Bakterielle interaktioner med menneskekroppen Flashcards
Hvor opnår vi mikroorganismer fra som spæde?
Maternal bacteria:
- mund
- breast milk
- gut
- vagina
- skin
Other sources:
- Natural environment
- family, pets and other people
- foods
- home
- hospital
Hvordan afgør fødsel tarmmikrobiom hos nyfødte?
Vaginal fødsel sørger for den rigtige sammensætning af mikroorganismer
Kejsersnit leder til flere enterococcus, streptococcus, staphylococcus, osv. Og færre escherichia og bifidobacterium
Hvilke rækker dominerer bakteriebiota hos mennesker?
Firmicutes og bacteriodetes
Normal bakteriebiota hos mennesker. Antal og typer
Hud: 10^11 bakteirer
- 10^4 overflade til 10^7 underhud
- staphylococcus spp og cutibacterium acnes
Mundhule: 10^10 bakterier
- streptococcus spp.
Mavetarmsystem: 4 x 10^13 bakterier
- Flest i tyktarm
- omkring 1000 arter, 95% tilhører 30-40 arter
Fordele ved normal bakteriebiota
Beskytter mod patogene mikroorganismer
Modulerer immunforsvaret
Stimulerer udviklingen af tarmceller
Nedbryder organiske fremmedstoffer
Nedbryder bestemte plantepolymerer
Øger fænomisk fleksibilitet
Producerer næringsstoffer
Beskyttelse mod patogener
Den normale tarmbiota:
- besætter fasthæftningssteder
- monopoliserer essentielle næringsstoffer
- udskiller antibakterielle stoffer
- stimulerer produktion af antistoffer
- kan evt udskille “dræber-DNA”
Eksempler på beskyttelse mod patogener
1) Mus med normal tarmmikrobiota kan overleve en million salmonella enterica
2) Hudmikrobiom kan hæmme staphylococcus aureus
3) Kommensale Neisseria spp dræber N. Gonorrhoeae og N. meningitidis ved at overføre DNA med anden methylering.
Bakteriel produktion af næringsstoffer i tyktarm
Vitamin B12 og K
Små fede syrer, især eddikesyre, propionsyre og smørsyre
Bacteroides: glucose and other monosaccharides
Clostridium og andre Firmicutes: propionate and butyrate
Tarmbakterier øger vægt hos mus. Hvilken phylum finder man i fede mus?
Flere Firmicutes og metanogene archaea
Hvad øger kropsvægten hos mus
Når de får tarmbakterier fra overvægtige mennesker
Enterobacter cloacae øger kropsvægten hos mus
Mus med tarmbakterier bevæger sig mindre end mus uden
Andre påvirkninger hos mus med menneske tarmbakterier
Lactobacillus rhamnosus sænker stress induceret kortikosteroid niveau hos mus.
Angst kan overføres til mus via tarmmikrobiom fra patienter der lider af irritabel tyktarm og angst.
Mus med tarmbakterier er forsigtige
Bakteries påvirkning på mennesker/mus
Tarmbakterier kan påvirke hjerneaktivitet via produktion af neurotransmittere og påvirkning af immunceller
Bakterier kan påvirke nervesystem og adfærd
- mere oxytocin: mere social behavior
- mere GABA: mindre stress/anxiety
- mere BDNF: less anxiety
- mindre 4-EPS: mindre anxiety, mere communication
Probiotiske bakterier
Mælkesyrebakterier
- lactobacillus
- Bifidobacterium bifidum
- Streptococcus spp
- Enterococcus spp
Præbiotika
Stimulerer tarmbakterier med ønskede egenskaber
- Fruktooligosakkarider, FOS
- Galaktooligosakkarider, GOS
- Xylooligosakkardier, XOS
Mikrobielle parasitter
Archaea (ingen kendte humane parasitter)
Svampe (få alvorlige humane parasitter)
Protozoer
Virus
Bakterier
Hvert år skyldes 8-10 millioner dødsfald infektioner. Top infektioner:
Covid-19: ca 3 millioner - faldende
Lungebetændelse: ca 2.5 millioner - faldende
Tuberkulose: ca 1.5 millioner - faldende og nu stigende
Diarre: 1.5 millioner - faldende
AIDS: ca 600.000 - faldende
Malaria: ca 600.000 - faldende og nu fladet ud
Obligate vs opportunistiske humane patogene bakterier
Obligate, fx:
- Treponema pallidum (syfilis)
- Chlamydia trachomatis
- Mycobacterium tuberculosis
Opportunistiske fx:
- Pseudomonas aeruginosa
- Staphylococcus aureus
- E.coli
Vævstropi for Streptococcus
Streptococcus salivari findes på tunge og kinder
- 98 af bakterier i munden hos spædbørn
Streptococcus muta, S. sobrinus og S. sanguines på tænder
- forsvinder igen, når tænderne forsvinder
Hvad er plak?
Biofilm af streptococcus mutan, S. sobrinos og andre.
Efter tandbørstning er 60% streptococcus spp.
Virulensfaktorer
Fasthæftning
Invasion
Forsvar mod værtens forsvar/modangreb
- jernoptag
- modtræk mod immunforsvar
Toksiner
Fasthæftning - afhæsiner
Fimbria, pili (og flageller)
Proteiner og peptider i ydre membran
Kapsel og slim
Invasion: Spredningsfaktorer
Overførsel via dyrevektor
- fx Y.pestis og Borrelia burgdorferi
Nedbrydning af muskelvæv
- visse Clostridium spp
Nedbrydning af cellecement
- fx visse Staphylococcus spp, Streptococcus spp og Clostridium spp.
Invasion af menneskeceller
Nedbrydning af cellecement
Streptococcus, Staphylococcus og Clostridium udsender Hyaluronidase
Hyalurondiase depolymeriserer hyaluronsyre og de patogene bakterier invaderer.
Nedbrydning af cellecement
Streptococcus, Staphylococcus og Clostridium udsender Hyaluronidase
Hyalurondiase depolymeriserer hyaluronsyre og de patogene bakterier invaderer.
Listeria monocytogenes
Intracellulære Listeria monocytogenes bryder ud af vacuole ved at producerer poredannende enzymer
1) Bacteria enters cell and is internalised in primary vacuole
2) Secretion of bacterial escape proteins
3) disruption of vacuole membrane
4) Bacteria free in cytosol and replication
5) Some start actin polymerisation
6) cell protrusion in cell-cell spread
7) internalised in secondary vacuole
8) secretion of bacterial escape proteins
9) disruption of double membrane vacuole
10) Bacteria free in cytosol and replication
Bakteriers forsvar mod værtens forsvar/modangreb focus
Kampen om jern
Modtræk mod immunforsvaret
Bakterielle toksiner focus
Virkemåder
Eksport
Infektionsbiologi hos
Mycobacterium tuberculosis
Staphylococcus aureus
Jern problem for patogene bakterier i mennesker
Bakterier kræver typisk 10^-6 M frit jern
Humant væv indeholder <10^-17 M frit jern
Hvordan binder mennesker jern?
Transferrin - ekstracellulært
Ferritin - Intracellulært
Hvad produceres af mennesker når de inficeres?
Laktoferrin - som har ekstremt høj affinitet for jern
Hepcidin - blokerer jern-transportører i cytoplasma membranen
Bakterielle sideforer
De indfanger frit Jern
Der er mange forskellige typer
Har høj affinitet for jern
Pseudomonas har fx 35 forskellige receptorer for sideroforer
Hvordan kan bakterier ellers få jern?
Bakterier stjæler andre bakteriers sideroforer
- har receptorer for sideroforer produceret af andre bakterier
Bakteriel udnyttelse af humant jern
- fjerne jern fra transferrin, ferritin og laktoferrin
- importerer transferrin og lactoferrin
- fjerne jern fra humane hæmproteiner
- lysere celler, fx røde blodlegemer
Hvordan svarer værten igen til jern kampen?
Ved infektion producerer mennesker siderocalin
–>
Binder sig til bestemte sideroforer
–>
Hvorefter sideroforen ikke genkendes af bakteriens receptor
Hvordan svarer bakterien igen til menneskets modangreb
Nogle bakterier producerer “stealth” sideroforer
–>
Binder ikke til siderocalin
Infektion uden jern?
Burrelia burgdorferi benytter Mn i stedet
HVordan undgår bakterien at blive opdaget af immunforsvaret?
Hæmme fagocyt kemotaxi
Kamuflere antigener
- ændre fimbriae, liposakkarider, overfladeproteiner og kapsel
- indfløje “human” sukkerstoffer i liposakkarider
- gemme sig baf hyaluronsyre, fibronektin eller fibrin
- gemme sig I byd, biofilm eller i humane celler
- forhindre binding af antistof med fx kapsel
Phagocytose
1) Bakterien optages i phagosom
- pH sænkes for at hæmme bakterien
2) Phagosom fusioner med lysosom
3) Lysosome frigiver cocktail af proteaser, lysozym og reaktive ilt-kvælstofmolekyler
4) Bakterien dræbes
Hvordan kan bakterien overleve inde i phagocyt?
Undslippe ved at lysere phagosom
Forhindre fusion med lysosom
Overleve lysosom-indhol
Fysisk beskyttelse mod værtens forsvar
Kapsler, slim
Bylder
Bylder
Staphylococcus aureus og andre patogene bakterier danner koagulase, der omdanner fibrinogen til fibrin (koagulerer blod)
Udbryder-enzymer (streptokinase og staphylokinase): Omdanner værtens inaktive plasminogen-enzym til plasmin-enzym der nedbryder fibrin.
1) Pathogens produce coagulase
2) Blood clot forms around pathogens
3) Pathogens produce streptokinase and staphylokinase, dissolving clot and releasing bacteria
Drab på phagocyter
Cytotoksiner
- nogle lysere phagocytter
- andre får lysosomer til at explodere inde i phagocyt
Adenylyl cyclase:
- hæmmer phagocyt-aktivitet ved at omdanne ATP til cAMP, som påvirker regulering af fx ionbalancen i phagocytten
To typer bakterielle toksiner
Endotoksiner (kun gram negative)
Exotoksiner (proteiner)
- enterotoksiner
Endotoksin
Lipid A I ydre membran hos gram negative bakterier
Exotoksiner - funktionelle grupper
Superantigener
Vævsødelæggende enzymer
Adenylyl cyklaser (omdanner ATP til cAMP)
Signalkaskade inhibitor
Proteinsyntese inhibitor
Cytotoksiner
Neurotoksiner
Effektor proteiner
Superantigener
Inducerer voldsom frigivelse af cytokiner
Staphylococcus aureus og Streptococcus pyogenes
Eksempel på proeyinsyntese inhibitor
Difteri toksin
Cytotoksiner
Kan lysere røde blodlegemer (hemolyse), phagocytter og andre celler
Pore-dannende toksiner
fx hæmolysiner produceret af staphylococcus aureus og Streptococcus pyogenes
Enzymatisk angreb på cellemembranen
fosfolipaser fjerner glycerol fra fosfolipider
nedbrydning af steroler
Neurotoksin
Botulin toksin fra Clostridium botulinum. Bremser neurotransmission
Botulinumtoxin blokerer “release
af acetylcholin. Inhibiting contraction
1) HV-C domæne binder til PSG receptor på synapse membran
2) Endocytose af toksin
3) L kæde transporteres ind i cytosol
4) L kædens protease aktivitet kløver VAMP, SNAP25 og/eller syntaxin
Effektorproteiner
Effektorproteiner fra Yersinia pestis, dæmper værtens immunforsvar
Overførsel af toksin som polypeptid
Botulin toksin. Opfanges a receptor
Overførsel af A-B toksin
via pore: difteri toxin
via endosom: Dct toksin (campylobacter)
