VL2 Pathogenität und Virulenz, Physiologische Bakterienflora

• Das Patientenserum agglutiniert den verantwortlichen Erreger

• Ein bestimmtes Gen (oder Merkmal) kommt bei pathogenen Mikroorganismen vor

• Eine Inaktivierung des korrespondierenden Gens muss zu einer Reduktion der Virulenz führen

• Eine Rückführung des Gens in die avirulente Mutante stellt das ursprüngliche Virulenzpotential wieder her

• Pathogenität auch eine Empfänglichkeit des Wirtes voraussetzt (Abwehrschwäche)

• durch ökologischen Anpassungsdruck u.U. neue Infektionskrankheiten entstehen

• immer wieder neue Krankheitserreger auftauchen (z.B. Legionärskrankheit, disease of human progress), da man diese nicht testet sie jedoch bei Extrema überleben

• es neue Typen bekannter Infektionserreger (horizontaler Gentransfer (Transformation, Plasmidkonjugation oder Phagentransduktion), EHEC),

• neue Resistenzen bei der Bekämpfung von Infektionskrankheiten (MRSA = multiresistente Staph. aureus),

• ein Defizit in der Untersuchung von in vivo exprimierten Pathogenitätsgenen

• Zusammenhang von Infektionsbiologie und sozialer Entwicklung (Hygiene, Ernährung, Krieg)

Gast=Mikroorganismus wie z.B Bakterien, Pilze, Viren, usw.

Wirt=Makroorganismus

Mikroorganismus ist Symbiont. Wirt und Symbiont sind einander nützlich.

Mikroorganismus ist Kommensale, lebt in enger Verbindung mit dem Wirt, ohne ihn zu schädigen

Sie dringen nicht ins Gewebe ein.

• Koagusale negative Staphylokokken

  • Staph. epidermis

  • Staph. capitis

  • Staph. saprophyticus

  • Staph. aureus

• Propionibacterium

• Corynebacterium

• Bacteroides

• Bakteroides

• Bifidobakterium

• Enterobacteriaceae (E. coli)

Lactobacillus acidophilikus (Milchsäurebakterien) für sauren pH-Wert und hemmen die Pathogen Adhäsion

• das Haften (Adhäsion)

• das Eindringen (Invasion)

• die Ansiedlung (Kontamination)

• das Wachstum

• die Vermehrung

• die Ausbreitung (Organotropie)

• in den Wirt einzudringen (Invasion: Adhäsine, Invasine)

• die spezifische Immunabwehr zu unterlaufen (Subversion/Evasion: Impedine, Moduline d.h sie umgehen oder verändern)

• die Zellen/den Wirt zu schädigen (Toxine, Aggressine)

• sich im Wirt zu vermehren

• überschießende Reaktion wirken sich schädlich auf den Wirt aus (septischer Schock) z.B. Überschuss an Zytokinen

• Eine Unterfunktion (Immundefizienz) ermöglicht es auch fakultativ pathogenen Erregern, schwere Infektionskrankheiten auszulösen

1. Anheftung durch Adhäsine

2. Eindringen durch Invasine

3. Zellschädigungen durch Toxine

4. Veränderung der Zytokinmuster durch Moduline

5. Inhibition der Immunantwort durch Impedine

rot: offensiv = greift aktiv an

blau:defensiv= wollen modulieren/umgehen

• Werden von Bakterien als auch von Viren, Parasiten und Pilzen gebildet

• Sind Proteine, die mit Kohlenhydratrezeptoren der Wirtszelle spezifisch interagieren.

• Beispiele:

  • Fimbrienadhäsine (Pili): major, minor subunits; tip structures

  • Fimbrillen: feinere Strukturen als Fimbrienadhäsine

  • Nicht-Fimbrienadhäsine (NFA) oder A-Fimbrienadhäsine (AFA): sind immer integrale Membranproteine

  • Mikrobielle Saccharide: Lipopolysaccharide (LPS), Lipooligosaccharide (LOSs), Exopolysaccharide (EPS)

  • Lipoteichonsäuren (LTAs): Gram-positive Bakterien

• Dringen ein

• Überwinden Epithelien

• Eindringen und Überleben in Phagozyten

• Gruppen:

  1. Obligat intrazelluläre Bakterien:

     Chlamydien, Coxiella burnetii, Ehrlichien, Rickettsien, Mycobakterium leprae

  2. Fakultativ intrazelluläre Bakterien: Mycobakterium tuberculosis, Legionellen, Salmonellen, Shigellen, Yersinien, Staph. aureus

Trigger und Zipper-Mechanismus

• Ziel: Internaliaierung eines Bakteriums

• Die Bakterien bilden an der Oberfläche Invasionsproteine, die mit Rezeptormolekülen auf der Wirtszelle interagieren. Es kommt zum direkten Kontakt, Die Wirtszelle bildet faltenförmige Ausstülpungen, die die Bakterien umschließen (Yersinia ).

• Kontakt zwischen bakteriellen Invasinmolekülen und speziellen Zellrezeptoren löst Signaltransduktionswege aus. Als Folge werden Pseudopodien ausgebildet, die die Zelle umwandern und das Bakterium in eine Vakuole einschließen

• Signalkette wird aktiviert und Umbau der Zellmembran und Membranpermeabilität steigt

• Die Bakterienzelle hat keinen Kontakt mit der Wirtszelle. Sezernierte Invasionsproteine (Ipa) führen zur faltenförmigen Ausstülpung bei der Wirtszelle und zum Einschluss der Bakterien (Shigella).

• Effektormoleküle in die eukaryotische Zelle injiziert, die wiederum dramatische Membranveränderungen (z.B. die Ausbildung von Membranfalten) induzieren, wodurch die Bakterien bei der Fusion der Membranen ebenfalls in Vakuolen eingeschlossen werden.

Endotoxine (Infektion) und Exotoxine (Intoxikation)

• Gram (-)

• hitzestabile Lipopolysaccharide entstammen abgestorbenen Bakterien funktionelle Zellwandbestandteile

• essentiell (!)

• Pathogenitätsfaktor (O-Antigene) induzieren unspezifische Immunantworten

• Endotoxinschock

• Gram (+) und (-)

• hitzelabile Proteine intrabakterielle Synthese (Phagen oder Plasmid codiert)

• werden aktiv sezerniert

• sind übertragbar aber nicht essentiell (!)

• erkennen spezifische Rezeptoren

• spezifische Symptomatik

1. AB-Toxine

2. Mebran-Toxine

3. Superantigen-Toxine

• Bestehen aus zwei Komponenten:

  • A-teil: Aktive Wirkkomponente

  • B-Teil: Verantwortlich für Bindung an rezeptor der Zielzelle (nur Wirtszellen mit spez. B-Rezeptor werden geschädigt)

• Beispiel: Diphterietoxin: Schädigung von Mukosazellen, Herzmuskulatur, Niere

zerstören biologische Membranen durch Porenbildung oder durch enzymatische Aktivität

• stimulieren T-Lymphozyten zur Sekretion von Zytokinen

• Schocksymptomatik (Fieber, Exanthem, Blutdruckabfall)

• Dienen zum Schutz des Erregers weil…

  • hre negative Oberflächenladung die Aufnahme durch Phagozyten verhindert (Phagozytenresistenz)

  • die komplementvermittelte Lyse (C3b wird nicht angelagert) verhindert wird und somit keine Opsonierung durch Komplement und Antikörper geben kann

  • es in einigen Fällen zu einer Nachahmung wirtseigener Oberflächenstrukturen kommt (molekulares Mimikry)

  • sie zur Bildung starker Biofilme führen

    (großes Problem v.a nach OP`s, da sie sich verstecken und schwer therapierbar sind

• Können Wirtsabwehr erfolgreich umgehen oder verhindern

• Molekularem Mimikry = Eigenschaft bestimmter Erreger, wirtseigene Antigene nachzuahmen, um so der Immunantwort zu entgehen

• Eine Immunantwort gegen „eigene“ Antigene unterbleibt meist oder kann zu schweren Autoimmunkrankheiten führen.

• Verändern Zytokinmuster des Wirtes

• Interleukine

• Interferone

• zytotoxische Zytokine

• Wachstumsfaktoren

• Chemokine

• Kolonie-stimulierende Faktoren

• Lipopolysaccharid

• Lipid A

• Peptidoglykane

• Septischer Schock

• Inaktivierung von Komplementfaktoren

• Apoptose

• Membranproteine zum Schutz gegen Komplement und antimikrobieller Peptide

• Surface-(S)-Layer schützen physikalisch gegen Bakteriophagen und Proteasen

• IgA-Proteasen spalten die zur Abwehr gebildeten IgA Antikörper

• SOD (Superoxid-Dismutasen) zur Abwehr von ROS (Reistent O2 Spezies, bilden O2 Radikale und greifen Membranlipide an)

• M-Proteine von Streptokokken (Starter der Anti-phagozität

• Zur Vermehrung

• Sauerstoff Transport

• Mitochondrien-Energie-Metabolismus

• Elektronentransport

• Nucleinsäuresynthese

• 
  

• Aerbactin

• Enterochelin

1. Adhärenz

2. Akkumulation

3. Maturation

4. Ablösung

• adhäsive Matrix, in der Mikroorganismen eingebettet sind. Biofilm ist zusammengesetzt aus Bakterien- und Wirts-Bestandteilen (z.B. Proteinen, Nukleinsäuren, ….)

• Lebensgemeinschaft von Bakterien, Pilzen oder Algen, die sich an Oberflächen anheften

• Können Keime nur zusammen können und nicht alleine. …..Im Biofilm kommunizieren Mikroorganismen miteinander….

• Mangelnder Zugriff des Immunsystems

• Mangelnde Wirkung von Antibiotika

• Fortwährende Ausschwemmung von Keimen

• Protheseninfektion

• HNO Infektionen

• Infektionen im Zahn-Bereich

• Adhäsion

• Gewebezerstörung durch Toxine und Exoenzyme

• Gewebe- und Wirtszellinvasion

• Immune Escape

• Biofilmbildung

• Kommunikation bei Bakterien

• Persistenz durch „Dormancy“

Beschreibt “schlafende” Bakterien z.B bei Staph. aureus die unentdeckt bleiben. Nur eine Periode von Inaktivität in der Bakterien nicht wachsen oder sich bewegen.