مواضيع المحاضرة:
background image

Unit 2: Bacteriology

 

 

 

126 

Lecture 12+13 - Spirochetes 

Spiral motile bacteria, includes 2 families: 

1)  Spirocheataceae: (free-living bacteria). 
2)  Treponemataceae include: Treponema, Borrelia & 

Leptospira. 
  

Treponema 

T.pallidum subsp. Pallidum 

causes syphilis, a long 

{0.2X(5-15) mm}, slender, helically coiled, spiral, G- 
bacilli 

 

 

 

 

 

Structural characteristics: 

1)  Outer sheath (glucosaminoglycan coating).  
2)  Outer membrane (peptidoglycan).  
3)  Endoflagella (axial filaments, encapsed by the outer 

membrane & wind around the organism). 

4)  Inner membrane (cytoplasmic membrane).  
5)  Cytoplasm contains body fibrils (cytoplasmic tubules). 

 

  Actively motile & so thin-→cannot be seen unless 

immunofluorescin stain or dark-field microscope is 
employed. 

  Never been cultured on artificial media or in fertile eggs 

or in tissue culture. 
 

Antigenic Structure: 

1)  Does not contain LPS. 
2)  The endoflagella: similar to bacterial flagellin protein.  
3)  Cardiolipin (an important treponemal antigens). 

4)  Hyaluronidase (breaks down the hyaluronic acid in tissue 

& enhances the invasiveness of this organism, so it is 
Virulence Factor). 

  Human with syphilis develops antibodies (can be used for 

staining T.pallidum by direct IF test or complement 
fixation test. 

  Also develops Ab-like substances or non-specific Abs. 

called reagin, directed against some Ags. distributed in 
normal tissues. 
 

Pathogenesis & Clinical Findings: 

1)  Acquired syphilis: 

T.pallidum transmitted by sexual 

contact (the infectious lesion is on the skin or mucous 
membrane of genitalia & only 10-20% on intrarectal, 
perianal & oral lesions). 

•  It is penetrate through mucous membrane or a break in the 

epidermis, multiply locally-→ spread to lymph nodes-→ 
bloodstream.  

•  In 2-10 weeks after infection: primary syphilis or primary 

lesion (a papule develops at the site of infection breaks 
down to form an ulcer with clean, hard base called 
hardchancre), heals spontaneously. 

•  2-10 weeks later: secondary syphilis or secondary lesions 

(a red maculopapular rash anywhere of the body) & 
condylomas (a moist, pale papules in the anogenital 
region, axilles & mouth). Also may be appear syphilitic 
meningitis, chorioretinitis, hepatitis or periostitis → heals 
spontaneously. 

•  Both primary & secondary lesions are rich in spirochetes 

& highly infectious. 

•  40% progresses to the tertiary stage (latent syphilis)-→ 

gummas (a granulomatous lesion in skin, bones, liver & 
degenerative changes in CNS or cardiovascular lesions. 
This lesion due to hypersensitivity to the organisms). 
 

 


background image

Unit 2: Bacteriology

 

 

 

127 

 

 

 

 

2)  Congenital syphilis: 

  Pregnant syphilitic women can transmit T.pallidum to the 

fetus through the placenta in 10

th

-15

th

 weeks of gestation. 

  Some infected fetus die, others are borne live with sings 

of congenital syphilis in childhood (keratitis, 
Hutchinson’s teeth, saddlenose, periostitis & variety of 
CNS anomalies). 

  Treatment mother during pregnancy prevents congenital 

syphilis. 
 

Diagnostic Lab. Tests: 

  Specimens: Tissue fluids (lesions) & serum (serological 

tests). 

  Dark-field examination: drop of tissue fluid examined 

by dark-field microscope-→ motile spirochetes. 

  Immunofluorescence test: Tissue fluid stained with a 

fluorescein-labeled antitreponemal serum examined by 
fluorescent microscope-→ fluorescent spirochetes. 

 

 

  Serological tests: 

1)  Nontreponemal Ag tests: using cardiolipin (extracted from 

normal mammalian tissue) + patient’sserum (reagin). 
Reagin appears in serum after 2-3 weeks or in CSF after 
4-8 weeks of infection. 2 types: 
A.  Complement fixation (CF) test or Wassermann-

Kolmer test: rarely used. 

B.  Flocculation test: VDRL (Venereal Disease Research 

Lab.) or RPR (Rapid Plasma Reagin). Cardiolipin 
form visible clumps with reagin containing sera. 

2)  Treponemal Ab tests: 2 types: 

A.  Fluorescent treponemal Ab-Absorbance (FTA-ABS) test:  

Killed T.pallidum Reiter strain + patient’s serum +labeled 
antihuman gamma globulin (very specific& sensitive test) 

B.  T.pallidum hemagglutination (TPHA) test: 

-Red blood cells treated to adsorb treponemes on their 
surface + patient’sserum-→ red cells clumped 

 
Immunity: after cure-→ patient become susceptible. 

 
Treatment:
 

  Syphilis less than 1 year-→ benzathine penicillin (IM). 

  Older (latent syphilis) -→ = = (3 times weekly intervals). 

  Neurosyphilis-→ penicillin (large amount, IV). 

 
Epidemiology:
 
Transmitted sexually. 
An infected person may remain contagious for 3-5 years. 

 
Control:
 

1)  Treatment of all discovered cases.  
2)  Follow-up on sources of infection & contacts.  
3)  Safe sex. 

 

Diseases Related to Syphilis 

None are sexually transmitted diseases but by direct 
contact. Diagnosis & therapy similar to syphilis. 

1)  Bejel

 

(T.pallidum subsp. endemicum) 

→produces highly 

infectious skin lesions. Penicillin the drug of choice. 

  Among children, in Africa, Middle East & Southeast Asia. 


background image

Unit 2: Bacteriology

 

 

 

128 

2)  Yaws

 

(T.pallidum subsp. pertenue) 

 Ulceration 

papule usually on arms & legs-→ Scar formation of skin 
lesions & bone destruction are common. 

  Among children, in humid, hot tropical countries. 

3)  Pinta

 

(T.carateum) 

 Lesions on skin, depigmentation 

& hyperkeratosis take years afterward. 

  In all ages (dark-skinned races), in Mexico, American, 

Pacific areas & Philippines. 
 

Borreliae (Borrelia SPP.)  

1)  Relapsing Fever 

 

(Borrelia recurrentis)

 transmitted by the human body 

louse. Endemic relapsing fever in western USA 

(B.hermsii) 

transmitted by ticks (Orinthodoros hermsii). 

  Irregular spiral {0.3 X (10-30)μm}, flexible motile has 

many endoflagella. Stained by bacteriological dyes & 
blood stains (Giemsa’sor Wright’sstains). 

  Can be cultured in fluid media containing blood, serum or 

tissue or in chick embryos. 

 

 
Antigenic Structure: 
Have antigenic variation-→ relapsing course due to the 
multiplication of antigenic variants against which the host 
must then develop new Abs. After 3-10 relapses-→ 
Ultimate recovery (associated with the presence of Abs 
against antigenic variants). 

  
Pathogenesis & Clinical Findings: 
After incubation period (3-10 days), sudden chills & fever 
(spirochetes found in blood). The fever persists for (3-5 
days, febrile period). Then declines leaving the patient 
weak but not ill (afebrile period), followed by a 2

nd

 attack 

of chills, fever,headache & malaise(3-10 such 
recurrences)-→ recovery 

 
Diagnostic Lab. Tests: 

  Specimens: Blood (during fever) for smear & animal 

inoculation. 

  Smear: Thin or thick blood smear stained with Giemsa’s 

or Wright’s→ Large, loosely coiled spirochetes among 
the red cells.  

 

 

  Animal inoculation: White mice or rats inoculated (I.P), 

after 2-4 days-→stained blood film for examined of 
spirochetes.  

  Serology: + ve VDRL or CF tests. 

 
Immunity: Short duration. 
Treatment: Tetracycline or erythromycin & penicillin for 
single day may be sufficient. 
 

2) 

Lyme Disease 

(B.burgdorferi) 

transmitted by tick 

called Ixodes

  Spiral, highly motile, stained with acid & aniline dyes & 

by silver impregnation techniques. 

  Isolated from erythema migrans skin lesions & ticks. 

  Grows in a complex medium (BSKII medium), seldom 

used because it takes 6-8 weeks to grow & lacks 
sensitivity with low diagnostic yield. 

 
Antigenic Structure: 
Have large No. of lipoproteins (Outer Surface Proteins; 
Osp A-F) → help this organism live in the very different 
tick & mammalian hosts. 

 

 


background image

Unit 2: Bacteriology

 

 

 

129 

Pathogenesis & Clinical Findings: 

  Transmitted to human by injection of the organisms in 

tick saliva, migrates (from the bite site) → skin lesions 
called erythema migrans (a flat reddened area near the 
tick bite slowly expands with central clearing, begins 3 
days to 4 weeks after bite) →flu-like illness with fever, 
chills, myalgia & headache (the initial stage) → 
dissemination by lymphatics or blood to the other skin 
area & organs (the second stage) occurs weeks to months 
later (arthralgia & arithritis, meningitis, cardiac disease). 

  The third stage begins years later with chronic skin, 

nervous system or joint involvement (the organism can be 
isolated from all these sites). 

 
Diagnostic Lab. Tests 

  Can be established clinically by observing the erythema 

migrans, if not present→diagnostic lab.T. 

  Specimens: Blood (serological tests) & biopsy (smear). -

Serology: IFA, EIA or ELISA, Western blot. 

  Molecular probes: PCR (detection of B.burgdorferi 

DNA in body fluids). 

  
Immunity: 
 
4-6 weeks after infection IgG to OspA & OspB.  

 
Treatment:  

  Amoxicillin or doxycycline (20-30 days). 

  Arithritis: penicillin + probencide (30 days or longer). 

 
Epidemiology & Control: 

  In USA, Europe & other areas. 

  Mice & deer (the main reservoirs), rodents & birds also 

infected. 

  Prevention by avoidance ticks (using insecticides for 

control) 

  OspA vaccine efficient 66-76 % for how lives or works in 

endemic areas. 

 

 

Leptospira & Leptospirosis 

Leptospirosis includes 2 worldwide diseases: 

1)  Infectious jaundice 

(L.interrogans serovar. canicola

(dogs) 

2)  Weil’sdisease

 

(L.interrogans serovar. 

icetrohaemorrhagia)(rats). 

  Tightly coiled, thin, flexible spirochetes {(0.1-0.2) X (5-15) 

μm}, one end as a hook & actively motile. Does not stain, 
seen by dark-field microscope as a chain of minute cocci. 

 

 

 

  Grow aerobically at 28-30Cº in serum containing media 

(Fletcher’sor Stuart’smedia)-→ diffuse zone of growth. 
 

Antigenic Structure: 

Have LPS variable from one strain to another (used for 
classification & determines the immune response). 
 

Pathogenesis & Clinical Findings: 

Infection results by ingestion of water or food 
contaminated with leptospirae from urine of dog, rats, 
mice, cattle, swine & others (rare through mucous 
membranes or breaks in the skin). After incubation period 
(1-2weeks), variable febrile onset, flu-like illness 
(spirochetes in blood) → establish in parenchymatous 
organs (liver & kidneys) → hemorrhage & necrosis of 
tissues & dysfunction of organs (initial phase) →second 
phase, when IgM titer rises, aseptic meningitis, nephritis, 
hepatitis & may be skin, muscle & eye lesions. 

 

Diagnostic Lab. Tests: 

  Specimens: Blood, CSF, urine & tissues.  

  Smear: Dark-field microscope or fluorescein-conjugated 

Abs or immunohistochemical techniques. 

  Culture: Fletcher’ssemisolid medium (8weeks). -Animal 

inoculation: hamsters or guinea pigs. 

  Serology: microscopic slide agglutination test. 


background image

Unit 2: Bacteriology

 

 

 

130 

 

 
Immunity: serovar specific immunity but reinfection 
with different serovar may occur. 
Treatment: 

  Mild disease: doxycycline, ampicillin or amoxicillin 

(orally) 

  Sever =   : penicillin or ampicillin (I.V). 

 

 

 

 

 
 

Other Spirochetes 

Spirillum minor 

-→ rat-bite fever (Sodoku disease). 

Very small spirochetes (3-5 μm) & rigid spiral. 
Infection through the bite of rat-→ local lesion, regional 
glands swellings skin rash & fever (relapsing type). Can 
be isolated from enlarged lymph nodes material or blood-
→ inoculated to mice or guinea pigs. 
  

Borrelia bucallis 

in normal mouth & 

B.refringens 

in 

normal genitalia. 
 

Fusospirochetal Diseases: 

 The normal spirochetes with anaerobic fusiform bacilli 
(fusobacteria), not primary pathogens but after other 
infection (HSV), mucous membrane injury or nutritional 
deficiency-→ disease: 

1)  Ulcerative gingivostomatitis (trench mouth, poor oral 

hygiene).  

2)  Vincent’s stomatitis (Vincent’s angina) → ulcerative 

tonsillitis & massive tissue involvement. 

3)  Leg (tropical) ulcers (similar to V. angina). 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 




رفعت المحاضرة من قبل: Mostafa Altae
المشاهدات: لقد قام 4 أعضاء و 131 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