktur Antigen:– Ag kapsul polisakharida dibedakan

menjadi tipe a, b, c, d, e, f.• Tipe b PRP (Polyribose-ribitol phoaphate)• Penentuan dengan reaksi Quellung atau

immunofluoresensi

– Ag somatik protein membran luar– LPS (endotoksin) ~ Neisseria

Page 22: Microbial Meningitis

Satelite phenomenon

Page 23: Microbial Meningitis

Pertumbuhan H. influenzae dg faktor X dan V

Page 24: Microbial Meningitis

Berdasarkan kebutuhan faktor X dan V

Spesies Faktor X Faktor V Hemolisa

H. Influenzae

H. aegyptius

+ +

H. Parainfluenzae +

H. Ducreyi +

H. Haemolyticus + + +

H. parahaemolyticus + +

H. aphrophilus

Page 25: Microbial Meningitis

Diagnosis Laboratorium• Bahan pemeriksaan:

– Usap tenggorok, pus, darah, LCS

• Pemeriksaan langsung:– Immunofluoresensi– Quellung

• Kultur:– Agar coklat + IsoVitaleX– Identifikasi dengan melihat kebutuhan faktor X dan V

Page 26: Microbial Meningitis

Kekebalan• Bayi umur < 3 bulan mempunyai kekebalan

dari Ibu• Anak umur 5 bulan – 5 tahun rentan terhadap

infeksi H. influenzae meningitis• Diberikan vaksinasi vaksin Hib pada anak

Page 27: Microbial Meningitis

Terapi• Angka mortalitas meningitis 90%• Kebanyakan H. influenzae tipe B sensitif

penisilin; tetapi 25% telah resisten• Antibiotik lain: Kloramfenikol, sefalosporin

generasi baru

Page 28: Microbial Meningitis

Streptococcus pneumoniae

Page 29: Microbial Meningitis

Streptococcus pneumoniae

Page 30: Microbial Meningitis

30

S. pneumoniae • leading cause of pneumonialeading cause of pneumonia

– particularly young and oldparticularly young and old– after damage to upper respiratory tractafter damage to upper respiratory tract

**e.g. following viral infectione.g. following viral infection• bacteremiabacteremia• meningitismeningitis• middle ear infections (otitis media)middle ear infections (otitis media)

Page 31: Microbial Meningitis

31

S. pneumoniae

• α hemolytic hemolytic• pneumolysin pneumolysin 

– degrades red blood cells under aerobic conditions degrades red blood cells under aerobic conditions 

•   grows well on sheep blood agargrows well on sheep blood agar• no group antigen    no group antigen    

Page 32: Microbial Meningitis

32

  Diagnosis - spinal fluidDiagnosis - spinal fluid

• direct Gram stainingdirect Gram staining• detection of capsular antigendetection of capsular antigen

Page 33: Microbial Meningitis

33

Not optochin sensitive

optochin sensitive

IdentificationIdentification

Page 34: Microbial Meningitis

34

CapsuleCapsule

• prominent prominent – virulent strains virulent strains 

• anti-phagocyticanti-phagocytic• carbohydrate antigens carbohydrate antigens 

– vary among strainsvary among strains

Page 35: Microbial Meningitis

35

CapsuleCapsule

•   immunity immunity – serotype specificserotype specific

• vaccine contains multiple serotypesvaccine contains multiple serotypes• only for susceptible populationonly for susceptible population

Page 36: Microbial Meningitis

36

Quellung reactionQuellung reaction

• using antisera using antisera •   capsule "fixed" capsule "fixed" •   visible microscopicallyvisible microscopically

Page 37: Microbial Meningitis

37

PathogenesisPathogenesis

• Teichoic acidTeichoic acid–complement activation complement activation – large numbers of inflammatory cells large numbers of inflammatory cells at infection siteat infection site

Page 38: Microbial Meningitis

38

TherapyTherapy

• S. pneumoniaeS. pneumoniae  –   most strains susceptible to penicillin most strains susceptible to penicillin –   resistance is commonresistance is common

Page 39: Microbial Meningitis

39

Streptococcus in chains (Gram stain)

Page 40: Microbial Meningitis

40

groupable streptococci streptococci • A, B and DA, B and D

– frequentfrequent

• C, G, F C, G, F – less frequentless frequent

Page 41: Microbial Meningitis

41

Group B streptococcusGroup B streptococcus

• neonatal meningitisneonatal meningitis• septicemiasepticemia• transmission transmission 

–   vaginal floravaginal flora

Page 42: Microbial Meningitis

42

Group B streptococcus  Group B streptococcus  - identification- identification

•   β hemolysishemolysis• hippurate hydrolysishippurate hydrolysis• CAMP reactionCAMP reaction

– increases increases β hemolysis of hemolysis of S. aureusS. aureus  

Page 43: Microbial Meningitis

43

Mycobacterium tuberculosisMycobacterium tuberculosis

obligate aerobeobligate aerobeacid-fast rodsacid-fast rods

Page 44: Microbial Meningitis

Mycobacterium tuberculosisZN staining

Page 45: Microbial Meningitis

45

• M. tuberculosisM. tuberculosis• major human diseasemajor human disease

– healthy peoplehealthy people • problems problems

– association with AIDSassociation with AIDS– multiple drug-resistancemultiple drug-resistance

Tuberculosis Tuberculosis (TB, consumption)(TB, consumption)

Page 46: Microbial Meningitis

46

Transmission -tuberculosisTransmission -tuberculosis

• M. tuberculosis M. tuberculosis causes diseasecauses disease–healthy individuals healthy individuals 

• transmitted man-man transmitted man-man • airborne dropletsairborne droplets

Page 47: Microbial Meningitis

47

Pathogenesis of tuberculosisPathogenesis of tuberculosis

• infects lunginfects lung

• distributed within macrophagesdistributed within macrophages

• facultative intracellular pathogenfacultative intracellular pathogen– inhibits phagosome-lysosome fusioninhibits phagosome-lysosome fusion

Page 48: Microbial Meningitis

48

Cell-mediated immunity -tuberculosisCell-mediated immunity -tuberculosis

• infiltration infiltration –   macrophages macrophages –   lymphocyteslymphocytes

• granulomasgranulomas• tuberculestubercules

Page 49: Microbial Meningitis

Miliary TB Meningitis TB

Page 50: Microbial Meningitis

50

Laboratory diagnosis - Laboratory diagnosis - tuberculosistuberculosis

• skin testingskin testing–   delayed hypersensitivity delayed hypersensitivity –   tuberculin tuberculin –   protein purified derivative, PPDprotein purified derivative, PPD

• X-rayX-ray

Page 51: Microbial Meningitis

51

Positive skin test -tuberculosisPositive skin test -tuberculosis

• indicates exposure to organismindicates exposure to organism• does not indicate active diseasedoes not indicate active disease

Page 52: Microbial Meningitis

52

Other minor pathogenesis factors Other minor pathogenesis factors tuberculosistuberculosis

• mycobactin mycobactin – siderophoresiderophore

• cord factor cord factor – damages mitochondriadamages mitochondria

Page 53: Microbial Meningitis

53

Laboratory diagnosis Laboratory diagnosis M. tuberculosisM. tuberculosis

• acid fast bacteria acid fast bacteria – sputum sputum

Page 54: Microbial Meningitis

54

Laboratory diagnosis Laboratory diagnosis M. tuberculosis M. tuberculosis (culture)(culture)

• grows very slowlygrows very slowly– two weeks or longertwo weeks or longer– non-pigmented coloniesnon-pigmented colonies– niacin productionniacin production

*differentiates from other mycobacteriadifferentiates from other mycobacteria

Page 55: Microbial Meningitis

55

TuberculosisTuberculosis• polymerase chain amplificationpolymerase chain amplification

– rapid diagnosisrapid diagnosis

Page 56: Microbial Meningitis

56

Antibotic treatment - tuberculosisAntibotic treatment - tuberculosis

• extensive time periods (e.g. 9 months)extensive time periods (e.g. 9 months)• organism grows slowly, or dormantorganism grows slowly, or dormant• two or more antibioticstwo or more antibiotics

–   e.g. rifampin and isoniazide.g. rifampin and isoniazid– resistance minimizedresistance minimized 

Page 57: Microbial Meningitis

57

Tuberculosis and Drug resistance

• Multiple drug resistant (MDR)– resistant to first line drugs  

• Extremely drug resistant (XDR) –Resistant to some of the second line drugs–Nearly un-treatable

Page 58: Microbial Meningitis

58

VaccinationVaccination

• BCG vaccine BCG vaccine – an attenuated strain of an attenuated strain of M. bovisM. bovis – not effectivenot effective

• in US, in US, – incidence is lowincidence is low– vaccination not practicedvaccination not practiced– immunization interferes with diagnosisimmunization interferes with diagnosis

Page 59: Microbial Meningitis

59

Clostridium tetani

sporespore

vegetativevegetative

Page 60: Microbial Meningitis

Clostridium

• sifat-sifat umum:– Batang (+) gram, memiliki spora (>besar dari badan

vegetatif), berflagel– bersifat anaerob– alamiah ditemukan di alam bebas dan pd saluran cerna

hewan dan manusia

• Dapat digolongkan atas:– histotoxic Clostridia (sangat invasif)– tissue infections (wound infections)– neurotoxic Clostridia (tidak invasif)

Page 61: Microbial Meningitis

61

Clostridium tetaniClostridium tetani

• Non-invasiveNon-invasive

Page 62: Microbial Meningitis

Clostridium tetani

• Banyak ditemukan di alam bebas• Tumbuh pada jaringan mati, Eh +10mV• Menghasilkan toksin tetanoplasmin

menjalar sepanjang saraf ke SSP dan terikat pada sel ganglion kontraksi otot

• Kematian umumnya karena tidak bisa bernafas

• Pencegahan dengan vaksin Toxoid Tetanus

Page 63: Microbial Meningitis

63

TetanospasminTetanospasmin

• disseminates systemically disseminates systemically • binds to ganglioside receptors binds to ganglioside receptors 

–   inhibitory neurones in CNSinhibitory neurones in CNS• muscles keep on workingmuscles keep on working• spastic (rigid) paralysisspastic (rigid) paralysis• glycine glycine 

– neurotransmitterneurotransmitter

Page 64: Microbial Meningitis

64

A severe case of tetanus. A severe case of tetanus. muscles, back and legs are rigid muscles, back and legs are rigid muscle spasms can break bonesmuscle spasms can break bones can be fatalcan be fatal (e.g respiratory failure)(e.g respiratory failure)

Page 65: Microbial Meningitis

65

• infantinfant• DPT (diptheria, pertussis, tetanus)DPT (diptheria, pertussis, tetanus)• tetanus extremely uncommon in UStetanus extremely uncommon in US• tetanus toxoid tetanus toxoid

– antigenicantigenic– no exotoxic activityno exotoxic activity

VaccinationVaccination

Page 66: Microbial Meningitis

66

C. botulinumC. botulinum

Page 67: Microbial Meningitis

Clostridium botulinum• Terdapat di alam bebas, dapat mengkontaminasi makanan

(kaleng)• Penyebab botulisme• Menghasilkan toksin (neurotoxin) yang sensitif terhadap

panas• Toxin bekerja pada sistem saraf perifer menghambat

pelepasan asetilkholin pada sinaps saraf paralisis otot• Gejala berupa disfagia, mulut kering, diplopia, kesulitan

bernafas• Terapi dengan antitoxin guna menetralisir toxin yang belum

terikat pada sel target• Botulisme pada bayi disebabkan bayi menelan spora

bakteri. Dikaitkan dengan madu yang terkontaminasi spora.

Page 68: Microbial Meningitis

Food poisoning – C. botulinum

• Eksotoksin menyebabkan botulisme• Menghasilkan 7 macam eksotoksin, yang

menyebabkan penyakit pada manusia adalah A, B, E dan F.

• Tahan terhadap enzim pencernaan• Rusak pada pemanasan 80 derajat C, 30 min• Makanan yang dikaitkan:

– Makanan awetan dalam kaleng– Makanan yang terkontaminasi spora bakteri

Page 69: Microbial Meningitis

Botulisme

• Macam:– Food-borne botulism– Infant botulism– Wound botulism

• Gejala berupa flaccid paralysis (penglihatan ganda, kesulitan bernafas) timbul sesudah 12 – 36 jam sesudah ingesti makanan.

• Berlangsung 2 – 6 hari dan dapat fatal

Page 70: Microbial Meningitis

75

• anti-toxin anti-toxin • antibiotic therapy (if infection)antibiotic therapy (if infection)

TreatmentTreatment

Page 71: Microbial Meningitis

Listeriosis

• Sumber penularan adalah makanan: susu, keju, sayuran (dipupuk dengan kotoran ternak)

• Gol yang rentan adalah wanita hamil; lansia dan pasien yg daya kekebalannya rendah.

• Gejalanya bisa ringan sampai berat.• Penyimpanan makanan dalam suhu dingin

tidak menghambat pertumbuhan bakterinya.

Page 72: Microbial Meningitis

Listeria monocytogenes

• Listeria patogen unutk manusia dan hewan• Morfologi: batang, Gram (+), gerak (+)• Kultur: agar Mueller-Hinton; fakultatif

anaerob• Penularan:

– Melalui makanan yang terkontaminasi

• Serotipe penting: IVb

Page 73: Microbial Meningitis

Listeria monocytogenes (lanj)

• Perinatal human listeriosis (granulomatosis infantiseptica infeksi intra uterin– Eraly onset – intrauterin sepsis– Late onset – meningitis

• Listeriosis dewasa:– Meningoensefalilis– Bakteremia

• Terapi: ampisilin, eritromisin

Page 74: Microbial Meningitis

Schematic representation of the pathophysiology of Listeria infection.

Page 75: Microbial Meningitis

Poliovirus

Page 76: Microbial Meningitis

Pendahuluan• Enterovirus terdiri atas:

– Poliovirus– Coxsackie A dan B– Echovirus– Enterovirus

• Termasuk famili Picornaviridae, ada 6 genus:– Enterovirus– Rhinovirus– Hepatovirus Hepatitis A virus d/h enterovirus tip 72– Parechovirus– Aphthovirus– Cardiovirus

Page 77: Microbial Meningitis

Poliomyelitis

Page 78: Microbial Meningitis

Poliomyelitis

• Merupakan infeksi akut dan dapat menyerang SSP flaccid paralysis (lumpuh layuh)

• Disebabkan oleh virus polio• Poliovirus diinaktivasi

– pada suhu 55oC selama 30 menit– Klorin konsentrasi 0,1 ppm, tapi pada limbah

memerlukan konsentarsi lebih• Ada tiga tipe poliovirus (1, 2, 3)

Page 79: Microbial Meningitis

Poliomyelitis

• Virus Polio:– Virus RNA, single stranded, tidak berenvelop

replikasi di sitoplasma– Hospesnya terbatas (manusia, kera simpanse)– Memerlukan reseptor spesifik pada primata– In vivo virus tidak berreplikasi di sel otot

Page 80: Microbial Meningitis

Poliomyelitis

• Gambaran klinis:– Masa inkubasi 7 – 14 hari– Kebanyakan infeksi bersifat subklinis– Bentuk klinis:

• Abortive poliomyelitis• Nonparalytic Poliomyelitis (aseptic meningitis)• Paralytic poliomyelitis• Progressive Postpoliomyelitis Muscle Atrophy

(Postpolio syndrome)

Page 81: Microbial Meningitis

Poliomyelitis

• Diagnosis laboratorium:– Virus dapat ditemukan pada

• usap tenggorok• Usap rektum atau feses

– Sampel harus disimpan dalam keadaan beku selama transportasi ke laboratorium

– Pemeriksaan serologi melihat kenaikan titer• Progran pemberantasan polio gerakan

dunia.

Page 82: Microbial Meningitis

Poliomyelitis

• Epidemiologi:– Manusia merupakan reservoir utama– Penularan melalui rute fekal – oral

• Pencegahan:– Vaksinasi dengan OPV atau IPV– Trivalent OPV dipakai dalam PPI dan PIN

Page 83: Microbial Meningitis

Inactivated Polio Vaccine (IPV/Salk)

• Mengandung ketiga serotipe• Dikultur pada sel Vero• Diinaktivasi dengan formaldehida• Mengandung 2-phenoxyethanol, neomycin,

streptomycin, polymyxin B• Sangat efektif menimbulkan imunitas

terhadap poliovirus• Tidak terbentuk kekebalan mukosal

Page 84: Microbial Meningitis

Oral Polio Vaccine (OPV/Sabin)

• Mengandung ketiga serotipe• Dikultur pada sel Vero• Mengandung neomycin, streptomycin• Virus dapat ditemukan di feses selama 6 minggu

sesudah vaksinasi• Sangat efektif menimbulkan imunitas terhadap

poliovirus• Terbentuk kekebalan mukosal IgA• Imunitas mungkin seumur hidup• Dapat menimbulkan VAPP (vaccine-associated

paralytic poliomyelitis)

Page 85: Microbial Meningitis

Aseptic Meningitis

• Merupakan akut meningitis• Virus penyebab:

– Poliovirus– Echovirus– Coxsackievirus– Mumps virus

BACK