Mikrobiologia Ćw. 10
Odporność nieswoista (rezystencja = oporność = odporność naturalna = odporność wrodzona)
Czynniki warunkujące rozwój procesu chorobowego (w następstwie zakażenia):
- zjadliwość drobnoustrojów
- liczba drobnoustrojów
- wpływ czynników środowiskowych
- odporność nieswoista organizmu
Odporność nieswoista:
- nie jest związana z uprzednim przebyciem zakażenia określonym drobnoustrojem
- nie ma charakteru swoistego - wybiórczej obrony przeciw określonemu patogenowi, lecz w mniejszym lub większym stopniu przeciw różnym czynnikom, bez względu na różnice w ich strukturze
Odporność swoista - niewrażliwość organizmu na powtórny kontakt z tym samym czynnikiem zakaźnym (antygenem)
Elementy warunkujące odporność nieswoistą:
Bariery ochronne - chronią organizm przed wniknięciem zarazków
Komórki o działaniu przeciwbakteryjnym
Przeciwbakteryjne czynniki humoralne - zawarte w płynach ustrojowych (głównie w surowicy)
Bariery ochronne:
Skóra, tkanka łączna podskórna, błony śluzowe
- warunki dobrej ochrony przeciwzakaźnej - zachowanie elastyczności skóry, brak pęknięć, ubytków włosa i naskórka
- wyjątkowo przez te nieuszkodzone powłoki mogą przenikać niektóre zarazki, np. Leptospiry (sprzyja rozmiękczenie skóry przez wodę), pałeczki Brucelli i Salmonelli
Pewne drobnoustroje potrafią bezpośrednio pokonywać bariery obronne organizmu (np. błony śluzowe) - Salmonella typhi
Skóra:
- na skórze ludzi i zwierząt zawsze znajdują się bakterie, saprofity - stali „rezydenci” - całkowicie nie usuwają ich nawet zabiegi dezynfekcji
- bakterie chorobotwórcze niszczone są w procesach autodezynfekcji w ciągu około 2 h
- w niszczeniu bakterii biorą udział: kwaśny odczyn skóry - pH 5,0-5,5, pot i łój (kwasy tłuszczowe, głównie nienasycone) - usuwają mechanicznie
- procesy autodezynfekcji ustają w 15 min. po śmierci
- u człowieka - brak „kwaśnego płaszcza” pod pachami, w pachwinach, między palcami - bardziej wrażliwe na zakażenie bakteryjne i grzybicze
Tkanka łączna podskórna:
- zawiera kwas hialuronowy i chondroitynosiarkowy - uszczelnia przestrzenie międzykomórkowe - czynnik antyinwazyjny
Błony śluzowe:
Jama ustna:
- ślina spłukuje drobnoustroje mechanicznie z błon śluzowych i zawiera lizozym o właściwościach bakteriobójczych
- paciorkowce saprofityczne w jamie ustnej i gardle wytwarzają H2O2 niszczący bakterie
- śluz izoluje komórki nabłonka od kontaktu z bakteriami i usuwa je mechanicznie dzięki ciągłej jego produkcji
- mucyny zawarte w ślinie i śluzie wiążą swymi węglowodanowymi receptorami lektyny bakteryjne
- najwięcej substancji przeciwbakteryjnych - w ślinie psa
Żołądek:
- kwaśny odczyn - nawet u przeżuwaczy pH 5,4-7,0, a u pozostałych gatunków zwierząt domowych jest znacznie niższy
Dalsze odcinki przewodu pokarmowego:
- żółć - u szczurów dodatkowo niszczy endotoksyny bakteryjne (działanie detergentu)
- enzymy trawienne
- flora jelitowa - antagonistyczne działanie na bakterie chorobotwórcze
- bakteriofagi w jelitach
- ruchy perystaltyczne - skracanie czasu kontaktu komórek nabłonka z bakteriami chorobotwórczymi
Drogi oddechowe:
- śluz
- migawkowy nabłonek urzęsiony - wydala zarazki na zewnątrz (sprzyjają odruchy kaszlu i kichania)
Oko:
- łzy - mechanicznie spłukują bakterie
- lizozym - zawarty w łzach
- laktoferyna - zawarta w łzach, działa przeciwbakteryjnie i przeciwtokstycznie (zawartość jej maleje w czasie schorzeń gruczołu łzowego)
Drogi moczopłciowe:
- mocz - mechanicznie usuwa bakterie (przy utrudnionym oddawaniu moczu bakterie mogą dostawać się drogą wstępującą nawet do nerek)
- śluz
- niskie pH - u niektórych zwierząt mięsożernych i wszystkożernych
- wydzielina prostaty - dlatego u osobników męskich rzadsze schorzenia dróg moczowych (dodatkowo dłuższa cewka moczowa)
- w pochwie - niskie pH powodowane rozkładem glikogenu nabłonka przez pałeczki Doderleina (Lactobacillus acidophilus)
Komórki o działaniu przeciwbakteryjnym:
Mikroorganizmy, które przedostaną się przez bariery ochronne (skórę i warstwę nabłonka), stykają się z kolejną linią obrony:
- komórki żerne
- naturalne komórki cytotoksyczne (NK - natural killers)
Fagocytoza - komórkowy mechanizm obrony nieswoistej organizmów polegający na pochłanianiu i wewnątrzkomórkowym niszczeniu bakterii przez:
- granulocyty obojętnochłonne (65-70% leukocytów - neutrofile)
- monocyty we krwi
- makrofagi w tkankach
- histiocyty USŚ (układu siateczkowo-śródbłonkowego) - w wątrobie, śledzionie, szpiku kostnym, płucach, tkance łącznej podskórnej, podśluzówce jelit, wezłach chłonnych)
- komórki mikrogleju
Makrofagi:
- zasiedlają wszystkie tkanki i narządy
- działają jako komórki fagocytarne - kilkakrotne uczestnictwo w fagocytozie
- wydzielają cytokiny
- prezentują antygeny Limfocytom Th
Działają na pograniczu odporności nieswoistej i swoistej - umożliwiają zapoczątkowanie i właściwy rozwój swoistej odpowiedzi immunologiczną.
Komórki dendrytyczne:
- różne tkankowo-swoiste subpopulacje:
skóra - komórki Langerhansa,
płuca - pneumocyty II rzędu,
mózg - astrocyty,
wątroba - komórki Borowicza-Kupffera,
kości - osteoklasty powierzchni kostnych
- prezentują antygeny Limfocytom Th
- przechowują na swojej powierzchni nienaruszone antygeny umożliwiając ich wiązanie przez Limfocyty B
Działają na pograniczu odporności swoistej i nieswoistej.
Granulocyty obojętnochłonne - neutrofile:
- krążą w krwiobiegu
- działają jako komórki fagocytarne - zabijają zewnątrzkomórkowe bakterie
- mają zdolność gromadzenia się w miejscu uszkodzenia tkanek
Granulocyty kwasochłonne - eozynofile:
We wnętrzu wiele białek zasadowych
Funkcje:
- fagocytoza kompleksów antygen-przeciwciało
- cytotoksyczność dla larw i form dojrzałych pasożytów (białko, O2, chlorowanie)
- usuwają histaminę (histaminaza)
Proces fagocytozy:
1. Chemotaksja - ruch komórki fagocytarnej w kierunku bodźca, np. bakterii, która może być pochłonięta
- ruch ten warunkują chemotaksyny egzogenne wytwarzane przez drobnoustroje oraz chemotaksyny endogenne - wytwarzane przez własne komórki organizmu
- do chemotaksyn należą: cytokiny, produkty aktywacji dopełniacza (fragment C5a), substancje uwalniane z martwych komórek, lipopolisacharydy (LPS)bakteryjne obecne w przestrzeni międzykomórkowej
2. Adherencja - przyleganie bakterii do błony komórkowej fagocyta
3. Pochłanianie - bakteria zostaje zamknięta wewnątrz cytoplazmatycznej wodniczki - fagosom
4. Powstanie fagolizosomu - łączenie się lizosomów makrofagów lub ziarnistości neutrofili z fagosomem
5. Trawienie pochłoniętej bakterii prowadzące do jej śmierci
Mechanizm wewnątrzkomórkowego zabijania drobnoustroju:
Mechanizmy pozatlenowe - niezależne od tlenu
- następstwo aktywacji enzymów hydrolitycznych i działania białek zasadowych
- neutrofile: lizozym, defenzyny, laktoferyna, czynnik bakteriobójczy BPI
- makrofagi: czynnik martwicy nowotworu (TNF-alfa), proteazy
II. Mechanizmy oksydatywne - zależne od tlenu:
Powstawanie silnie utleniających związków powodujących obumieranie drobnoustrojów:
- wzrost ilości H202
- tworzenie się w obecności halogenów (Cl ,Br, J) i enzymu mieloperoksydazy kwasu podchlorowego, który łącząc się z grupami aminowymi tworzy chloraminę
- makrofagi nie mają mieloperoksydazy i rolę tego enzymu może przejmować katalaza
- tworzenie reaktywnie toksycznych utleniaczy: anion nadtlenkowy (oksoniowy) O2-, grupa hydroksylowa OH-, mieloperoksydaza (MPO)
Komórki NK (naturalne komórki cytotoksyczne):
- celem są komórki nowotworowe, zakażone wirusami i bakteriami wewnątrzkomórkowymi
- krążą w krwiobiegu, zasiedlają też różne tkanki (5-10% limfocytów krwi obwodowej)
- nie wykazują aktywności żernej, mają zdolność do przylegania do komórki docelowej i jej zabijania poprzez wydzielanie z ziarnistości: cząsteczek toksycznych oraz indukujących apoptozę (pore-forming proteins - perforyny, granulolizyny i granzymy).
Przeciwbakteryjne czynniki humoralne:
Dopełniacz (komplement):
- euglobulina surowicy, białka układu dopełniacza - ok. 30 białek, które ulegają stopniowej aktywacji przez proteolizę. Stężenie białka C3 jest największe wśród białek tego układu
- aktywatorami dopełniacza są kompleksy antygen i przeciwciało - powodują lizę antygenu - droga klasyczna aktywacji, oraz LPS (lipopolisacharyd bakterie G-) lub LTA (kwas lipotejchowy bakterie G+)
+ properdyna + Mg2+ - droga alternatywna
- u poszczególnych gatunków zwierząt stwierdza się znaczne różnice ilości dopełniacza - szczególnie dużo zawiera go surowica świnki morskiej
- bierze udział w procesie rozpuszczania bakterii, hamowaniu ich rozwoju oraz wpływa na ich fagocytowanie
2. Properdyna:
- zawarta we frakcji beta-globulinowej surowicy i w obecności dopełniacza oraz Mg2+ jako tzw. układ properdynowy działa przeciwbakteryjnie
3. Lizozym:
- białko występujące w różnych płynach i wydzielinach ustrojowych (krew, ślina, mleko), również w skó®ze i narządach wewnętrznych
- w dużych ilościach wykazano w żółtku i białku jaja kurzego
- powoduje lizę bakterii G+
- istotne znaczenie w ochronie przed zakwaszeniem zwierząt nowonarodzonych, które pobierają go wraz z siarą i mlekiem
4. beta-lizyny:
- działają bakteriobójczo na bakterie G+
- mechanizm działania nie został dostatecznie wyjaśniony
- uwalniają je rozpadające się trombocyty
- ilość beta-lizyn wzrasta w czasie gorączkowych procesów chorobowych
5. Transferyna:
- zawarta w surowicy
- działa przeciwbakteryjnie dzięki wiązaniu jonów żelaza niezbędnych do wzrostu bakterii chorobotwórczych
6. Laktoferyna:
- zawarta w płynach i wydzielinach organizmu
- działa przeciwbakteryjnie dzięki wiązniu jonów żelaza niezbędnych do wzrostu bakterii chorobotwórczych
7. Fibronektyna:
- wieloczynnościowa adhezyjna lipoproteina
- w stanie wolnym - występuje w plazmie i niektórych innych płynach ustrojowych. Działa jako opionina przyspieszająca adhezję gronkowca złocistego i paciorkowca ropotwórczego do fagocytów
- fibronektyna związana - z komórkami nabłonkowymi i błonami śluzowymi, reguluje selektywną kolonizację błon śluzowych, np. u człowieka w gardle ułatwia ich zakażenie bakteriami G+, tworzy bariery dla adhezji niektórych bakterii G- (np. pałeczka ropy błękitnej)
8. Alkaliczna fosfataza:
-rozkłada antygen somatyczny bakterii G-
Duży wpływ na mechanizmy obronne wywierają czynniki genetyczne, warunkujące:
- oporność gatunkowa - niewrażliwość bydła na pałeczkę nosacizny, chorobotwórcze dla koni, oporność kur i białych szczurów na zakażenie laseczką wąglika, chorobotwórcze dla wielu gatunków zwierząt i człowieka, kury są 60 tys. razy bardziej oporne na tężec niż koń
- oporność rasowa - niewrażliwość owiec rasy algierskiej na wąglik w przeciwieństwie do innych ras tych zwierząt
Oporność osobnicza (indywidualna) - pewne zwierzęta trudniej niż inne tego samego gatunku lub rasy chorują na daną chorobę zakaźną, np. brak lub obecność odpowiednich receptorów. Na drodze selekcji hodowlanej można uzyskać rasy lub linie zwierząt bardzo oporne na określone choroby zakaźne.
6