przez S. pneumoniae, H. influenzae, paciorkowce beztlenowe lub o małym zapotrzebowaniu na tlen, Bacteroides sp. i S. aureus. Penetrujący uraz głowy i wszelkie uszkodzenia powłok ciała, zwłaszcza zakażenia skóry, ropnie, owrzodzenia czy rozległe oparzenia sprzyjają zakażeniom S. aureus. Zabiegi neurochirurgiczne wiążą się z ryzykiem zakażeń mikroflorą Gram-ujemną, zwłaszcza K. pneumoniae, Acinetobacter calcoaceticus lub E. coli. Z kolei sztuczne przetoki komorowe usposabiają do zakażeń S. epidermidis. Czynnościowy lub anatomiczny brak śledziony predysponuje do zakażeń bakteriami otoczkowymi – S. pneumoniae, N. meningitidis i Hib.
Rzadko występujące zapalenie kości czaszki i/lub trzonów kręgów mogą być przyczyną gronkowcowych zapaleń opon lub wywołanych florą Gram-ujemną.
Bakteryjne zapalenie opon mózgowo-rdzeniowych i mózgu rozwija się w wyniku wzajemnych oddziaływań pomiędzy swoistymi i nieswoistymi mechanizmami obronnymi gospodarza i czynnikami zjadliwości patogenu. Pierwszym etapem zakażenia jest kolonizacja nosogardzieli, adhezja do komórek nabłonka i uniknięcie zniszczenia przez lokalne mechanizmy obronne. Zasiedlenie powierzchni nabłonka przez bakterie jest możliwe dzięki obecności fimbrii, polisacharydowej otoczki i zdolności do produkcji proteazy rozkładającej powierzchniowe przeciwciała IgA.
Neisseria meningitidis, jedna z najbardziej zjadliwych bakterii otoczkowych, zawiera otoczkę polisacharydową chroniąca przed fagocytozą, lipopolisacharyd (LPS), receptory dla laktoferyny, hemoglobiny, proteazy trawiące IgA, białka porowe błony i fimbrie. Skuteczne przyleganie meningokoków jest możliwe dzięki syntezie proteazy IgA rozkładającej przeciwciała sekrecyjne, endotoksynie lipopolisacharydowej i adhezynie fimbrialnej. Szczepy bezotoczkowe pałeczek hemofilnych swoją zdolność przylegania zawdzięczają białkom powierzchniowym o wysokiej masie cząsteczkowej – HMV-1 i HMV-2.
Do głównych czynników zjadliwości pneumokoków ułatwiających kolonizację nosogardzieli należą polisacharydowa otoczka, hemolizyna i enzymy (hialuronidaza, neuraminidaza, proteaza, sortaza).
Do mechanizmów obronnych gospodarza należą wydzielanie powierzchniowych przeciwciał IgA, mechaniczne usuwanie śluzu i bakterii dzięki aktywność rzęsek, produkcja przeciwciał przeciwotoczkowych i fosfotransferazy destabilizującej bakteryjne pilie. Po przejściu przez barierę śluzówkową, które odbywa się wewnątrz wodniczek lub przez przerwy w ścisłych złączach wierzchołkowych komórek nabłonka walcowatego bakterie dostają się do naczyń krwionośnych. Przetrwanie bakterii w naczyniach umożliwia otoczka polisacharydowa, chroniąca je skutecznie przed fagocytozą i bakteriobójczym działaniem surowicy krwi zależnym od dopełniacza. Główną rolę w niszczeniu bakterii odgrywa odpowiedź zapalna gospodarza, na którą składają się mechanizmy aktywacji dopełniacza, swoiste przeciwciała, cytokiny prozapalne – TNF-α, IL-1 i IL-6, polimorfizmy genów czynnika hamującego migrację makrofagów, receptora IL-1 czy TLR.
Przedostanie się bakterii do przestrzeni podpajęczynówkowej poprzedza przetrwała bakteriemia. Prawdopodobnym miejscem wnikania bakterii są wewnątrzkomorowe sploty naczyniowe, charakteryzujące się wysokim przepływem krwi. Bakterie do przestrzeni podpajęczynówkowej wnikają wykorzystując przerwy między komórkami, wewnątrz komórek fagocytarnych (mechanizm konia trojańskiego) lub poprzez wsteczny transport nerwami czaszkowymi.
Przestrzeń wypełniona płynem m.-r. stwarza bakteriom doskonałe warunki przetrwania i intensywnych podziałów. Przestrzeń podpajęczynówkowa i parenchyma mózgu stanowią wyjątkowe miejsce w organizmie, gdzie wszystkie mechanizmy obronne są niedostateczne. Bariera krew-mózg jest utworzona przez mikrokapilary mózgowe, sploty naczyniówki i oponę pajęczą. Naczynia włośniczkowe mózgu charakteryzują się ścisłym przyleganiem komórek śródbłonka, brakiem okienkowania i wakuoli pinocytarnych, co wymusza przejście wszystkich czynników biologicznych przez komórkę śródbłonka. W czasie zapalenia, któremu towarzyszy pogłębiające się uszkodzenie bariery krew-mózg, do przestrzeni podpajęczynówkowej wnikają bakterie oraz humoralne i komórkowe składowe odpowiedzi zapalnej, w tym białka surowicy krwi. Składniki powierzchni bakterii i cytokiny prozapalne przyciągają leukocyty, przede wszystkim neutrofile, do płynu mózgowo-rdzeniowego. Powoduje to gwałtownie narastający wysięk zapalny, z towarzyszącym zapaleniem naczyń tętniczych i/lub zakrzepowym zapaleniem żył, co prowadzi do niedokrwienia i/lub zmian krwotocznych w miąższu mózgu. Dochodzi do utrudnienia krążenia płynu m.-r., co jest wynikiem patologicznej transmisji białek z osocza, zwiększonej liczby granulocytów i mniejszej zdolności resorbcyjnej ziarnistości pajęczynówki. Śródmiąższowa składowa obrzęku mózgu jest skutkiem wzrostu objętości płynu m.-r., związanego z większym przepływem krwi w splotach naczyniówkowych oraz utrudnionym wchłanianiem płynu m.-r. przez kosmki pajęczynówki i w zatoce strzałkowej.
Obrzęk pogłębia dodatkowo komponent naczyniopochodny związany przede wszystkim ze zwiększoną przepuszczalnością uszkodzonej przez zapalenie bariery krew-mózg. Przez barierę krew-mózg przenikają także antybiotyki, które dzięki temu osiągają większe stężenie w płynie m.-r. niż w warunkach fizjologicznych. Obrzęk cytotoksyczny jest wynikiem przerwania zależnego od energii transportu jonów przez błonę komórkową i przewodnienia komórek, wynikającego z uszkodzenia błon komórkowych, degranulacji toksycznych ziarnistości granulocytów i utraty homeostazy komórek. Ostatecznie dochodzi do narastającego obrzęku mózgu i nadciśnienia śródczaszkowego. Nieadekwatne wydzielanie ADH i związana z tym hipotonia płynu pozakomórkowego dodatkowo nasilają obrzęk mózgu.
W procesie zapalnym toczącym się w przestrzeni podpajęczynówkowej uczestniczą składowe ściany komórkowej bakterii, lipooligosacharydy, pęcherzyki zewnątrzbłonowe i peptydoglikan. Następuje rozpad i uwolnienie składowych komórki do przestrzeni podpajęczynówkowej. Podanie pierwszej dawki antybiotyków bakteriobójczych dodatkowo nasila lizę komórki bakteryjnej. Ze strony gospodarza w odczynie zapalnym uczestniczą prostaglandyna E2 i prostacykliny, interleukiny: IL-1β, IL-6, IL-8, IL-12, IL-16, interferon γ, TNF-α, czynnik aktywujący płytki, transformujący czynnik wzrostu 1β, proteiny zapalne makrofagów, integryny leukocytarne (CD18), selektywny, endotelialny czynnik adhezji leukocytów, ICAM-1, TLR-1 i TLR-4, składowe dopełniacza C5a i C5b–C9, substancja P, białko pierwotne różnicowania szpikowego (MyD88), czynnik jądrowy κB, reaktywne rodniki tlenowe i nadtlenki wodoru.
Pod wpływem uwalniających z bakterii składników, takich jak lipid A – endotoksyna bakterii Gram ujemnych, oraz peptydoglikanu i kwasu tejchojowego dochodzi do uwalniania cytokin prozapalnych. Również mediatory pochodzące z makrofagów oraz aminokwasy pobudzające mogą bezpośrednio uszkadzać neurocyty. Obecne na powierzchni endotelium i komórkach zapalnych selektyny (P, E, L) reagują z mucynopodobnymi cząsteczkami na powierzchni przepływających granulocytów. Inne cząstki adhezyjne, takie jak ICAM-1, czy VCAM-1, reagują z powierzchniowymi integrynami β2 leukocytów, ułatwiając ich chemotaksje. Podobną funkcję pełnią chemoatraktanty uwalniane przez komórki śródbłonka, astrocyty i mikroglej.
Neurony są szczególnie wrażliwe na działanie wolnych rodników i NO, co wynika z wysokiej koncentracji w mózgu nienasyconych kwasów tłuszczowych, wysokiej konsumpcji tlenu i małej zawartości antyoksydantów. IL-1 i TNF nasilają uwalnianie wolnych rodników tlenowych i NO.
Silnym induktorem wydzielania metyloproteinaz macierzy (MMP), o aktywności endopeptydaz, jest TNF-α. Metyloproteinazy powodują degradację kolagenu IV i V, głównych składników błony podstawnej śródbłonka naczyń. Dodatkowo uszkodzenie śródbłonka naczyniowego i bariery krew-mózg nasila aktywna fosfolipaza A2.
W uproszczeniu można przyjąć, że obraz kliniczny bakteryjnego zapalenia opon m.-r. i mózgu jest przede wszystkim wynikiem zapalenia, a nie bezpośredniego działania żywych bakterii i ich składowych uwolnionych po bakteriolizie. Tłumaczy to częściowo zjawisko postępującego uszkodzenia mózgu pomimo szybkiego wyjałowienia płynu m.-r.
Ważnym elementem patomechanizmu zapalenia opon