Grundlagen der Physiologie

Grundlagen der
Physiologie
Humanpathogene
Mikroben und Viren
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© Heribert Cypionka
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Keimzahlen der menschlichen Bakterienflora
Körperteil
Anzahl
Bemerkung
Haut
Speichel
Zahn-Plaque
Magensaft
Dünndarm
Dickdarm
weibl. Genitaltrakt
102 - 104 cm -2
109 ml-1
1011 ml-1 70 % des Materials
102 ml-1 pH = 1.5
107 ml-1 100 m2
1011 ml-1
108 ml-1 pH = 3.5, 90 % Anaerobier,
auch Hefen, eventuell Protozoen
(siehe auch www.icbm.de/pmbio unter 'Click of the week')
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Resistenz
unspezifsch vorhandene Abwehrmechanismen
(z. B. Haut, Schleim, niedriger pH-Wert, Lysozym,
Eisenlimitierung)
Immunität
spezifische erworbene Mechanismen
(Antigen → Antikörper)
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Infektion
o Eindringen von Mikroben oder Viren in den Wirt,
z.T. in Zellen des Wirts
Entzündung
o Reaktionen des Wirts (nicht nur bei Infektionen)
z.B. Fieber, Apoptose (programmierter Zelltod), septischer
Schock
Pathogenität
o Leiden durch Infektion oder durch freigesetzte Toxine
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Pathogenitätsfaktoren (z.B. Salmonella)
o Krankheitserreger sind Spezialisten
o
o
o
o
o
o
Fimbrien: Anlagerung an Wirtszelle
Antigene an Geißeln & Zelloberfläche: hemmen Fresszellen
Endotoxin in der Lipopolysaccharidschicht: löst Fieber aus
Enterotoxin: löst Durchfall aus
Cytotoxin: hemmt Proteinsynthese der Wirtszelle
Virulenzplasmid: genetische Information für mehrere der
Faktoren
o Siderophore: gewinnen schwer verfügbares Eisen
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Vorgänge bei einer Ruhr-Infektion. Die Erreger durchwandern M-Zellen im Darmepithel und
werden von Makrophagen phagocytiert, können aber die Phagosomen auflösen, wodurch eine
Apoptose der Makrophagen ausgelöst wird. Durch dabei freigesetzte Cytokine angelockte
Granulocyten greifen ein, phagocytieren Shigellen, öffnen aber auch einen Weg zur
Penetration der Epithelzellen von hinten. Aufgenommene Shigellen können wiederum
Phagosomen lysieren und sich im Plasma der Epithelzellen vermehren
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Vorgänge bei der Vermehrung
des HI-Virus. (1) Anheftung an
CD4-Rezeptor, (2) Verschmelzen
mit Wirtszellenmembran, (3)
Freisetzung des Capsid-Inhalts, (4)
Umschreibung von RNA in DNA,
(5) Bildung des komplementären
DNA-Strangs, (6) Eindringen in
Zellkern, Integration in WirtsChromosom, (7) Transkription der
Virus-DNA als mRNA, (8)
Translation der Virusgene,
Verpackung der mRNA und
Proteine in Capsid, Einbau der
Glykoproteine in Membran, (9)
Freisetzung neuer Viren
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Pathogene Protozoen
o verursachen die viele der Todesfälle durch Infektionen unter den Menschen
o Malaria >100 Millionen Fälle pro Jahr, durch Plasmodien ausgelöst,
Übertragung durch Anopheles-Mücke, Befall von Leberzellen und roten
Blutkörperchen
o Schlafkrankheit wird von Trypanosomen, die extrazellulär im Blut leben
o Amöben-Ruhr durch Entamoeba histolytica hervorgerufen
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Pathogene Pilze und Algen
o nur etwa 100 von 120 000 Arten Krankheitserreger des Menschen
o oft opportunistische Sekundärinfektionen mit Hefen (z.B. Candida).
o Infektionen der Haut mit Pilzen (Dermatomykosen, z.B. Fußpilz)
o Allergien durch Pilzsporen
o Gefährlich vor allem Mykotoxine, z.B. von Aspergillus flavus beim
Wachstum auf Erdnüssen gebildete Aflatoxine oder Mutterkorn-Alkaloide, die
durch Claviceps purpurea gebildet werden
o Chrysochromulina spec. als Toxinbildner in Algenblüten
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Viroide und Prionen
o Viroide RNA-Stücke mit z.B nur 359 Nukleotiden → Pflanzenkrankheiten,
Viroid unter Absterben der Wirtszelle vermehrt
o BSE (bovine spongiform encephalitis), Traberkrankheit der Schafe (Scrapie),
Creutzfeldt-Jakob-Krankheit neuartiges Prinzip der Krankheitsübertragung
Prionenprotein kommt in gesunden Gehirnzellen vor, im pathogenen Fall →
veränderte Form, bringt als Effektor Gehirnzellen dazu, nun die veränderte Form
zu produzieren. Die wird nicht wie die normale Form in die Membran eingebaut
werden, sondern fällt, im Übermaß gebildet, im Cytoplasma aus
o keinerlei Nukleinsäuren an der Übertragung beteiligt - ein bisher in der
Biologie einzigartiger - und noch nicht zweifelsfrei geklärter- Fall.
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Bekämpfung von Infektionskrankheiten
o Nachweis des Erregers:
- Kochsche Postulate fordern: Erreger isolieren, auf gesunden Wirt übertragen,
dadurch Krankheit auslösen, Erreger reisolieren
- Zunehmend immunologisdcher und molekuarbiologische Methoden
o Viruserkrankungen: Immunsystem unterstützen, Impfen, Hemmung
viruspezifischer Enzyme (z.B. reverse Transkriptase, AZT)
o Bakterien: Hemmung Bakterien-spezifischer Enzyme, Auflösung von
Zellwänden, Antiobiotika (Resistenzprobleme durch horizontalen Transfer von
Resistenz-Plasmiden)
o Eukaryoten: nicht einfach zu bekämpfen
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