Μηχανισμοί παθογονικότητας των μικροβίων ΙI. Βλάβες στους ιστούς Ε.Θ. Πιπεράκη

Transcript

1 Μηχανισμοί παθογονικότητας των μικροβίων ΙI Βλάβες στους ιστούς Ε.Θ. Πιπεράκη

2 Βλάβες στους ιστούς του ξενιστή Χρησιμοποίηση θρεπτικών συστατικών του ξενιστή Άμεση βλάβη των ιστών Παραγωγή ΤΟΞΙΝΩΝ Πλασμίδια, Λυσιγονική μετατροπή

3 Βλάβη στους ιστούς του ξενιστή Χρησιμοποίηση των θρεπτικών συστατικών του ξενιστή

4 Σίδηρος Άφθονος στη γή αλλά μη διαθέσιμος διαθεσιμότητα Fe +++ εξαρτάται από ph Απαραίτητος για επιβίωση & πολλ/σμό πολλών βακτηρίων & μυκήτων αερόβια & δυνητικώς αναερόβια Για βέλτιστη ανάπτυξη 1μΜ Αλυσίδες μεταφοράς e, σύνθεση ΑΤΡ Μικρές διαθέσιμες συγκεντρώσεις στον ξενιστή (σιδηροδεσμευτικές πρωτεΐνες) Αιμοσφαιρίνη ~2/3 Φερριτίνη 30% Δεξαμενή ανταλλάξιμου Fe Τρανσφερρίνη, Λακτοφερρίνη Στο βιολογικό ph διαθέσιμο ~ 10^(-9)Μ ως 10^(-18)Μ

5 Δέσμευση Fe από τα μικρόβια Υποδοχείς για σύνδεση με σιδηροδεσμευτικές πρωτεΐνες ξενιστή (πχ αιμοσφαιρίνη, φερριτίνη, τρανσφερρίνη, λακτοφερρίνη) Αιμοφόρα Σύνδεση με την αίμη Σιδηροφόρα ενώσεις μικρού ΜΒ με συγγένεια για τον Fe μεγαλύτερη από εκείνη των σιδηροδεσμευτικών πρωτεϊνών Δημιουργία συμπλόκου με Fe Πρόσληψη μέσα στο μικρόβιο (υποδοχείς) αν έχουν συνδεθεί με Fe

6

7 Δέσμευση Fe από τα μικρόβια Τοξίνες καταστροφή κυττάρων Αντίδραση οξείας φάσης (Φλεγμονή) πρωτεΐνες οξείας φάσης Απτοσφαιρίνη, Τρανσφερρίνη, λακτοφερρίνη Περιβάλλον πτωχό σε σίδηρο

8 Τοξίνες Βακτηριακές λοιμώξεις Δεν εμπλέκονται στην παθογένεια ιώσεων, μυκητιακών, πρωτοζωικών λοιμώξεων & ελμινθιάσεων

9 Στόχος δράσης Επιφάνεια του κυττάρου Ενδοτοξίνη Τοξίνες που βλάπτουν τις μεμβράνες Υπεραντιγόνα

10 Στόχος δράσης Ενδοκυττάριοι στόχοι Εξωτοξίνες Κυτταροτοξίνες τύπου ΙΙΙ Κυτταροτοξίνες τύπου IV-VII

11 Βακτηριακό τοίχωμα

12

13 Ενδοτοξίνη Pathogen-associated molecular patterns, PAMPs = Συντηρημένα δομικά συστατικά μικροοργανισμών που αναγνωρίζονται από τη φυσική ανοσία ως πρώιμες ενδείξεις λοίμωξης Ενδοτοξίνη των Gram(-), λιποτειχικό οξύ των Gram(+), μανάννες βλαστομυκήτων Φαρμακολογικές ιδιότητες διαφέρουν αναλόγων συγκέντρωσης Σε συγκεντρώσεις Πυρετός, ενεργοποίηση Μφ, ενεργ/ση C μέσω εναλλακτικής οδού κλπ Σε συγκεντρώσεις Καταπληξία, θάνατος

14 Ενδοτοξίνη -Στόχοι Κύτταρα που διαθέτουν υποδοχείς για την ενδοτοξίνη TLRs (Toll Like Receptors) δηλ Σύστημα μονοκυττάρων -μακροφάγων : μονοκύτταρα περιφερικού αίματος, Μφ μυελού των οστών, σπληνός, κυψελιδικά, περιτοναϊκής κοιλότητας, κύτταρα Κupffer Ουδετερόφιλα Αιμοπετάλια Β-λεμφοκύτταρα Σύνδεση LPS με τον υποδοχέα επαγωγή ενδοκυττάριου σήματος παραγωγή κυτταροκινών αντίδραση (alarm reactions)

15 Ενδοτοξίνη - Δράσεις Πυρετός Πυρετογόνος: ποσότητα 0.1 μg (100ng) Μέσω κυτταροκινών IL-1 & TNFα Μικρή ποσότητα ενδοτοξίνης εισέρχεται φυσιολογικά στην κυκλοφορία Συνεχής ανοσολογική απόκριση (ασυμπτωματική) Τίτλοι αντισωμάτων έναντι ενδοτοξίνης σε υγιείς Ενεργοποίηση C μέσω της εναλλακτικής οδού Αποτέλεσμα χημειοταξία φαγοκυττάρων & οψωνινοποίηση Παραγωγή MAC Ενεργοποίηση ουδετεροφίλων Χημειοταξία, αγγειακή διαπερατότητα, αποκοκκίωση μέσω ενεργ/σης C (C3b & C3a, C5a = αναφυλατοξίνες)

16 Ενδοτοξίνη - Δράσεις Ενεργοποίηση Μφ Πώς; Παραγωγή λυσοσωματικών ενζύμων, ενίσχυση φαγοκυττάρωσης, έκκριση υδρολασών Αποτέλεσμα; Μφ Super-scavenger Αυξημένη φαγοκυττάρωση μικροοργανισμών Καταστροφή καρκινικών κυττάρων, αμέσως & εμμέσως (TNF) Ενεργοποίηση Β-λεμφοκυττάρων μέσω της παραγωγής IL-1 Επαγωγή πολλ/σμού Β-λ ωρίμανση σε πλασματοκύτταρα & παραγωγή αντισωμάτων συγκέντρωσης αντισωμάτων στον ορό «ανοσοενισχυτικό;»

17 Ενδοτοξίνη - Δράσεις Σε μεγάλες δόσεις Βακτηριακή Σήψη Ενδοτοξική Καταπληξία Υπόταση Μεσολαβητές; Κυτταροκίνες ΝΟ Εικοσανοειδή Διάχυτη ενδαγγειακή πήξη εναπόθεση θρόμβων στα μικρά αγγεία απόφραξη ιστική ισχαιμία Ενδαγγειακή πήξη...πώς; Ενεργοποίηση παράγοντα ΧΙΙ Απελευθέρωση κοκκίων αιμοπεταλίων Σταθεροποίηση θρόμβων ινικής από πρωτεΐνες των ουδετεροφίλων

18

19 Pyrogen free Η ενδοτοξίνη επιβιώνει από την αποστείρωση Ενέσιμα διαλύματα, εξοπλισμός

20 Limulus polyphemus LAL = Limulus Amebocyte Lysate

21

22

23 Τοξίνες που διασπούν τις μεμβράνες Γνωστές & ως αιμολυσίνες (διάσπαση ερυθρών) Δεν είναι αυτή η κύρια παθογενετική τους δράση Χρησιμοποιούμε αυτή την ιδιότητα για εύκολο χαρακτηρισμό τους στο εργαστήριο Δύο βασικοί τρόποι δράσης Λιπάσες Πρωτεΐνες που σχηματίζουν πόρους

24 Τοξίνες που διασπούν τις μεμβράνες Λιπάσες π.χ. Λεκιθινάση (υπόστρωμα:φωσφατιδυλοχολίνη ή λεκιθίνη υπάρχει σε όλες τις μεμβράνες των κυττάρων θηλαστικών) Αποτέλεσμα; Καταστροφή κυττάρων άμυνας Δημιουργία νεκρωτικού περιβάλλοντος, κατάλληλου για αναερόβια Παράδειγμα: Clostridium perfringens

25 Τοξίνες που διασπούν τις μεμβράνες Τοξίνες που σχηματίζουν πόρους στις μεμβράνες Μηχανισμός δράσης παρόμοιος με MAC (membrane attack complex) Εισροή νερού στο κυτταρόπλασμα λύση ή σοβαρή διαταραχή κυτταρικής λειτουργίας Αποτελέσματα Αναστολή λειτουργίας φαγοκυττάρων Παραδείγματα Τοξίνη α Staphylococcus aureus Στρεπτολυσίνη Ο (Oxygen-labile) Streptococcus pyogenes Καταστροφή μεμβρανών λυσοσωμάτων απόπτωση και βλάβη γύρω ιστών

26 Υπεραντιγόνα Μη ειδική (όχι από αντιγόνο) ενεργοποίηση Τλεμφοκυττάρων - ως και 20% συνόλου (φυσιολογικά 0.01%) πολυκλωνική ενεργοποίηση & παραγωγή αντισωμάτων Αναποτελεσματική & σπάταλη Πώς; Σύνδεση μορίων MHC αντιγονοπαρουσιαστικού κυττάρου με τον TCR

27 Εξωτοξίνες Πρωτεΐνες που εκκρίνονται από το βακτήριο στον περιβάλλοντα χώρο (ή απελευθερώνονται με τηλύση του) Κυκλοφορούν, συνδέονται σε υποδοχείς, εισέρχονται στα κύτταρα-πλήττουν ενδοκυττάριους στόχους Δεν είναι απαραίτητες για την ανάπτυξη του βακτηριακού κυττάρου Συχνά κωδικοποιούνται σε πλασμίδια ή φάγους Μπορούν να δοθούν σε άλλα βακτήρια Χρήσιμες για την επιβίωση & διασπορά μέσα στον ξενιστή Παραγωγή: συνεχής ή μόνο στη φάση στασιμότητας στα σπορογόνα ενίοτε κατά τη σπορογονία Δρούν σε πολύ μικρές ποσότητες 1gr τοξίνης τετάνου ή αλλαντίασης μπορεί να σκοτώσει 10,000,000 άτομα

28 Εξωτοξίνες Δομή - Οργάνωση Πολλές έχουν δομή Α-Β (υπομονάδες) A = active, B= Binding AB, AB5, 2A+B

29

30 Μηχανισμοί δράσης Συχνά παράγονται υπό μορφήν προτοξινών απαιτείται ενεργοποίηση Διφθερίτιδας, χολέρας, τετάνου, σιγκέλλας Ριβοζυλίωση πρωτεϊνών (ADP ριβοζυλάσες) Διφθερίτιδας (παράγοντας επιμήκυνσης 2, EF-2), Χολέρας (πρωτεΐνη G ενεργ/ση αδενυλικής κυκλάσης camp) Πρωτεάσες Zn Νευροτοξίνες τετάνου και αλλαντίασης Διάσπαση πρωτεϊνών που ευθύνονται για τη σύντηξη των ενδοκυττάριων συναπτικών κυστιδίων με την κυτταρική μεμβράνη.

31 Βακτήρια που παράγουν τοξίνες Bacillus anthracis Bordetella pertussis Clostridium botulinum Clostridium tetani Clostridium difficile Corynebacterium diphtheriae Escherichia coli Legionella pneumophila Listeria monocytogenes Pseudomonas aeruginosa Salmonella Shigella dysenteriae Staphylococcus aureus Streptococcus pneumoniae Streptococcus pyogenes Vibrio cholerae Yersinia enterocolitica

32

33

34

35

36 S. pyogenes Ερυθρογόνος τοξίνη Οστρακιά

37

38 Διφθερίτιδα Corynebacterium diphtheriae

39 Clostridium tetani Τέτανος

40

41

42

43

44

45 4'649 reported cases 61'000 estimated deaths (2011)

46

47

48

49

50 Clostridium botulinum Αλλαντίαση

51 Υποτονία (floppy baby)

52 Botulinum toxin

53 C. difficile κυτταροτοξίνη, εντεροτοξίνη ψευδομεμβράνη ψευδομεμβρανώδης κολίτιδα

54

55 Διάγνωση με ανίχνευση τοξίνης

56 C. perfringens C perfringens (Κλωστηρίδιο το διαθλαστικό) α λεκιθινάση (μυονέκρωση / αεριογόνος γάγγραινα) β (νεκρωτική εντεροκολίτιδα / pig bel) ε ι Εντεροτοξίνη Νευραμινιδάση θ (νέκρωση) δ (αιμολυσίνη) κ (κολλαγενάση, ζελατινάση) λ (πρωτεάση) μ (υαλουρονιδάση) ν (DNAαση)

57 Αεριογόνος γάγγραινα Clostridium perfringens

58

59

60 Χολέρα...

61

62

63

64

65 TSS TSST-1

66 Τροφική δηλητηρίαση εντεροτοξίνες

67 Κυτταροτοξίνες τύπου ΙΙΙ Άμεση ένεση ουσιών στο κυττ/σμα κυττάρου στόχου Δε συναντά αντισώματα Salmonella, Shigella, Pseudomonas, Vibrio, Yersinia type III secretion system (T3SS) / injectisome Διαταραχή κυτταροσκελετού Διαταραχή λειτουργίας κυττάρου

68 Πλασμίδια & Λυσιγονία Πλασμίδια; Τι κωδικοποιούν; Βακτηριοφάγοι Λυτικός / λυσιγονικός κύκλος Λυσιγονία: η μεταβολή των ιδιοτήτων ενός μικροβίου ως αποτέλεσμα φάγου Γονίδια : τοξίνη διφθερίτιδας, αλλαντίασης, χολέρας, εντεροτοξίνη σταφυλοκόκκου, έλυτρο πνευμονιοκόκκου

69