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 LD 50 értékkel jellemzik LD 50 érték: Az a mikroorganizmus vagy toxin mennyiség, amely a kísérleti állatok felét elpusztítja Pl. 10 3 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 peptidoglükán foszfolipid 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 koaguláz sztreptokináz kollegenáz hialuronidáz lecitináz DN-áz (dezoxiribonukláz) AKTIVITÁSA Fibrin aktiválása (fibrinogén Kötőszöveti kollagén hidrolízise Szöveti hialuronsav hidrolízise Membrán foszfolipidek hidrolízise DNS hidrolízise fibrin) Fibrin hidrolízise (sebzés helyén) HATÁSA Baktériumsejt betokozódása (pl. Sta. aureus) Áthatolás a vér- és nyirokrendszeren (pl. Str. pyogenes) Áthatolás a kötőszöveteken Áthatolás a szöveteken Sejtek lízise Sejtek elpusztítása 5
EXOTOXINOK ÉS ENDOTOXINOK ÖSSZEHASONLÍTÁSA EXOTOXIN ENDOTOXIN protein lipopoliszacharid hőérzékeny hőstabil szolubilis vegyületek rosszul oldódó vegyületek baktérium anyagcsere-termékek sejtfal összetevők nagyon erős, specifikus toxinhatás gyengébb, nem-specifikus toxinhatás Gram+ és G baktériumok termelik Gram baktériumok termelik A LEGFONTOSABB BAKTÉRIUM- TOXINOK TULAJDONSÁGAI TOXIN TERMELŐ FAJOK HATÁS EXOTOXINOK botulizmus toxin Clostridium botulinum neurotoxin, izombénulás tetanusz toxin Cl. tetani neurotoxin, arcizmok kontrakciója diftéria toxin Corynebacter diphteriae proteinszintézis gátlása enterotoxinok Staphylococcus (aureus) hányás, hasmenés E. coli uaz (kolera toxin) Vibrio cholerae uaz eritrogén toxin Streptococcus (pyogenes) skarlát (láz, kiütések) pestis toxinok Yersinia pestis nekrózis, hemorrágia (bevérzések) Shigella citotoxin Shigella dysenteriae fehérjeszintézis gátlása ENDOTOXINOK pirogén toxinok Gram-negatív baktériumok hasmenés, láz, bélben (pl. Salmonella paratyphi) bevérzések, nekrózis 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 Hosszúlánc (H) Antigén Rövid lánc (L) 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 Agglutináció Antigén sejtek Antitest (Ig) Agglutinin Precipitáció Sejtlízis Toxin-antitoxin reakció Oldott (kolloidális) makromolekulák sejtmembrán Extracelluláris toxin Precipitin Antitoxin Agglutináció 10