A SHIGELLA GENUS Dr. Megyeri Klára Szegedi Tudományegyetem, Általános Orvostudományi Kar, Orvosi Mikrobiológiai és Immunbiológiai Intézet
2008/2009
Mikroszkópos morfológia Gram-negatív, nem mozgó, fakultatív anaerob, nem spóraképzı pálca
Speciesek: S. dysenteriae S. flexneri S. boydii S. sonnei
1
Antigén szerkezet 4 szerocsoportba sorolható: 1. A (S. dysenteriae, 12 szerotípus) 2. B (S. flexneri, 6 szerotípus) 3. C (S. boydii, 18 szerotípus) 4. D. (S. sonnei, 1 szerotípus)
DYSENTERIA Jellemzı klinikai tünetek hasmenés, láz, tenesmus, kis volumenő nyákos, véres, gennyes széklet
2
Felszívódási zavar, naponta 200-300 ml szérum fehérje veszteség, nitrogén készlet kimerülése, gyermekkorban malnutritio, növekedésben való visszamaradottság Az immun faktorok depletioja növeli egyéb fertızı betegségek iránti fogékonyságot, ezáltal a mortalitást Komplikációk: •bacteriaemia, •convulsio, •reaktív arthritis, •hemolyticus-uremiás sy., •encephalopathia, •haemolyticus anaemia, •thrombocytopeniás purpura és •acut veseelégtelenség
A dysenteriát jellemzı fıbb patológiai elváltozások
30%
A colon egyes szakaszainak érintettsége
40%
Folyadék- és elektrolitveszteség
50% 15% 100%
A bélhámsejtek bakteriális inváziója Colitis Folyadék- és elektrolitveszteség
3
Patogenezis 1. Per os ferızıdés; A dysenteriát extrém kis mennyiségő kórokozó képes kiváltani (∼ ∼100 baktérium) → PISZKOS KÉZ BETEGSÉG 2. Az M sejtekhez kötıdnek a baktériumok, majd transzcitózissal eljutnak a szubepiteliális felszínre 3. A szubepiteliális térben a baktériumokat fagocitálják a M∅ ∅ 4. A baktérium a fagoszóma lízisét és a M∅ ∅ apoptotikus pusztulását idézi elı 5. A fertızött M∅ ∅ IL-1-et és IL-18-at termel, ami PMN (granulocyta) infiltrációhoz vezet
6. A PMN a szubepiteliális térbıl a bél lumene felé vándorolnak, közben károsítják az epitelsejteket összekötı desmosomákat 7. A baktériumok az epitelsejtek közötti résen elárasztják a szubepiteliális teret 8. A baktériumok indukált endocitózissal bejutnak az epitelsejtekbe. A baktériumok az endocitotikus vezikula lísét és aktin polimerizációt idéznek elı, ezáltal szaporodnak és tovaterjednek a szomszédos sejtekre. 9. A fertızött enterociták végül elpusztulnak, az epitélium necrosisát idézve elı 10.A folyamatosan fennálló immunválasz sejtkárosító hatásával együtt elvezet a dysenteriara jellemzı lesiok kialakulásához
4
A Shigellák által okozott colitis kórszövettani jellemzıi
A dysenteria patogenezise
Tünetek Behatolási kapu Dehidrálódás Hányás Diarrhoeae Dysenteria Tenesmus Colitis
Kórokozó ürítés
5
A Shigella a citoszkeletont használja a sejtekbe történı bejutáshoz
Shigella
Az IpaC a III típusú szekréciós rendszer segítségével jut be a sejtekbe. Az IpaC a rac GTPázt aktiválja és ezáltal aktin-polimerizációt indukál. Az IpaA szintén a III típusú szekréciós rendszer segítségével jut be a sejtekbe. Az IpaA a vinculinhoz kötıdik (a vinculin a sejteknek különbözı szubsztrátokhoz való kötıdésében szerepet játszó, ún. fokális adhézióban vesz részt) és ezáltal aktin-depolimerizációt indukál.
A Shigella a citoszkeletont használja a sejtekbe történı bejutáshoz
6
A Shigella intra- and inter-cellularis terjedése
A baktérium egyik pólusán elhelyezkedı IcsA kötıdik és aktiválja az N-WASP (Wiscott-Aldrich syndrome protein) nevő fehérjét. Az IcsA-nak az N-WASP-hoz való kötıdése jelentısen növeli az N-WASP Arp2/3 (actin-related protein) complex iránti affinitását, ezáltal fokozódik az aktin polimerizáció hatékonysága. A baktérium mozgása további két fehérjétıl is függs: az aktin-depolimerizáló faktor, vagy cofilin és a capping protein. A cofilin gyorsítja az aktin monomerek leválását a filamentumok disztális részérıl, ezáltal biztosítja megfelelı szintő aktin monomer jelenlétét. A capping protein biztosítja hogy az aktin monomerek preferenciálisan a bakteriális felszínen lévı aktin filamentumokhoz kötıdjenek, így befolyásolja a baktériumok mozgásának irányítottságát.
A Shigella intra- and inter-cellularis terjedése
7
Virulencia faktorok INVAZIVITÁS Invasion Plasmid Antigens (Ipa) Az Ipa proteinek III típusú szekréciós rendszer segítségével jutnak a sejtekbe Biológiai hatásaik: •A shigellák M sejtekbe, M∅ ∅-ba és epitelsejtekbe történı felvételét indukálják. •A M∅ ∅ és epitelsejtek endosoma membránjának lízisét okozzák. •Elısegítik az aktinpolimerizációt •Apoptosist indukálnak M∅ ∅ban •IL-1 termelést indukálnak a M∅ ∅ban
SZEKRÉCIÓS RENDSZER Mxi-Spa translocon Mxi=membrane expression/secretion of Ipa Spa=surface presentation of Ipa ∼20 gén Az Ipa fehérjéknek a baktérium felszínére juttatásában és szekréciójában játszanak szerepet.
8
TERJEDÉS Intercellular Spread (IcsA,B and SopA) fehérjék IcsA •A M∅ és epitelsejtek endosoma membránjának lízisét okozza. •Kötıdik és aktiválja a WASP nevő fehérjét, ezáltal elısegíti az aktinpolimerizációt.
SopA •Az SopA fehérje proteáz, az IcsA-t hasítja. •Szükséges az IcsA kizárólagos poláris lokalizációjához a baktérium sejt felszínén, biztosítja a mozgást, meghatározva annak irányát.
IcsB •A baktérium leválását biztosítja a nyúlványokról.
A VIRULENCIAGÉNEK KIFEJEZİDÉSÉNEK SZABÁLYOZÁSA Amikor a baktérium a külsı környezetbıl 37o-ra kerül, megkezdıdik a Vir gének expressziója. A Vir proteinek traszkripciós aktivátorok, az Ipa és Mxi-Spa gének transzkripcióját indítják be. Az Mxi-Spa translocon komplex ekkor még inaktív formában van jelen a baktériumokban. Amikor a baktérium kötıdik a gazdasejt membránjához, az MxiSpa translocon aktiválódik és szekretálni kezdi a pre-szintetizált Ipa proteineket. A virulencia faktorok expresszióját a hımérséklet és az ozmolaritás szabályozza. A 37o-on szaporodó baktériumok virulensek, míg a 34o-on szaporodó baktériumok avirulensek és non-invazívak.
9
A Shigella invazivitásának modellje A Shigella membrán betüremkedést (ruffling) indukál
α5β1 integrin Aktin polimerizáció
Apoptosis
A fagoszóma lízise
A kettıs burok lízise
A PMN sejtek a fertızés helyszínére vándorolnak
A dysenteria pathogenesisének fıbb elemei
10
TOXINOK ShET1 ShET2 Shiga toxin (Stx) Gátolja a protein szintézist A Stx szerepet játszik a HUS kialakulásában
A dysenteria kórbonctani és kórszövettani jellemzıi
11
Bangladeshi dysenteriás gyermek
Shigella dysenteriae széklet mintában
12
Tenyésztés: Szelektív-differenciáló táptalajokon: Eozinmetilénkék MacConkey ENDO SS=Salmonella/Shigella agar Biokémiai tulajdonságok: glukóz:+ laktóz:−(kivéve a Shigella sonnei-t, ami késıi laktózbontó), ureáz:−, indol:− −, H2S:−, oxidáz:−
TH/prevenció Ampicillin (rezisztencia nı) Trimethoprim-sulphamethoxazole 4-fluoroquinolon Harmadik generációs cephalosporinok Ciprofloxacin Jelenleg nincs vakcina
13
Proteus, Morganella, Providencia
Gram-negatív, perictrich csillós pálcák. Az Enterobacteriaceae családba tartoznak. Speciesek: Proteus vulgaris Proteus mirabilis Proteus penneri Morganella morganii Providencia rettgeri Providencia stuartii
A proteusok rajzása
14
A Proteusok virulenciafaktorai
1. Rajzás 2. Ureáz 3. Proteáz (bontja az IgA1, IgA2 és IgG molekulákat) 4. Hemolizinek (HlyA, HpmA) 5. Hialuronidáz 6. Fimbria
A Proteusok által szintetizált virulencia faktorok jelentısége különféle húgyúti infekciókban
15
Virulencia factor
A pathogenesisben betöltött szerepe
Fimbria
Adherencia
Csilló
Ureteherbıl vesékbe történı vándorlás
Ureáz
pH emelkedés⇒kı képzıdés
Aminosav deamináz sziderofórként funkcionáló α-ketosav képzıdés Hemolizinek
cytotoxicitás
Invazivitás
Baktériumok gazdasejtek által történı felvétele
Tokanyag
Biofilm és kıképzıdés
LPS
Immunmoduláns hatás
Proteus csoport baktériumai által okozott kórképek: húgyúti fertızések sebfertızés meningitis légúti fertızések sepsis
Th: ampicillin, trimethoprim-sulfamethoxazole, aminoglycosidok
16
17