Mechanizmy chorobotwórczości i elementy immunologii

Człowiek

- skóra - 10¹² bakterii

- jama ustna - 200 gatunków bakterii

- żołądek - Helicobacter pylori

- jelito cienkie - 10⁸ bakterii/ml zawartości jelita

- jelito grube - 10¹⁰-10¹¹ bakterii/gram zawartości jelita

Komensalizm

Związek, w którym drobnoustrój przebywa w organizmie gospodarza lub na powierzchni jego ciała i ani nie wyrządza mu żadnej szkody, ani nie przynosi korzyści.

Symbioza

Związek, w którym drobnoustrój przebywa w organizmie gospodarza lub na powierzchni jego ciała, przy czym zarówno drobnoustrój, jak i gospodarz czerpią z tego związku korzyści.

Pasożytnictwo

Interakcja polegająca na tym, że drobnoustrój bytujący w organizmie gospodarza lub na powierzchni jego ciała czerpie korzyści, wyrządzając mu jednocześnie szkodę.

Saprofityzm

Jest to związek polegający na tym, że drobnoustrój wykorzystuje martwą materię organiczną. Drobnoustroje saprofityczne z reguły nie są chorobotwórcze dla ludzi (wyjątek: Osobniki z obniżoną odpornością lub chorobami wyniszczającymi).

Zakażenie

Wniknięcie i namnożenie się drobnoustrojów w organizmie gospodarza (proces chorobowy może wystąpić lub nie). Termin ten nie odnosi się do bakterii, wirusów i grzybów, w przypadku pasożytów (pierwotniaki, robaki) termin ten zmienia się na zarażenie.

Choroba zakaźna

Zakażenie, w którym występuje zaburzenie czynnościowe lub strukturalne organizmu gospodarza, któremu towarzyszą objawy chorobowe.

Choroba zaraźliwa

Choroba zakaźna, która może przenosić bezpośrednio lub pośrednio z osobnika zakażonego na zdrowego.

Chorobotwórczość (patogenność) drobnoustroju

To zdolność do wywoływania pewnych zmian patologicznych lub określonej chroby u osoby zakażonej. Miarą chorobotwórczości jest zjadliwość (wirulencja).

Zjadliwość (wirulencja)

Jest pojęciem złożonym przynajmniej z trzech czynników takich jak: zakaźność, toksyczność

i inwazyjność. Służy do ilościowego charakteryzowania chorobotwórczości drobnoustroju. Mówimy

o drobnoustroju zjadliwym (wirulentnym) lub niezjadliwym (awirulentnym). Zjadliwość jest cechą,

która w obrębie gatunku dla poszczególnych szczepów może być różna. Cechy te są podatne na zmiany powstające w środowisku i można je sztucznie wzmacniać lub osłabić (np. szczepionki ze szczepów atenuowanych , tzn. o osłabionej zjadliwości). Dla określenia chorobotwórczości drobnoustroju wprowadzono termin „wyznaczniki” (markery, znaczniki) zjadliwości drobnoustrojów.

Działanie chorobotwórcze drobnoustroju wynika z ich inwazyjności i toksyczności

Zakaźność: zdolnośc drobnoustroju do wniknięcia w tkanki gospodarza, zapoczątkowania zakażenia

i utrzymywania się w nich.

Inwazyjność: warunkowana właściwościami morfologicznymi metabolizmem drobnoustrojów zdolność: do przenikania przez bariery obronne ustroju, rozprzestrzeniania się i rozmnażania się w organizmie gospodarza.

Toksyczność: zdolność do wytwarzania toksyn powodujących uszkodzenie tkanek i wystąpienie objawów chorobowych. Działania toksyczne mogą wywołać produkty pochodzące z metabolizmu lub rozpadu drobnoustrojów.

„Zakażenie” i „choroby zakaźne” to nie są synonimy

Aby rozwinęła się choroba drobnoustrój musi:

- przenieść się na organizm gospodarza (wrota zakażenia)

- pokonać jego mechanizmy obronne,

- zaatakować i namnożyć się w tkankach, a następnie wytworzyć toksyny lub inne czynniki warunkujące zjadliwość

- być zdolnym do przeżycia, mimo działania mechanizmów odpornościowych gospodarza.

Czynniki zjadliwości	Rola
Rzęski i chemotaksacja	Poruszanie się w kierunku właściwego miejsca
Adhezyny	Przyczepianie się do powierzchni komórek, co zapobiega wymywaniu i mechanicznemu usuwaniu bakterii
Mucynazy	Rozkładają śluz, co pomaga bakteriom dotrzeć do powierzchni komórek
Białka działające na rzęski	Hamują ruch rzęsek komórek gospodarza, co zapobiega usuwaniu bakterii z ich powierzchni
Enzymy takie jak: Nadzy, hialuronidazy, proteazy, kolagenazy	Zdobywanie pokarmu, rozprzestrzenianie się drobnoustroju
Toksyny	Zdobywanie pokarmu, rozprzestrzenienie się drobnoustroju, niszczenie komórek układu odpornościowego
Syderofory	Wiązanie żelaza
Inwazyny	Powodują, że komórki zwykle niezdolne do fagocytozy pobierają bakterie do swego wnętrza

Otoczka bakteryjna

- najbardziej zewnętrzna struktura komórki bakteryjnej, zbudowana najczęściej z polisacharydów, jeden z czynników zjadliwości bakterii, zapewnia ucieczkę przed układem odpornościowym organizmu - uniemożliwia fagocytozę i aktywację kaskady dopełniacza.

Drobnoustroje wytwarzające otoczkę w organizmie:

- Streptococcus pneumoniae;

- Neisseria meningitis;

- Pseudomonas aeruginosa;

- Bacillus anthracis.

Drobnoustroje odpowiedzialne za wstrząs toksyczny:

Escherichia coli pałeczka okrężnicy

Pseudomonas aeruginosa

Staphylococcus ureus

Staphylococcus epidermie

Streptococcus spp.

Toksyny bakteryjne - egzotoksyny - powodują:

- zaburzenia w przesyłaniu sygnałów wewnątrzkomórkowych

- niszczą integralność struktur komórkowych

Podział:

- A - B - toksyny - Pseudomonas aeruginosa, Vibro cholerae

- toksyny proteolityczne Clostridium tetani, Clostridium botulinum

- Toksyny niszczące błonę cytoplazmatyczną - Listeria monocytogenes

- inne

Adherencja

Najważniejszy etap w trakcie zakażenia

Przyłączenie bakterii do powierzchni komórki gospodarza

Adhezyny

Fimbrie Czynniki adherencji

Escherichia coli Yersinia pseudotuberculosis

Pseudomonas aeruginosa E. coli

Neisseria spp. Staphylococcus spp.

Streptococcus spp.

Mycobacterium spp.

W jaki sposób organizm broni się przed zakażeniami?

Układ odpornościowy:

- potrafi odróżnić „własne” antygeny od „obcych” tzn. NIEBEZPIECZNYCH

- potrafi „zapamiętać” obce antygeny i reagować na nie natychmiast przy ponownym spotkaniu

Układ odpornościowy - Chroni przed atakiem bakterii i pasożytów

Prawidłowe funkcjonowanie układ odpornościowy zawdzięcza ścisłej współpracy mechanizmów odporności wrodzonej i odporności nabytej.

Odporność wrodzona i nabyta współpracują ze sobą w drodze bezpośredniego kontaktu między komórkami oraz przez interakcje, w których uczestniczą mediatory chemiczne: cytokiny i chemokiny.

Antygen (Ag)- substancja z reguły obca, wprowadzona do organizmu, wywołuje odpowiedź immunologiczną

Immunogenność - zdolność indukcji specyficznej odpowiedzi immunologicznej

Antygenowość - zdolność do reakcji z produktami swoistej odpowiedzi immunologicznej (przeciwciała, limfocyty T).

HAPTEN - antygen niepełnowartościowy, niekompletny; substancja nieimmunogenna, ale zdolna do reakcji z produktami swoistej odpowiedzi immunologicznej (antygenowość). Małe cząsteczki nie będące w stanie same zaindukować odpowiedzi immunologicznej, po połączeniu z nośnikiem (np. białka gospodarza, liposomy) nabywają cechę immunogenności.

Odporność wrodzona

Części składowe odporności wrodzonej stanowią pierwszą linię obrony przeciwko zakażeniom. Mechanizmy odporności wrodzonej:

- działają bardzo szybko

- są mniej precyzyjne

- prowadzą do ostrej odpowiedzi zapalnej

- wykazują pewną specyficzność wobec bakterii.

W odporności wrodzonej biorą udział m.in.:

- bariery fizyczne (skóra, warstwa komórek nabłonka wyściełającego drogi oddechowe, pokarmowe i moczowo - płciowe),

- wydzieliny (łzy, pot, ślina),

- komórki żerne (makrofagi, komórki dendrytyczne, granulocyty),

- układ dopełniacza,

- lizozym,

- interferon,

- komórki NK,

- zjawisko kompetycji.

Układ dopełniacza należy do odporności nieswoistej - jest to układ około 30 białek obecnych w surowicy i płynach tkankowych aktywowanych wg określonej kolejności w reakcji kaskadowej przez kompleksy Ag - Ab lub składowe ścian komórkowych bakterii G+ lub G- (polisacharydy, LPS). Prowadzi to do zniszczenia komórek bakteryjnych, pasożytniczych, nowotworowych przez uszkodzenia ich błony komórkowej.

Funkcje dopełniacza

-Efekt korzystny dla organizmu:

• Opsonizacja w celu zwiększenia fagocytozy

• Przyciąganie i aktywacja komórek fagocytarnych

• Liza opsoninowanych komórek bakteryjnych i komórek zakażonych

• Regulacja odpowiedzi zależnej od przeciwciał

• Eliminacja immunokompleksów

• Eliminacja komórek apoptotycznych

-Efekt szkodliwy dla organizmu:

• Przewlekłe zapalenia

• Anafilaksja.

Odporność wrodzona:

Makrofagi, komórki dendrytyczne, limfocyty B, dopełniacz

Odporność nabyta

- komórkowa: limfocyty T CD4 - pomocnicze (Th), Limfocyty T CD8 - Cytotoksyczne (CTL)

- humoralna: limfocyty B produkujące przeciw ciała

Mechanizmy odporności nabytej:

- rozwijają się wolniej

- są wysoce specyficzne wobec antygenów (w tym antygenów związanych z bakteriami)

- charakteryzują się zdolnością wytwarzania komórek pamięci - komórki zdolnych do natychmiastowej odpowiedzi podczas powtórnego spotkania z danym patogenem.

W odporności nabytej biorą udział, wytwarzane przez limfocyty B przeciwciała i limfocyty T

z receptorami wiążącymi antygen.

W organizmie występują dwie populacje limfocytów T i B. Limfocyty T dojrzewają w grasicy, a stymulacja tych komórek poprzez antygen prowadzi do rozwoju odpowiedzi komórkowej. Dojrzewanie limfocytów B odbywa się w szpiku kostnym i/ lub w tkankach limfatycznych związanych z jelitami.

Limfocyty B są odpowiedzialne za rozwój odpowiedzi humoralnej, w której pośredniczą wytwarzane przez nie przeciwciała.

W efekcie wprowadzenia Ag (wirus, bakteria, toksyna, szczepionka):

- stymulacja odpowiedzi immunologicznej

• typu humoralnego (przeciwciała, Ag);

• typu komórkowego (Th, Tc)

- powstawanie pamięci immunologicznej.

Rodzaje odporności przeciwzakaźnej

Naturalna odporność:

- Czynna (zakażenie, przechorowanie)

- Bierna (przejście przeciwciał klasy IgG przez łożysko, mleko matki)

Sztucznie wytworzona odporność:

- Czynna (szczepienie)

- Adoptywna (podawanie swoistych limfocytów Tc)

- Bierna (podawanie dożylne przeciwciał

- Czynno - Bierna (szczepienie + podanie przeciwciał)

4000 lat p. n. e. wirus ospy prawdziwej WARIOLIZACJA

1723 r. Lady Montaque Wartley

1796 r. Edward Jenner

1880 Louis Pasteur - początek WAKCYNOLOGII

Głównym celem szczepień jest:

- działanie profilaktyczne

- działanie terapeutyczne (zapalenie wątroby typu B, wścieklizna)

Szczepionki terapeutyczne powinny:

- zwiększać poziom i równowagę odpowiedzi immunologicznej

- kontrolować chroniczne i nawracające choroby tj. AIDS, zakażenia herpeswirusowe, nowotwory i alergie

Stymulowana odpowiedź może być typu komórkowego, humoralnego, bądź mieszanego.

Rodzaje szczepionek

Żywe szczepionki (zawierające żywe, atenuowane drobnoustroje)	Szczepionki inaktywowane (zawierające drobnoustroje inaktywowane lub ich oczyszczone produkty, np. antygeny powierzchniowe)
Najbardziej efektywne	Mniej aktywne
Jednokrotne podanie	Wymagają wielokrotnego podania (2-3 razy)
Stymulacja odpowiedzi immunologicznej porównywalna z odpowiedzią indukowaną w trakcie zakażenia	Nie stymulują odporności typu komórkowego (T CD8+) Nie stymulują odporności śluzówkowej (IgA)
Bezpieczeństwo: -rewersja do szczepów dzikich - osoby z niedoborami odpornościowymi - rodzina osób zaszczepionych z niedoborami immunologicznymi	Bezpieczne tanie
Transport? - temperatura - czas	Łatwe do przechowywania i transportu
Niemożność szczepienia noworodków (konflikt z przeciwciałami matczynymi)	Możliwość szczepienia noworodków (brak konfliktu z przeciwciałami matczynymi)

Idealna szczepionka

- nie wywołuje reakcji ubocznych

- łatwa w podawaniu

- wysoce immunogenna

- stymuluje ochronną odpowiedź ze strony układu immunologicznego jednocześnie stymulując powstanie pamięci immunologicznej.

NIE MA TAKIEJ SZCZEPIONKI!!!!

Mikrobiologia

Wykład 3 16.03.2007

12

---