Vl 4:

• Geburt

• Einatmung

• Bei Nahrungsaufnahme

• Kontakt mir Haut

Mikrobiom: Gemeinschaft von Mikroorganismen, die normalerweise in einem bestimmten Lebensraum zusammenleben

Der Mensch ist von vielen Mikroorganismen besiedelt, wobei die Anzahl nichtmenschlicher Zellen etwa der gleichen ist wie die Anzahl menschlicher Zellen

fun fact: more microbes than cells in body

Residente Mikrobiota: bewohnen Stellen über längere Zeiträume

Transiente Mikrobiota: bewohnen sie vorübergehend

Wichtig für die menschliche Gesundheit

• Bietet Kolonisierungsresistenz

  • Das Abdecken von Bindungsstellen verhindert die Anhaftung

  • Verbrauch verfügbarer Nährstoffe

  • Produktion von Verbindungen, die für andere Bakterien toxisch sind

• Förderung der Entwicklung des Immunsystems

  • Stimulation des adaptiven Immunsystems

  • Aufbau von Toleranz

  • Das Immunsystem lernt, die Reaktion auf viele Mikroben, die routinemäßig den Darm und die Nahrung bewohnen, abzuschwächen

• Regulierung des Stoffwechsels

-> Die meisten Interaktionen sind positiv oder neutral

Symbiose: Eine enge und langfristige Interaktion zwischen verschiedenen Organismen

Mutualismus: Interaktion, die beiden Organismen nützt

• Eukaryoten entwickelten Mitochondrien

• Mykorrhiza

Kommensalismus: kommt einem Partner zugute, hat aber keine wahrnehmbare Auswirkung auf den anderen

• Mikroben im Mikrobiom, auch Kommensalen genannt (vielleicht nicht immer richtig…)

Parasitismus: Interaktion, die einem Organismus nützt und dem anderen schadet

• Praktisch alle Krankheitserreger sind Parasiten; Krankheitserreger sind Mikroben, die in oder auf ihren Wirten leben und per Definition Schaden anrichten

• Nur sehr wenige Mikroben sind pathogen, die überwiegende Mehrheit ist freilebend

• Parasitäre Lebensweise ist zwar selten, hat sich aber oft unabhängig voneinander entwickelt

• nur etwa 1400 Mikroben aller Art sind als Krankheitserreger beim Menschen bekannt

  • die meisten davon sind extrem selten

• Es sind keine archäischen Krankheitserreger bekannt(!)

• Alle Viren (einschließlich Viroide und Prionen) sind obligate Parasiten

  • Oft gut an den Wirt angepasst und verursachen bei ihren Wirten wenig oder keinen Schaden

Pathogenität: ist die Fähigkeit eines Mikroorganismus, in einer Wirt-Mikroben-Interaktion mit einem anfälligen Wirt eine Krankheit zu verursachen.

• Qualitativer Deskriptor (ja oder nein)

• Pathogenität ist oft ungenau.

  • Hängt von Mikroorganismus, Wirt und Umgebung ab.

Erreger:

• Einige Mikroben sind eng verwandt, aber nur einige Stämme verursachen Krankheiten.

  • Vibrio cholerae: hat >100 Serotypen, aber nur 2 verursachen Pandemien und das auch nur, wenn sie ein Toxin exprimieren.

Wirt:

• Einige Mikroben können bei einem Wirt Krankheiten verursachen, bei anderen jedoch harmlos/weniger schädlich sein.

  • Asymptomatische Träger -> Typoid Mary

  • Pilzinfektionen bei HIV/AIDS-Patienten -> nicht bei gesunden Patienten

  • Aspergillus fumigatus verursacht bei immungeschwächten Patienten schwere Lungenerkrankungen, kann aber auch aufgrund einer Überreaktion der Immunantwort (Überempfindlichkeitserkrankung) Schäden in den Atemwegen immunkompetenter Wirte verursachen.

Umwelt:

• Medikamente und medizinische Eingriffe -> können Wirte anfällig machen.

  • Staphylococcus epidermidis: häufiger Kommensal auf der menschlichen Haut, kann schwere Schäden verursachen, wenn er die normalen Abwehrkräfte durch Dauerkatheter oder Implantate durchbricht.

  • Clostridium difficile: kann Kolonisierungsresistenz durch Antibiotika überwinden.

Wirt: Ein Wirt ist ein Organismus, von dem ein Parasit Nahrung bezieht und/oder in dem eine Mikrobe (oder ein anderer Organismus) Schutz sucht oder sich vermehrt.

• Der Schwerpunkt liegt normalerweise auf Menschen, aber praktisch alle Organismen sind Wirte für Mikroben

• Dieselbe Mikrobe kann ein Krankheitserreger sein, der mit einem Wirt interagiert, oder sie kann Wirt einer anderen Mikrobe sein – der Kontext der Interaktion bestimmt ihre Rolle als Wirt oder Krankheitserreger.

• Verschiedene Arten von Wirten unterscheiden sich in der Art und Weise, wie sie mit Mikroben interagieren.

Infektionskrankheit: Ein mikrobieller Krankheitserreger interagiert mit einem Wirt, wobei der Schaden am Wirt das Ergebnis einer andauernden Wirt-Mikroben-Interaktion ist.

Die anhaltende Natur der Interaktion unterscheidet eine Infektionskrankheit von Schäden, die durch eine vorübergehende Interaktion zwischen Organismen verursacht werden, wie z. B. ein Tierbiss, ein Raubtier, das seine Beute frisst, oder ein Pflanzenfresser, der sich von einer Pflanze ernährt. Alle diese Schäden verursachen Schäden.

• Bakterien werden durch anatomische Barrieren, die aus Haut und Schleimhäuten bestehen, vom Wirtsgewebe ferngehalten.

• Die Integrität der Schleimhautoberflächen wird durch aktive Entfernung von Bakterien geschützt

  • das saure Milieu des Magens

  • die Flimmerbewegung in den oberen Atemwegen

  • die kontinuierliche Spülung der unteren Harnwege mit Urin

• Sobald der Erreger Zugang zum Wirt erlangt hat, muss er eine Möglichkeit haben, das Gewebe des Wirts zu erreichen und sich dort anzuheften -> Anheftung

  • Ein notwendiger Schritt bei der Pathogenität

• Mikroben enthalten Liganden (z. B. spezielle Organellen Pili, Fimbrien, Flagellen oder oberflächenexprimierte Adhäsionen), die sich an Wirtsrezeptoren oder Oberflächenproteine ​​anheften.

  • Gewebetropismus (d. h. Krankheitserreger, die bestimmte Gewebe anderen vorziehen)

  • Artspezifität (d. h. Krankheitserreger, die nur bestimmte Arten infizieren)

  • genetische Spezifität (d. h. Oberflächenmutationen, die die Erkennung durch eindringende Krankheitserreger verhindern)

• Krankheitserreger können auf Oberflächen überleben oder in Gewebe eindringen

• Wirtszellen verfügen über physische und chemische Abwehrmechanismen sowie unspezifische Immunreaktionen gegen Mikroben (angeborenes Immunsystem).

• Erreger müssen diese Barrieren überwinden, um einen Wirt zu infizieren.

  • Sie dringen in Zellen ein, um intrazellulär zu leben

  • oder sie durchqueren

  • oder sich in ihnen fortzubewegen

• Sie dringen in den Blutkreislauf ein und verbreiten sich

• Infektionsdosis (ID) oder minimale Infektionsdosis (MID): Die Anzahl der Erreger, die erforderlich sind, um eine Krankheit auszulösen.

• Wird normalerweise als ID1 oder ID50 angegeben: verursacht Krankheit bei 1 % bzw. 50 % der Wirte.

• Variiert stark von Erreger zu Erreger.

• Ist (wiederum) abhängig von Erreger, Wirt und Umgebung.

• Sobald Krankheitserreger ihre bevorzugte Umgebung erreicht haben (und sich dort festgesetzt und eingedrungen sind), kolonisieren sie den Wirt

Kolonisation: Anwesenheit der Mikrobe auf dem Wirt

• Typischerweise mit Wachstum und Vermehrung der Mikrobe

• Nicht notwendig bei Krankheitssymptomen

• Nicht notwendig bei Krankheitserregern

Stadium:

• Toxine werden produziert

• Konkurrenz mit normaler Flora um Platz und Nährstoffe

Infektion: Eindringen von Krankheitserregern in Gewebe, deren Vermehrung und die Reaktion des Wirtes auf die von ihnen produzierten Infektionserreger/Toxine

-> aber auch der erste Kontakt zwischen Wirt und Mikrobe

• Bei steigender Anzahl von Krankheitserregern werden mehr Abwehrmechanismen des Wirts aktiviert (angeborenes und adaptives Immunsystem)

• Um in einem Wirt zu überleben, müssen Mikroben die Abwehrmechanismen des Wirts umgehen

  • Zerstörung durch Phagozyten vermeiden

  • Erkennung durch Bildung von Kapseln vermeiden

  • Phagozyten durch membranschädigende Toxine abtöten

  • Komplementaktivierung beeinträchtigen

  • Im Phagozyten überleben

• In einer Wirtszelle verstecken

• Opsonisierung durch Antikörper vermeiden

• Störung der Zytokinsekretion

• Störung der Antigenpräsentation

• Hemmung der Effektorfunktionen von T- und B-Zellen

Schäden können auf direkten oder indirekten Wegen auftreten.

• Indirekt (z. B. Immunreaktion)

• Direkte Methoden produzieren Toxine, also giftige Substanzen, die eine Vergiftung des Wirtes oder direkte Zellschäden verursachen (z. B. Viren).

Schäden können dazu beitragen, dass Krankheitserreger austreten und sich verbreiten, Nährstoffe gewinnen oder einen Wettbewerbsvorteil erlangen.

Exotoxine: Von Krankheitserregern abgesonderte Proteine, die dem Wirt Schaden zufügen (Botulinumtoxin, Tetanustoxin, Hämolysin (zerstört rote Blutkörperchen).

Endotoxine: Giftige Substanzen, die freigesetzt werden, wenn eine Zelle abgetötet wird (Lipolysaccharide).

Exoenzyme: Enzyme, die außerhalb der Wirtszellen oder -gewebe wirken. Zum Beispiel:

- Koagulase (bildet ein Fibringerinnsel, das die Mikrobe vor der Phagozytose „versteckt“)

- Hyaluronidase (löst Bindegewebe auf)

- Fibrinase (löst Blutgerinnsel auf, damit sich Krankheitserreger weiter ausbreiten können).

• Toxin, das bei der Lyse von Bakterien freigesetzt wird

• Wird oft synonym mit LPS verwendet

• LPS bildet die äußere Schicht der Außenmembran von Gram-negativen Bakterien

• Potenter Aktivator des Immunsystems

  • Besonders der hochkonservierte Lipid-A-Teil

  • Verursacht Fieber und kann zu toxischem Schock führen

  • Wird vom angeborenen Immunsystem erkannt (Toll-like-Rezeptor IV)

  • Löst die Freisetzung von Superoxid (ein ROS) als Teil der zellulären Stressreaktion aus

• Exotoxine sind sezernierte Toxine, können aber auch während der Lyse der Zelle freigesetzt werden

• Können lokal oder systemisch wirken

Typ I: Zelloberflächenaktiv

• Binden sich an einen Rezeptor auf der Zelloberfläche und stimulieren intrazelluläre Signalwege

Typ II: Membranschädigend

• Hämolytische oder zytolytische Aktivität

• Lyse Zellen und/oder Modulation der Signalübertragung der Wirtszelle

• Kanalbildende Toxine

• Enzymatisch aktive Toxine

Typ III: intrazellulär

• Effektorproteine ​​aus Sekretionsystemen (z. B. nadelförmiges Sekretionssystem Typ III)

• AB-Toxine (Bindungsuntereinheit & Aktive Untereinheit)

Schädigung der extrazellulären Matrix

• Ermöglichen Krankheitserregern, tiefer in das Gewebe des Wirts einzudringen

Ermöglicht Krankheitserregern:

• Eindringen in und Austreten aus Zellen

• Kolonisierung einer Nische im Wirt

• Umgehung/Hemmung der Immunantwort des Wirts

• Nährstoffbeschaffung vom Wirt

• Schädigung des Wirts

Schwierig, genau zu definieren

• Vom Toxin mitregulierter Pilus von V. cholerae

• Siderophore für die Eisenaufnahme in P. aeruginosa

• Glukosestoffwechsel in V. cholerae & P. ​​aeruginosa

„Nicht“ vorhanden in nicht-pathogenen Mikroorganismen

Pathogenität: ist die Fähigkeit eines Mikroorganismus, in einer Wirt-Mikroben-Interaktion mit einem anfälligen Wirt eine Krankheit zu verursachen

Qualitativer Deskriptor (ja oder nein)

Infektiosität: ist die Fähigkeit des Erregers, Wirte zu infizieren

Virulenz: ist die relative Fähigkeit eines Erregers, in einem anfälligen Wirt Schaden zu verursachen

• Quantitatives Merkmal (bei konstantem Wirt/Umgebung)

• Der Grad des Schadens ist das Ergebnis einer Wirt-Mikroben-Interaktion

-> Schaden-Reaktions-Rahmen

Wirtsschaden: ist die Störung der normalen Funktion von Zellen, Geweben oder Organen im Wirt (Homöostase).

• Das Ergebnis einer Wirt-Mikroben-Interaktion ist eine Funktion der Eigenschaften von Wirt und Mikrobe und nicht der Eigenschaften eines einzelnen.

• Schäden können entweder durch mikrobielle Faktoren oder die Reaktion des Wirts oder durch beides entstehen.

• Das pathologische Ergebnis (ob eine Krankheit auftritt oder nicht und wie schwerwiegend sie ist) wird durch das Ausmaß des Schadens bestimmt, den eine Wirt-Mikroben-Interaktion dem Wirt zufügt.

Schwache Wirtsreaktion: Schäden können durch mikrobielle Faktoren verursacht werden, wie z. B. unkontrollierte Replikation oder Produktion von Toxinen.

Starke Wirtsreaktion: Immunreaktionen können den Wirt schädigen (z. B. übermäßige Entzündung).

• Beim toxischen Schocksyndrom reicht das Vorhandensein einiger Bakterien aus, um eine schädliche starke Wirtsreaktion auszulösen.

• Übermäßige Freisetzung von Zytokinen („Zytokinsturm“) führt zu übermäßiger Entzündung, z. B. bei Beulenpest, Grippe und COVID-19.

Wo Sie sich auf der Kurve befinden, kann sich im Laufe der Zeit ändern (Nutzen, kein Schaden, Schaden unterhalb der Krankheitsschwelle, Krankheit).