Sammanfattningen s. 185 - 209 Flashcards
Beskriv vad virulensfaktorn “strike-back” betyder.
Strike-back, när bakterien har gömt sig och förökat sig är den stark nog att kunna utmana immunförsvaret och kan nu börja skada närliggande vävnader/celler i sökande efter mat med mindre risk för att bli besegrad.
Beskriv vad virulensfaktorn “subvert” betyder.
Subvert leder till en övertagning av närliggande cellers beteende genom effektormolekyler som skjuts in. Genom att påverka celler cytoskelett eller signalvägar kan man motivera celler att bete sig på ett sätt som gynnar bakteriers tillväxt.
Beskriv vad virulensfaktorn “spread” betyder.
Spread är bokstavligt att bakterien sprider sig, målet för bakterier är ju att föröka sig och sprida sig så förr eller senare behöver bakterien etablera en mekanism för att uppfylla detta. Exempel är kolera som orsakar diarré.
Beskriv vad virulensfaktorn “scatter” betyder.
Scatter är följden av spread, bakterien sprider sig och infekterar en ny värd.
Det finns några ämnen man har identifierat som de främsta virulensfaktorerna. Nämn några.
- Kapseln är en mycket bra faktor för att gömma sig och överleva stress, det tjocka lagret hindrar immunförsvaret och dess produkter från att effektivt nå bakterien och bidrar stort till dess överlevnad.
- Endotoxiner som LPS är starka inducerare av ett opassande eller överdrivet immunsvar vilket gynnar bakterien att slå tillbaka, observera att endotoxiner finns bara hos gramnegativa bakterier till skillnad från exotoxiner.
- Exotoxiner är proteiner och enzymer som både gramnegativa och grampositiva bakterier producerar som påverkar cellbeteende eller rakt av dödar cellen. Vissa exotoxiner försöker döda cellen t.ex. genom att klippa sönder cellmembranet eller genom att ändra cellbe- teendet så bakterien gynnas.
- Det finns enzymer som förstör vävnad såsom hemolyser, DNAser och proteaser. Man hör på namnen att dessa enzymer skadar celler och vävnader, målet är att bryta ned potentiell mat och näring för bakterien.
- Till sist så finns det faktorer som påverkar immunförsvaret, här finns också proteaser men även Ig-bindande proteiner. Det sistnämnda kan vara lurigt och försöka binda Ig på Fc-delen så att antikroppen neutraliseras och är i vägen för andra antikroppar.
Beskriv två sätt på vilka man kan förhindra uppkomsten av infektioner.
Infektionskontroll och vacciner.
Båda två är otroligt viktiga för att förhindra uppkomsten av onödiga infektioner.
- Infektionskontroll är de protokoll och den design på vården som syftar till att förhindra att en infektion kan uppkomma och framför allt sprida sig mellan personer både i offentliga miljöer men framför allt inom vården. Detta innefattar grundläggande saker såsom hygienregler (tvätta händerna, alltid rena kläder), att patienter är i enkelrum så de inte smittar varandra, att spåra en smitta till källan och isolera den källan.
- Vacciner är det andra viktiga sättet att hindra smittor, genom vaccination kan vi helt utesluta förekomsten av vissa sjukdomar som annars vore jobbiga och traots att det inte finns vacciner för alla sjukdomar gör de livet väsentligt lättare.
Hur kan man behandla infektioner?
Alla bakteriella infektioner som behöver behandlas behandlas i princip med antibiotika för vi har egentligen inte mycket annat.
Generellt uppkommer bakteriesmitta genom någon kroppsöppning eller genom skador. Beskriv vad dessa två vägar innefattar.
Kroppsöppningar: smittan kom genom
a) förtäring,
b) inhalation,
c) sex, eller
d) implantat (t.ex. kateter).
Skador:
a) hål på våra naturliga barriärer: hud och slemhinna,
b) trauma (sår och brännskador),
c) zoonoser som bitit oss (myggor, fästingar etc) eller
d) infekterade kanyler och annan utrustning.
Vad måste bakterien göra när den har invaderat värden? Och, hur går detta till?
När bakterier har lyckats invadera värden så måste den etablerar en mera permanent tillvaro, en koloni. För att kunna lyckas med det måste en bakterie kunna nå en gynnsam miljö för tillväxt, kunna utvinna näring och manipulera miljön om det går. Till att börja med måste en bakterie som nyss invaderat en organism röra sig till en gynnsam miljö, flagellen ger bakterien förmågan att aktivt söka sig till denna miljö. Ett exempel är helicobacter pylori som växer i magsäcken men tål inte den sura miljön länge, den måste söka sig till tarmväggen och där hjälper flageller.
Applicerar vi samma exempel på manipulation av miljön ser vi att H. pylori försöker göra miljön ytterligare gynnsam genom att använda de resurser som finns i miljön (ureas) för att skapa basiska karbonatjoner och ammonium som höjer pHn ytterligare. Många bakterier fungerar enligt samma praxis att de bär på enzymer och proteiner som kan användas för att antingen direkt förändra miljön som H. pylori men även för att påverka cellbeteende, mer om detta senare.
Bakterien måste även få i sig näring, i synnerhet järn. Vi sa tidigare att järn är mycket nyttig för bakterien och dess proliferation men den mänskliga kroppen har väldigt lite löst järn och antingen har det inkorporerat i proteiner eller sparat i järndepåer i skelettet. Detta hämmar den bakteriella tillväxten vilket de ogärna vill se. Bakterier har två sätt att kringgå detta:
A) de bildar proteiner som sideforoner som släpps ut och binder upp järn, sen kommer den tillbaka med bundet järn och tas upp av bakteriens receptorer.
B) är att bakterien attackerar järnbärande proteiner från människan såsom hemoglogin (hemolytiska bakterier är ett exempel).
Under en kolonisation är det ganska tråkigt om vårt bakterie stöter på immunförsvaret och blir uppäten. Samtidigt som en koloni etablerar sig behöver bakterien undvika immunförsvaret, detta har vi egentligen redan nämnt det innefattar: 1) antigenvariationsmolekyler på bakteriens yta, såsom flagellen som vi gärna stänger av eller pili och andra utskott vars antigen-skapande egenskaper vi gärna ändrar. 2) är att rakt av maskera vår bakterie genom att binda upp kroppsegna proteiner, antingen kan vi binda upp antikroppars Fc-del så de är inaktiverade och presenterar en kroppsegen yta eller binda upp kroppsegna proteiner så antikroppar inte kan nå bakteriella antigen. 3) är att ha en kapsel, det är allmänt nyttigt och bland annat förhindrar fagocytos. 4) är mera intressant, då använder bakterien sina effektormolekyler för att mediera cellsignalering och genom det komplementsystemet.
Som en underkategori till kolonisering är adhesion väldigt viktigt för bak- terien för annars kommer den inte kunna kolonisera nått utan sköljs iväg av vätskor såsom matflödet i tarmen. Bakterier använder adhesiner på sina pili och fimbrier för att kunna binda till cellytor med hjälp av kroppsegna receptorer och ytproteiner som bakterien använder som fästpunkter för sina utskott.
Under kolonisationen kan bakterien invadera individuella bakterier genom att lägga sig på dem och ändra deras beteende. Hos fagocyterande celler kan de tillåta sig fagocyteras och på så sätt invaderar de cellen intracellulärt, de kan även invadera icke-fagocyterande celler genom att inducera fagocytos. Till exempel kan vi titta på hur bakterier invaderar epitelceller i tarmen, där lägger de sig på epitelcellens mikrovilli och skickar in effektorproteiner som ändrar cellens cytoskelett-struktur så bakterien hamnar tätt nära epitelcellen och kan dra nytta av den. Den huvudsakliga nyttan är näring som bakterien kan ta från cellen och att gömma sig från immunceller.
Hur kan bakterier gömma sig från immunsystemet? Nämn två mekanismer.
Vissa bakterier gömmer sig genom att låta cellen fagocytera dem genom att manipulera cytoskelettet, det finns två mekanismer: zipper- och trigger-mekanismen.
- Skillnaderna är att zipper använder adhesiner som binder till receptorer och
- trigger har T3SS ‘nålar’ som injicerar effektormolekyler.
Hur kan det komma sig att bakterier kan låta sig fagotyceras?
Det som händer under en fagocytering är att lysosomer skickas in till mikroben som har fagocyterats, de bär reaktiva ämnen som förstör mikroben. Detta är naturligtvis jättedåligt för bakterien.
Vissa bakterier har lärt sig att förhindra detta på olika sätt, de har
a) förhindrat fusion mellan fagosomen (den stora endosomen som har bakterien) och lysosomen så laddningen inte når målet
b) förhindrat att syror bildar i lysosomer
c) kan lämna fagosomen och vara fria i cytoplasman, samt
d) skapa ämnen som dödar eller oskadliggör fagocyten inifrån.
För vilka fem virulensfaktorer är toxiner särskilt viktiga.
Scavenge, Strike-back, Subvert, Spread samt Scatter.
Toxiner hjälper bakterier att utvinna näring genom att bryta ned sin värdorganism, en självklart skadlig påverkan, och använder den också för att skada immunförsvarets celler i en mera direkt konflikt; men toxiner är även ämnen som hjälper bakterier att sprida sig på ett sätt som är skadligt för oss. Se till exempel Vibrio Cholerae som orsakar diarré för att den kan sprida sig genom vätska, detta är klart skadligt för oss men för bakterien inget mer än ett sätt att optimera sin spridning.
Ett exempel på en väldigt toxisk bakterie är Staphylococcus aureus. Varför säger man att den är det?
Den producerar mer än 20 olika toxiner som verkar på väldigt många platser. Allt från antigen till epitelskadande toxiner till enzymer som bryter ned extracellulär matrix osv.
Bakterier kan bilda två typer av toxiner. Vilka?
- Endotoxiner
- Exotoxiner
Beskriv kortfattat några skillnader på endotoxiner och exotoxiner.
- Endotoxiner är toxiska ämnen som bakterien har på sin cellyta, LPS är det bästa exemplet på en endotoxin. Endotoxiner som LPS är sällan farliga för att de är direkt toxiska men vårt immunförsvar kan överreagera så kraftigt (sepsis) att vi dör när LPS upptäcks i blodbanan. Gramnegativa bakterier är de som oftast har endotoxiner.
- Exotoxiner är toxiner som bakterien utsöndrar och verkar på celler och vävnad i bakteriens miljö, detta är en större grupp av toxiner och därför mera intressant.
Vad är/gör exotoxiner i stora drag?
Exotoxiner är till stor del enzymer som bryter ned eller orsakar nedbryt- ningen av kroppsegna strukturer, oftast är bakteriers syfte med exotoxiner att bryta ned komplexa strukturer till mat som den kan äta. Exempel på enzymer är kollagenaser och fosfolipaser som degraderar kollagen och förstör fosfolipider vilket skadar celler. När kroppsvävnad bryts ned ökar maten som bakterien har och den växer, skadan på vävnaden minskar blodtillförsen och vävnaden nekrotiseras vid en långt gången och obehandlad infektion.
Vi kan dela in exotoxiner i ECM-riktade och cell-riktade toxiner, ECM-riktade är enklare: de bryter ned vävnad kort streptokinaser (bryter ned fibrin vid koagulation). Cell-riktade är med varierade och delas in i tre typer: Typ I, Typ II och Typ III.
Beskriv typ I exotoxin.
Typ I exotoxin är superantigen som är bokstavligt vad namnet antyder, de binder överdrivet starkt till immunförsvarets undersåtar och framkallar en överdriven reaktion som gynnar bakterien. Figuren visar ett superantigen som förstärker en MHC II-medierad T-cellsaktivering.
Normalt ska cytokiner frisättas vid en T-cellsaktivering som inducerar ett immunsvar från kringliggande lymfocyter men den förstärkta bindningen ökar cytokinfrisättningen så immunsvaret blir ospecifik, man tror att bakterien gynnas av det ospecifika svaret men man är inte säker.
Effekten kallas en polyklonal T-cellsaktivering där 20% av T-cellerna runtom aktiveras, normalt är det en tiotusendel. S. aureus och S. pryogenes har 40 exotoxiner vardera av typ I och denna överdrivna mängd kan ge toxic shock syndrome (TSS).
Beskriv typ II exotoxiner.
Typ II toxiner är porbildande enzymer som sticker hål i celler så de läcker cytoplasma och dör. Exempel på enzymtyper är hemolysiner.
Beskriv typ III exotoxiner.
Typ III exotoxin är ett toxin som verkar inuti celler och kallas även AB-toxiner.
Intracellulära toxiner kallas också AB-toxiner för att de består av två subgrupper: A och B, ibland finns det en av varje och ibland flera av varje. Subenheterna är proteiner som antingen är bundna kovalent och uttrycktes som ett operon eller som sammansatta proteiner som sedan klyvs. Subenhet B är ansvarig för att föra AB-komplexet in i cellen t.ex. genom at motivera endocytos, subenhet A är därefter effektormolekylen som utövar den toxiska effekten.
Den här gruppen av toxiner är den mest komplexa för egentligen kan vad som helst hända, vi tänkte ta upp några exempel. Generellt är AB-toxiners effekter ADP-rybosylering, glykosylering, nedbrytning av RNA, proteolys och nedbrytning av DNA.
Ursprunget till många av toxinerna kan hittas bland bakteriofager som bar på gener som sedan blev integrerade i bakteriens DNA, andra har förts vidare som plasmider.
Beskriv koleratoxinet.
Koleratoxinet har en A-subenhet och fem B-subenheter (den sägs då ha AB5-struktur). Toxinet infiltrerar celler genom att de fem subenheterna binder på cellytan och endocyteras, väl inne framstår toxinet som ett felveckat protein som förs till golgi för reparation. Där inne aktiveras A-subenheten som går ut i cytoplasman och aktiverar adenylatcyklas så cAMP ökar, den är alltså en ADP-rybosylerare. Effekten är att många elektrolyter läcker ut ur cellen och vatten följer med, uttorkning blir konsekvensen och ger upphov till diarré. Man kan undra varför bakterien gör denna till synes meningslösa sadistiska skador på celler, för det gynnar inte dess tillgång till näring och tillväxt. Det som det gynnar är koleras spridning, den sprids allra bäst i vatten och därför vill den orsaka diarré så dess spridning ökar maximalt.