Mikroorganizmusok patogenitása Dr. Maráz Anna egyetemi tanár Mikrobiológia és Biotechnológia Tanszék Élelmiszertudományi Kar Budapesti Corvinus Egyetem
Mikroorganizmusok kölcsönhatásai (interakciói) Szimbiózis (együttélés) formái: 1. mutualizmus: kölcsönös előny az együttélésből. Pl. a faevő termesz belében élő protozoon (Trychonympha) celluláz termelése révén lebontja a cellulózt, cserébe pedig szervesanyagokat kap a termesztől. Zuzmók: Gomba és alga vagy cianobakter együttélése – a fotoszintetizáló partner előállítja a szerves anyagot, a gomba pedig rögzíti és védi azokat. 2. kommenzálizmus: közös élőhelyen lévő élőlények közül az egyik előnyt szerez a másik révén, de ennek nincs káros következménye. Pl. sajt felületén növő penészgomba a tejsavbaktériumok által termelt tejsavat használja fel szaporodásához. 3. parazitizmus: az egyik élőlénynek (parazitának) hasznos, a másiknak (gazdaszervezetnek) káros. Pl. ember tüdejét mefertőző, abban elszaporodó Mycobacteriumok. Vírusok a megfertőzött sejtet gátolják vagy elpusztítják (obligát sejtparaziták). Antibiózis: gátlóanyagok (pl. antibiotikumok, savak, etanol, bakteriocin) termelése miatt az egyik mikroorganizmus gátolja a másikat
1
Mikroorganizmusok kórokozó képessége (patogenitása) Patogenitás (megbetegítő képesség): A mikroorganizmus képes a gazdaszervezetet megfertőzni és abban elszaporodni. A fertőzés általában ismert tüneteket vált ki, de ez nem szükségszerű (pl. lehet tünetmentes hordozó) A patogenitás általában faji sajátság (pl. Clostridium botulinum), de lehet törzstől függő is (pl. a Staphylococcus aureus-nak csak a koaguláz pozitív törzseit tekintik patogénnek) Feltételesen (fakultatív) patogén mikróba: Csak meghatározott körülmények között patogén (pl. immunrendszer károsodása, legyengültség, csecsemőkor, időskor) Virulencia: A patogenitás mértékét jelzi (kvantitatív sajátság) Általában az LD50 értékkel jellemzik LD50 érték: Az a mikroorganizmus vagy toxin mennyiség, amely a kísérleti állatok felét elpusztítja Pl. 103 sejt/testsúly kg; 10 ng toxin/testsúly kg A virulenciát a mikroorganizmusok sejtfelépítése és/vagy anyagcseretermékei határozzák meg. Ezeket virulencia faktoroknak hívjuk.
Különböző virulenciájú baktériumok nagyon virulens(piros)
kevésbé virulens (kék)
sejtszám/egér
2
A fertőzés lépései 1.
Adhézió (megtapadás): A mikroorganizmus sejtje a sejtek felületéhez hozzákapcsolódik. Ebben általában a sejtek felületén lévő sejtalkotók (adhéziós faktorok) vesznek részt. Adhéziós faktorok: - fimbria (pilus) - tok - nyálka - adhezin molekulák - lektin (specifikus szénhidrátkötő) fehérjék - teichonsav
Virulencia faktorok
3
G-negatív baktérium sejtfal szerkezete
LPS - lipopoliszacharid G- külső membrán
foszfolipid peptidoglükán
Salmonella endotoxin szerkezete
4
A fertőzés lépései (folyt). 2. Kolonizáció (telepképzés): A megtapadt mikróba sejtek elszaporodnak a sejtek felületén. 3. Penetráció (áthatolás): A sejtek áttörve a szöveteket, a mélyebb rétegekbe hatolnak. 4. Invázió (lerohanás): A mikóba sejtek elszaporodnak a szövetekben, esetleg toxint is termelnek A penetrációt és az inváziót az ún. virulencia enzimek segítik.
Virulencia enzimek ENZIM NEVE
AKTIVITÁSA
koaguláz
Fibrin aktiválása (fibrinogén
HATÁSA fibrin)
Baktériumsejt betokozódása (pl. Sta. aureus)
sztreptokináz
Fibrin hidrolízise (sebzés helyén)
Áthatolás a vér- és nyirokrendszeren (pl. Str. pyogenes)
kollegenáz
Kötőszöveti kollagén hidrolízise
Áthatolás a kötőszöveteken
hialuronidáz
Szöveti hialuronsav hidrolízise
Áthatolás a szöveteken
lecitináz
Membrán foszfolipidek hidrolízise
Sejtek lízise
DN-áz (dezoxiribonukláz)
DNS hidrolízise
Sejtek elpusztítása
5
EXOTOXINOK ÉS ENDOTOXINOK ÖSSZEHASONLÍTÁSA EXOTOXIN protein hőérzékeny szolubilis vegyületek baktérium anyagcsere-termékek nagyon erős, specifikus toxinhatás
ENDOTOXIN lipopoliszacharid hőstabil rosszul oldódó vegyületek sejtfal összetevők gyengébb, nem-specifikus toxinhatás Gram+ és G– baktériumok termelik Gram– baktériumok termelik
A LEGFONTOSABB BAKTÉRIUMTOXINOK TULAJDONSÁGAI TOXIN
TERMELŐ FAJOK
botulizmus toxin
EXOTOXINOK Clostridium botulinum
neurotoxin, izombénulás
tetanusz toxin arcizmok kontrakciója
Cl. tetani
neurotoxin,
diftéria toxin
Corynebacter diphteriae
proteinszintézis gátlása
enterotoxinok
Staphylococcus (aureus) E. coli Vibrio cholerae
hányás, hasmenés uaz uaz
eritrogén toxin
Streptococcus (pyogenes)
skarlát (láz, kiütések)
pestis toxinok
Yersinia pestis
nekrózis, hemorrágia
Shigella citotoxin
Shigella dysenteriae
(bevérzések) fehérjeszintézis gátlása
pirogén toxinok
ENDOTOXINOK Gram-negatív baktériumok (pl. Salmonella paratyphi)
hasmenés, láz, bélben bevérzések, nekrózis
(kolera toxin)
HATÁS
6
A szervezet védekezése a fertőzésekkel szemben Nem specifikus védekezés: A kórokozó típusától, fajától, törzsétől független rendszer. Pl. Bőr savas felszíne, lizozim a nyálban, könnyben, kompetitív veszélytelen mikroorganizmusok, bélben vitamin termelő E. coli, stb Specifikus védekezés: immunrendszer Működése: az emberi szervezetbe kerülő idegen anyagok (antigének) ellen az immunrendszer specifikus ellenanyagokat (immunglobulinokat) termel, amelyek az antigénhez kapcsolódva hatástalanítják azt.
Az immunrendszer komponensei • Az antigének általában nagy, komplex polimer molekulák, amelyek legfontosabb tulajdonsága, hogy immunválaszt váltanak ki. • Az antigének hatására ellenanyagok (antitestek, Ig) termelődnek, amelyek a vér globuláris frakciójához tartoznak. Legjelentősebb az IgG • Az ellenanyagokat a melegvérű állatok és az ember B limfocitái termelik
7
Az antigének funkcionális csoportjai A nagy antigén molekulák meghatározott részei: antigén determinánsok = epitopok indukálják az ellenanyag termelést és ezek reagálnak majd az ellenanyaggal
Az ellenanyag szerkezete vázlatosan
Hosszú lánc (H)
Rövid lánc (L)
Antigén
Változó rész
Állandó rész
8
Bakteriális antigének Jelölés
Megnevezés
Elhelyezkedés
Jellemzők
O antigén
Szomatikus antigén
sejtfelszín
hőstabil lipopoliszacharidok (LPS)
H antigén
Ostor antigén
sejtfelszín
Fehérjék (flagellin), erősen immonogének
K antigén
Tok antigén
sejtfelszín
Poliszaccharidok, hőkezelessel eltávolíthatók
-
exotoxin
extracelluláris
Fehérje természetű, erősen immonogén vegyületek, az ellenük termelt ellenanyag az antitoxin
Salmonella antigének
Csilló- H antigén
Sejtfal- O antigén
Tok – K antigén
9
Antigén – ellenanyag reakciók típusai Szerológia reakció
Antigén
Antitest (Ig)
Agglutináció
sejtek
Agglutinin
Precipitáció
Oldott (kolloidális) makromolekulák
Precipitin
Sejtlízis
sejtmembrán
Toxin-antitoxin reakció
Extracelluláris toxin Antitoxin
Agglutináció
10
