A baktériumok szaporodása

Átírás

1 A baktériumok szaporodása A baktériumok szaporodása egy baktérium: növekedés osztódás - haránthasadással baktérium populáció: szaporodás Sejtosztódás a sejt növekedése a sejt alkotóelemeinek kialakulása az RNS mennyiségének növekedése fokozott fehérjeszintézis citoplazma és maganyag kettéosztódása befőzıdés kialakul a két leánysejt Laboratóriumi körülmények között a baktériumok szaporítását (tenyésztését) táptalajokon valósítjuk meg szilárd folyékony Generációs idı két egymást követı osztódás közötti idı orvosi szempontból fontos baktériumoknál általában perc Mycobacterium tuberculosis 20 óra baktériumok szaporodása exponenciális Baktériumok szaporodása

2 pl. 20 perces generációs idı esetében (ideális körülmények között) egyetlen baktériumsejtbıl 24 óra alatt 2 3x24 =2 72 = sejt képzıdik szilárd táptalajon ez a mennyiség szabad szemmel látható halmazt eredményez = telep (colonie) telepek összesége = tenyészet (cultura) folyékony táptalajban a sejtek elkeverednek, zavarosítják a folyadékot (nem alakulnak ki telepek) tenyészetrıl beszélünk Sejtszám meghatározás Össz-sejtszám mikroszkóposan elektromos részecskeszámlálóval spektrofotometriásan Élı csíraszám telepképzı egységek CFU (colony forming unit), UFC (unitati formatoare de colonii) Csíraszám meghatározása szilárd táptalajon A csíraszám meghatározásának jelentısége a bakteriológiában 1 µl szélesztés a táptalaj felületén óra inkubáció a telep egyetlen baktériumból származik! ahány telep képzıdik, annyi baktérium volt a leoltott anyagban 7 telep = 7 CFU/µl= 7000 CFU/ml mennyiségi meghatározás vizeletmintákban alsó légúti mintákban katétervégeken egyes kórokozó jelentısége adott mintában a mennyiséggel függ össze A baktériumok tenyésztése leoltás megfelelı körülményeket biztosítunk a baktériumok számára, kialakul a tenyészet. szaporodáshoz szükséges tápanyagokat a táptalaj biztosítja. Táptalajok Halmazállapot szerint folyékony félfolyékony szilárd Összetétel szerint egyszerő vagy alaptáptalajok összetett táptalajok 2

3 Egyszerő táptalajok igénytelen kórokozók számára megfelelıek folyékony változat: húsleves (bouillon) szilárd változat: sima agar (egyszerő agar) magas agar ferde agar lemez agar Összetett táptalajok Komplex igényes baktériumok számára vért, glukózt vagy szérumot adunk az egyszerő táptalajhoz (pl. véres agar) Speciális különleges igényekkel rendelkezı baktériumok számára Dúsító táptalaj (folyékony) kis csíraszám esetében a keresett kórokozó elszaporodik Szelektív vegyes flórát tartalmazó minták esetében használjuk, a keresett kórokozót szelektíven tenyészthetjük Differenciáló biokémiai tulajdonságok vizsgálatára alkalmas Szelektív és differenciáló vegyes flórát tartalmazó minták esetében használjuk, a keresett kórokozót szelektíven tenyészthetjük, ugyanakkor biokémiai tulajdonságuk alapján azonosíthatókká válnak Transzport tápközegek tápanyagban szegény táptalajok, amelyek lehetıvé teszik a túlélést, de a szaporodást nem Inkubálási körülmények megfelelı hımérséklet relatív páratartalom igényeknek megfelelıen aerob, anaerob vagy mikroaerofilek számára optimális körülmények Leoltás folyékony táptalajba szilárd táptalaj esetén a táptalaj felszínére szélesztéssel szektorban a táptalajba két réteg közé beszúrással összekeverve a baktériumokat tartalmazó anyagot a táptalajjal Telep szilárd táptalajon alakul ki egyetlen baktériumsejtbıl jön létre Tenyészet folyékony táptalajban alakul ki szilárd táptalajon levı telepek összessége vegyes tenyészet többféle baktériumot tartalmaz színtenyészet (tiszta tenyészet) egyféle baktériumot tartalmaz 3

4 Teleptípusok (méret, alak, felület, szélek) Szélesztés S típus virulens formáknál R típus avirulens formáknál Kivételek M. tuberculosis, C. diphtheriae, B. anthracis M típus tokos törzseknél Rajzás jelensége Proteus spp. Vajkonzisztenciájú telepek - Candida Bolyhos telepek - penészgombák Helytelen leoltás Helytelen leoltás A tenyészet felülfertızıdése S típusú telepek 4

5 S típusú telepek R típusú telepek R típusú telep Mycobacterium tuberculosis M típusú telepek M típusú telepek 5

6 Proteus spp. E. coli (Levine - EMB) Tenyésztési tulajdonságok folyékony táptalajban A baktériumok energianyerése Aerobiózis aerob aerob, fakultatív anaerob anaerob mikroaerofil CO 2 atmoszféra Anaerobiózis 6

7 Patogenitás A fertızı ágensek és a gazdaszervezet Általános és minıségi fogalom Evolúció során kialakult, fajhoz kötött sajátság Egy adott gazdafajban egy adott mikroorganizmus képes-e betegséget okozni Nem minden esetben alakul ki betegség Kölcsönhatás kimenetelét meghatározó tényezık: az egyed állapota, a baktérium populáció kórokozó tulajdonságai 38 Baktériumok osztályozása patogenitás szempontjából Virulencia patogén baktérium ép immunitással rendelkezı egyént is megbetegíthet patogén jelenléte nem mindig okoz megbetegedést, átmeneti jelenlétét a normál flórában kolonizációnak nevezzük kolonizált egyén egészséges hordozó opportunista patogén normál flóra tagjai bizonyos körülmények között, kockázati tényezık jelenlétében megbetegedést okozhatnak apathogén baktérium nem vált ki megbetegedést normál flóra (szaprofita baktérium) tagjai, környezeti baktériumok, stb. Konkrét populációra (törzsre) vonatkoztatható fogalom Adott törzsre jellemzı megbetegítı képesség, számszerően kifejezhetı Különbözı lehet egy patogén fajon belül Virulenciafaktorok jelenléte határozza meg 40 Virulencia faktorok Patogén mikroorganizmusok egy vagy több virulenciafaktorral rendelkeznek A virulenciafaktorok túlélési elınyt biztosíthatnak szelektálódás 41 Virulenciafaktorok ismerete segít a betegségek megelızésében enzimek károsító hatás toxinok exotoxinok - a baktériumsejtbıl felszabaduló anyagok, erıs mérgek, specifikus hatással rendelkeznek endotoxinok a Gram-negatív baktériumok sejtfalának szerkezetében találhatók, csak a sejt szétesésekor szabadulnak fel, szeptikus sokk kiváltásában játszhatnak szerepet tok a baktérium fagocitózissal szembeni védelmét valósítjék meg csilló mozgás (felszálló fertızések pl. húgyúti) fimbriák felületeken való megtapadás 7

8 Betegség kiváltása függ a szervezet kórokozó között kialakuló kölcsönhatásoktól a szervezet védekezıképessége és a baktérium virulenciájának mértéke határozza meg különbözı súlyosságú, tünetekkel járó vs. tünetmentes fertızés hordozói állapot: az egyébként patogénnek minısülı baktérium rövidebb-hosszabb ideig megtalálható a szervezetben, anélkül, hogy megbetegedést okozna kolonizáló baktériumnak nevezzük azt az egyébként patogén baktériumot, amelyik rövidebb-hosszabb ideig megtalálható a szervezetben, anélkül, hogy megbetegedést okozna A fertızı betegségek megjelenését meghatározó tényezık A fertızés forrása és rezervoárja A fertızés terjedése Behatolási kapu A kórokozók kiürülése a szervezetbıl A fertızés forrása és rezervoárja Beteg ember Klinikai tüneteket nem mutató fertızött egyén Környezet (víz, élelmiszer) Fertızött állatok rezervoár zoonozis 46 A fertızés átviteli módja Eemberrıl-emberre közvetlenül - szexuális úton fecal-oral terjedés vérkészítmények révén vertikális terjedés (anyáról magzatra, újszülöttre) Környezeti forrásból emberre, közvetett terjedés Levegı Talaj Víz Tárgyak, mőszerek Piszkos kéz Állati eredet (zoonózis) közvetlenül (pl. harapás, karmolás) vektor állati ürülék Behatolási kapu A kórokozók terjedése a szervezetben Bır Légutak nyálkahártyája Tápcsatorna nyálkahártyája Urogenitalis rendszer nyálkahártyája A szervezetbe jutó baktériumok Megtelepednek a behatolási kapuban, onnan nem terjednek tovább, vagy Terjednek per continuitatem direkt terjedés, szövetek mentén vér útján (hematogén terjedés) nyirok révén A fertızés lehet: helyi (lokalizált) nem terjed a lokális nyirokcsomókon túl generalizált túljut a lokális nyirokcsomókon /bacteraemia baktériumok átmeneti jelenléte a vérben /sepsis - baktériumok jelenléte a vérben, jellemzı tünetek kialakulásával

9 Kórokozók ürítése Ürülés: állandó jelleggel / intermittálóan, betegség ideje alatt / klinikai gyógyulás után Ürülés útja a fertızés lokalizációjától függ Széklet Vizelet Orr-garat váladék, nyál Genny Nyálkahártyák váladékai Fontos Járványtani szempontból fertızés forrása Laboratóriumi diagnózis - mintavétel A gazdaszervezet fogékonysága Genetikai háttér Életkor Tápláltság Immunhiányos állapotok Hormonok Bır és nyálkahártyák A fertızés típusai (a fertızés lefolyása a gazdaszervezetben) Klinikai tünetek Apparens tünetek jelennek meg Inapparens tünetmentes Lefolyás Akut (néhány nap, hét) Krónikus (hetek, hónapok, évek) Típusos akut fertızı betegség lefolyásának szakaszai Lappangási (inkubációs) szakasz a fertızı ágens szervezetbe jutásától a tünetek megjelenéséig tart járványtani jelentıség! a beteg már fertızı lehet Prodromális szakasz nem specifikus tünetek megjelenése (láz, rosszullét, stb) Akut szakasz fastigium (krízis) betegségre jellemzı tünetek megjelenése Lábadozás (reconvalescencia) szakasza a teljes gyógyulásig tartó idıszak A fertızı betegség lefolyása a populáció viszonylatában Sporadikus alacsony számban, idıben rendszertelenül jelentkezı esetek Endémiás meghatározott helyen, alacsony számban, állandóan elıforduló esetek Járvány epidémia a betegség egy területen idıben halmozottan fordul elı Pandémia több kontinensre kiterjedı járvány 54 A szervezet védekezése a kórokozókkal szemben Természetes ellenállóképesség Az adott faj minden egyedénél jelen levı konstitucionális tényezık Általános védelem, azonos intenzitás Specifikus ellenállóképesség Az egyén élete folyamán aktív vagy passzív módon szerzett tényezık Immunstimuláció Meghatározott mikroorganizmussal szemben véd 9

10 Természetes ellenállóképesség (aspecifikus védelem) Fizikai barrierek - bır és nyálkahártyák Celluláris tényezık fagocitáló sejtek Humorális tényezık komplement, lizozim, IFN Aspecifikus védelem Fizikai barrierek - bır és nyálkahártyák Ép bır elsı védelmi vonal alacsony ph Nyálkahártyák Nyál lemosó hatás Lizozim (antibakteriális hatású anyag, jelen van a könnyben, nyálban) Légutak csillószırös hengerhám kórokozók kihajtása a légutakból Gyomornedv, hüvelyváladék savas ph Normál baktériumflóra Aspecifikus védelem Aspecifikus védelem 57 Celluláris tényezık fagocitáló sejtek Neutrofil granulociták Diapedézis, kapcsolódás a kórokozóhoz Fagocitózis a kórokozó pusztulása Makrofágok Fagocitózis a kórokozó pusztulása, antigén bemutatás Egyes mikroorganizmusok életben maradnak (pl tbc bacillus) Dendritikus sejtek Fagocitózis, antigén bemutatás 58 Humorális tényezık Komplement 15 szérumkomponens Sorrend szerinti aktiválódás funkcionális egységek Gyulladás kialakulása, fagocitózis mediálása Lizozim Enzimtermészető fehérje, a baktérium sejtfalát károsítja Interferon Immunsejtek közötti kommunikáció Gyulladás Gyulladás fertızés lokalizációja Tünetek kórokozótól függetlenül azonosak Oka fokozott véráramlás, érfalpermeabilitás növekedése, folyadék és sejtek kiáramlása Hisztamin, prosztaglandinok, leukotriének vasodilatatio Bradikinin fájdalom mediátora Fagocitáló sejtek megjelenése Akut fázis proteinek Fagocitózis Számos sejt képes idegen anyagok bekebelezésére Hivatásos fagociták Neutrofil granulociták Monociták Makrofágok Dendritikus sejt

11 Immunitás Természetes Mesterséges Természetes immunitás Aktív Apparens fertızések után (változó idıtartam) Inapparens fertızések után (védettség mint apparens fertızéseknél) Passzív Transzplacentárisan (IgG) Colostrum/anyatej útján (IgA) Mesterséges immunitás Aktív Aktív immunizálás (oltóanyagok - vakcinák) Passzív gyógysavók (kész ellenanyagok szervezetbe juttatása) Oltóanyagok (vakcinák) Mikrobiális eredető, antigén természető anyagot viszünk be a szervezetbe a szervezet ellenanyag termeléssel válaszol; oltást követıen memóriasejtek biztosítják a hosszú távú védelmet Lassan alakul ki a védettség, de tartós Vakcinák osztályozása Anatoxint / toxoidot tartalmaz Diftéria (ADPA), tetanusz (ATPA) Elölt / inaktivált kórokozót tartalmaz szamárköhögés elleni oltás Attenuált /gyengített kórokozót tartalmaz BCG Alegység vakcina (tisztított antigént tartalmazó vakcina) Haemophilus, meningococcus, pneumococcus, szamárköhögés elleni oltóanyagok 66 Gyógysavók (antimikrobiális ellenanyagok) Passzív úton hozunk létre védettséget, a betegség kifejlıdésének megakadályozására vagy terápiás célból Kész ellenanyagot viszünk be a szervezetbe Védettség azonnal jelentkezik, de nem tartós (az ellenanyagok kiürülnek, nincs memória) 11

12 Gyógysavók osztályozása Monovalens / polivalens Antitoxikus (toxin ellenes ellenanyag) Tetanus, diftéria, botulizmus Antigén ellenanyag reakciók Antigén (Ag) Baktérium antigének Azok az anyagok, amelyek immunválaszt váltanak ki és az immunitás effektoraival specifikus reakciókat adnak. Immunogenitás Specifikus kötıdés Fajlagoságot meghatározó tényezı: EPITOP sajátos, egyedi szerkezet egy antigén felszínén rendszerint több epitop Hordozó rész általában fehérje Exotoxinok Szomatikus antigén (O) Flagelláris antigén (H) Kapszuláris antigén (K) Felületi struktúrák Ellenanyagok (Ea) Antigén hatására képzıdött globulinok, amelyek specifikus reakcióba lépnek a megfelelı antigénnel IgM, IgG, IgA, IgE, IgD Reaktív csoport antigén kötı rész PARATOP Egy ellenanyag 2-10 paratoppal rendelkezhet 72 Antigén ellenanyag reakciók Specifikusak Az antigén csak azzal az ellenanyaggal reagál, amelynek képzıdését kiváltotta. Az ellenanyag csak azzal az antigénnel reagál, amely elıidézte képzıdését A két komponens egyikének ismerete esetén azonosíthatjuk az ismeretlent Antigén kimutatása kórokozók azonosítása különbözı mintákból Ellenanyag kimutatása szerológiai diagnózis (szérumból) 12

13 Keresztreaktivitás Keresztreaktivitás Szerológiai vizsgálatok ellenanyag minıségi kimutatása vagy mennyiségi meghatározása Anti-A Ea A Ag Anti-A Ea B Ag Anti-A Ea C Ag szerokonverzió: ellenanyag mennyiségének 4xes növekedése páros szérummintában (2 hetes idıközzel vett mintákban) számos fertızés esetén csak a szerokonverzió kimutatása igazolja az aktuális fertızést 73 Ag-Ea reakciók Szabad szemmel is látható térháló kialakulása az antigénellenanyag komplex létrejöttekor Agglutináció korpuszkuláris antigén esetében alakul ki (pl. baktériumsejt nem oldódik, szuszpeniót képez) Precipitáció oldódó antigén jelenlétében (fehérje természető) Nem térháló kialakulásán alapuló reakciók, antigénellenanyag komplex létrejöttét valamilyen jelzırendszer segítségével tesszük láthatóvá Komplementkötési reakció ELISA, immunfluoreszcencia, Western-Blot 75 13