Sammanfattningen s. 166 - 185 Flashcards
Hur får vi vår tarmflora?
Från början är tarmen steril men i samband med födsel (generellt inte en speciellt hygienisk process) koloniserar bakterier från moderns tarmen i oral-kaudal riktning. Koloniseringen av tarmen är etablerad efter 1 månad vid vaginal födsel, föds man genom kejsarsnitt har man sett att utvecklingen av tarmoran blir försenad. Sen när amningen slutar och en bebis börjar äta mat förändras tarmfloran ytterligare och dessa förändringar varar oftast livet ut.
Att tarmfloran uppkommer tidigt efter födseln tros vara en anledning till att immunförsvaret tolererar denna bakteriella existens, ytstrukturer på bakterien (ffa kolhydratstrukturer) presenteras som antigener men likt kroppsegna antigener bildas tolerans mot dessa.
(Tarmfloran hjälper till och med immunsystemet att utvecklas i tarmen och anti-inammatoriska faktorer utvecklas för tarmflorans bakterier. Diagnosen IBD tros bero åtminstone delvis på att immunförsvaret överreagerar på tarmfloran och ger därför inflammatoriska symptom.)
Är majoriteten av tarmfloran aerob eller anaerob?
Majoriteten av tarmoran är anaerob, ca 0,1-0,01 % av all tarmora lever på syre men eftersom tarmmiljön inte är så syrerik är det inte konstigt att majoriteten klarar sig utan.
Nämn en del bakterier som finns i tarmfloran.
- Bacteroides (G-, anaerober, 25% av totala antalet bakterier)
- Enterococcus
- Fusobacterium
- Peptococcus
- Ruminococcus
- Enterobacteriaceae (t.ex Escherichia coli, utgör en bråkdel men är kliniskt viktiga)
- Lactobacillus
- Clostridium
Tarmfloran har tre funktioner för oss, vilka?
- Den skyddar tarmväggen
- Den stödjer tarmstrukturen
- Den har metaboliska funktioner som hjälper näringsintaget
Ge några exempel på bakterier vi hittar i huden.
- Staphylococcus aureus, grampositiv kock
- Corynebacterium, grampositiv stav
- Propionobacterium (acne), grampositiv stav
Ge några exempel på bakterier i munhålan eller nasopharynx.
- Streptokocker
- Stafylokocker
- Propionibacterium
- Haemophilus
- Neisseria
- Corynebacterium
- Mykoplasma
Beskriv streptokocker.
Många infektioner beror ofta på streptokocker då de är hemolytiska. Det finns tre typer av streptokocker: alfa, beta, och gamma. De kallas därmed α-hemolytiska osv.
- α-hemolytiska* streptokocker gillar järn väldigt mycket och söker ut det, därför angriper de gärna röda blodkroppar.
- β-hemolytiska* streptokocker funkar likadant och orsakar halsfluss.
γ-hemolytiska streptokocker är egentligen inte hemolytiska men de har namnet.
Den urogenitala floran innefattar egentligen bara vaginan och den yttersta centimetern av uretran. Bakterieoran i vaginan varierar med åldern. Nämn några bakterier.
- Lactobaciller
- Stafylokocker
- Streptokocker
- Corynebakterier
- Bacteroides
Man kan säga att det finns fyra effekter av vår normalflora. Vilka är dessa?
De hjälper:
1) till med utvecklingen av kroppen
2) ökar vårat näringsintag
3) ger ett försvar mot patogener och
4) ger en viss immunitet mot allergier och kanske även cancer
Varför är B. thetaiotaomicron bra att ha?
B. thetaiotaomicron är i synnerhet användbar för oss då den producerar många nyttiga proteiner. Den bor i tarmslemhinnan, inborrad där den har tillgång till mat i slemhinnan vid näringsbrist och hjälper i synnerhet till med upptaget och lyseringen av polysackarider till enklare socker. Det här gynnar självklar bakterien för B.T. får då tillgång till enkla sockerarter men vi tjänar också på det för tarmen kan då ta upp socker som annars inte skulle ha brutits ned och därför åkte ut genom colon. En spännande sak är att om man transplanterar denna bakterie till möss utan tarmflora (sk gnotobiotiska) så åt de 30% mindre men fettvävnaden ökade med 50%.
Är bakteriers genom DNA- eller RNA- baserat?
Det är DNA-baserat.
Påverkar tarmfloran individens benägenhet för övervikt?
Man ha kommit fram till att två bakterietyper spelar roll för övervikt, bacteroides var en och firmicuter en annan.
Bacteroides är en gramnegativ anaerob bakterie med ovanlig cellvägg, firmicuter grampositiv och med många olika arter. I en studie hade normalviktiga individer höga mängder bacteroides och låga mängder fermicuter, överviktiga individer hade tvärtom höga mängder firmicuter och lite bacteroides.
Studien fortsatte med att ge den överviktiga gruppen en lågkaloridiet att följa och såg då att relationen mellan bakterierna inverterades, efter ett år hade den överiktiga gruppen samma tarmflora som den normalviktiga. Vår tarmflora reflekterar vårt näringsintag och påverkar också hur mycket av näringen som vi får.
Vad händer med normalfloran efter antibiotikabehandling?
Behandlas man med antibiotika en längre tid så slår man inte bara ut ett patogen utan även normalfloran som också är bakterier, i värsta fall kan man nästan sterilisera tarmen (lite överlever alltid men det ger kraftiga komplikationer). Hos möss som får en kraftig antibiotikabehandling kan man se att mängden främmande bakterie som behövs för att orsaka en infektion är 1,000 - 100 000 gånger mindre än om den hade haft sin normalflora. Kvinnor löper ca 2-5 gånger större risk för UVI efter en antibiotikabehandling.
Vad är pan-genomet?
Wn term för alla gener som kan finnas hos en bakterieart. Pan-genomet är alla gener som man har hittat hos exempelvis E. coli men inte nödvändigtvist finns i en individ.
T.ex. är det totala pan-genomet för E. coli cirka 60,000 gener, varav 800 av dessa finns hos alla E. coli. Samtidigt har varje in- dividuell E. coli ett genom på 4,500 gener.
Beskriv transformation.
Transformation innebär att ett bakterie tar upp en gen som är fri i miljön från en donator, oftast en lyserad bakterie. DNA-sekvensen tas upp av bakterien och integreras genom att byta plats med en likvärdig del av bakteriens genom, rekombinationen är homolog dvs lika mycket går in som ut. Om det är samma gen har inget hänt men om genen är annorlunda har bakterien precis fått en ny förmåga.
Bakterien kan inte ta upp vad som helst, tar den upp en farlig gen har den precis begått självmord få det finns reglerande element som försöker hålla koll på vad som transformeras. De gener som har störst kontoroll över processen är främst RekA men även RekB och RekC.
För att påvisa effekten av transformation finns följande experiment: kapselbärande bakterier tillåts infektera en mus som sedan dör av infektionen, vi extraherar dessa bakterier och sedan dödar vi dem med extrem värme. Sprutar vi in dessa döda bakterier i en ny mus överlever den, sprutar vi in nakna bakterier utan kapsel in i en likvärdig mus överlever den också. Men sprutar vi in både döda kapselbärande bakterier och levande nakna bakterier så dör musen, generna för syntesen av ett kapsel har gått över till några levande bakterier som kan nu döda musen.
Upptag av DNA är som sagt inte godtyckligt, det finns en reglerande process och vissa arter kan bara ta upp artspecika gener. Proteiner RekA som är viktigast för transformation kan känna av en DNA-sekvens på några hundratal baspar på genen som vi har tagit upp för att se om den är något att ha innan den integrerar in nykomlingen. Transformation sker hos både gram- negativa och -positiva bakterier och brukar induceras av närings- brist.
Hur kan bakterier föra vidare sina gener?
De kan skicka gener mellan bakterier i vad som kallas horisontell genöverföring eller gentransfer. Det finns tre former av överföring: transformation, transduktion och konjugation.
Gentransfer kan ske både inom en bakterieart eller mellan olika arter, för att genen ska bli en del av bakterien måste den kunna integreras så den kan replikeras.
Beskriv transduktion.
Transduktion är när en bakteriell gen överförs från en bakterie till en annan med hjälp av en bakteriofag.
En bakteriofag är ett virus som riktar sig till bakterier, de är som vilka andra bakterier som helst men kan ha både positiva och negativa effeter på bakterien som smittas. Det finns ca 1031 fager på planeten, hur de nu räknat ut det. Fagen består av en kapsid precis som humana virus som rymmer genomet och ett infektionsmaskineri som för in genomet. Till skillnad från humana virus behöver inte hela viruset ta sig in bara innehållet. Maskineriet som för in innehållet kan jämföras med en kanyl som sprutar in viruset. På toppen av denna kanyl finns receptorer
som känner igen bakteriens cellmembran och gör ett hål, genom en konformationsförändring som inte kräver energi ändras kanylen och sprutar in virusets innehåll.
Bakteriofager kan antingen infektera lytiskt eller lysogent. Lytiska (eller virulenta) infektioner är som hos celler dödliga och lyserar bakterien för att sprida kopior på fagen. Lysogena (eller temperata) infektioner kan sluta genom lysering men kan även integrera sitt virala genom i bakteriens och ligga tyst där utan replikation. Majoriteten av alla fag-gener i bakterier är tysta och uttrycks ej.
Många bakteriella toxiner uppkom från början som virala gener som blivit allmänna för bakterier. En bakterie strävar efter enkelhet, genom att integreras med massa onödiga gener från virus så minskar bakteriens (och genom det virusets) överlevnadschanser; viruset gynnas därför av att ge bakterien nyttiga gener som kan öka dess överlevnad. I vissa fall får bakterien gener som leder till toxiska ämnen som ökar deras virulens.
Nedan följer en tabell på några toxiska bakterier och varifrån deras virus uppkommit. Så virus kan ge sina gener till bakterier, men ibland händer knasiga saker. Bakterier som är lytiskt smittade får sitt egna genom sönderklippt och det virala genomet packas in i nya partiklar. Ibland så kan bakteriella gener dock åka med och på så sätt flytta runt på gener till andra bakterier, detta kräver dock att bakteriens DNA inte bryts ned helt. Genöverföringen vid transduktion är oftast godtycklig och slumpmässiga DNA-kedjor förs in, då kallas transduktionen för generell. I vissa fall dock transduceras specifika gener som en enhet istället för slumpmässiga DNA-bitar och sätts in på en specifik plats på genomet.
Beskriv hur en bakteriofag ser ut? Samt vad är det för något?
En bakteriofag är ett virus som riktar sig till bakterier.
Vad är den huvudsakliga skillnaden mellan lytiska och lysogena infektioner?
En lytisk infektion som alltid slutar med lysering. En lysogen infektion kan antingen sluta i integrerat viralt DNA eller lysering.
Beskriv konjugation.
Konjugation använder pilus för att skicka över DNA från plasmiden till en mottagare. Konjugering sker alltid enkelriktat där en bakterie tar emot och den som skickar piluset ger. Konjugation sker främst med plasmider men även med kromosomer ibland, generna för att utföra en konjugation finns på plasmider vilket ger ett fiffigt sätt att föra vidare konjugeringsförmågan.
Plasmider spelar en stor roll när det gäller konjugering. En plasmid är normalt mellan 1,500 - 400 000 bp men kan även anta större extremfall. Den definieras av att vara extrakromosomalt DNA som kan replikeras vid mitos. Vissa plasmider kan dessutom integrera sig fullständigt in i kromosomens DNA. Notera att plasmider fortfarande kan överföras genom transformation och transduktion men konjugation är vanligast.
När en konjugering ska ske skickar en bakterie ut ett pilus mot en annan bakterie för att etablera kontakt. När piluset har fäst dras mottagarbakterien in som en harpun tills cellmembranerna kan utföra en delvis fusion så båda bakteriers cytoplasma är i kontakt. Det som händer nu är att donatorbakterien kommer replikera en sträng på sin plasmid genom rolling-circle replikation och skicka den över till mottagarbakterien, processen sker med de fiffigt benämnda proteinerna relaxasom och transferasom men såklart även ett DNA polymeras. Efter denna process släpper bakterierna sin kontakt och nu kan båda två konjugera, mottagarbakteriens plasmid-kopia får en kompletterande DNA-sträng så den blir dub- belsträngad.
Eftersom att konjugering automatiskt ger en mottagarbakterie förmågan att konjugera med andra bakterier så leder det till en exponentiell spridning av en konjugerande plasmid i en population. Vad händer om mottagaren redan har en plasmid då? Vissa bakterier kan ha flera plasmider, det är inget konstigt, men annars så kan den välja vilken plasmid den ska ha kvar.
Vad har transposoner för roll i en bakteries liv?
Om man tittar på plasmider på resistenta bakterier kommer man hitta att resistentgener ofta förekommer i klumpar, de samlas ihop i plasmiden. Hur kommer det sig?
Tittar man närmare hittar man att runt dessa resistensgener finns mobila gener som kan hoppa och bära med sig andra gener. Mobila gener heter transposoner och är ansvariga för många pro- blem som vi har idag med resistenta bakterier. Vankomycinresistens är t. ex. ett oroande fenomen som har börjat uppkomma inom vården där bakterier utvecklar resistans mot vår starkaste antibiotika, vankomycin.
Vankomycin framställs av Streptomyces orientalis och är ett glykopeptid, den upptäcktes 1950 och blev 58 klassad som antibi- otika. Det är den sista utvägen när vi har med dödliga bakterie- infektioner och inga andra antibiotika har fungerat, därför är det extremt farligt med vankomycinresistens.
Transposoner, eller transposerbara genetiska element, defineras som DNA-segment som kan förflytta sig från en plats i genomet till en annan. Förflyttningen är slumpvis och sker genom att proteinet som transposon-genen kodar för flyttar genen till en slumpmässig plats (framför, bakom eller i andra gener) på genomet. Den kan inte replikera sig själv utan är beroende av bakteriens replikation, därför har transposoner genom selektionstryck anpassat sig för att inte flytta sig hur som helst och döda bakterien genom att störa vitala gener; de som gör det dör ju tillsammans med bakterien.
Mekanismen för transposoner är ganska enkel, genen finns någonstans i genomet och har på varje ända en Inverted Repeat (IR) som är en följd på ca 40 bp som ligger omvänd på andra sidan så samma ‘sida’ pekar mot genen. Ett transposon-protein känner igen en IR och när båda IR binds av två transposonproteiner så dimeriseras de, de kommer i kontakt och klipper ut transposonen. Transposonen integreras nu någon annanstans i genomet.
Så hur bär den med sig gener? Om vi har två transposoner nära varandra så finns det en chans att transposonmekanismen råkar tro att de två transposoner är en och samma och därför klipper från första transposonen till den andra och tar med sig det som råkar finnas i mellanrummet. På så sätt förflyttas en eller era gener med transposoner runt i kromosomen eller plasmiden eller fram och tillbaka mellan dem.
Vi gör ett tankeexperiment. Låt oss säga att två transposoner nära varandra med gener emellan flyttas runt, de kommer hamna på slumpmässiga platser hela tiden. Samtidigt finns det andra transposoner i genomet som rör sig slumpmässigt, dessa kanske möts. Om våra transposoner möts kommer vi ha tre transposoner nära varandra, då finns en chans att den första och tredje transposonen ses som en enskild och allting emellan förflyttas. Dessa kanske hamnar nära en annan transposon (eller en hel samling) och då ökar det hoppande elementet i storlek. Poängen är att transposonet ökar naturligt i storlek i och med att den träffar på nya transposoner, så segmentet som hoppar blir allt större. Den naturliga gränsen för detta är hur långt två transposoner måste vara från varandra för att inte ses som en transposon. Det förklarar uppkomsten av flera resistenta gener ihopklumpande med en massa hoppande gener runtomkring, denna klump av gener gav en fördel till bakterien och levde vidare och om klumpen av resistensgener ökar så ökar överlevnadschanserna.
Vilka tre sjukdomsförlopp kan man se vid bakteriella infektioner.
- Akut
- Kronisk
- Latent
