Termin 3

Mikrobiologi

Speciella bakterier

Inlärningsmål: redogöra för infektionsförloppen för viktiga patogena bakterier och virus samt deras virulensfaktorer samt hur deras uttryck regleras

Mycobacterium

Mycobacterium tuberculosis – tuberkulos

Låg infektionsdos (10 bakterier), smittväg -> aerosoler (nysning, hosta etc.)
~30% av världsbefolkn. tuberkulin-positiv (80%-Afrika/Asien, 5–10%-USA)
1,5 miljoner dödsfall/år

TB eller TBC

Steg 1: luftburen smitta, M. tuberculosis kommer in i lungorna.
Steg 2: bakterien förökas inne i makrofager och förstör dessa.
Steg 3: immunförsvaret aktiveras och bakterien går in i ”vilostadium”, ”tuberkler” (granulon) bildas. Här stannar infektionen under kontroll i 90% av patienter.
Steg 4: i 10% av patienters granulom kan infektionen utv. vidare. Bakterier släpps ur granulomen, vilket leder till spridning och skador på lungor och andra organ (aktiv TB)

Virulensfaktorer

Specifik bindning till mannosreceptorer på makrofager
Intracellulär växt – hämmar fagosom – lysosominteraktion
Detoxifiering av syreradikaler
Adesiner, pili
Diverse ytproteiner
Sideroforer – järnbindande proteiner

M.leprae – lepra, spetälska

– Extremt långsam tillväxt

– Inkuberingsperiod 9 månader-20 år

– Omfattande genförlust (~1200 gener mindre än M. tuberculosis)

M.avium – opportunistisk patogen

– Orsakar lunginflammation

– Särskilt problematiskt med immunförsvagade patienter (t.ex. AIDS)

Mycket långsam tillväxt.

Generationstid: 15–20 timmar för M. tuberculosis. Upp till 20 dagar för M. leprae

Latent, vilande former:
Icke replikerande celler.
Ger hög antibiotokaresistans
Ovanlig cellväggsstruktur:
Väldigt tjock
Hög grad av tvärbindning
Tjock vaxaktig lipidöverdrag
Färgas inte vid Gramfärgning
Kapsel

CELLVÄGG

Peptidoglukan:

Hög korsbindningsgrad
Annan typ av korsbindn. (3–3, jmf m vanl. 4–3)
Kan förklara den dåliga effekten av panicilliner

Arabinogalaktan: Polysackarid med:

D- galaktofuranos
D- arabinofuranos

Mykolinsyra:

av flera olika 3-hydroxy, 2-alkylgrenade fettsyror
60–90 C-atomer långa
Utgör den största delen av ytlagret

Haemophilus influenzae

Liten, coccoid gramnegativ bakterie
Första bakteriella genom som sekvenserades (1995)
Komplexa näringskrav:
- Haemoglobin
- NADH
Kapseltyp varierar, korrelerar till infektion och virulens
- 6 kapseltyper
- Okapslerat influenzae varierar mycket
De flesta stammar är opportunistiska patogener

VACCIN

Vaccin infördes i Sverige 1993
Vanligast orsak av hjärnhinneinflammation (meningit), epiglottit och blodförgiftning hos späd- och förskolebarn innan vaccin
Dramatisk minskning av fall efter vaccinering

Bordetella pertussis

Liten, gramnegativ, coccobacill
Orsakar kikhosta (whooping cough)
- Vaccin finns
- Mycket smittsam
Koloniserar luftvägar
- Filamentous hemagglutinin
- Pertactin
- Fimbriae
Pertussistoxin (protein)
Producerar flera exotoxiner, bl.a. invasivt adenylatcyklas och letalt toxin

Legionella pneumophila

Liten, gramnegativ stav
Svårodlad, speciella näringskrav:
- Jästextrakt
- Aktivt kol
- Cystein
- Alfa-ketoglutarsyra
Mycket typiskt koloniutseende
Normal värd är vattenlevande amöbor
Drabbar normalt endast personer med nedsatt immunfösvar.
Tillväxer intracellulärt, framförallt i makrofager i lungvävnad

PATOGENES

Dot/Icm system (Typ-IV sekretionssytem) centralt i patogenes
Används för att injicera upp till 300 olika effektorproteiner
Effektorer ändrar värdsbeteende
Förhindrar fusion av Legionellacontaining vacuoles (LCV) med lysosomer
Ribosomer och ER vakuoler flyttas runt LCV

Ständigt problem med:
- Dricksvatten (dusch, kran)
- Kyltorn
Detergenter och desinfektionsmedel kommer inte åt Legionella. Skyddas av:
- befinnande biofilm
- Amöbor (resistenta)
Sprids vidare med amöbor

Corynebacterium

Grampositiv bakterie
Typiskt utseende beroende på inklusion av inorganiska polyfosfatkorn (PolyP)
Energilagring
- Fosfatbinding har hög energi
- Produceras när mycket näringsämnen finns
- Används som energikälla när näringsämnen är låga
Corynebacterium glutamicum mkt effektivt aminosyraprod., ev mha PolyP processer.
- Används till produktion av lysin och glutamat
- 2,200,000 ton per år
Corynebacterium diphteriae
Orsakar difteri vid lysogeni för en bakteriofag
ABT-toxin som kodas av profagen
- A, aktiv del
- B, bindningsdel
- T, transportdel
LD50: 0.1 μg toxin per kg kroppsvikt (jämfört med Shigatoxin, ~20 μg)

Mycoplasma

Stor släkt
- > 100 arter
- 14 arter som infekterar människa
Saknar cellvägg
- Opåverkad av många antibiotika
Annorlunda cellmembran
- Tre lager
- Innehåller bl.a. kolesterol
Små genom:
- 58 Mb för M. genitalium (ett av de minsta)
- Upp till 1.4 Mb

Mycoplasma pneumoniae orsakar lunginflammation
Cellbindning (adhesion) via speciella proteiner på en “terminal organell”.
Ingen flagell
Speciellt toxin: Community Acquired Respiratory Distress Syndrome (CARDS) toxin.
Visar likheter med kikhostetoxin och vakuolbildande toxin (VacA) hos Helicobacter.

M. genitalium – förmodligen sexuellt överförbar infektion
- Orsakar uretrit hos män och kvinnor
- Kan främja förvärv och överföring av HIV

Bland de första genom som sekvenserades helt
- genitalium (1995)
- pneumoniae (1996)
Minimal genome projekt med genitalium:
- 100 av 485 proteiner kan muteras och är icke essentiella
Hel genomsyntes: genitalium (582 kb) synteserades ”from scratch”

Listeria moncytogenes

Grampositiv stav
Förekommer i livsmedel, speciellt mejeriprodukter
Psykrofil, tillväxer i kylskåpstemperatur
Orsakar infektioner främst hos individer med nedsatt immunförsvar
Mycket virulent, hög dödligheten
Invasiv, tillväxer inne i celler

Invasion av listeria

Direkt invasion genom fagocytos av en makrofag
Vakuolmembranen bryts ner
Bakterier replikeras i cytoplasmen
Polymerisering av aktin -> bakterier övergår till närliggande cell genom att bilda utsprång
Då finns Listeria celler i en vakuol med dubbelmembran

VIRULENSFAKTORER

Hemolysiner, tre olika, Zn-beroende proteas - exotoxin
- Internalin – protein för invasion
- Listeriolysin – lys av fagosom
- ActA – polymerisering av aktin – rörlighet inne i cellen
- Lecitinas – lys av vakuoler med dubbelmembran

Spiroketer (Treponema, Borrelia)

Gramnegativa spliralformiga bakterier
Flera flagell i periplasman
- Känns inte igen av immunsystem
Många spiroketer är patogeniska
Treponema pallidum – syfilis
Orsakar syfilis
Spiralformad, mycket tunt (0,15 μm), färgas inte av Gramfärgning
Behandlades av den första modernt syntetiskt antibiotika, arsfenamin (Salvarsan; arsenikorganiskt)

VIRULENS

Mycket svårt att odla på labb + lång föröknigstid – begränsad kunskap om virulens
Litet genom: 1,15 Mb (beror på värden för många näringsämnen)
Har 5 hemolysiner, men oklart om de orsakar vävnadsskada
Många lipoproteiner, syns ej på ytan
Borrelia burgdorferi – fästingburen smitta (Borrelios eller “Lyme disease”)

SJUKDOM - borrelia

Bakterien sprids av fästingar
- Replikeras i tarmen
- Migrerar till spottkörtel
Fästingsaliv, stör immunsystemet och så ger skyddad miljö till bakterien
Olika infektionsstadier
- I (3–30 dagar efter fästingsbett): Lokal infektion. Rodnad på huden
- II (veckor): Tidig spridn. Trötthet, huvudvärk, feber, svullna lymfkörtlar
- III (månader): Sen sprid infektion. Varierande kroniska symptom, ledvärk och huvudvärk vanligt, hjärtbesvär, ben- och vävnadsnedbrytning i vissa fall.

Linjärt kromosom, blandning av linjära och cirkulära plasmider.

Rickettsia

Obligat intracellulära organismer
Smittas med insektavföring
Går in is såret när man skrapar sig
Tre grupper, bland vilka:
- Spotted fever:
  - få fall i norra Europa
  - R.rickettsii, R. conorii, osv
- Typhus group:
  - R.prowazekii: ”fläcktyfus” eller epidemisk tyfus
  - Överförs via klädlus; ”vanlig” värd, flygekorrar
  - Miljoner dödsfall, världskrigen (Ryssland, t.ex.)
  - R.typhi: ”murin tyfus” eller endemisk tyfus

VIRULENS (olika i olika gruper)

Adhesion
Ombyggnation av världens cellskelett
Rickettsia in i vakuoler
Frisätts från vakuoler
Förökning
Infektion av nästa cell

Chlamydia

Obligat intracellulära organismer
Chlamydia trachomatis – ögoninfektion och könssjukdom
C.psittaci – papegojsjuka