Mikrobielle Toxine Flashcards
1
Q
Pathogen
A
Organismus, der Krankheiten hervorruft (Krankheitserreger)
2
Q
Pathogenität
A
Fähigkeit eines Pathogen eine Krankheit hervorzurufen
3
Q
Virulenz
A
Ausmaß der Pathogenität
4
Q
Virulenzfaktor
A
Von Pathogenen produzierte extrazelluläre Proteine, bei Etablierung und Aufrechterhaltung des Krankheitszustandes
5
Q
Toxizität
A
Pathogenität, verursacht durch die von Pathogenen gebildeten Toxine
6
Q
Toxin
A
Substanz, die Wirt schädigt
7
Q
Toxoid
A
modifiziertes Toxin => nicht mehr toxisch, aber Antikörperbildung (=> Modifizierung: Denaturierung oder Fixierung)
8
Q
Exotoxine
A
- Produkte lebender Zellen
- hitzelabile Proteine
- Freisetzung während des Wachstums
- Transport vom Ursprungsort möglich
- meist gram + Bakterien
- A-B Toxine
- Superantigene
9
Q
Exotoxine Wirkung
A
- spezifische Bindung an Zellrezeptoren/-strukturen: cyto-/ entero-/ neurotoxisch
- hoch toxisch, oft letal
- hoch immunogen: Bildung neutralisierender Antikörper
- toxoides Potential: Formaldehydbehandlung des Toxins
10
Q
Cytolytische Toxine
A
- schädigen Plasmamembran -> Lyse
- Nachweis mit Erythrozyten: Hämolyse [beta = vollständige Lyse; alpha = partielle Lyse; gamma = keine Lyse]
- Angriffspunkt oft Lezithin (Phosphatidylcholin) -> Lecithinasen (Plasmamembran)
- PFTs = pore forming toxins
- Bindung an Zucker, Lipide, Proteine
- Unterscheidung von alpha PFTs (Colicin, Cytolysin A, Actinoporin) und beta PFTs (Haemolysin, Aerolysin, CDC)
11
Q
Mechanismus der Porenbildung
A
- Interaktion mit Wirtsrezeptoren
- Erhöhung der lokalen PFT Konzentration durch Membranbindung
- Oligomerization induziert Insertion der Pore
- Influx/Efflux von Ionen, Proteinen, second messenger etc => Gleichgewicht der Zelle durcheinander
12
Q
Reaktion der Zelle auf Porenbildung
A
- Veränderung der Ionenkonzentration:
Aktivierung von Signalwegen, Bildung von Lipid Droplets, Autophagie - Membranreparatur:
Disassemblierung des Porenkomplexes, Endozytose und Abbau von Lysosomen, Sekretion über Exosomen, shedding von PFT-enthaltenden Membrananteilen mittels extrazellulärer Vesikel
13
Q
Endotoxine
A
- LPS Anteil der Zellhülle
- nur in Lösung, wenn Bakterium lysiert
- gram - Bakterien
- LPS-Lipoprotein Komplexe: extrem hitzestabil
- allgemeine Wirkung (Fieber, Durchfall, Erbrechen…)
- schwach toxisch, selten letal
- schwach immunogen: Immunantwort neutralisiert Toxin nicht
- toxische Wirkung unzerstörbar, aber Toxoid bleibt weiter immunogen
14
Q
Gasbrand
A
- Krankheit wenn PFTs Überhand nehmen
- Erreger: clostridium perfringens
- Erreger ist obligat anaerob (stirbt bei Kontakt mit O2)
- Merkmal: Krepiration (Geräusch)
- Therapie: 1. Operation
2. Antibiotische Therapie
3. Hyperbare Oxygenierung
4. Intensivmedizin
15
Q
A-B Toxine Mechanismus (Bsp: Gasbrand)
A
- Produktion und Freisetzung des A-B Toxin während Wachstum
- B-Komponente des Exotoxins bindet an Wirtszellrezeptor
- Invagination der Wirtszellmembran/ A-B Toxin gelangt über Rezeptor-vermittelte Endozytose in Wirtszelle
- Abschnürung der Plasmamembran mit A-B Toxin und dem Wirtszellrezeptor -> Pinozytose
=> Vesikel reift zu Endosom -> saurer pH-Wert - Spaltung des A-B Toxins: Komponente A verändert die Wirtszellfunktion; Komponente B wird von der Wirtszelle freigesetzt (Exozytose); Rezeptor wird recycelt
16
Q
Milzbrand (Anthrax)
A
- Erreger: bacillus anthracis
- Erreger ist aerob, ubiquitär im Erdboden, bildet Endosporen und hat unbehandelt 100% Mortalität
- kutaner Milzbrand oder Lungenmilzbrand
- infiziertes Fleisch als Risiko für gastrointestinalen Milzbrand
- waffenfähig
17
Q
Anthrax Toxin Mechanismus
A
Drei Toxinbestandteile: a) PA-protektives Antigen (B Komponente) b) LF-Letalfaktor c) EF-Ödemfaktor => PA+LF = Letaltoxin und PA+EF = Ödemtoxin
- PA bindet an den Anthrax Toxin Rezeptor (ATR)
- Spaltung von PA durch Protease Furin (Wirtsprotease)
- Verkürztes PA oligomerisiert und bindet EF/LF
- Internalisierung des Toxin-Rezeptor-Komplexes mittels Rezeptor-vermittelter Endozytose
- niedriger PH im Endosom führt zu Konformationsänderung und Porenbildung des Endosoms
- Freisetzung von LF/EF ins Cytosol
18
Q
Diphterie
A
- Erreger: corynebacterium diphteriae
- Erreger ist fakultativ anaerob, keulenförmiges Aussehen, Inaktivierung durch Formaldehyd -> induziert Antitoxinbildung
- süß-fauliger Mundgeruch -> “Würgeenge der Kinder”
19
Q
Diphterie Toxin Mechanismus
A
- Diphterietoxin bindet an Rezeptor in Wirtsmembran
- Eintritt in Wirtszelle mittels Rezeptor-vermittelte Endocytose
- katalytische Abspaltung der Komponente A im Endosom -> Reduktion von Disulfidbrücken
- ADP-Ribosylierung des Elongationsfaktors 2 (EF2 -> nur in Eukaryonten)
- Verlängerung der Polypeptidkette unterbrochen
- Proteinsynthese wird unterbrochen und Zelle stirbt
- > 1 Diphterietoxin = 1 tote Zelle (auch so bei Shiga)
- > Phagenkonversion/ lysogene Konversion: coryne Stämme, die mit Phasen beta, der tox Gen trägt, lysogenisieren bilden Toxin
20
Q
Botulismus
A
- Erreger: clostridium botulinum
- Erreger ist anaerob, ubiquitär im Erdboden, bildet Endosporen
- Botulinum Neurotoxin (BoNT) -> Botox => schlaffe Lähmung
- 7 Subtypen, 2 auf lysogenen Phasen kodiert
- Lebensmittel Botulismus durch verdorbene Lebensmittel am häufigsten
21
Q
Botulinum-Toxin Mechanismus
A
bindet an präsynaptische Membran an neuromuskulären Kontaktpunkten
- A Komponente wird gespalten: leichte Kette = aktiver Teil des Toxins
- leichte Kette spaltet Funktionsproteine zB des SNARE Komplexes, wichtig für synaptische Vesikelfusion
- Inhibition der Exozytose des NT Acetylcholin in synaptischen Spalt
- > Muskel empfängt keine erregenden Signale mehr -> keine Kontraktion -> schlaffe Lähmung
22
Q
Tetanus
A
- Erreger: clostridium tetani
- Erreger ist obligat anaerob, ubiquitinär im Erdboden, bildet Endosporen
- Wundstarrkrampf
- 2 Toxine:
a) Tetanospasmin (AB Toxin)
b) Tetanolysin (hämolytisch)
23
Q
Tetanospasmin Mechanismus
A
hemmende inhibitorische Motoneuronen sind Ziel
- Tetanospasmin spaltet Funktionsproteine (Synaptobrevin) für die synaptische Vesikelfusion
- Inhibition der Exozytose der NT Glycin und GABA (hemmende Wirkung) in synaptischen Spalt
- > Muskel empfängt keine inhibierenden Signal mehr -> irreversible Kontraktion -> spastische Lähmung, weil Acetylcholin konstant feuert
- > Botulinum-Toxin und Tetanospasmin wirken entgegengesetzt, aber beide Töten durch Ersticken
24
Q
Enterotoxine
A
- Exotoxine
- Aktivität betrifft nur Dünndarm, erhöhte Durchlässigkeit der Zellen => Austritt von Flüssigkeit in den Darm
- Erbrechen und Durchfall
- Lebensmittelvergiftung
25
Q
Cholera
A
- Erreger: vibrio cholera
- Erreger ist fakultativ anaerob, kommaförmig (Vibrionen)
- Zwei Biotypen:
1. Klassischer Biotyp
2. El-Tor-Biotyp (bis heute aktiv)
26
Q
Cholera Toxin Mechanismus
A
A-B Toxin: 1 A Komponente und 5 B Komponenten
1. Bindung an Gangliosid GM 1 (Glykolipid) -> auf Enterozyten (Dünndarmzellen)
2. A Komponente aktiviert Adenylcyclase (im Zytosol) -> Umwandlung von ATP in cAMP!
=> hemmt GTPase Funktion
3. Ausschüttung von Chlorid und Hydrogencarbonationen in Darmlumen
4. Sekretion großer Mengen Wasser ins Darmlumen -> Durchfall
Choleratoxin aktiviert Adenylatcyclase in allen Zelltypen -> Toxizität nur bei Bindungsort Dünndarm
-> gereinigte B Komponente kann als kompetitiver Inhibitor genutzt werden
27
Q
HUS- Epidemie
A
- Erreger: Hybrid aus EAEC/EHEC und STEC E.coli
- produziert Shiga-Toxin Variante 2a (stx)
- thrombotische Mikroangiopathie -> Blutgefäße in Niere nach und nach zerstört => Dialyse und Nierenversagen
28
Q
Superantigene
A
- Exotoxine von gram+ Bakterien wie staphylococcus aureus und pyogens
- stabil ggü Hitze, Protease, Säure -> denaturieren nur selten
- 4 mal so starke T-Zell-Immunantwort wie gewöhnliches Antigen
- > “Cytokine Storm” - Überreaktion des Immunsystems
29
Q
Welche Endotoxine gibt es und was sind ihre Besonderheiten?
A
- LPS: 3 kovalent verknüpfte Untereinheiten
a) Lipid A -> toxisch
b) Kernpolysaccharid
c) O-Polysaccharid
- > b und c sind immugen unlöslich und werden von Rezeptoren erkannt - Pyrogene: entzündlich wirkend erzeugen Fieber: erhöhte PGE2 Synthese führt zu mehr cAMP Produktion und erhöhtem Fieber
30
Q
Wie können Endotoxine nachgewiesen werden?
A
- Limulus-Amöbocyten-Lysat-Test (LAL): Hämocyan: Blut und LPS gerinnen, Blut ohne Endotoxin bleibt flüssig
- RPT: Kaninchen-Pyrogen-Test: Körpertemperaturmessung nach Injektion => Kaninchen haben ähnliche Pyrogen Toleranz wie Menschen
- Monozyten-Aktivierungsassay (MAT): humane Immunzellen. Messen der Cytokine: sind diese vorhanden, dann positiv für Endotoxin
31
Q
Pilze
A
- Mykotoxine: von Schimmelpilzen
- Aflatoxine:
- > Endo- und Exotoxine in Spore
- > thermostabil
- > hepatotoxisch und karzinogen
