MOLEKULARNE MECHANIZMY PATOGENICZNOŚCI BAKTERYJNEJ

Wykład 1.

30-03-2015

Choroby zakaźne.

1. Wprowadzenie do zagadnień chorób zakaźnych.
2. Schorzenia w skali masowej.
3. Klasyczne i molekularne postulaty Kocha.
4. Definicje terminów: infekcja, choroba, kolonizacja.

Wprowadzenie do zagadnień chorób zakaźnych.
Jednym z największych osiągnięć medycyny na przestrzeni ostatniego wieku było poznanie sposobów
kontrolowania chorób zakaźnych. Od XIX wieku poczyniono postępy w identyfikacji czynników
infekcyjnych i zapobieganiu chorobom. Dzięki rozwojowi medycyny w dziedzinach: epidemiologii,
wakcynologii, antybiotyko- i chemioterapii, aseptyki i antyseptyki wydawało się, że świat będzie wolny od
chorób infekcyjnych.
Dzięki wprowadzeniu obowiązkowych szczepień ochronnych, w latach 90-tych XX wieku WHO ogłosiła
zwycięstwo w walce z chorobami zakaźnymi, zlikwidowano ospę prawdziwą, błonicę i chorobę Heinego-
Medina (nagminne porażenie dziecięce, polio). Obecnie następuje eradykacja (likwidowanie) odry.
Po 1890 roku pojawiły się doniesienia o zagrożeniu zakażeniami odzwierzęcymi, co związane było z
przenoszeniem na ludzi czynników infekcyjnych od zwierząt (zespół nabytego niedoboru odporności –
AIDS, ptasia grypa).
Coraz częściej obserwuje się zakażenia u ludzi i zwierząt, wywołne przez bakterie oporne na powszechnie
stosowane antybiotyki.
Według WHO rocznie w skali świata z powodu chorób zakaźnych umiera 15 mln ludzi.
Choroby zakaźne były przyczyną 63% wszystkich zgonów dzieci w wieku do 4 lat. U osób do 44 lat
choroby zakaźne spowodowały 48% wszystkich zgonów.

Główne zakaźne przyczyny zgonów.
U dzieci w wieku ponbiżej 5 lat główną przyczyną śmierci były ostre infekcje dróg oddechowych (w tym
zapalenie płuc i gardła i choroby biegunki. U osób w wieku powyżej 5 lat zgony w większości następowały
w wyniku ostrych infekcji dróg oddechowych, AID i gruźlicy.

Schorzenia w skali masowej.
Dokładna analiza zachorowań w latach 90-tych XX wieku dostarczyła informacji na temat szerzenia się
niektórych schorzeń w skali masowej, które wywołane są przez mikroorganizmy patogenne:
- nowo pojawiające się (ang. emerging) – nowo zidentyfikowane, uprzednio nie znane czynniki infekcyjne,
- nawracające (ang. re-emerging) – pojawiające się na nowo, wcześniej znane, które na drodze mutacji lub
HTG nabyły nowe geny, znacząco zwiększające ich wirulencję oraz oporność na antybiotyki.

Nowo pojawiajce się patogeny i choroby wywołane przez te czynniki eitologiczne.
Wśród niech wyróżnia się:
- wirusy: wirusowego zapalenia wątroby typu C (wszczepienna) i E (pokarmowa), wirus HIV (AIDS), wirus
Ebola (gorączka krwotoczna),
- priony: zakaźne białka, stanowiące grupę czynników infekcyjnych o niewyjaśnionym mechanizmie
namnażania się. Czynniki te są oporne na wysoką temperaturę, aktywność enzymów, promieniowanie
jonizujące. Te czynniki zakaźne wywołują chorobę Creutzfeldta-Jakoba u człowieka oraz kuru u owiec.
Patogeneza tych chorób jest związana z gromadzeniem prionów w tkance mózgowej, co doprowadza do
tworzenia amyloidu (złogów białkowych) i niszczenia tkanki.
- bakterie:
• pałeczki G(-), mikroaerofilne, Legionella pneumophila (legionelloza). Są to pasożyty
wewnątrzkomórkowe, które wykazują hydrotropizm. Siedliskiem tych bakterii są sieci wodne, urządzenia
klimatyzacyjne.
• krętki G(-), Borrelia burgdorferi (borelioza). Są to bezwzględne pasożyty kręgowców. Rezerwuarem
krętków w środowisku są gryzonie, jeże, jaszczurki, ptaki. Wektorem bakterii na człowieka są kleszcze.

• G(-) spiralne pałeczki mikroaerofilne, Campylobacter jejuni i C. coli (zakażenie jelitowe). Bakterie te
zasiedlają przewód pokarmowy ludzi i zwierząt. Są bardzo wrażliwe na wysychanie, ale mogę utrzymywać
się do 21 dni w wilgotnej glebie, mleku, mięsie oraz w produktach mrożonych (do -70 st C).
• G(-) pałeczki o helikalnym kształcie Heliobacter pylori (zakażenie żołądka). Zakażenia nabywane są drogą
pokarmową, często już w dzieciństwie od matki. W Polsce ok. 70% populacji wykazuje objawy zakażenia.
W wyniku zakażenia żołądka rozwijają sięchoroba wrzodowa, rak żołądka, chłoniak.
• pałeczki G(-) Escherichia coli (biegunki krwotoczne i hemolityczny zespół nerkowy). Wytwarzają toksyny
ST i VT. Rezerwuarem bakterii jest bydło, a źródłem zakażenia ludzi jest mięso, mleko, sery, woda.
• pałeczki G(-) Bartonella henselae. Są to bezwzględne pasożyty wewnątrzkomórkowe (choroba kociego
pazura). Bakteria ta wystepuje u kotów, przenoszona na człowieka przez zadrapanie lub pchły kocie.
• wielolekooporne gronkowce, G(+) Staphylococcus aureus, wytwarzają nowo poznaną toksynę, zwaną
superantygenem. Bakterie te są czynnikiem etiologicznych wstrząsu septycznego, które może obejmować
wiele narządów, co prowadzi do niewydolności wielonarządowej.

Patogeny nawracające.
Do patogenów nawracających zalicza się m.in.:
• wielolekooporne G(+) prątki kwasooporne Mycobacterium tuberculosis (gruźlica u naczelnych). Są to
bezwzględne patogeny (oprócz M. bovis BCG). Szacuje się, że 1/3 populacji ludzkiej jest zakażona
prątkami, a ok. 6 mln ludzi umiera.
• przecinkowce G(-) Vibrio cholerae (cholera). Zachorowania występujące w krajach rozwijających się w
klimacie zwrotnikowym i podzwrotnikowym.
• pałeczki G(-) Yersinia pestis (dżuma). Choroba ta związana jest z epizoocją wśród szczurów, które były
przyczyną pandemii (XIV w.). Obecnie ogniska dżumy występują na Bliskim Wschodzie, w Azji i Afryce.
• dwoinki G(-) Neisseria meningitidis (meningokowe zapalenie opon mózgowo-rdzeniowych).
• maczugowce G(+) Corynobacterium diphteriae. Bakterie te są czynnikiem etiologicznej ostrej,
potencjalnie śmiertelnej, choroby zakaźnej – błonicy. W niektórych krajach odnotowano wzrost
zachorowalności związany z nieprzestrzeganiem kalendarza szczepień.

Przyczyny chorób zakaźnych.
WHO opracowała przyczyny pojawienia się i nawracania chorób zakaźnych oraz trudności w ich
zwalczaniu. Wiąże się to ze:
- wzrostem liczby ludności i gęstości zaludnienia na kuli ziemskiej,
- starzeniem się populacji, co związane jest z pojawieniem się immunosupresji u osób starszych,
- zwiększenie częstości szybkich podróży międzynarodowych i międzykontynentalnych,
- ruchami migracyjnymi, co wiąże sięz szybkim przenikaniem patogenów poza rejony endemiczne,
- globalnych charakterem handlu żywnością,
- pojawieniem nieznanych chorób odzwierzęcych,
- niedostateczną kontrolą zakażeń szpitalnych,
- nadmiernym stosowaniem antybiotyków w terapii chorych i hodowli zwierząt.

Postulaty Kocha.
Przedstawiają warunki, jakie musi spełniać drobnoustrój, aby być uznanym za czynnik etiologiczny danej
choroby. Według tych warunków, mikroorganizm patogenny musi:
1. Być izolowany od wszystkich osób chorych wykazujących identyczne zmiany chorobowe i objawy
kliniczne.
2. Drobnoustrój musi być izolowany od chorego w czystej hodowli.
3. Drobnoustrój po wyizolowaniu i pasażowaniu w czystej kulturze jest zdolny do wywołania identycznej
choroby u nowego osobnika.
4. Drobnoustój należy ponownie izolować w czystej kulturze od eksperymentalnie zakażonego, w celu
spełnienia trzeciego postulatu.

Ze względu na różnorodność mikroorganizmów istnieją odstępstwa od postulatów Kocha.
Wiele mikroorganizmów patogennych nie wywołuje objawów chorobowych, co związane jest z
nosicielstwem. U osób z obniżoną odpornością zmiany chorobowe mogą być wywołane przez bakterie
uważane za niepatogenne. Nie wszystkie bakterie można hodować na pożywkach mikrobiologicznych.

Około 80% bakterii występujących np. w jelicie grubym stanowią bakterie niehodowalne w znanych nam
warunkach.

Molekularne postulaty Kocha.
Pod koniec XX wieku Stanley Falkow sformułował Molekularne Postulaty Kocha, w których przedstawił
kryteria jakie powinien spełniać gen, aby jego produkt był zakfalifikowany jako czynnik wirulencji:
1. Gen taki powienin występować tylko w genomie szczepów chorobotwórczych. Nastomist, w szczepach
niewirulentnych, gen ten nie powinien ulegać ekspresji.
2. Gen powinien ulegać ekspresji na pewnym etapie infekcji, a kodowany przez niego czynnik wirulencji
powinien indukować odpowiedź immunologiczną komórkową lub humoralną.
3. Inaktywacja genu lub grupy genów kodujących czynnik może prowadzić do obniżenia wirulencji szczepu.
Natomiast w wyniku wprowadzenia tego genu do bakterii niechorobotwórczych można uzyskać
mikroorganizmy patogenne.

Terminologia procesu zakażnego:
Choroba – manifestacja klinicznie widocznych objawów, które pojawiają się w wyniku kolonizacji i
oddziaływania drobnoustroju na organizm gospodarza. Obecnie wiadomo, że objawy chorobowe
obserwowane u chorych są wypadkową wzajemnego oddziaływania pomiędzy patogenem i reakcjami
obronnymi organizmu gospodarza. Na proces chorobowy mają również wpływ czynniki środowiskowe, np.
dieta, palenie papierosów, zanieczyszczenie powietrza.

Komensalizm – kolonizacja przez mikroorganizm, który nie wywołuje objawów klinicznych.

Infekcja/zakażenie – proces wniknięcie drobnoustroju zdolnego do wywołania choroby, w wyniku
uszkodzenia naturalnych barier ochronnych, namnażanie tych bakterii oraz kolonizacja organizmu
gospodarza.

Mikroorganizm patogenny/chorobotwórczy – drobnoustój zdolny do wywołania choroby w organizmie
gospodarza. Do nich zaliczamy bakterie bezwzględnie chorobotwórcze lub patogeny oportunistyczne.

Patogeny oportunistyczne – zazwyczaj bakterie komensalne, które wywołują choroby u osób po
długotrwałych kuracjach antybiotykowych lub po inwazyjnym leczeniu w szpitalu oraz u osób z obniżoną
odpornością immunologiczną.

Nosiciel – człowiek zdrowy, bez zmian chorobowych, u którego w organizmie bytują i namnażają się
bakterie patogenne.

Rezerwuar/źródło patogenu – naturalne, biologiczne środowisko (człowiek, zwierzę, roślina, gleba, woda),
w którym bytuje patogen, zachowując zjadliwość.

Przenosiciel (wektor) – najczęściej stawonogi (kleszcze, komary, pchły), które przenoszą czynniki
chorobotwórcze ze źródła zakażenia na osobnika wrażliwego, bądź pośrednio zakażając żywność lub
przedmioty, z którymi osobnik ma kontakt.


Wykład 2.

13-04-2015

Adhezja oraz inwazja bakterii do komórek gospodarza.
1. Fimbrylarne mediatory adhezji.
2. Adhezyny niefibrylarne.
3. Skutki procesów adhezji.

Czynniki wirulencji bakterii.
Patogeniczność bakterii wyrażana jest poprzez ich wirulencję. Jest to wieloetapowe oddziaływanie
pomiędzy czynnikami wytwarzanymi przez bakterie i układem odpornościowym gospodarza. Wirulencję
bakterii warunkują następujące czynniki:

- adhezja do komórek gospodarza,
- inwazyjność,
- toksyczność,
- zdolność do pozyskiwania żelaza.

Adhezja do komórek gospodarza.
Jest to pierwszy etap, który odgrywa kluczową rolę w procesach patogenezy zakażeń bakteryjnych. Proces
ten umożliwia patogenom kolonizację tkanek, narządów oraz chroni bakterie przed działaniem nieswoistych
mechanizmów obronnych organizmu gospodarza. Wszystkie bakterie patogenne wykształciły mechanizmy
warunkujące ich ścisłe połączenie z komórkami gospodarza.

Procesy adhezji zachodzą dwuetapowo:
1. Nieswoiste oddzialywania warunkujące przyciąganie mikroorganizmów do komórek gospodarza. Są one
związane z otoczkami bakteryjnymi i glikokaliks, które poprzez siły Van der Waalsa, potencjał
elektrostatyczny i właściwości hydrofobowe łączą się z komórkami gospodarza. Powierzchnia komórek
bakteryjnych naładowana jest ujemnie i przyłącza się do dodatnie naładowanych komórek eukariotycznych.
2. Specyficzne interakcje, w których udział biorą bakteryjne białka powierzchniowe adhezyny, które wiążą
się specyficznie z receptorami na komórkach gospodarza. Mechanizmy specyficzne odgrywają kluczową
rolę w patogenezie chorób bakteryjnych.

Receptory adhezyn.
Receptorami adhezyn na komórkach gospodarza są glikoproteiny lub glikolipidy. Na powierzchni komórek
nabłonkowych, adhezyny bakteryjne rozpoznają determinanty węglowodanowe lub aminokwasowe
receptorów. Reakcje węglowodan-białko, zwane są również oddziaływaniami typu lektynowego (po raz
pierwszy zaobserwowano je u roślin).
Adhezja bakterii do makrofagów warunkowana jest oddziaływaniami pomiędzy aminokwasowymi
fragmentami receptorów i komplementarnego ligandu bakteryjnego.

Rozpoznawanie bakterii – receptory PRR (Patogen Recognizing Receptor).
Odporność przeciw jednemu gatunkowi bakterii jest uzależniona od kooperacji między wieloma receptorami
należącymi do różnych grup.

Zastosowanie badań nad adhezją.
Obecnie badania dotyczące procesów adhezji mikroorganizmów do komórek gospodarza koncentrują się na
poznaniu struktury przestrzennej adhezyn i receptorów oraz analizie ich wzajemnych oddziaływań. Badania
te pozwalają na zrozumienie zachodzących procesów oraz mogą być wykorzystane do opracowania nowych
leków, będących inhibitorami adhezji.

Adhezyny fimbrylarne (fimbrie, pilusy).
W procesach adhezji do komórek gospodarza niektórych G(+) (paciorkowców i maczugowców) i
większości G(-) bakterii chorobotwórczych biorą udział białkowe struktury adhezyjne, do których należą
fimbrie i pile. Fimbrie uczestniczące w procesach koniugacji nazwano pilusami (pile). Obecnie te terminy
używane są zamiennie.
Fimbrie łączą się z receptorami, którymi są węglowodwany wchodzące w skład glikoprotein i glikolipidów
tkanek gospodarza.

Geny kodujące białka niezbędne do powstania struktur adhezyjnych są zorganizowane w operony, w skład
których wchodzą geny kodujące białka strukturalne, pomocnicze i regulatorowe. Bialkowe składniki fimbrii
są transportowane przez błonę cytoplazmatyczną komórek bakterii poprzez m.in. II system sekrecji.
W przeciwieństwie do rzęszek, fimbrie charakteryzują się zróżnicowaną budową:
- mogą różnić się długością (0,2-10 μm), średnicą (2-12 nm),
- charakteryzują się zróżnicowaną morfologią (giętkie, sztywne),
- wewnątrz może znajdować się (lub nie) kanał biegnący wzdłuż włókna.

Rodzaje fimbrii.
Wyróżnia się kilka rodzajów fimbrii, w zależności od pełnionej funkcji, mechanizmów ekspresji, budowy,
pochodzenia:
- fimbrie CFA – związane z kolonizacją, tzw. czynnik kolonizacyjny (ang. colonization factor antigen),
- fimbrie Pap – biorące udział w patogenezie odmiedniczkowego zapalenia nerek (ang. pyelonephritis-
associated pili),
- fimbrie S – rozpoznające receptory sjalogalaktozydowe,
- fimbrie TCP – ich synteza jest regulowana przez toksyny (ang. toxin co-regulated pili),
- fimbrie BTP (zwane również TFP) – tworzące wiązkę (ang. bundle forming pili; type four pili),
- fimbrie K88, K99 – pochodzą od różnych serotypów szczepów E. Coli.

Klasyfikacja fimbrii:
Pod względem strukturalnym wyróżnia się cztery klasy fimbrii:
- I klasy – fimbrie o średnicy ok. 7 nm, zbudowane z wewnętrznego kanału, części dystalnej i trzonu (w
kanale),
- II klasy – cienkie, długie, giętkie o średnicy 2-3 nm (np. wytwarzane przez enterotoksyczne szczepy E.
Coli),
- III klasy – spiralne o średnicy 2-4 nm z silnie zwiniętymi strukturami powierzchniowymi, wytwarzanymi
przez szczepy z rodziny Enterobacteriaceae (m.in. uropatogenne szczepy E. Coli, tworzące biofilm oraz
szczepy Salomenlla sp.).
- IV klasy – giętkie, grube, o średnicy 4-6 nm, często tworzą wiązki (typu TFP), zbudowane z tysięcy
podjednostek piliny, są to ważne czynniki wirulencji bakterii G(+).

Funkcje fimbrii typu IV:
- zdolność do tworzenia mikrokolonii i biofilmu,
- wiązanie fagów.

Jeden gatunek może wytwarzać wiele odmiennych typów fimbrii.

Tropizm tkankowy.
Dla niektórych patogenów widoczna jest swoistość do gospodarza, tkanek i typu zakażanych komórek.
Większość bakterii patogennych infekuje osobniki danego gatunku, zasiedlające ściśle określone
środowisko. To zjawisko nazwane jest tropizmem tkankowym. Mechanizm tego procesu jest związany ze
specyficznością odpowiednich receptorów na komórkach gospodarza dla adhezyn bakteryjnych.
Przykłady bakterii wykazujących tropizm:
- bakterie H. pylori wykazują tropizm do śluzówki żołądka,
- krętki B. burgdorferi mają wysoki tropizm tkankowy do skóry, błony maziowej stawów, komórek
śródbłonka, serca i opon mózgowych,
- pałeczki Shigella sp. wnikają do nabłonka jelita grubego.
Nieliczne bakterie G(+) (Staphylococcus spp. Steprococcus spp.) i G(-) (E. coli) wykazują zdolność do
kolonizowania różnych tkanek i narządów.
Przykład: szczepy E. coli wytwarzają fimbrie typu P i kolonizują tylko komórki nerki i wywołują stany
zapalne nerek. Fimbrie typu I wiążą się z białkami połączonymi z mannozą w komórkach pęcherza
moczowego. Bakterie, u których nie stwierdzono ekspresji fimbrii, nie kolonizują układu moczowego i nie
wywołują stanów zapalnych.

Adhezyny niefimbrylarne.
Składowe ściany komórkowej, które wiążą się bezpośrednio z receptorami na komórkach gospodarza lub
pośrednio poprzez glikoproteiny macierzy międzykomórkowej.

Adhezyny niefimbrylarne bakterii G(-):
- lipooligosacharydy błonowe (wytwarzane przez Neiserria spp.) – uczestniczą w adhezji i inwazji bakterii
do komórek nabłonkowych poprzez wiązanie z receptorami sialoglikoproteinowymi. Uwalniane. do
środowiska w wyniku działania antybiotyków powodują lizę komórek nabłonkowych układu oddechowego.

Składniki te są trudno usuwane z organizmu gospodarza, nawet po skutecznej terapii mogą utrzymywać się
przez kilka miesięcy,
- białka błony zewnętrznej (OMP) – warstwa półprzepuszczalna, zbudowana z białek, fosfolipidów i LPS,
- lipoproteiny i lipopolisacharydy ściany komórkowej – stanowią molekularne wzorce patogenów, które
rozpoznwanae są przez receptory na komórkach gospodarza,
- białka powierzchniowe – łączą się nieswoiście z fibronektyną, lamininą, witronektyną na powierzchni
komórek nabłonkowych, śródbłonka i limfocytów,
- liczne powierzchniowe białka bakteryjne (ang. MSCRAMM, mikrobial surface components recognizing
adhesive matrix molecules) – swoiście rozpoznają glikoproteiny macierzy międzykomórkowej tkanek
gospodarza. Do tych glikoprotein należą białka globularne w surowicy i płynach ustrojowych oraz jako
składniki strukturalne tkanek. Białka powierzchniowe łączą się z fibronektyną (bialko F), witronektyną,
lamininą, fibrynogenem, plazminogenem,

Adhezyny niefimbrylarnbe bakterii G(+):
- powierzchniowe białko M – wiąże się swoiście z receptorami błonowymi na komórkach gospodarza.
Główną funkcją tego białka jest zapobieganie fagocytozy bakterii przez komórki żerne gospodarza,
- kwasy lipotejchojowe – nadają komórkom bakteryjnym właściwości hydrofobowe poprzez tworzenie
kompleksów z białkiem M, co ułatwia nieswoiste łączenie z komórkami gospodarza.

Skutki procesów adhezji:
W wyniku adhezji bakterii do komórek gospodarza następuje:
- zapobieganie usuwanie mikroorganizmów poprzez działanie płynów tkankowych,
- bezpośredni kontakt bakterii z komórkami gospodarza,
- agregacja bakterii i tworzenie biofilmu,
- umożliwienie kolonizacji organizmu przez bakterie patogenne,
- ulatwione oddziaływanie toksyn bakteryjnych,
- umożliwienie inwazji mikroorganizmów do komórek i tkanek gospodarza oraz rozprzestrzenianie w
organizmie,
- indukcja mechanizmów obronnych gospodarza, w postaci odpowiedzi komórkowej (fagocytoza) i
humoralnej (wytwarzanie przeciwciał),
- indukacja wytwarzania cytokin i mediatorów stanów zapalnych.

Inwazja bakterii do komórek gospodarza.
1. Bakterie wewnątrzkomórkowe.
2. Mechanizmy inwazji bakterii.
3. Sposoby wnikania bakterii.
4. Oddziaływanie bakterii wewnatrzkomórkowych z komórkami nabłonkowymi.

Bakterie wewnątrzkomórkowe.
Liczne gatunki bakterii chorobotwórczych to patogeny wewnątrzkomórkowe, zdolne nie tylko do wnikania i
przeżywania, ale również namnażania w komórkach eukariotycznych (komórki nabłonka, śródbłonka,
hepatocyty, makrofagi). Wewnątrz komórek gospodarza, bakterie stają się niedostępne dla wielu
mechanizmów obronnych.

Do patogenów wewnątrzkomórkowych należą:
- pałeczki G(-) z rodziny Enterobacteriaceae: Salmonella spp., Shigella spp.,
- pałeczki G(-) Legionella pneumophila,
- pałeczki G(+) Listeria monocytogenes,
- G(+) prątki kwasooporne Mycobacterium spp..

Niektóre bakterie, żyjące pozakomórkowo mogą namnażać się w komórkach gospodarza. Do nich należą:
- ziarniaki G(+) Streptococcus spp., Staphylococcus spp.,
- maczugowce G(+) Corynebacterium diphteriae,
- laseczki G(+) Clostridium spp.,
- ziarniaki G (-) Neisseria spp..

Przebudowa cytoszkieletu komórek gospodarza.
U bakterii wewnątrzkomórkowych inwazja do komórek eukariotycznych wymaga indukowania przebudowy
cytoszkieletu przez kondensację włókien aktynowych. Szkielet aktynowy zapewnia zdolność ruchu komórek
i możliwośćprzemieszczania organelli, podlega stałym przemianom – polimeryzacji i depolimeryzacji
aktyny.
Poprzez stymulowanie przebudowy aktyny związanej z błoną komórkową, bakterie patogenne wykorzystują
przemiany cytoszkieletu komórki gospodarza do własnych celów, tj. indukowania inwazji lub
przemieszczania w komórce. Wszystkie patogeny wykorzystują w tym celu białka należące do kompleksu
Arp (ang. Acting related protein).

Mechanizmy inwazji bakterii do komórek gospodarza:
1. Mechanizm zwany suwakowym (zipper) – polega na wiązaniu się adhezyn z białkami
wewnątrzbłonowymi, co prowadzi do polimeryzacji aktyny, wpłuknienia błony i zamknięcia bakterii w
wakuoli (Listeria spp. i Yersinia spp.).
2. Mechanizm zwany trigger – warunkowany jest translokacją bakteryjnych białek efektorowych z udziałem
systemu sekrecji typu III. Białka te indukują zmiany w cytoszkielecie komórki gospodarza, prowadzą do
pofałdowania błony komórkowej, a w konsekwencji do wchłonięcia patogenu i utworzenia wakuoli
(Salmonella spp., Shigella spp.).

Wpływ bakterii wewnątrzkomórkowych na reorganizację aktyny w komórkach gospodarza.
A. Mechanizmy inwazji: zipper i trigger.
B. Zapobieganie pochłaniania przez komórki gospodarza: fagocytoza (niszczenie aktynowych struktur
cytoszkieletu); silna adhezja EPEC poprzez polimeryzację aktyny (piedestał).
C. Przemieszczanie się bakterii między komórkami, poprzez utworzenie tzw. ogona aktynowego.

Sposoby wnikania bakterii do komórek gospodarza:
- w sposób bierny, na drodze fagocytozy – pochłanianie bakterii przez profesjonalne komórki żerne, takie
jak makrofagi, monocyty, neutrofile. W wyniku tego procesu następuje internalizacja bakterii, na skutek
aktywności eukariotycznych,
- w sposób aktywny poprzez:
• indykowaną endocytozę przez nieprofesjonalne fagocyty, takie jak komórki nabłonkowe, endotelialne,
fibroblasty, hepatocyty, erytrocyty i limfocyty,
• indykowaną fagocytozę,
• aktywną inwazję.

Inwazyjność bakterii.
Procesy warunkujące inwazyjność bakterii to: indukowana endocytoza i fagocytoza oraz aktywna inwazja.
W czasie indukowanej endocytozy i fagocytozy następuje polimeryzacja włókien aktynowych. Procesy te są
hamowane przez cytochalazynę D (związek hamujący tworzenie mikrofilamentów).
Aktywna fagocytoza polega na inwazji bakterii, w czasie której nie następują zmiany konformacyjne
aktyny. Proces ten nie jest hamowany przez cytochalazynę D.

Tworzenie wakuoli.
Niezależnie od róznic w mechanizmach, pierwszym etapem procesu inwazji jest otoczenie bakterii przez
błonę komórkową gospodarza i wytworzenie wakuoli.
Bakterie rozwineły mechanizmy umożliwiające im przeżycie wewnątrz komórek gospodarza poprzez:
- modyfikację warunków wewnątrz wakuol (Legionella spp., Mycobacterium spp., Salmonella spp.)
- ucieczkę z wakuoli do cytozolu, gdzie się namnażają (Listeria spp, Shigella spp.).

Nisze wewnątrzkomórkowe.
W wyniku inwazji wewnątrzkomórkowe bakterie wykorzystują różne strategie do utrzymania się w
komórce. Mikroorganizmy te wykorzystują trzy różne środowiska:
1. Niektóre patogeny (Salomenlla spp. w makrofagach, pasożyty) namnażają się i bytują w kwaśnym
środowisku fagolizosomów.

2. Namnażania się w obojętnym pH wakuoli (w fagosomie), co zapobiega fuzji z lizosomami (Legionella
spp., Mycobacterium spp.).
3. Liza wakuoli (Shigella spp., Listeria spp.).

Indukowana endocytoza i fagocytoza.
W wyniku adhezji bakterii do komórek gospodarza następuje transdukcja sygnału, który indukuje zmiany w
cytoszkielecie komórki, co prowadzi do pochłonięcia i fagocytozy patogenów. Przykładem bakterii, które
dokonują inwazji komórek gospodarza na drodze indukowanej endo- i fagocytozy jest Listeria
monocytogenes.
Pałeczki L. monocytogenes wywołują listeriozę, której przyczyną są zakażone produkty spożywcze. Po
przełamaniu bariery przewodu pokarmowego, bakterie przemieszczają się z prądem krwi i limfy do węzłów
chłonnych, wątroby i śledziony. Postaciami klinicznymi listeriozy są zapalenie opon mózgowych i mózgu,
bakteremia, zakażenia okołoporodowe.

Wewnątrzkomórkowy cykl rozwojwy bakterii L. monocytogenes.
Przebieg cyklu rozwojowego:
- adhezja oraz inwazja do komórek gospodarza – biorą udział białka powierzchniowe internaliny (A, B) i
hydrolaza ściany komórkowej. Internaliny bakteryjne łączą się z receptorem transbłonowym komórek
gospodarza, co indukuje polimeryzację włókien aktynowych i wnikanie bakterii do komórek,
- utworzenie pęcherzyka fagocytarnego, którego szybkie zakwaszenie wymusza na bakterii reakcję obronną,
polegającą na hamowaniu dojrzewania fagosomu i fuzji z lizosomami,
- aktywne uwalnianie bakterii z wakuoli – listeriolizyna, fosfolipazy,
- namnażanie bakterii w cytoplazmie i tworzenie długich filamentów aktyny wokół jednego z biegunów
komórek bakteryjnych (białko ActA),
- polimeryzacja włókien aktynowych wyzwala siłę motoryczną, którą bakterie wykorzystują do
przemieszczania,
- inwazja bakterii do sąsiednich komórek.

Inwazyjność bakterii z rodzaju Salmonella.
Pałeczki Salmonella spp. to fakultatywny patogen wewnątrzkomórkowy, który w zależności od serotypu i
gatunku infekowanego gospodarza wywołuje różne objawy chorobowe.
W Polsce występują gatunku:
- S. typhi to patogen człowieka, pałeczka duru brzusznego. Jest to ciężkie zatrucie pokarmowe, infekcja
ogólnoustrojowa,
- S. enteriditis i typhimurium to patogeny człowieka i zwierząt stałocieplnych. Powołują salmonellozy.
Cechą wszystkich bakterii Salmonella spp. jest zdolność do inwazji i niszczenia komórek nabłonkowych
jelit i komórek M w kępkach Peyera.

Przebieg zakażenia pałeczkami Salmonella spp. i czynnikami wirulencji.
Adhezja – fimbrie adhezyjne.
Inwazja – produkty genów zlokalizowanych na wyspach patogenności (SPI-1-15): białka III systemu
sekrecyjnego, białka inwazyjne Sip (przebudowa cytoszkieletu) i Inv.
Apoptoza makrofagów powoduje rozwój procesu zapalnego.

Inwazyjność pałeczek z rodzaju Shigella.
Bakterie Shigella sp. wywołują stany zapalne jelit o różnorodnych objawach klinicznych: od wodnistych
stolcy do ostrych krwawych biegunek, zwanych dyzenterią lub czerwonką. Zakażenie to szczególnie jest
groźne dla małych dzieci i noworodków. W krajach rozwijających się, gdzie duży procent osób jest
niedożywionych, czerwonka jest przyczyną wielu milionów zgonów.
Dla człowieka chorobotwórcze są 4 gatunki: S. dysenteriae, S. flexneri, S. boydii, S. sonnei.

Wykład 3.

20-04-2015

Toksyny bakteryjne – endotoksyny, egzotoksyny (działające na powierzchnię komórek gospodarza
oraz aktywne w komórkach).

Mechanizm patogenezy czerwonki.
- pokonanie przez bakterie śluzówki jelit i adhezja do komórek nabłonkowych okrężnicy,
- indukowana endocytoza, która zachodzi na skutek intensywnej przebudowy cytoszkieletu aktynowego.
Proces ten uwarunkowany jest przez białka kodowane przez geny zlokalizowane na dużym plazmidzie
wirulencji. Geny te zorganizowane są w dwa operony:
1. koduje białka III systemu sekrecji.
2. koduje białka związane z inwazją – białka ipa (invasion plasmid antigen) oraz białka związane z
przemieszczaniem międzykomórkowym – białka ics (intra cellular spread).

Enteropatogenne szczepy E. coli.
Większość szczepów należących do gatunku E. coli to bakterie niepatogenne, komensalne, żyjące w
warstwie śluzu jelita grubego. Niektóre szczepy, na drodze horyzontalnego transferu genów, nabyły cechy,
które warunkują rozwój różnych chorób. Chorobotwórcze szczepy zwane są patotypami i mogę
wywoływać: zapalenie dróg moczowych (uropatogenne), zapalenie opon mózgowych, biegunki, posocznice.
Wśród szczepów wywołujących choroby przewodu pokarmowego (enteropatogeny) wyróżnia się kilka
typów:
- enterotoksyczne – wytwarzają toksyny (ETEC); adhezja do enterocytów jelita cienkiego i wytwarzanie
toksyn (LT – ciepło labilne, ST – ciepło stabilne),
- enteroagregacyjne – nieinwazyjne, tworzą skupiska komórek i wytwarzają toksynę (EAEC); kolonizują
nabłonek jelita cienkiego i grubego (tworzą biofilm),
- enteroinwazyjne – wywołują silne biegunki podobne do czerwonki bakteryjnej (EIEC); jak w przypadku
Shigella spp., wnikają do komórek, namnażają się, przemieszczają i zakażają inne komórki,
- zdolne do dyfuzyjnej adhezji (DAEC); adhezja do komórek nabłonkowych jelita cienkiego oraz indukcja
sygnału warunkującego wytwarzanie długich wypustek otaczających bakterie.
- enteropatogenne (EPEC); adhezja do komórek jelita cienkiego, tworzenie mikrokolonii (fimbrie tworzące
wiązkę), zmiana morfologii jelita, niszczą kosmki jelitowe, tworzą się piedestały (powodują zanik
mikrokosmków i rąbka szczoteczkowatego),
- enterokrwotoczne (EHEC) wywołujące ciężkie uszkodzenia nerek, szczególnie u dzieci (uropatogenne);
adhezja do nabłonka okrężnicy i aktywność toksyny Shiga (Stx), które powodują silną biegunkę, powodują
zanik mikrokosmków i rąbka szczoteczkowatego.

Endotoksyny.
Endotoksyna, czyli LPS ściany komórkowej bakterii G(-), wykazuje dużą różnorodność zarówno pod
względem właściwości fizykochemicznych, masy cząsteczkowej oraz struktury chemicznej. Endotoksyny
wykazują właściwości:
- immunogenne (indukcja wytwarzania swoistych przeciwciał),
- immunomodulacyjne – nieswoiście aktywują limfocyty B, T i makrofagi,
- cytotoksyczne – wywołują gorączkę (właściwości pirogenne), objawy grypopodobne, spadek ciśnienia,
- indukują stany zapalne – zwiększenie poziomu cytokin i chemokin prozapalnych.

LPS dostaje się do krwi dopiero po śmierci bakterii.
LPS wiąże się do receptorów rozpoznających wzroce molekularne patogenów, w wyniku czego następuje
aktywacja wytwarzania przeciwciał i rozwoju stanu zapalnego. W wyniku oddziaływania LPS z
glikoproteinami macierzy zewnątrzkomórkowej gospodarza (laminina, kolagen, witronektyna) następuje
zaburzenie intergralności błony komórek nabłonkowych.
Nadmierna ilość wolnego LPS w orgaizmie gospodarza, powstałego w skutek działania antybiotyków, może
doprowadzić do wstrząsu septycznego. Jest on wywołany przez bakteryjne zakażenia krwi i narządów
wewnętrznych (posocznice). Następują zmiany w układzie krwionośnym, uszkodzenie narządów (nerek,
jelit, ostra niewydolność wątroby). Wstrząs septyczny charakteryzuje się wysoką śmiertelnością.

Egzotoksyny.
Istnieją różne podziały egzotoksyn:
1. W zależności od swoistości komórkowej:
- hepatotoksyny,
- neurotoksyny,
- leukotoksyny – fagocyty, erytrocyty,
- cytotoksyny – różne typy komórek,
- enterotoksyny – działają na komórki nabłonkowe jelita: ciepłochwiejne (LT) i ciepłostabilne (ST) E. coli,
Vibrio cholerae.
2. W zależności od gatunku bakterii lub nazwy choroby: toksyny tężca, cholery, krztuśca, czerwonki.
3. W zależności od mechanizmu działania na komórki gospodarza:
- wpływają na powierzchnię komórek i uszkadzają błonę cytoplazmatyczną,
- oddziałują z receptorami na powierzchni komórek i wywołują wielopoziomową odpowiedź,
- wprowadzane są bezpośrednio do komórek gospodarza, wpływają na ich strukturę i metabolizm.

Egzotoksyny oddziałujące na błony komórek gospodarza.
Wiele zewnątrzkomórkowych bakterii chorobotwórczych wydziela do środowiska toksyny cytolityczne. Są
to białke zwane również toksynami zależnymi od cholesterolu. Mają one zdolność wbudowywania się w
błonę komórki docelowej, tworząc pory. Do tej grupy należy ok. 20 toksyn, które składają się pojedynczego
łańcucha białkowego o długości 400-500 aminokwasów. Do najbardziej poznanych należą superantygeny i
toksyny tworzące pory.
Jedynym wewnątrzkomórkowym patogenem, wytwarzającym cholesterozależne toksyny (listerioza i
fosfolipazy) są pałeczki Listeria monocytogenes. Toksyny te umożliwiają ucieczkę bakterii z fagolizosomu
do cytoplazmy i rozprzestrzenianie się w organizmie gospodarza.

Superantygeny.
Stanowią grupę białkowych toksyn, wytwarzanych przede wszystkim przez gronkowce i paciorkowce. Są to
cząsteczki, które oddziałują z limfocytami T, powodując ich nadmierną aktywację i wytwarzanie cytokin
prozapalnych. Rozwój stanu zapalnego odgrywa ważną rolę w patogenezie wielu chorób i często
doprowadza do wstrząsu septycznego.
Superantygeny wytwarzane są przez bakterie:
- Staphylococcus aureus – gronkowcowa toksyna wstrząsku toksycznego, enterotoksyny A-H, toksyny
epidermolityczne,
- Sterptococcus pyogenes – streptolizyna (hemolizyna o właściwościach cytotoksycznych i
kardiotoksycznych),
- Clostridium perfringens – perfringolizyna (czynnik etiologiczny zgorzeli gazowej),
- jedyne pałeczki G(-) Yersinia pseudotuberculosis.
Superantygeny mogą być przyczyną wielu objawów: gronkowcowego i paciorkowcowego wstrząsu
toksycznego, zakażeń przewodu pokarmoego, ciężkich uszkodzeń skóry.
Trwała aktywacja receptorów na limfocytach T, aż do momentu gdy dojdzie do śmierci komórek. Następuje
ciągłe wytwarzanie cytokin prozapalnych.

Toksyny powodujące tworzenie porów w błonie komórkowej gospodarza.
Toksyny, które warunkują wytwarzanie porów, zwane są również czynnikami litycznymi (lizynami). Do
oznaczania aktywności tych toksyn wykorzystuje się często erytrocyty, dlatego wiele z nich określa się jako
hemolizyny. W organizmie erytrocyty są rzadko celem działania tych toksyn, które przede wszystkim
działają na komórki nabłonkowe.
Toksyny cytolityczne wiążą się do błon komórek w miejscach bogatych w cholesterol. Wyróżniamy
toksyny, które tworzą duże lub małe pory. Aktywność tych toksyn może powodować szybką lizę komorek
gospodarza.

Toksyny tworzące duże pory w błonie komórkowej:
- streptolizyna – Streptococcus pyogenes,
- penumolizyna – Streptococcus pneumoniae,
- cereolizyna – Bacillus cereus,

- tetanolizyna – Clostridium tetani,
- botulinolizyna – Clostridium botulinum,
- perfringolizyna – Clostridium perfringens,
- listeriolizyna – Listeria monocytogenes.

Aktywność toksyn cytolitycznych tworzących duże pory.
Po związaniu z błoną toksyn polimeryzują, tworząc duże pory o maksymalnej średnicy 35nm, przez które
mogą przechodzić makrocząsteczki, wykorzystywane przez bakterie.

Toksyny tworzące małe pory w błonie komórkowej.
Toksyny te tworzą małe pory o średnicy od 1 do 1,5 nm, przez które wnikają związki niskocząsteczkowe,
głównie jony. W wyniku tworzenia małych porów następuje:
- zmiana przepuszczalności błony,
- wnikanie jonów wapnia do komórki,
- aktywacja endonukleaz,
- uwalnianie cytokin prozapalnych,
- indukcja apoptozy komórek gospodarza,
- liza erytrocytów, leukocytów, płytek krwi lub innych komórek, w zależności od rodzaju toksyny.

Wiązanie do cholesterolu, oligomeryzacja, wniknięcie do błony, tworzenie porów.

Przykłady toksyn tworzących małe pory:
- alfa-toksyny i leukotoksyny wytwarzane przez chorobotwórcze szczepy Staphylococcus aureus,
- delta-toksyny lub delta-hemolizyny (Staphylococcus aureus) – białka o strukturze alfa-helisy, które wiążą
się niespecyficznie do różnych błon,
- hemolizyny – należą do grupy tzw. RTX toksyn, które zawierają konserwatywne, powtarzające się
fragmenty zawierające glicynę i asparaginę. Wytwrzane są w nieaktywnej formie protoksyny, która
aktywowana jest w wyniku przyłączenia do kwasów tłuszczowych. Wytwarzane są m.in. przez pałeczki z
rodziny Enterobacteriaceae i powodują lizę erytrocytów, leukocytów, monocytów, limfocytów T, komórek
endotelialnych, nabłonkowych.

Toksyny zewnątrzkomórkowej, działające w komórkach gospodarza – toksyny typu AB.
Pod względem struktury jest to grupa białek zewnątrzkomórkowych, które działają w komórkach
gospodarza, określana mianem toksyn typu AB. Białka te składają się z dwóch podjednostek:
- A – o aktywności enzymatycznej,
- B – warunkuja swoistość działania, odpowiedzialna za rozpoznanie receptorów w komórce docelowej.

Proste toksyny typu AB są wytwarzane w postaci pojedynczego łańcucha białkowego, który podlega
potranslacyjnej obróbce proteolitycznej. W dojrzałem toksyny podjednostki połączone są mostkiem
dwusiarczkowym. Do prostych toksyn AB zaliczamy: toksyny błoniczą, tężca, botulinową.
Toksyny typu AB o złożonej strukturze zbudowane są z 1 podjednostki A i 5 B. Do nich zaliczamy: toksynę
cholery, czxerwonki, krztuśca, toksyny LT E. coli.

Etapy działania toksyn AB:
- wiązanie do odpowiedniego receptora błonowego,
- internalizacja kompleksu na drodze endocytozy i utworzenie pęcherzyka endocytarnego,
- uwalnianie z pęcherzyka niektórych toksyn (wąglika, błoniczej) do cytoplazmy lub uwalnianie niektórych
toksyn (czerwonki, cholery) z pęcherzyka i transport do aparatu Golgiego i retikulum endoplazmatycznego,
- zmiany konformacyjne i rozpad dojrzałej toksyny na dwie podjednostki,
- uwalnianie podjednostki A do cytoplazmy.

Mechizmy działania toksyn.
Wykazują aktywność:
- ADP-rybozylującą – biorą udział w przenoszeniu ADP-rybozy z NAD na różne białka docelowe:

• białka G, regulujące poziom komórkowego cAMP – toksyna cholerowa, krztuśca i LT – następuje
zwiększenie stężenia cAMP i zaburzenie gospodarki jonowej,
• białko EF2 (czynnik elongacyjny) inhibitora translacji – toksyna błonicza, powoduje zahamowanie
syntezy białek i śmierć komórki,
• aktynę, następuje jej trwała depolimeryzacja, co prowadzi do hamowania przemian cytoszkieletu komórek
gospodarza- toskyny A i B wytwarzane przez laseczki Clostridium spp.

Neurotoksyny.
Toksyny typu AB, wytwarzane są przez laseczki Clostridium sp. i Bacillus sp.
- C. tetani wytwarza neurotoksynę tężcową (tetanospazminę),
- C. botulinum wytwarza neurotoksynę jadu kiełbasianego (botulinę),
- B. anthracis wytwarza m.in neurotoksynę letalną (LF – lethal factor).

Tetanospazmina działa w układzie nerwowym i łączy się z synapsami, blokuje działanie neurotransmiterów
hamujących (GABA i glicyny), co powoduje wzmożone napięcie mięśniowe (paraliż kurczowy).
Toksyna botulinowa dostaje się do organizmu gospodarza po spożyciu pokarmu zakażonego bakteriami C.
botulinum. Toksyna zostaje wchłonięta w przewodzie pokarmowym i z krwią dostaje się do obwodowego
układu nerwowego. Jest to najsilniej działająca naturalna toksyna. Jeden gram krystalicznej toksyny,
rozpylonej i zainhalowanej, teoretycznie może zabić ponad milion ludzi. Aktywność polega na hamowaniu
uwalniania acetylocholiny w synapsach, co prowadzi do paraliżu wiotkiego.
Neurotoksyny posiadają aktywność metaloproteaz zależnych od cynku, ich substratem są białka biorące
udział w wydzielaniu neurotransmiterów.
Toksyna botulinowa jest pierwszą toksyną, która znalazła szerokie zastosowanie w medycynie i
kosmetologii. W neurologii stosowana jest w leczeniu kręczku szyi, porażeń nerwów, porażeniach
mózgowych. W kosmetologii używana jest do wygładzania zmarszczek twarzy i szyi.

Toksyny bakteryjne dostarczane bezpośrednio do komórek gospodarza.
Niektóre toksyny są wprowadzane do komórek gospodarza przez białkowy system sekrecyjny. Są to
struktury igło-podobne, tworzące tzw. injektosom, nazwane trzecim systemem sekrecji (TSS), który
wytwarzany jest przez pałeczki G(-) z rodzaju Salmonella, Shigella, Yersinia i inne.

Badanie aktywności toksyn jest możliwe z wykorzystaniem linii komórkowych.

Przezwyciężanie przez bakterie mechanizmów obronnych gospodarza.
1. Unikanie odpowiedzi immunologicznej.
2. Indukcja apoptozy komórek gospodarza.

Unikanie odpowiedzi immunologicznej przez bakterie.
Bakterie chorobotwórze wykorzystują wiele mechanizmów w celu przetrwania w organizmie gospodarza:
- poza zakażeniu następuje natychmiastowe, szybkie namnażanie bakterii i wytwarzanie toksyn, które
powodują silną biegunkę (Vibrio cholerae),
- wnikanie do komórek gospodarza i ograniczenie metabolizmu bakterii do najniższego poziomy, by nie
zostać rozpoznanym przez układ immunologiczny (Mycobacterium tuberculosis)
- zahamowanie ruchu rzęsek w drodach oddechowych (Bacillus pertusis),
- przystosowanie do skrajnie niskiego pH w żołądku poprzez wytwarzanie ureazy (Helicobacter pylori),
- wytwarzanie biofilmu tworzącego strukturę nieprzepuszczalną dla składowych układu odpornościowego,
- indukcja apoptozy komórek żernych lub innych komórek gospodarza,
- zahamowanie odpowiedzi immunologicznej – wiele cząsteczek bakteryjnych wiąże się z receptorami na
komórkach gospodarza, co prowadzi do zwiekszonego wytwarzania cytokin hamujących odpowiedź
immunologiczną (Mycobacterium tuberculosis).

Apoptoza.
W warunkach fizjologicznych:
- ściśle regulowana genetyczie i biochemicznie,
- warunkuje utrzymanie homeostazy organizmu,

- nie wywołuje stanu zapalnego,
- indukowana w skutek aktywacji kaspaz (proteaz serynowych).

Wyróżnia się dwa szlaki aktywacji apoptozy:
1. Szlak zewnętrzny – receptorowy.
2. Szlak wewnętrzny – mitochondrialny, zwiększenie przepuszczalności błon mitochondriów, uwolnienie
cytochromu c i aktywacja kaspaz.

Etapy apoptozy.
1. Faza inicjacji po reakcji ligand – receptor. Aktywacja kaspaz inicjujących. Indukuje to degradację aktyny
i powstawanie w komórkach pęcherzyków apoptotycznych, tracenie kształtu przez komórkę oraz
przesuwanie fosfatydyloseryny na błonę zewnętrzną – jest ona rozpoznawana przez komórki żerne i
następuje fagocytoza.
2. Faza wykonawcza – aktywacja kaspaz wykonawczych oddziałujących na DNA jądrowe i białka.
Następuje fragmentacja jądra.
3. Faza zniszczenia – degradacja komórki i wytworzenie ciałek apoptotycznych.

Morfologia komórek apoptotycznych:
- kondensacja chromatyny jądrowej i cytoplazmy,
- kurczenie się komórki,
- formowanie pęcherzyków apoptotycznych (depolimeryzacja aktyny),
- eksponowanie na powierzchni komórki fosfatydyloseryny,
- internukleosomalne cięcie DNA na fragmenty ok. 180 pz,
- fragmentacja jądra komórkowego (cięcie laminin).

Indukcja apoptozy komórek gospodarza nowym mechanizmem chorobotwórczości bakterii.
W ostatnich latach zaobserwowano udział procesu apoptozy w modulowaniu przebiegu chorób zakaźnych.
Niektóre patogeny w zależności od etapu infekcji aktywują lub hamują apoptozą różnych komórek
gospodarza:
- pałeczki Shigella sp., Salmonella sp. – apoptoza makrofagów,
- pałeczki Listeria sp. – apoptoza hepatocytów, komórek dendrytycznych, limfocytów,
- pałeczki Helicobacter spp. – apoptoza komórek nabłonkowych żołądka i jelit.

Wykrywanie komórek apoptotycznych.
Metody identyfikacji:
- barwienie oranżem akrydyny – interkaluje DNA i wiąże się do końców 3’OH, powstających po jego cięciu
(czerwona fluorescencja komórek apoptotycznych),
- barwienie różnicowe oranżem akrydyny i bromkiem etydyny – oranż dyfunduje przez błonę komórek
żywych (zielona fluorescencja), bromek etydyny dyfunkuje tylko przez uszkodzoną błonę komórkową,
zabarwiając komórki apoptotyczne na czerwono,
- barwienie jodkiem propidyny, DAPI, Aneksyną V z fluorochromem (wiązanie z PS),
- analiza fragmentacji DNA i powstałych oligonukleotydów,
- wykrywanie obniżenia potencjału błony mitochondrialnej z wykorzystaniem barwników kationowych, np.
rodamina.