Medische bacteriologie
H8:INTERACTIE MENS-MICROBE
Microbiotica
• Verzameling microben (bact, fungi, virussen,…) in bep biologische niche (bv.de mens)
• In gezonden persoon: kolonisatie v ‘buitenkant’ (huid, mucosa); inwendige weefsels
bacterievrij
• Hiertoe behoren
o commensalen: leven mee met mens/dier
o transïete bacteriën: tijdelijk op lichaam aanwezig
o opportunistische bacteriën: veroorzaken infectie igv inefficiënt immuunsysteem of
beschadiging natuurlijke barrière
• WEEFSELTROPISME: bep bacteriesoorten gelinkt aan bep weefsels
• Mogelijke interacties microbiotica met gastheer:
o Commensalisme: voordeel voor 1, nadeel voor andere
o Mutualisme: voordeel voor 2
o Parasitisme: ten koste v gastheer
• Impact normale microbiota:
o Kolonisatieresistentie: verhindering kolonisatie pathogene bact door:
▪ Competitie voor bindingsplaatsen/voedingsstoffen
▪ Productie specifieke metabolieten → inhibitie groei pathogenen
o immuniteit tegen pathogenen door inductie kruisreactieve antistoffen
o Stimulatie ontwikkeling v bep organen bv. Peyerse platen in dunne darm,
blindedarm
• Rol in immuniteit
o Productie vitamines bv. B-vitamines, vitamine K2 > darmbact , …
Pathogene micro-organsimen (en infecties)
• Pathogeen:
o Gekenmerkt door virulentie
o Bezit capaciteit om infecite/ziekte te veroorzaken
o ECHTER: aanwezigheid pathogeen leidt niet noodzakelijk tot infectie
• Virulentie:
o Mate waarin micro-org een infectie kan veroorzaken
o Afhankelijk van:
▪ Bacteriestam bv. Aan- of afwezigheid kapsel
▪ Vatbaarheid van gastheer
• types v infecties
o Acute infectie door
▪ Obligate pathogeen: leidt tot infectie (tenzij verworven immuniteit)`
▪ Accidentiële pathogeen: wijdverspreide microbe, veroorzaakt infectie onder
ongewone omstandigheden
o Chronische, langdurige infectie
▪ Meestal door microben waarmee we vaak in contact komen, maar zelden
gastheer binnendringen/koloniseren
▪ Beperkte, maar progressieve schade aan gastheer
▪ Latente chronische infectie: pathogeen aanwezig in gastheer zonder schade
(op dat ogenblik)
o Opportunistische infectie
▪ Door opportunistische bact in persoon met sterk verminderde immuniteit
o Nosocomiale of ‘hospital-acquired’ infectie
▪ Gerelateerd met verblijf in ziekenhuis
▪ multi-antibioticaresistente stammen → moeilijk te bestrijden
o ‘community-acquired’ infectie
▪ Opgelopen in omgeving
▪ → nosocomiale infecties
1
,Gasteerdefensiemechanismen
Gastheerbarrière
Fysische barrière
→ huid en slijmvliezen
• Ondoordringbaar voor micro-organismen
• Mucusvorming: extra bescherming respiratoire wegen, GI en urogenitaal stelsel
• Veel pathogenen reeds vroeg verwijderd zonder weefselspecifieke gastheercel te bereiken
• Doorbreken fysische barrière → infectiegevaar!
Mechanische defensie
• Krachtige reacties (hoesten, niezen, overgeven, diarree,…)
• Mucociliar transport/klaring
o Mucus: vangt microben/stof uit geïnhaleerde lucht
o Ciliabeweging: duwt mucus naar boven → keelholte
• Slikbeweging (+speekselproductie): microben vanuit mondholte/neusholte → maag
• Peristaltiek: voortduwen ziektekiemen door vloeistofbeweging
• Tranen: zuiveren v ogen
• Urineren: wegspoelen microben uit urinewegen
Chemische defensies
• Lage pH → voordeel voor normale microbiotica
o Maagzuur
o Urinezuur
o Op huid: sebum, omgezet in organische zuren
o In vagina: zuren > melkzuurbact
• Productie antibact enzymes
o Lysozym in tranen, speeksel, bloed, zweet,…
o Lactoperoxidase in speeksel en melk
• Productie van defensines: antimicrobiële peptiden
o Door epitheelcellen → bescherming huid, mucosa
o Door bloedplaatjes → wondheling
o Door leukocyten,…
• Fe-bindende proteïnen
o Transferrine in plasma
o Lactoferrine in melk, speeksel, tranen,…
• Productie 𝐻2 𝑂2 , 𝑁𝑂,…
• …
Microbiële barrière
• Aanwezige microbiota biedt kolonisatieresistentie via:
o Competitie voor voedsel
o Bezetting epitheliale bindingsplaatsen
o Productie antimicrobiële factoren o.m. bacteriocines
o Regulatie fysische factoren ev ongunstig voor andere micro-org
2
,Immuunrespons
• Igv doorbreken gastheerbarrière → ontstekingsreactie en activatie immuunsysteem
• Aangeboren (eerstelijnsdefensie)
o Activatie complementsysteem → ev bacteriolyse
o Aantrekken v o.m. fagocyterende en NK cellen
• Adaptieve (tweedelijnsdefensie)
o Immuunrespons gericht tegen specifieke pathogeen
o Activatie T- en B-cellen
o Productie antistoffen
Transmissie
• Inademing besmette aerosol
• Voedsel of drank
• (insecten)beet
• Sexueel contact
• Wonde
• Naaldprik
• …
Virulentiemechanismen
Adhesie
• 1ste stap in kolonisatie (= vestiging v micro-org in bep niche)
• Binding specifieke gastheercel (geldig voor meeste pahtogenen én commensalen)
• Vaak obv ligand/receptor-binding
• Bact liganden of adhesines:
o Extracellulaire structuren fimbriae, type IV pilus, kapsel,…
o Glyco- of lipoproteïnen op celloppervlak
• Kolonisatie soms al voldoende voor pathogeniciteit
Invasie
• Via huid
o Door beschadiging huid
o Mbv vector (bv insectenbeet)
• Via mucosa
o Via defect in slijmvlies
o Via afbraak barrière
o Via binnendringen epitheel-/endotheelcellen
Pathogenen die barrière overschrijden:
Ofwel lokale groei thv invasie
Ofwel binnendringen in bloedbaan (=bacteriëmie) → systemische verspreiding
• Invasie gemedieerd door bacteriële factoren:
o Spreidingsfactoren: bact enzymes die ECM of celmembraan gastheercel aantasten
▪ Collagenase
▪ Elastase
▪ Hyaluronidase
▪ Strepto-/stafylokinase: afbraak fibrinenetwerk
▪ Fosfolipase: aantasting celmembraan
▪ …
o Door inductie fagocytose door niet-fagocytische cellen
▪ Bv productie v invasine → passage door M-cellen in darmmucosa
(bv Salmonella, Yersinia)
3
,Ontwijking immuunrespons
Uitschakeling werking fagocyten op 3 manieren:
1. VERHINDERING van fagocytose
a. Door aanwezigheid van kapsel
b. Door binding fimbriae aan celloppervlak fagocyten
2. DESTRUCTIE van fagocyten
a. Productie (hemo)lysine → °poriën/schade in membraan gastheercellen → lyse
b. Inductie afbraak lysosomen → lyse fagocyten
3. OVERLEVING in macrofagen
a. Preventie fusie fagosoom met lysosoom
b. Overleving in fagolysosoom
c. Vrijzetting uit fagolysosoom en overleving in cytoplasma
Toxines
• Aanwezigheid van endotoxines:
= lipide A van LPS (Gram-)
o Celgebonden (endo) + vrij endotoxine (na lyse bact)
o Toxisch effect gepaard met:
▪ Schade aan endotheel BV
▪ Binding mononucleaire fagocyten → vrijzetting immuunmodulerende
cytokines met inflammatie, koorts ev. Septische shock tot gevolg
▪ °bloedklonters (trombose) + bloedingen (hemorragie) op andere plaatsen
ev. Dodelijk
• Productie van exotoxine:
=gesecreteerd toxine (exo)
o Uniek: in structuur tov andere toxines
o effect zeer variabel: diarree, koorts, bloedvergiftiging (sepsis), verlamming,…
o ev. Migratie v infectie naar andere plaats
• indeling obv EFFECT
o enterotoxines: effect op GI stelsel
o neurotoxines: effect op doorgeven zenuwimpulsen
o cytotoxines: celdood door inhibitie proteïnesynthese of verstoring membranen
o pyrogene toxines: vrijzetting cytokines met koorts of sepsis tot gevolg
• indeling obv STRUCTUUR en WERKING
o AB-toxines: bestaan uit subeenheden
▪ B-gedeelte: ligand voor cellulaire receptor
▪ A-gedeelte: toxisch na vrijzetting in cytoplasma bv difterietoxine
o Superantigenen
▪ Vormen ‘directe’ brug tss MHC II complex Ag-presenterende cellen en T-
celreceptoren
▪ Geen Ag-herkenning vereist
▪ Niet-specifieke activatie van 20% T-cellen met vrijzetting van grote hoev
cytokines bv TSST-1 S.aureus
o Porievormende toxines
▪ Vorming v poriën doorheen membraan
Biofilmvorming
• Laag (micro-)organismen vastgehecht op leven of dood substraat en/of aan elkaar
• (micro-)organismen ingebed in zelfgeproduceerde EPS-laag
• Sessiele levenswijze: alomtegenwoordig in omgeving en in/op levende wezens
• Meestal meerdere, soms 1 species
• Sessiele cellen sterk van plaktonische cellen
4
, • Quorum sensing: belangrijk in genregulatie
• Verschillende stadia:
1) Adhesie → vasthechting aan substraat
2) Accumulatie → microbiële groei, cel-celadhesie, EPS-productie
3) Maturatie → vorming 3D-structuur met intern transport
4) Verspreiding
• Virulentie;
o Veel infecties
o Virulentiegenen geactiveerd door QS
o Sessiele cellen ingebed in EPS vertonen vaak:
▪ antibioticumresistentie
▪ resistentie tegen immuunrespons
Andere virulentiemechanismen
• Plasmiden: drager v antibioticumresistentie- of toxinegenen
• Sideroforen
• Beweeglijkheid
• …
H9: BACTERIËN/INFECTIES GERELATEERD MET DE HUID
De huid als habitat
Huid
• Barrière tegen indringing micro-organismen
• Epidermis: dunne, harde, waterdichte laag van dode, keratinebevattende cellen
• Vijandig milieu voor micro-organismen
o Relatief droog
o Inhiberende werking van vetzuren (talgklieren)
o Hogere zoutconcentratie (zweet-en talgklieren)
o Lysozym (o.m. tranen)
Huidmicrobiota
• Aangepast aan ongunstige omstandigheden
• Sebum, zweet: leveren nutriënten en vochtigheid
• Voorkomt ec. Kolonisatie pathogene bact
• Meer kolonisatie op vochtige plaatsen (bv. Oksel, lies)
• Vnl Gram+, zouttolerante bact
o Vnl coagulase-negatieve Staphylococcus spp.
o Staphylococcus aureus: minder algemeen
o Propionibact: produceren vluchtige vetzuren
o Streptococcus spp.: eerder transiënt wegens toxiciteit vluchtige vetzuren
o …
Infecties
• Disruptie huidbarrière:
o Door langdurige vochtigheid: aantasting v keratinelaag
o Door wonde
o Door insectenbeet
5
, • Infecties:
o Lokale infectie vd huid
o Mogelijke invasieve infectie wegens wegvallen huidbarrière
o Ev. Hematogene verspreiding van pathogeen in lichaam
Staphylococcus aureus
Staphylococci:
• Gram+ coccen, groepering in trosjes
• 2 groepen obv coagulase (zet fibrinogeen om tot fibrine)
o Coagulase-positieve staphylococcus aureus
o Coagulase-negatieve staphylococci (oa S. Epidermidis)
Staphylocccus aureus
• Op huid en slijmvliezen
• Overdracht via direct contact of voorwerpen
• Ev. Vorming van goudgeel pigment (‘aureus’)
VIRULENTIEFACTOREN
• Structurele componenten
o Clumping factor (celgebonden coagulase)
▪ Omgeeft bacteriële cel met fibrinelaag
▪ → celaggregatie
▪ → bescherming tegen fagocytose
o Proteïne A
▪ Bindt IgG’s via niet-specifiek Fc-deel
▪ → verhindering opsonisatie
• Proteïne A-negatief: opsonisatie
• proteÏne B-positief: geen opsonisatie
• Enzymen
o Coagulase (gesecreteerd): verhindering fagocytose
o Katalase: bescherming tegen H2O2 > eigen metabolisme of > fagocyten (itt
streptococci!)
o spreidingsfactoren: oa nuclease, hyaluronidase,…
o Stafylokinase (QS-gereguleerde spreidingsfactor)
▪ Omzetting plasminogeen tot plasmine: afbraa fibrineklonters → verspreiding
(-lactamase: inactiveert penicilline)
o Wisselwerking coagulase/stafylokinase:
Finbrinogeen --------> fibrine ----------> fibrine-netwerk
Plasminogeen -------->plasmine
Fibrine-degradatie
• Toxines
o Cytolytische enzymen, o.m.:
▪ -toxine Porievormende toxines
▪ Leukotoxines
▪ -toxine
o Exfoliatieve toxines A en B
o ‘Toxic shock’-syndroom toxine-1
o Enterotoxines (>20)
6
, -toxine (of -hemolysine)
o Vormt heptameer
o Integreert in celmembraan → vorming porie
o Snelle efflux K+, inlfux Na+/Ca+ en andere moleculen
o Verstoring osmotische balans → cellyse/celdood
Leukotoxines
o O.m. -hemolysine en Panton-Valentine leukocidine (VPL)
o Bicomponent toxines (geen AB-toxines)
o Oligomerisatie → vorming membraanporie → verhoogde permeabiliteit kationen,
osmotische instabiliteit
o Superantigenactiviteit
o PVL: gecodeerd op profaag!
-toxine
o Ook sphingomyelinase C genaamd: hydrolyse van sphingomyeline en lysofosfatidylcholine
o Toxisch voor allerlei cellen
o → weefselschade, uidinfecties
Exfoliatieve toxines (ET) A en B
o Serineproteasen: afbraak desmogleïne-1 → vernietiging desmosomen in epidermis
o Resulteert in loslaten van epidermis (→ SSSS)
‘Toxic shock’-syndroom toxine (TSST)-1
o Superantigen
o Hitte- en proteolyse-resistent
(→TSS)
enterotoxines
o Superantigenen
o Hittestabiel tot 100°C voor 30 min.!
o Resistent tegen hydrolytische enzymen aanwezig in maag en jejunum
(→ voedselintoxicatie)
INFECTIES
• Huidinfecties → vaak met ettervorming
(-cytolytische toxines)
o Wondinfecties
o Folliculitis: infectie beperkt tot haarfollikel
o Furunkel: folliculitis uitgebreid naar weefsel rond follikel
o Karbonkel: samensmelting van meerdere furunkels
o Impetigo: oppervlakkige, uitbereidende infectie van vochtige huid (vnl bij kinderen
en zuigelingen)
o Bulleuze impetigo: met blaarvorming (vnl bij pasgeborenen)
o Cellulitis: ontsteking onderhuids bindweefsel
• Bacteriëmie:
o Via lokale ontsteking, chirurgische ingreep, langdurig gebruik intravasculaire
katheters,… → S. Aureus in bloed
→hematogene verspreiding mogelijk:
• Ev. Hevige immuunrespons → sepsis
• Ev. Metastatische abcessen thv:
o Hart: endocarditis
o Beenderen: osteomyelitis
o Gewrichten: septische artritis
o …
7
