VL3 Quroum Sensing

• Bakterien, die dieses System benutzen, produzieren konstant Signalmoleküle

  (Autoinducer), die ins Medium abgegeben werden.

• Wenn ein Schwellenwert – das Quorum erreicht wird

  wird dies über spezielle Rezeptoren wahrgenommen („Sensing“)

  • gemessen am AHL Wer

  • alle beteiligten Bakterien initiieren daraufhin eine konzertierte gemeinsame Aktion

  • z.B. die Ausscheidung von Pathogenitätsfaktoren oder die Bildung von Biofilmen

  
  

• LuxR ist das Regulator Protein

• LuxI das Inducer Protein

• wenn LuxR durch HSL ausgelöst bindet wird Biolumineszenz ausgelöst

• die Produktion von Antibiotika,

• die Konjugation,

• Motilität und das Schwarmverhalten,

• die Entstehung von Biofilmen,

• die Expression von Virulenzgenen

• die Expression von Faktoren, die für die Etablierung von Symbiosen wichtig sind.

• LuxI

• OdDHL (QS- System Las)

• HHQ/PQS (RQS QS Sytem)

AIP I-III des Agr QS System

• Darmmikrobiom

• oral (mit Nahrung oder Trinkwasser) oder über die Atemluft

  aufgenommen.

• kolonisiert die Epitheloberflächen oder dringt aktiv durch die Epithelbarriere ins subepitheliale Gewebe ein / lässt sich von Phagozyten dahin transportieren.

• Haut - wirkungsvolle Barriere für pathogene MO, aber nur unverletzt!

• Bakterien über Wunden/ raffinierte MO mittels blutsaugenden Arthropoden oder mittels aktiver Invasion direkt ins subepitheliale Gewebe, die Lymphe oder ins

  Blut z.B wie bei Malaria

• Ausprägungen des angeborenen und des adaptiven Immunsystems sind in den verschiedenen Körperregionen und Geweben unterschiedlich: Das mukosale Immunsystem reagiert anders als dasjenige der Haut/Subkutis.

• Wandert über Blut und Lymphe aus Zielorgane und Zielzelle zu

• MO muss „serumresistent“ sein:

  - darf von angeborener Wirtsabwehr, z.B. der alternativen Komplement-

  aktivierung, nicht eliminiert werden

  - kann auch in Phagozyten, die ihm als „Trojanisches Pferd“ dienen,

  Epithelien oder Endothelien überwinden

• Haften (Adhäsion) und Eindringen (Invasion)

• Ansieledung (Kotamination)

• Wachstum, Vermehrung und Ausbreitung

• physikalische Barriere

• chemische Barrieren

• Zelluläre Barrieren

• Adaptives IS

• Angeborenes Immunsystem sofortige Reaktion

  generelle Pathogenerkennung

• Erworbenes Immunsystem : verzögerte Reaktion (brauch Länger), ‚Lernfähigkeit‘, Antigenspezifität

• verläuft in 3 Phasen

• Phase 1: angeborene Immunität (sofort: 0-4 h)

  Infektion > unspezifische Erkennung > Beseitigung des Erregers

• Phase 2: frühe induzierte Reaktion (früh: 4 - 96 Stunden)

  Infektion > erkennung der Molekularen Muster der MO > Mobilisierung & Aktivierung von Effektorzellen durch Entzündung > Beseitigung des Erregers

• Phase 3: adaptive Immunantwort (spät > 96h)

  Infektion > Transport des AG zu Lymphorganen > Erkennung durch naive B- und T-zellen > kolonale Expansion und Differenzierung zu Effektorzellen > Beseitigung des Erregers

• Pathogene: Abwehr durch die IS

• fakultativ pazhogene Erreger: adaptives IS

• apathogene Erreger: keine Abwehr erforderlich

• Haut: Hornschicht, pH-Wert (Säureschutz), Normalflora,

  Defensine

• Schleimhaut: Muzine, Normalflora, sekretorische Antikörper

• Tränenflüssigkeit: Lysozym, sekretorisches IgA

• Speichel: Lysozym, basische Proteine aus Leukozyten

• Respirationstrakt: Ziliarbewegung, sekretorisches IgA,

Alveolarmakrophagen

• Magen: pH-Wert

• Darm: Normalflora, Peristaltik, Defensine

• Harntrakt: Peristaltik, pH-Wert, Klappen an den

Uretherenostien, Normalflora

• Antimikrobielle Peptide und Enzyme (Defensine) üben direkte toxische Effekte auf Mikroorganismen aus (formen Kanäle in Lipidmembranen), werden von vielen Körperzellen sezerniert (z.B. Haut, Dünndarm)

• Komplement-System (klassisch / alternativ) Aktivierungskaskade von Plasmaproteinen, wird über Bakterienbestandteile oder Antikörper aktiviert und führt zur Bakterienlyse oder Phagozytenaktivierung.

• Akut-Phase-Proteine werden in der Leber synthetisiert, binden Mikroorganismen und aktivieren Phagozyten.

• Die Zellen des Immunsystems entwickeln sich aus gemeinsamen Vorläuferzellen des Knochenmarkes.

  Aufspaltung in einen lymphoiden (erworbenes) und einen myeloiden Schenkel (angeborenes Immunsystem).

  Die Trennung ist nicht immer strikt.

• steiger Permeabilität

• Expression von Adhärenzmolekülen und Chemokinen

• Selektrine rollen reversibel zu den Immunzellen bis die Integrine diese fest adhärieren und Chemokine lassen Migration auf Stimulus zu

1. Rollen

2. Adhäsion7

3. Duchrwandern (Diapedese)

4. Migration

• MHC Klasse II wird nur auf professionellen Phagozyten präsentiert

• Extrazelluläre Antigene (z.B. Bakterienfragmente) werden über MHC II präsentiert.

• Ablauf:

  1. Im Endosom werden bei saurem pH mittels Proteasen die Peptide gespalten.

  2. Nach Entfernung eines blockierenden Peptids (CLIP) können die Peptide an MHC II binden (HLA-DM).

  3. Es folgt die Präsentation an der Oberfläche

  4. MHC II ohne Peptid ist instabil und wird nicht präsentiert

  5. MHC II präsentiert an CD4-Zellen (Helferzellen)

Bindet Antigene und präsentiert diese dem Immunsystem.

• MHC Klasse I wird auf allen Zellen mit Zellkern exprimiert

• MHC Klasse II wird nur auf professionellen APC präsentiert

• MHC präsentieren Peptide an T-Zellen, CD8-Zellen (cytotoxisch)

• MHC II präsentiert an CD4-Zellen

• sezernieren wenn sie aktiviert werden eine Reihe von Cytokinen

  • IL-1ß

  • TNFa

  • IL-6

  • CXL8

  • IL-12

• 60-70% aller weißen Blutzellen (ca. 7000/ μl)

• die Hälfte davon ist adhärent am Endothel („Rollen“ über CD18, CD11a, Rezeptor: E-Selektin, ICAM (CD54)  Diapedese)

• Erste Welle der Blutleukozyten in der Abwehr und Phagozytose

• Granula (Lysosomen): lysosomale Enzyme (saure Hydrolasen, Proteasen, alkalische Phosphatase, Lactoferrin, Lysozym)

• Intrazelluläres „killing“

  • O2-abhängig: respiratory burst  toxische Sauerstoffradikale (H2O2) und

  • O2- unabhängig: pH-Wert, Lysozym, saure Hydrolasen, Proteasen

• Neutrophil Extracellular Traps (NETs): Freisetzung der DNA und mikrobizider Granula (Extrazelluläres „killing“)

Durch Makrophagen, sauerstoffabhängige Mechanismen, stickstoffabhängige Mechanismen, lysosomale Mechamnismen

• Effektormechanismus der aktivierten Makrophagen

• Intrazellulare Keimabtötung über sauerstoffabhängige Mechanismen (Bildung der reaktiven Sauerstoffmetaboliten O2-, H2O2, •OH, 1O2)

• stickstoffabhängige Mechanismen (NO2-, NO3-, •NO)

• lysosomale Mechanismen (Ansäuerung des Phagosoms, Angriff durch lysosomale Enzyme nach Phagolysosomenfusion, kationische Peptide etc.).

• • OH und 1O2 peroxidieren Fettsäuren und reagieren mit Nukleinsäuren

  > für Mikroorganismen toxisch

• Makrophagen besitzen eine Vielzahl von Rezeptoren für

  typische mikrobielle Strukturelemente (z.B.CD 14, Toll-like Rezeptoren, IgG und Komplementrezeptoren).

• Funktion: Phagozytose von Mikroorganismen, antimikrobielle Aktivität, Modulation der Entzündungsreaktion

• Produzieren Prostaglandine, Zyto- und Chemokine.

• Makrophagen enthalten antibakterielle Enzyme, Peptide (Defensine),Sauerstoffradikale.

• Rezeptoren für Komplement und Antikörper.

• machen intrazelluläres Killing und Vehikel für MO

• Beispiele

Monozyten

Dendritische Zellen

Histiozyten

Kupffersche Sternzellen

Alveolar-Makrophagen

Peritonealmakrophagen

Milz-Makrophagen

Lymphknoten-Makrophagen

Mikroglia

Osteoklasten

Chondroklasten

Eine Vielzahl von Zellen (z.B. Endothelzellen, Fibroblasten, Osteoblasten) können im begrenzten Maße Erreger aufnehmen und abbauen.

Sitzt auf Phagozyten und erkennt Moleküle und aktiviert Signalkaskaden zur Abwehr z.B Zytokinexpression

• PRR

• PAMPS

• TLR 2: Lipoarabinomannan (LAM) und Lipoproteine als Charakteristikum u. a. von Mykobakterien

• TLR 3: doppelsträngige RNA als Charakteristikum zahlreicher Viren

• TLR 4: Lipopolysaccharid (LPS) als Charakteristikum gram- Bakterien

• TLR 5: bakterielle Flagelline als Charakteristikum geißeltragender Bakterien

• TLR 7, TLR8: für bestimmte Viren charakteristische Einzelstrang-RNA

• TLR 9: für bakterielle DNA charakteristische Nukleotidsequenzen

• TLR2/TLR6-Heterodimere (mit neuer Spezifität) reagieren z. B. mit Peptidoglykan als charakteristischem Muster gram+ Bakterien und Zymosan als charakteristischem Muster von Hefen

• weitere Toll-like Rezeptoren bis TLR 16

• Rezeptoren für Immunglobuline und Komplementfaktoren fördern die Phagozytose

• Kein vollständiger Abbau von Mikroorganismen, sondern Antigenpräsentation

Mannose-Fucose- Rezeptor

[C-Typ-Lektinrezeptor; Ligand: Insb.

Bindung von mikrobiellen Kohlenhydraten

(bsp. Mannose)]

Rezeptor, der Fc-Teil von Ak bindet

[Funktion bei Phagozyten: Erleichterte

Phagozytose und Elimination der mittels

Antikörper opsonierten Antigene]

Komplement-Rezeptor-1

[Ligand: Mit Komplementfaktoren

opsonierte Pathogene; Funktion bei

Phagozyten: Steigerung der Phagozytose-

aktivität (v.a. durch Bindung des Opsonins

C3b)]

• in den Wirt einzudringen (Adhäsine,Invasine)

• die spezifische Immunabwehr zu unterlaufen (Impedine,Moduline)

• Zellen des Wirtes zu schädigen (Toxine,Aggresine)

• Sich im Wirt zu vermehren