background image

Lecture 5 

 

Gram Negative rods related to the respiratory tract  

 

Two medically important gram negative rods associated with 

respiratory tract  

Haemophilus influenzae  

Bordetella pertussis  

 

Haemophilus 

Haemo= blood , philus= loving ie. Bacteria which like blood 

in their growth, these are heterogenus group of bacteria.  

Small  gram  –ve  rods  called  coccobacilli,  some  time  are 

pleomorphic, facultative anaerobic which grow on enriched media, 

non  motile,  non  spore  forming.  Require  X  and  V  factors  for  their 

growth.

 

 

 


background image

 Some  of  them  are  pathogenic  while  others  are  non 

pathogenic,  the  group  of  coccobacilli  include  Bordetella  and 

Brucella. Haemophilus can be divided into:-  

                     Haemophilus 

 

 

Beta- haemolytic                                           non-haemolytic  

 

 

 

 

XV                           V 

H. haemolyticus   H. parahaemolyticus

                   XV          V            X 

 

 

        H. influenzae          H. parainfluenza             H.ducreyi 

        H. aegyptius                                          H. haemoglobinophilus 

        H. suis                                                    H. aphrophilus 

        H. gallinarum 

 

 

Haemophilus influenzae called (pfeiffer’s bacilli) 


background image

Morphology:  G-ve,  short  coccobacilli.  In  young  culture  i.e.  after 

6-8  hour,  the  m.o.  will  be  capsulated,  in  old  culture  i.e.  after  18 

hour, the m.o. becomes  long, filamentous and lose the capsule, so 

the m.o. described as pleomorphic m.o. 

The  capsule  is  important  in  typing  by  a  reaction  using  antisera 

similar  to  quelling  reaction,  also  the  capsule  can  be  detected  by 

(CCE)  counter  current  electrophoresis  or  by  immunoflourescent 

test. So the m.o. with capsule are virulent and form mucoid smooth 

colony and these without capsule form rough colony. 

 

 

Antigenic structure: 

1)  Capsule:  composed  of  polyribose  ribitol  phosphate  (PRP)  so 

Haemophilus  influenzae  can be  typed  into 6 types  from  A-F.  The 

most important one and pathogenic is type B, while the others are 

rarely pathogenic. 

2) Somatic Ag which are proteins and one of two types M,P 

3) Endotoxin. 

 

 


background image

Cultural Characteristics: 

Media used: 

  Brain  heart  infusion  agar  with  blood,  colonies  are  small, 

rounded, iridescent and dew like appearance. 

  Chocolate  agar:  contain  a  substance  called  isovital  ex. 

Haemophilus influenzae  requires X and V factors. 

X  haemin,  heat  stable  needed  in  the  synthesis  of  respiratory 

enzymes like cytochrome oxidase, catalase and peroxidase. 

V  heat  labile,  can  be  provided  by  a  substance  called  NAD 

(nicotinamide  adenine  dinucleotide).  Needed  for  oxidation- 

reduction system. 

Sattelite phenomena   

  

         

        

Other characteristics:  

  Poorly  ferment  CHO,  need  5-10%  co2  in  their  growth,  m.o. 

are  able  to  transform  DNA  extract  from  one  generation  to 


background image

another  in  order  to  transfer  the  resistance  to  antibiotics,  e.g 

penicillin, chloramphenicol and this is by plasmid. 

 

Pathogenesis: 

Haemophilus  influenzae  infect  only  human  and  there  is  no 

animal  reservoir,  it  enters  the  body  through the  URT,  resulting  in 

either asymptomatic infection or infection as otitis media, sinusitis 

and  pneumonia.  The  m.o.  produce  IgA  protease  that  degrade 

secretory IgA, thus facilitate attachment to the respiratory mucosa. 

After  establishment  in  the  URT,  the  organism  enters  the  blood 

stream and spread to the meninges causing meningitis. 

Meningitis  caused  by  encapsulated  strain  95%  of  which 

posses  type  B  capsule.  Pathogenesis  involves  the  antiphagocytic 

capsule and endotoxin No exotoxin is produced.  

Most  infection  occurs  in  children  between  the  age  of  (6 

months  -  6  years)  with  a  peak  between  6  months  –  1  year.  This 

may  be  due  to  decline  in  maternal  IgA  and  inability  of  child  to 

generate Ab against the polysaccharide capsular Ag. 

Diagnosis: 

1)  Direct  examination  of  naso-  pharyngeal  swab,  swab,  blood, 

CSF by immunoflourescent technique  

2)  Quelling  reaction  for  typing  and  counter  currant 

electrophoresis. 


background image

Immunity: 

 

Infants  below  3  months  are  usually  immune  because  of  the 

antibodies  from  the  mother  (natural  passive  immunity),  after  that 

sub  clinical  infection  will  induce  Abs,  thus  in  children  3-5  years 

have Abs are resistant to infection. Adult after 25 years of age the 

immunity  becomes  low  against  Haemophilus  influenzae  so  they 

need vaccination. 

Treatment:  

 

Mortality  rate  in  meningitis  due  to  this  m.o.  is  high  up  to 

90%  in  young  children.  The  m.o.  is  sensitive  to  ampicillin,  about 

30%  of  strain  may  produce  B-  lactamase  enzyme,  all  strain  are 

susceptible to new generation cephalosporins.  

 

Immediate  treatment  is  essential  in  order  to  prevent  the  late 

neurological complication, however patient with meningitis which 

does  not  improve  very  well  remain  a  source  of  infection,  so  that 

people  in  contact  with  the  patient  if  they  are  adult  then  no 

treatment but in children give prophylactic dose of rifampicin for 9 

days. 

Notes:  

Type  A  causes  chronic  sinusitis,  type  E,F  are  important  post 

operatively.  

Haemophilus  aegyptius  important  in  acute  conjunctivitis  which  is 

highly infectious called Koch week bacilli. 


background image

Haemophilus  haemolyticus  normally  presenting  throat  and  it  is 

important in acute and chronic R.T.I (respiratory tract infection) 

Haemophilus  parainfluenza:  present  in  the  throat,  causes  acute, 

chronic R.T.I and sub acute bacterial endocarditis. 

Haemophilus  ducreyi:  causes  chancroid  i.e.  soft  chancher  which 

is  STD  (sexually  transmitted  disease)  with  irregular  ulcer  on 

genitalia,  swelling,  tender,  lymphadenopathy,  it  should  be 

differentiated from other STD e.g Syphlis, herpes simplex. 

Diagnosis:- scraping from ulcer, culture. 

Treatment:- cotrimoxazol, erythromycin. 

 

Haemophilus  aphrophilus:  found  in  normal  flora  of  mouth,  it  is 

important in endocarditis and pneumonia. 

 

Bordetella   

Bordetella pertussis: which is the commonest type  

Bordetella  parapertussis:  causes  a  disease  similar  to  whooping 

cough but mild and subclinical. 

Bordetella  brochiseptica  :  which  is  small  gram  –ve  bacilli  that 

found in the respiratory tract of canines.  

 

 

 


background image

Bordetella pertussis: 

It causes a highly important communicable disease in human 

being  which  is  pertussis  (whooping  cough).  The  disease  has 

duration  of  1-2  months,  it  affects  children  with  a  catarrhal 

inflammation  of  respiratory  tract  with  a  characteristic  of 

paroxysmal cough that end in whoop. 

 Bordetella pertussis is a small gram –ve coccobacilli, strictly 

aerobic,  encapsulated,  the  capsule  can  be  identified  by  using 

immunoflourescent method. 

Staining  with  tolidine  blue  shows  bipolar  metachromatic  granules 

the  causative  m.o.  named bordet-  Gengou  bacilli  according  to the 

scientists which observe the bacilli in the sputum of a patient with 

whooping cough. 

 

Cultural characteristics: Grow on enriched media  

1) Bordet- Gengou agar: composed of blood- potato- glycerol) and 

penicillin G (0.5 Mg/L) 

2) blood- choclate agar. 

The  m.o.  grows  at  37c  and  need  3-7  days  for  their  cultivation  in 

moist  environment.  The  colonies  are  1-2  mm.  in  diameter  and 

appear  like  mercury  drop  or  a  pearl  colony,  and  iridescent  with 

narrow zone of haemolysis. No need for X and V factors. 


background image

 

All  Bordetella  pertussis  are  alike  when  they  are  freshly  isolated 

from  the  body  but  when  cultivated  they  will  resolve  into  four 

phases:- 

Phase  I:  which  represent  the  freshly  isolated  virulent  and 

encapsulated pathogen. 

Phase VI: is the completely non pathogenic form ( a virulent stage) 

Phase II and III: are intermediate. 

Antigenic structure: 

1) Bordetella pertussis: serotyped on the basis of K- agglutinogen 

three serotyping are known: 

Type 1,2 

Type 1,2,3 

Type 1,3 

2) Cell wall contain lipopolysaccharide  

3) 4 biologically active substances 


background image

a-  pertussis  toxin:  (major  virulence  factor)  which  is  an  exotoxin 

and  is  responsible  for  prolonged  immunity.  It  has  a  histamine 

sensitizing properties and is responsible for the paroxysmal cough 

which is the characteristic of the disease. 

 

b- 2 hemagglutinin: one is filamentous haemagglutinin, the other 

causes leucocytosis particularly lymphocytosis. 

 

c- Adenylate cyclase complex 

 

d- Heat labile toxin: found in the protoplasm of the cell. 

 

Pathogenesis: 

 

Bordetella  pertussis  is  a  pathogen  only  for  humans 

transmission  is  by  the  respiratory  route  from  early  cases  and 

carriers.  The  organisms  attach  to  the  ciliated  epithelium  of  the 

URT  but  do  not  invade  the  underlying  tissue.  It  causes  decreased 

ciliated activity followed by death of the ciliated epithelial cells. 

Factors which play a role in the pathogenesis:- 

1)  Attachment  of  the  organism  to  the  cilia  of  the  epithelial  cells 

mediated by protein called filamentous hemagglutinin. 

2)  Pertussis  toxin:  stimulate  adenylate  cyclase  and  help  the 

addition  of  ADP  ribose  to  form  AMP,  the  toxin  also  mediates  its 


background image

binding on the receptors of the epithelial cells, pertussis toxin also 

causes  lymphocytosis  in  blood  because  it  causes  failure  of  the 

lymphocytes to enter the lymphoid tissues. 

3)  The  organism  synthesize  adenylate  cyclase  which  inhibit  the 

phagocytic activity. 

4)  Tracheal  cytotoxin  is  a  fragment  of  bacterial  peptidoglycan 

leading to damage of the ciliated cells. 

 

Laboratory diagnosis: 

1) Throat swab taken during paroxysmal stage  

a- direct examination: by immunofluorescent technique which can 

give false (+ve) result. 

b-  culture:  on  appropriate  media,  then  the  identification  by  slide 

agglutination  test  with  specific  antisera  or  fluorescent  antibody 

stain which is more useful than direct examination. 

2) Cough modified plate method. 

3) Serological diagnosis of little importance because antibodies do 

not occur until the 3

rd

 week of illness. 

 

Prevention: 

Two vaccines: 

1)  a  cellular  vaccine  contain  purified  proteins  from  the  organism. 

(pertussis toxoid). 


background image

2) Killed vaccine contain inactivated Bordetella pertussis organism 

(pertussis toxin) 

 *  The  acellular  vaccine  consists  of  five  Ag,  purified  from  the 

organism.  The  main  immunogen  in  this  vaccine  is  inactivated 

pertussis  toxin  (toxoid).  This  vaccine  has  been  inactivated 

genetically but retains its antignicity. 

The acellular vaccine has few side effects than the killed vaccine. 

The  killed  vaccine  is usually  given  combined  with diphtheria  and 

tetanus  toxoid  (DTP)  in  three  doses  beginning  at  the  2  months  of 

age, a booster dose at 12-15 months of age and another at the time 

of entering school. 

The  killed  vaccine  is  no  longer  recommended  because  it’s 

suspected  to  cause  side  effects  including  post  vaccine 

encephalopathy. 

Treatment: 

1)  the  m.o.  are  susceptible  to  many  antibiotics  however 

erythromycin  used  in  catarrhal  stage  and  can  be  used  as 

prophylaxis  for  the  contact  individuals  because  it  reduces  the 

number  of  organism  in  the  throat  and  decrease  the  risk  of 

secondary complication. 

2) Sedation used to prevent convulsinon.  

3) O2 also used. 

4) Suction of mucus during paroxysmal stage especially in infants.  




رفعت المحاضرة من قبل: Abdalmalik Abdullateef
المشاهدات: لقد قام 9 أعضاء و 178 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