Presentation laddar. Vänta.

Presentation laddar. Vänta.

Mikrobiell Patogenes SK 9-13/3 2009 Lund Staffan Tevell.

Liknande presentationer


En presentation över ämnet: "Mikrobiell Patogenes SK 9-13/3 2009 Lund Staffan Tevell."— Presentationens avskrift:

1 Mikrobiell Patogenes SK 9-13/ Lund Staffan Tevell

2 Komparativ genetik och mikroflora ”Genombörda” –Föds som 100% människa och dör som 90% mikroorganism ”Mänskligt Mikrobiom” = mikrobiella florans genom –Vi består av 10 ggr fler bakterieceller än mänskliga celler Vårt största ”organ” (2 kg) 1 gram tarminnehåll mikroorganismer, >1000 olika species 80% har man ej lyckats odla fram –1 v behandling av H pylori leder till switch från anaerob till aerob flora Lars Engstrand, SMI

3 Komparativ genetik och mikroflora Normal mikrofloras utveckling Lars Engstrand, SMI 2 år: Etablerad mikroflora Födsel (Sterila) Ålderdom Fac anaerober Streptokocker Coliformer Enterokocker lactobaciller Ob anaerober Bacteroides Clostridium Genotyp Livsstil Diet Antibiotika Geografi Miljöexponering Okända faktorer

4 Komparativ genetik och mikroflora Är fetma en infektionssjukdom? –”Infectobesity” –Antibiotika ökar kroppsvikten –Steriluppfödda djur behöver 30% mer energi än normala kontroller –Smala möss kan bli feta vid manipulation av tarmfloran Har feta individer en effektivare tarmflora? (Nature 2006) Lars Engstrand, SMI

5 Komparativ genetik och mikroflora Normalflora och Crohns sjukdom –Mindre skillnad i flora mellan frisk och coloncrohn jämfört med frisk och ileumcrohn (ICD) –F prausnitzi saknas vid ICD Producerar butyrat vid fermentation Största energikällan för epitelceller i tarmen Upprätthåller barriärfunktion Inducerar antibakteriella peptider Frånvaro öppnar för kolonisation med obalanserad flora Lars Engstrand, SMI

6 Molecular Mimicry Gemensamma/likartade antigen hos mikroorganism och värd –Abnormt immunsvar –Studie 1980-talet 5% av 800 monoklonala antikroppar mot olika virus reagerade på humana antigen i oinfekterad vävnad –C jejuni Gemensam struktur i GM 1 (human) samt C jejuni LPS Musförsök visar att anti-GM 1 blockerar signalering i perifera nerver → slapp pares Guillan-Barré Åsa Ljungh, Lund

7 Molecular Mimicry S pyogenes M-protein –M-protein typ 5 Epitoper som liknar kardiellt myosin Monoklonala antikroppar mot M-protein typ 5 reagerar med humant cardiellt epitel Reumatisk feber. Åsa Ljung, Lund

8 Genetik, värdfaktorer och infektioner CCR5 –HIV Gp120 hos HIV binder in till CD4, CCR5 krävs för invasion av värdcellen CCR5-/- i princip resistens mot infektion CCR5-/+ partiellt skydd, långsammare progression –WNV (USA) 1% blodgivare CCR5-/- 4-8% med svår WNV CCR5-/- Stor andel avlidna CCR5-/- –TBE Liknande resultat som WNV Lennart Svensson, Linköping

9 Genetik, värdfaktorer och infektioner Norovirus –ssRNA-virus, ej höljebärande –Kan ej odlas, in vitromodell saknas Sekvensering, oklart vad fynden betyder in vivo Typ 2:4 cirkulerande worldwide Kortvarig herd immunity (6-8 månader) Sannolik evolution – dags för skifte? Lennart Svensson, Linköping

10 Genetik, värdfaktorer och infektioner Norovirus –Polymorfism FUT2 FUT2 binder fucose till H-antigen (saliv+slemhinnor) Kolhydratstruktur bildas – receptor för 90% norostammar G428A mutation (20%) –G→A innebär stopkodon –Ingen receptor bildas = ”non secreter” FUT2-/- skyddar mot symptomatisk norovirusinfektion –FUT2-/- ökad risk för bakteriella infektioner Lennart Svensson, Linköping

11 Bakteriella exotoxiner Exotoxiner är proteiner –Enzymatisk aktivitet –Normalt: Utsöndras från levande bakterie –Alternativ: Injiceras in i värdcell Endotoxiner –Lipopolysackarid (LPS) –Cellväggskomponent hos gramnegativer –Lipid A toxisk, frisätts vid bakteriedöd Ingvar Eliasson, Lund

12 Genes exotoxiner Intag av preformerat toxin via födan –Botulism Bakteriekolonisation på slemhinna –Difteri Sårinfektion eller abscessbildning –TSS (Toxic Shock Syndrome) Ingvar Eliasson, Lund

13 Exotoxin typ 1 – t-celler Superantigen –Grupp molekyler som binder till MHC klass II och icke-polymorfa delar av TCR –Beskrivet från olika patogener S Aureus (>21 inkl TSST-1, en stam kan innehålla upp till 16 olika SAg) S pyogenes (>11) Str GrC, Str GgG Virus, Svamp etc. –Stör immunsystemet på flera olika sätt –Roll i matförgiftning, TSS, Kawasaki, Reumatisk feber med mera Bo Nilsson, Lund

14 Exotoxin typ 1 Vad händer –Aktiverar upp till 30% av t- cellspopulationen Normalt 0,001% –Aktiverar APC –Cytokinstorm –Chock – död Korslänkning TCR/MHC II LPS uppreglerar MHC II → potentierar SAg ( falt) APC T-cell MHC II TCR Ag SAg 0,001%5-30% Bo Nilsson, Lund

15 Exotoxin typ 1 – (S)TSS S aureus (TSST-1, SEB, SEC, SEA) –Symptom orsakat av massiv cytokinfrisättning –S aureus isoleras sällan från blod vid TSS –TSST-1 går att mäta kliniskt Seroreaktivitet+protein S pyogenes SMEZ, SpeA, SpeC) –STSS mer akut än TSS Mortalitet 30-70% jämfört med 5% –Ofta associerat med bakteremi, fasciit etc Olika på individnivå –85% utvecklar ak mot TSST-1 –Polymorfism skyddar mot vissa typer superantigen Bo Nilsson, Lund

16 Pat 1 (frisk, 39 år) –Buksmärta feber kräkning –Nyligt falltrauma Stora mängder Ipren –T 37,0, AF 20, P 120, SBP 135, SpO2 99% –CT: hematom ileopsoasregionen –Vancomycin, ceftriaxon –Intuberas, Utvecklar hypotension –Stigande temp 42,2 trots paracetamol, kortison, nedkylningsfilt –Avled 14h efter ankomst –MRSA i blododling –Obduktion: utspridd vävnadsnekros Pat 2 (KOL, 68 år) –Kortandning –T 37,8, AF 45, P 154, SBP 162, SpO2 89% –CT: Infiltrat hela vä lunga –Levofloxacin, Vancomycin, kortison –Intuberas, Utvecklar hypotension –Linezolid, ceftriaxon, drotrecogin-α –Stigande temp 42,3 trots paracetamol, kortison, nedkylningsfilt –Avled 20h efter ankomst –MSSA i trachealaspirat

17 Båda S aureus-stammarna positiva för TSST-1 och SEC –Denna SAg-kombination hos 15% av TSS –I detta fall muterat TSST-1 TSST-1 72 AA mindre än normalvarianten –MHCII-bindande domän förstörd –Kvarvarande antikroppsreaktivitet –Del av T-cellsreceptor konserverad Administration till kanin gav hyperpyrexi och död inom 6 timmar (n=6) Administration tillsammans med TSST-1 ak ledde till överlevnad (n=6) –60% kvarvarande superantigenicitet från nativt TSST-1 Direkt neurotoxixitet?

18 Exotoxin typ 1 S aureus enterotoxin – Matförgiftning –Värmetåliga –Resistenta mot proteaser i mag/tarmkanalen –Hastigt insjuknande efter intag Septisk artrit –Stammar som ej producerar SAg ovanligare vid septisk artrit Leukocytrekrytering –Hämmas i flera steg av olika SAg CHIPS (Chemotaxis Inhibitory Protein of S aureus) –Potent hämmare av kemotaxi mot C5 och formylerade proteiner –Formylerande proteiner bakteriespecifika, ”pattern recognition” följt av kemotaxi. Bo Nilsson, Lund

19 Exotoxin typ 1 – b-celler S aureus protein A –Binder variabel del av b-cellsreceptor Proliferation eller apoptos –Inbindningen styr inte epitopen på antikropp Potentiera autoimmunitet? –Påverkar även komplementsystemet (klassiska vägen) Bo Nilsson, Lund

20 Exotoxin typ II Membranskadande proteiner (hemolysiner) –Porbildande (α-toxin S aureus) Binder in till kolesterol. Inkorporeras i cellmembranet. Innehåller por som leder till influx av vatten → lys. Ingvar Eliasson, Lund

21 Exotoxin typ II Membranskadande proteiner (hemolysiner) –Porbildande (α-toxin S aureus) Binder in till kolesterol. Inkorporeras i cellmembranet. Innehåller por som leder till influx av vatten → lys. Ingvar Eliasson, Lund

22 Exotoxin typ II Membranskadande proteiner (hemolysiner) –Listeriolysin (L monocytogenes) Fagocyteras in i cellen. Skapar por i fagosomen så att den kan ta sig ut i cytosolen Ingvar Eliasson, Lund

23 Exotoxin typ II Membranskadande proteiner (hemolysiner) –Fosfolipaser (α-toxin C perfringens) Spjälkar bort laddade ”huvuddelen” av fosfolipider i cellmembran → destabilisering → lys. Ingvar Eliasson, Lund

24 Exotoxin typ II Membranskadande proteiner (hemolysiner) –Fosfolipaser (α-toxin C perfringens) Spjälkar bort laddade ”huvuddelen” av fosfolipider i cellmembran → destabilisering → lys. Dödar fagocytära celler Ger vävnadsskada (gasgangrän). Ingvar Eliasson, Lund

25 Exotoxin typ III A-B toxiner –A=Aktiv (enzym) –B=Binder in till värdcellens yta Avgör toxinets specificitet –Translokation av A-delen in i cytoplasma –Spjälkning av A-delen –ADP-ribosylering av värdprotein $ B A B B B B B A Ingvar Eliasson, Lund

26 Exotoxin typ III Botulinumtoxin –Fagmedierad –Bland de mest potenta av biologiska toxiner –B-delen binder neuroreceptorgangliosider på kolinerga neuron –A-delen inhiberar irreversibelt frisättningen av acetylcholin i perifera kolinerga synapser Slappa pareser Ingvar Eliasson, Lund

27 Exotoxin typ III Koleratoxin –Kromosomalt –B-delen binder gangliosidreceptorer (GM 1 ) i tunntarmens epitel –A-delen påverkar GTP-bindande protein vilket ger ökade cAMP-nivåer Ökad utsöndring och blockerat upptag av Na + och Cl - Massiv förlust av vätska och elektrolyter. Sker helt lokaliserat i tarmen Ingvar Eliasson, Lund

28 Exotoxin typ III Shigatoxin –Kromosomalt –Extremt potent –B-delen binder Gb3 glykolipidreceptor Gb3 uppregleras av LPS Skadar vaskulära endotelceller Receptorer även i Njurtubuli HUS –A-delen klyver 28S rRNA från 60S i ribosomen → hämmad proteinsyntes. Ingvar Eliasson, Lund

29 Exotoxin typ III Tetanus toxin –Plasmidmedierat –Extremt potent –B-delen binder neuroreceptorgangliosider –A-delen vandrar till pre-synaptiska nervändar Ansamlas i vesikler Irreversibel blockering av inhibitoriska transmittorer Kontinuerlig muskelstimulering och spastiska pareser Ingvar Eliasson, Lund

30 Biofilm Utveckling av en biofilm –Ofta svampliknande strukturer Jämför korallrev –Finns inte bara på proteser och katetrar Tandplack – vattenledningar – kontaktlinser –Stort antal patogener S aureus, KNS, viridansstreptokocker, pseudomonas, propionibacterium, candida albicans, actinomyces etc. Sören Molin, Köpenhamn

31 Biofilm Quorum sensing –Utsöndring av små proteiner som når närliggande celler och påverkar genuttryck Ofta upp/nedreglering av virulensfaktorer ”Arbetsfördelning i biofilmssamhället” Kommunikation kan ske både inom och över artbarriärer Sören Molin, Köpenhamn

32 Biofilm –Två kluster Kolonibildare: ”stickers” Mobila bakterier: ”migraters” –(”Twitching mobility”, ytrörlighet med hjälp av pili som fäster vid ytan –Genetiskt identiska celltyper Fysiologiskt olika uppgifter/egenskaper ”Genetic shifting”, ”biostability” Attachment Proliferation Migration Motila och icke-motila subpopulationer Bildning av ”hatt” Sören Molin, Köpenhamn

33 Biofilm Bildning (in vitro) –Efter 5-10 timmar peak av DNA (Quorum sensing) DNA första polymer som stabiliserar biofilm Tillförs DNAs inom 60 timmar bildas ingen biofilm –Polysackarider bygger upp biofilmen Mikroorganismer inbäddade i matrix (”polysackaridlim”) Sören Molin, Köpenhamn

34 Biofilm - antibiotika Subpopulationer i biofilm med nedsatt känslighet –Ej muterade –SCV (small colony variants) Som ”sporer” Fast yta eller stressituation krävs Små, växer långsamt Persistens ”överlevare” Dålig penetration av antibiotika –Små hydrofila antibiotika penetrerar bra –Dålig effekt av betalaktamer Immunsystemet kommer inte åt –Nedsatt fagocytos Åsa Ljungh, Lund

35 Biofilm - antibiotika Metoder finns för framodling i biofilm och E-testning Återfår succesivt tidigare känslighet vid resuspension PatogenAntibiotikaPlanktonisk (μg/ml)Biofilm (μg/ml) S aureusVancomycin220 P auriginosaImipenem1>1024 E coliAmpicillin2512 Colistin effektivt Colistin ineffektivt Pseudomonas Sören Molin, Köpenhamn

36 Patogenes Urinvägar E coli utgör 80% av urinvägspatogener. –Fimbrier krävs för adhesion och vandring Fim=genuttryck för p-fimbrier Pap=genuttryck för inbindning till värdcellsreceptor –Avsaknad ger ABU-stam Återfår virulens om fim eller pap återinförs via plasmid. Hans Fischer, Lund

37 Patogenes Urinvägar ABU-stam –Saknar fimbrier, apatogen –Tolereras höga bakteriemängder >10 5 CFU/ml) i urin utan inflammationssvar Instillitionsterapi med –Björn Wullt, urologen, Lund –40-tal patienter Resurin, paraplegi etc. –Kvarvarande effekt 4-5 år Hans Fischer, Lund

38 Patogenes Urinvägar - TLR Toll-Like Receptors sitter i cellmembranet –TLR1-11 –LPS aktiverar TLR-4 Två aktiveringsvägar: Virulent lokalsvar - Sepsis KO-möss utan TLR-4 tolererar höga doser av patogena E coli utan inflammatoriskt svar. Clearar ej infektion –TLR4 – nedreglering? Ansenlig nedreglering i perifert blod hos barn med ABU Indicier på nedreglering vid stigande ålder –ABU? –Tolererar mer höggradig bakteriemi utan sepsis? Hans Fischer, Lund

39 Toll-Like Receptors (TLR) Pattern recognition – Receptorer för gemensamma mönsterstrukturer, PAMP (pathogen-associated molecular patterns) –Inbindning leder till kaskad av reaktioner Antimikrobiella peptider Cytokiner Kemokiner TLR (1-13) finns på epitelceller –LPS och LTA binder TLR 2,4,6 Flagella binder TLR 5 Virus DSRNA binder TLR3 NLR (NOD-lika receptorer) i cytosol och cellmembran Lennart Truedsson, Lund

40 Patogenes Urinvägar IL-8 IL-8 viktigaste signalsubstans vid akut UVI –KO-möss (saknar IL-8-receptor) Neutrofilrekrytering till submucosa Granulae deponeras där Fibros på insidan av epitelet Utvecklar pyelonefrit och bakteriemi Dör i urosepsis –CXCR1 och 2 humana IL-8-receptorer Förekommer mutationer i familjer med återkommande pyelonefriter. Hans Fischer, Lund

41 Zoonoser Borrelia – Varifrån kommer tropismen? –Temperaturberoende? B Afzelii trivs i gnagare –Hudtemperatur något lägre B garinii trivs i fågel –Normaltemperatur grader –Vamare i CNS än i huden Kardit –Tänk på borreliakardit vid AV-block 2/3 hos yngre Ingvar Eliasson, Lund

42 Zoonoser Borrelia – vaccin –Skiftande proteinuttryck OspA i fästingens tarm. Nedregleras till förmån för OspC efter transmission. OspC-vacciner tillbakadragna pga biverkningar OspA-vaccin hetaste kandidaten –Antikroppar från humanblod binder in till spiroketen redan i fästingens tarm innan transmission hunnit ske –Transmission tar mellan timmar Ingvar Eliasson, Lund

43 Zoonoser Ingvar Eliasson, Lund

44 Hepatit B Vaccinationsgenombrott –Förekommer trots adekvata titrar. Då vanligen muterad stam (förlust av HBsAg) genotyp B eller C. Karin Kidd-Ljunggren, Halland

45 H pylori, inflammation och malignitetsutveckling Mikroaerofil bakterie –Generationstid timmar –LPS med extremt låg cytokininducerande förmåga –Biofilmsproducerande –Gastrisk H pylori Koloniserar mucosan pH 6-7 att jämföra med 2 i magsäck Ureas skyddar mot lågt pH (bildar NH 4 + ) –Kan överleva i fagocyt Torkel Wadström, Lund

46 H pylori, inflammation och malignitetsutveckling Patogenes –Toxiner: VacA, CagA CagA → IL-8 → neutrofil infiltration → ökad inflammation → risk för DNA-skada/mutationer Ger slemhinneatrofi 95% av magcancer i väst orsakas av H pylori –1-2% av infekterade kommer att utveckla cancer –Inte alla species carcinogena Torkel Wadström, Lund

47 H pylori, inflammation och malignitetsutveckling Enterohepatiska Helicobacter –Koloniserar colon och lever/gallvägar –Kan i vissa situationer ge bild som vid ulcerös colit –Helicobacterspecies kan orsaka kronisk diarré hos patienter med HIV. Svårodlade –PCR? Serologi? –Korrelation med cholecystit och cholangiocarcinom? Torkel Wadström, Lund

48 Mikrobiella strategier Undgå fångst –Polysackaridkapsel Pncc: Svårare att känna igen för immunsystemet –Antifagocytiska ytproteiner GAS: M-protein –Toxisk inaktivering av aktinfilament Yersinia (injicerar toxin som hämmar fagocytos) –Ak-spjälkande proteaser Neisseria, Haemofilus: IgA-proteaser Ingvar Eliasson, Lund

49 Mikrobiella strategier Undgå fångst –Fc-receptor Binder in konstant Fc-del på IgG → hindrar fagocytos (S aureus, GAS, HSV) –Internaliner Vissa patogener vill underlätta fagocytos Ingvar Eliasson, Lund

50 Mikrobiella strategier Hindra värdförsvaret att nå fram –Hämma kemotaxi Utsöndra lösliga receptorer (IL-1, TNFα mm) Inaktivera/blockera kemokinreceptorer Interferens komplementaktivering Gömma sig –Intracellulärt – CNS – Perifera nerver (HSV) – biofilm etc Ingvar Eliasson, Lund

51 Mikrobiella strategier Förhindra avdödande mekanismer –Hindra fusion fagosom/lysozym (Toxoplasma, anaplasma, legionella) –Fly ur fagosom till cytoplasma (Listeria, Rickettsia) –Hämma produktion fria syreradikaler (Leishmania) Ingvar Eliasson, Lund

52 Mikrobiella strategier Utnyttja värdmekanismer till egen fördel –Vidhäftning till specifika ytstrukturer –Utnyttja värdens metabola maskineri Rickettsia=E coli – metabol kompetens + förmåga att överleva intracellulärt –Makrofager som trojanska hästar –Utnyttja järn-laktoferrinreceptorer, sideroforer, hemolysiner Ingvar Eliasson, Lund

53 Mikrobiella strategier Maskera sig –Värdlika epitoper – molecular mimicry –Klä ut sig med värdreceptorer Fc, AB0-antigen, MHC, Fibrinpäls Minimera möjlighet att bli identifierad –Blockera antigenpresentation CMV stör MHC-1 presentation av antigen –Utsöndra immunsupprimerande substanser –Hindra uttryck av ytproteiner (Leishmania) Ingvar Eliasson, Lund

54 Mikrobiella strategier Ändra utseende –Antigenic shift/drift (influensa) –Promiskuös transkription (RNA-virus ”evolution i realtid”) –Upp/nedreglering av ytproteiner (borrelia OspA/OspC) Dämpa värdens aktivitet –Hämma cellulärt försvar EBV kodar för IL-10 virokin Ingvar Eliasson, Lund

55 Mikrobiella strategier Etablera balans –Värdens död vanligen misslyckande –Virus har sannolikt hjälpt evolutionen –Mikroorganismer krävs för funktionellt immunförsvar/immunologiskt minne Ingvar Eliasson, Lund

56 Fagocytos och avdödning NETS – Neutrophil extracellular traps –Neutrofiler frisätter DNA som bildar ”spindelnät” som fångar patogener –Extracellulär avdödning med granulaekomponenter från DNAt –Ex pneumokocker Mikrobiella skyddsmekanismer – NETS –Nukleasfrisättning för degradering av NETS Streptococcus spp, S aureus, C perfringens Claes Dahlgren, Göteborg

57 Fagocytos och avdödning Mikrobiella skyddsmekanismer –Undvika kontakt Otillgänglighet (L monocytogenes i epitelcell) Hindra kemotaxi (CHIPS hos S aureus) –Hindra fagocytos Kapsel som fysisk barriär (S pneumoniae) Hämma komplementaktivering (SCIN hos S aureus, opsoniseringshämmare) Hämma signalering nödvändig för fagocytos (Yop hos Yersinia spp) Claes Dahlgren, Göteborg

58 Fagocytos och avdödning Mikrobiella skyddsmekanismer –Intracellulär överlevnad Hämma fusion fagosom-granulae (Mycobacterium spp, L pneumophila) Överlevnad i fagosom (H pylori) Flykt ur fagosom (L monocytogenes, F tularensis) –Induktion av celldöd Toxiner som lyserar fagocyter (Streptococcus spp, S aureus, Clostridium spp) Claes Dahlgren, Göteborg

59 Mekanismer att undvika komplementattack S pyogenes –M-protein på ytan –C4BP (C4-bindande protein) binds till M-protein –Förhindrar opsonisering C4 krävs för aktivering av C3 i klassiska vägen C4b2a=C3-konvertas B burgdorferi –CRASP 1-5 (Complement Regulator Aquiring Surface Proteins) S Pneumoniae –PspC Lennart Truedsson, Lund

60 Mykobakterier Tuberkulos – värdfaktorer –Nramp1 Homolog till musens BCG1 som styr mottaglighet för intracellulära infektioner –Vitamin D-receptor LL37 antimikrobiell peptid somm medierar avdödning av mykobakterier i makrofager Vitamin D uppreglerar LL-37 Håkan Miörner, Lund

61 Invasiv svamp Prostaglandiner och svamp –PGD, PGE2, PGF2 och/eller leukotriener produceras av flertalet svampar C albicans, C neoformans, A fumigatus, T rubrum med flera Cox-hämmare hämmar PGE-produktion hos C albicans och C neoformans. Tillväxthämning av svampen Galaktomannan –Påverkas av PTZ, ACL ett par dagar efter avslutad behandling –Falskt positivt svar Åsa Ljungh, Lund


Ladda ner ppt "Mikrobiell Patogenes SK 9-13/3 2009 Lund Staffan Tevell."

Liknande presentationer


Google-annonser