SPHU 1020

How infections can trigger cancers?

Final Exam Review

Basic disease concepts and terms:

● zoonotic diseases: diseases spread between animals and people

● infectious disease control measures

○ WASH

● vector­borne diseases

Malaria

● pathogen: non­motile protozoan of genus Plasmodium

○ single­celled, nucleated

○ P. falciparum:

■ potentially fatal — infections cause most deaths 

■ can lead to cerebral malaria, which has 1 to 2% mortality

rate

■ can progress rapidly to severe malaria even with 

treatment

■ people in endemic areas can have some immunity

■ non­specific symptoms

What causes malaria?

○ P. vivax:

■ benign, uncomplicated

■ most people from West Africa are resistant

■ main problem is tendency to relapse

■ acute symptoms

● symptoms:

○ acute — anemia, jaundice, tender liver/spleen, thrombocytopenia

○ general — malarial paroxysm (alternate periods with symptoms and 

periods without symptoms), anemia, respiratory distress disease, fever, hypoglycemia,  mental status changes, tropical splenomegaly

● transmission: 

○ bite of infected female Anopheles mosquitoes

○ shared needles

○ transfusions

○ mother­to­fetus

● immunity:

○ innate immunity — first line of defense

What are food and water borne diseases?

We also discuss several other topics like How are cognitive maps helpful to us?

○ acquired immunity — mother to child transferred (3­6 months of 

protection)

○ no complete immunity

● treatment and control:

○ personal protection measures

■ repellents with DEET

○ artemisinin­based combination therapies (ACTs) Don't forget about the age old question of When does female defense polygyny occur?

■ some resistance to artemisinin, but ACTs still effective 

in almost all settings

○ insecticide­treated nets (ITNs)

■ reduce child mortality by around 20%

○ indoor residual spraying (IRS)

○ intermittent prevention treatment of pregnant women If you want to learn more check out What is proven by the first law of thermodynamics?

HIV/AIDS

● movement from simians to humans:

○ consumption of bushmeat in Africa

○ HIV mutated in 1930s from a form exclusive to apes to one possible in 

humans

○ first human case found in African man 1959

● transmission:

○ sexual contact with infected partner If you want to learn more check out If someone buys a lemon car, do they get their money back?

○ contact with contaminated blood or blood products

○ sharing blood­contaminated needles syringes

■ drug use with IV (highest frequency) or accidental 

needle use

○ mother to child

■ passage through placenta, contaminated blood or  If you want to learn more check out What is fate of exoduses means?

secretions during birth, breast milk — transmission rates lower with 

antiretrovirals

○ premastication

■ pre­chewing food

● trends:

○ 33% reduction in annual new HIV cases from 2001 to 2012

○ new HIV infections among children fell 52%

○ 90% of new HIV infections are in developing countries

○ greater access to antiretrovirals led to a 30 % drop in AIDS­related 

deaths from the peak in 2005

○ U.S.: deaths through Pneumocystis carinii

■ U.S. has one of largest populations of HIV­infected in 

the world

■ annual number of new infections is stable (around 

50,000)

○ other areas: deaths through tuberculosis

○ 40% of adult infections are women and 15% of infections are in 

individuals 15­25 years of age

● mechanism:

○ retrovirus — obligate parasite that targets host cell

○ reverse transcriptase used to produce DNA from its own RNA genome

○ new DNA is incorporated in host cell genome

○ host cell treats viral DNA as its own genome

○ HIV exits cell by budding

○ HIV attacks T cells (CD4+) and compromises immune system 

● AIDS:

○ acquired immunodeficiency syndrome

○ caused by human immunodeficiency virus (HIV) and is pandemicDon't forget about the age old question of How do taxes affect supply?

○ signs and symptoms:

■ HIV­positive

■ low CD4+ (helper T) cell count

■ one or more opportunistic infections (bacterial, viral, 

protozoal, fungal)

■ swollen lymph nodes

■ sudden weight loss

■ Kaposi sarcoma (rare vascular cancer)

○ HIV­positive individuals progress to clinical AIDS without treatment 

over an incubation period that can vary in time

■ opportunistic diseases cause death

■ anyone with AIDS will die within 4 years

● treatment and control:

○ antiretroviral drugs (ARVs)

■ highly active antiretroviral therapy (HAART) is a 

combination of antiretroviral drugs that are used to control retroviruses

■ can extend years between infection and onset of AIDS, 

as well as years between onset of AIDS and death

○ treatment of opportunistic infections

○ prevention measures

■ pre­exposure (PreP) and post­exposure (PEP)

○ testing

■ antibody tests; ELISA; western blot; rapid assessment; 

PCR tests

■ if positive, then test for CD4+ count, viral load, and drug

resistance

Tuberculosis (TB)

● causative agent: Mycobacterium tuberculosis

● manifestations:

○ infection (latent): 2 billion people infected with no sickness or symptoms

○ disease (active): 1/10 of infected people get the contagious form of the 

infection and have symptoms; 8­9 million new cases worldwide per year

● transmission: 

○ airborne

○ each person with active TB without treatment will infect an average of 

10 to 15 people annually

● current status:

○ in the U.S. and other developed countries, TB is a reemerging disease

○ TB is the leading cause of death for individuals with HIV/AIDS

■ TB and HIV coinfection — each accelerates the other’s 

progress 

■ those infected by HIV are 800x more likely to develop 

active TB

○ emergence of multiple drug resistance and extremely drug resistant TB 

due to complacency and travel/immigration

● treatment and control:

○ 6­9 months of daily antibiotics, good nutrition, and rest

■ failure to take combination of drugs daily leads to drug 

resistance

○ DOTS (directly observed treatment)

● prevention:

○ improved social conditions (housing, water, nutrition)

○ vaccine is controversial

■ 80% protection in children and 50% protection in adults

○ DOTS implementation

Food­ and Water­Borne Diseases

● water, sanitation, and hygiene (WASH):

○ basic human needs

○ prerequisite to human health and development

○ sanitation: disposal of human excreta

■ 6 F’s: feces, fields, fluid, fingers, food, flies

● water­borne diseases (WBDs): 

○ caused by pathogenic microbes that can be directly spread through 

contaminated water

○ most waterborne diseases cause gastrointestinal or diarrheal illness 

● types of toxins:

○ food intoxication/poisoning: ingestion of bacterial toxins (with or 

without the microbe)

○ food­borne infection: bacteria multiply in the intestinal tract, secrete an 

enterotoxin, and may invade cells of the intestinal tract

● food intoxication/poisoning:

○ Botulism: 

■ caused by deadly botulism neurotoxin of Clostridium 

botulinum (g+ spore­forming bacillus)

● found in soil and improperly home

canned foods

■ treatment of antitoxin and mechanical ventilation

■ signs and symptoms: double vision, droopy eyelids, 

slurred speech, muscle weakness, dry mouth, difficulty swallowing

○ Staphylococcus

■ caused by Staphylococcus aureus (g+ coccus)

● found in nasal passages

● heat stable enterotoxin

■ most common type of food poisoning

■ signs and symptoms: abdominal cramps, 

nausea/vomiting/diarrhea (NVD)

■ also causes blistering from scalded skin syndrome and 

toxic­shock syndrome

■ Methicillin­resistant Staphylococcus aureus (MRSA):

● identified in 1970s in health care 

settings; leading cause of nosocomial infections in U.S.

● signs and symptoms: boils, rashes, skin 

and soft tissue infections, etc.

○ necrotizing fasciitis, 

also known as "flesh­eating bacteria”

● health care­associated MRSA: 

potentially deadly strain with antibiotic resistance

● community­associated MRSA: seen in 

young, healthy; more virulent; less resistant to antibiotics

● food­borne infection:

○ Salmonellosis

■ caused by species in genus Salmonella (g­ bacilli)

● found in eggs, meats, seafood, fruits 

vegetables

■ signs and symptoms: gastroenteritis, abdominal cramps, 

NVD, fever

■ typhoid fever: in less­developed countries; infection 

from fecally­contaminated food or hands; transmission by flies or fomites ● organism invades cells lining small 

intestine and causes ulcers and bloody stool

○ Shigellosis

■ caused by species in genus Shigella (g­ bacilli)

■ around 1 million annual deaths in developing countries

■ in U.S., daycares are prone to outbreaks

■ transmission: fecal­oral route

■ toxins: very destructive

■ signs and symptoms: gastroenteritis, dysentery

● food­ and water­borne diseases

○ Cholera

■ caused by Vibrio cholerae (g­ curved rod)

● produces enterotoxin that promotes 

secretion of fluid and electrolytes into lumen of gut

● found in brackish water

■ transmission: consumption of fecally­contaminated food 

and water

■ signs and symptoms: watery diarrhea, projectile 

vomiting

■ treatment of replacement of fluids, IV drugs, antibiotics

■ complications: 

● severe dehydration

● hypovolemic shock 

● acute renal failure

● death

● electrolyte imbalance

● hypoglycemia in children

○ Escherichia Coli

■ normally commensal organism, but can be pathogenic

■ 73,000 annual cases in U.S.

■ signs and symptoms: watery stool, vomiting, mild 

abdominal pain, moderate fever, moderate to severe dehydration

■ Hemolytic Uremic Syndrome (HUS):

● hemolytic anemia (anemia caused by 

destruction of red blood cells), acute kidney failure (uremia), and a low  platelet count (thrombocytopenia)

○ Campylobacteriosis

■ caused by Campylobacter jejuni (g­ curved bacilli)

■ most frequent cause of bacterial diarrhea in U.S.

■ signs and symptoms: severe diarrhea

■ transmission: raw meat, undercooked meat, 

unpasteurized milk

○ Leptospira

■ zoonotic disease in tropic areas

■ found in infected animal urine

■ signs and symptoms: flu­like

■ treatment of antibiotics

○ Listeriosis (“Deli Disease”)

■ caused by Listeria monocytogenes (g+ bacillus)

● distributed worldwide in cold cuts, hot 

dogs, soft cheeses, etc. (grows in refrigeration)

■ mild in healthy adults and children

○ Pseudomembranous colitis 

■ caused by Clostridium difficile (g+ spore­forming 

bacilli)

■ transmission: fecal­oral route

■ cause of nosocomial infection

● viruses:

○ Noroviruses

■ Norwalk/Norwalk­like viruses with many different 

strains

■ easily transmitted and can persist in environment

■ outbreaks associated with cruise ships, food service 

workers, hospitals, etc.

○ Rotaviruses

■ 200,000 emergency room visits in U.S.

■ signs and symptoms: flu­like before diarrhea, fever, 

cough, vomiting

● very common cause of diarrhea in U.S.

■ easily transmitted with low lethality and available 

vaccines

○ Hepatitis A

■ around 1.4 million cases globally per year

■ transmission: ingestion of contaminated food and water, 

direct contact

● associated with lack of safe water, poor 

sanitation

■ signs and symptoms: fever, malaise, loss of appetite, 

diarrhea, nausea, abdominal discomfort, dark­coloured urine and jaundice ■ no treatment, but available vaccines

● recovery usually complete without 

chronic infection; rarely fatal, but can be debilitating

○ liver failure is 

associated with high mortality

○ Hepatitis E

■ around 20 million cases globally per year

● over 3 million acute cases

● 56,600 hepatitis E­related deaths

■ transmission: fecal­oral route (contaminated water)

● protozoan diseases:

○ Giardiasis

■ caused by Giardia lamblia (flagellated protozoan)

■ common water­borne disease in U.S.

● 2.5 million cases per year in U.S.

● 200 million cases per year globally

■ cysts:

● spread by human, wild mammal, and 

bird reservoirs

● persistent in environment

● destroy the intestinal villus

● resistant to chlorine and ID is only 10 

cysts

■ transmission: swallowing cysts in contaminated water, 

fecal­oral route

■ signs and symptoms: abdominal pain, non­bloody 

diarrhea

● not life­threatening, but can last 2­6 

weeks

○ Cryptosporidiosis

■ caused by Cryptosporidium parvum (non­motile 

protozoan)

● variety of mammal, bird, and reptile 

reservoirs

■ transmission: oocysts enter water in fecal material and 

are ingested

● oocysts resistant to chlorine and ID is 

only 10 oocysts

■ signs and symptoms: severe and long­lasting diarrhea (7­

10 days), fever, nausea, abdominal pain

■ usually self­limiting (treatment options limited)

● life­threatening for 

immunocompromised or AIDS patients

○ Amebiasis

■ caused by Entamoeba histolytica

● occurs worldwide in water, fruits and 

vegetables washed in contaminated water

■ 10% fatality rate while being one of most common 

parasitic diseases

■ signs and symptoms: 90% asymptomatic or have mild 

diarrhea and stomach pain

● severe dysentery causes fever, bloody 

stools, and stomach pain

● amoebas can cause deep ulcers and 

invade the kidneys, skin, brain, spleen, and liver (hepatitis)

○ Toxoplasmosis

■ caused by Toxoplasma gondii (non­motile protozoan)

● domestic and feral cats are reservoir and

host

■ worldwide zoonotic disease

■ transmission: ingestion of oocysts from cat feces or 

undercooked meats

■ signs and symptoms: asymptomatic, sore throat, fever, 

enlarged lymph nodes — all mild

■ dangerous for pregnant women and 

immunocompromised patients

Meningitis

● disease caused by inflammation of protective membranes covering brain/spinal cord  (meninges)

○ two common bacterial types — Haemophilus influenzae type B (HiB has

vaccine) and Neisseria meningitidis (leading cause of meningitis)

● symptoms: headache, fever, vomiting, lethargy, neck stiffness, rash, seizures ○ can appear quickly or over several days

● complications: bloodstream infection, rash

○ requires early treatment with antibiotics

○ disfigurement, amputation, kidney failure, death still possible with 

treatment

● relation to military in the past

○ now associated with college students (freshmen living in dorms)

Influenza

● respiratory disease caused by enveloped RNA viruses

○ RNA viruses enter using spikes or endocytosis and leaves by budding 

(surface antigenic protein spikes)

○ disappears within 2 weeks

○ infects humans and other species (highly infectious)

● symptoms: cold­like with headache, fever, muscle pain, severe cough, congestion ● transmission: droplets or aerosol (sneezing/coughing); seasonal outbreaks (winter);  crowding; fomites and other people

● strains:

○ type A: causes epidemics and pandemics; infects animals (bird flu)

○ type B: less severe; causes epidemics; no animal reservoir

○ type C: causes mild respiratory illness in humans

● antigenic change:

○ antigenic drift: type A only; major, abrupt antigenic change in spikes 

with rapid evolution of new strains that people have no immunity

■ recombination of genetic material from cells infected 

with different viral strains

○ antigenic shift: new variants of prevailing strains produced yearly

■ slow accumulation of mutations affect antigenicity of 

spikes

● animals’ roles: avian and swine

STDs

● transmitted by sexual contact

○ public health problem due to antibiotic resistant strains and HIV/AIDS 

coinfections

● syphilis

○ caused by Treponema pallidum (g­ spirochete)

○ can be congenital, leading to stillborns or deformities; acquired; late

○ only in humans

○ frequent coinfection with other STDs or HIV/AIDS

○ mostly MSM and aged 20­39

○ no vaccine

● gonorrhea

○ caused by Neisseria gonorrhoeae (g­ diplococcus)

○ only in humans

○ mostly sexually active teens and young adults

○ transmitted through vaginal, anal, and oral sex

● chlamydia

○ caused by Chlamydia trachomatis (g­ coccobacillus; obligate 

intracellular parasite)

○ most common STD

○ mostly sexually active teens and young adults

● Human Papilloma Virus (HPV)

○ DNA virus that infects epithelial cells

○ 100+ strains; persistent and has potential to cause cancer (cervical 

cancer)

■ cervical cancer most common in women in 20s to 30s

○ specific control programs

■ PAP screening

■ HPV vaccination (Gardasil and Cervarix)

Cancer

● how infections can trigger cancers: around 2 million cases of cancer from infection ○ some viruses directly affect genes inside cells that control growth

○ some infections cause long­term inflammation; leads to changes in 

affected/nearby cells

○ some infections suppress immune system

○ HPV

● leading cancer deaths in U.S.:

○ lung and bronchus

■ high rates of lung and bronchus cancer associated with 

in tobacco consumption (20­30 year delay)

○ then prostate (men) and breast (women)

■ prostate and breast cancer are more common, but lung 

cancer is more deadly

● incidence versus mortality

○ cancer is second leading cause of death in U.S. 

● importance of screening and stages of cancer:

○ stages of tumor development:

■ tumor begins to develop; altered cell and its descendants 

grow and divide rapidly; descendants divide excessively and look abnormal

● if tumor develops, this is stage 0 (situ)

■ some cells have additional mutations that allow tumor to

invade neighboring tissues and to shed cells into blood or lymph

● tumor is malignant and escaped cells 

can establish new tumors

○ best to treat before metastasis

● causes:

○ external and internal factors of metabolism act together or separately to 

cause cancer

○ preventable — cigarette smoking, overweight, obesity, nutrition

■ an estimated 30­40% of cancers are influenced by diet

■ foods or their components may cause, promote, or 

protect against cancer

■ nutrition transition: shift in dietary consumption and 

energy expenditure that coincides with economic, demographic, and 

epidemiological changes

Risk Factors for Chronic Diseases

● main factors

○ dietary factors associated with 4/10 leading causes of death (coronary 

heart disease, cancers, stroke, type 2 diabetes)

■ see above about preventable causes of cancer

○ saturated or trans fats

● types of obesity

○ apple vs. pear (body shape)

■ central abdominal obesity is worse than lower abdominal

obesity

● metabolic syndrome

○ combination of medical disorders or risk factors that increase risk of 

cardiovascular disease and diabetes together

Emerging Infectious Diseases

● definitions

○ re­emerging: new, re­emerging, or drug­resistant infections where human

incidence has increased in past 2 decades

■ new form or location, but existed for decades or 

centuries already

○ emerging: never been recognized in humans before; difficult to establish 

and rare

○ deliberately emerging: introduced (bioterrorism)

● factors involved in the emergence of infectious diseases 

○ human cause — population growth, climate change, technological 

advances, behavior

○ microbial evolution

○ local and global factors

○ poverty — fundamental cause of disadvantaged populations suffering 

more