Infektion

Semmelweis Universität
Institute für Medizinische Mikrobiologie
Wechselbeziehung zwischen
Parasit und Wirtorganismus
Infektion, Pathogenität, Virulenz
Dr. Bela Kocsis
[email protected]
Homepage: mikrobiologia.sote.hu
2014.09.16.
Gast – Wirt Beziehungen
Gast = Mikroorganismus
Bakterien, Pilzen, Viren usw.
Bakterien
Pilz
Wirt = Makroorganismus
Mensch
Virus
Plasmodium bei Mücke
– Malaria Erreger
Helminthen
http://healthdisorders.blogspot.hu/2010/11/purpose
-of-11-human-body-system.html
Typische Formen des
Zusammenlebens
Symbiose = Mikroorganismus ist Symbiont.
Wirt und Symbiont sind einander nützlich
Kommensalismus = Mikroorganismus ist Kommensale,
lebt in enger Verbindung mit dem Wirt, ohne ihn
zuschädigen
Symbionten und Kommensalen besiedeln Haut und
Schleimhäute: Normal Flora = Standortflora
Kolonisation: kein Eindringen ins Gewebe
Symbionten und Kommensalen I.
Haut Bakterielle Normalflora
Koagulase negative Staphylokokken
Stapylococcus epidermidis
Staphylococcus capitis
Staphylococcus saprophyticus
Propionibacterium
Corynebacterium
Bacteroides
Hemmen die Pathogen Adhaesion
Symbionten und Kommensalen II.
Dickdarm Bakterielle Normalflore: 1012 Bakterien
Bakteroides, Bifidobakterium, Enterobacteriaceae (E. coli),
Enterokokken usw.
Vitamin Bildung B12, K-vitamin, Thyamin, Riboflavin,
CO2 Bildung für Peristaltika und Verdauung
Zellulose Spaltung
Detoxifizierung von Xenobiotika
Immunmodulator
Hemmen die Pathogen Adhaesion
Darm Bakterielle
Normalflora
Symbionten und Kommensalen III.
Mundhöle und Rachen Normalflora
Orale Streptokokken / Vergrünende Streptokokken
Streptococcus mutans
Streptococcus mitis
Streptoccus sanguis
Streptococcus salivarius
Neisseria sicca,
Nesseria pharyngitidis
Corynebacterium jeikenum
Corynebacterium striatum
Candida (Pilz)
Hemmen die Pathogen Adhaesion
Symbionten und Kommensalen IV.
Vagina Normalflora (Döderlein flora)
Lactobacillus acidophilikus säures pH Wert
Laktobazillen
Hemmen die Pathogen Adhaesion
Epithelzell
Parasitismus = Mikroorganismus schädigt den
Wirt
Pathogenen vermehren sich im Gewebe mit
Virulenzfaktoren
Pathogenität: bedeutet die Fähigkeit einer Keimart bei
bestimmten Wirtspezies Krankheit auszulösen.
Spezieseigenschaft-Genetischfixierte Eigenschaft
Virulenz ist die Grad der Pathogenität
Stammeseigenschaft (Eigenschafteiner Population)
Extremhohen Virulenz
Virulenzverlust (Avirulenz)
Virulenz ist messbar
Dosis letalis = DL50 = Keimzahl, die 50% der
Versuchstiere tötet
zB.: 102: vollvirulent  Shigella
zB.: 105: schwachvirulent  Salmonella
Pathogenität-Virulenz
Fakultative pathogene Erreger
Opportunistische pathogene Erreger
Obligate pathogene Erreger
Fakultative pathogene Erreger
Mitglied der physiologischen Kolonisationsflora
 Infektionsbegünstigende Faktoren müssen
vorliegen
zB: E. coli gehört zu Darm Normalflora
kolonosiern an der Harnwegen und führt zum
Infektion
Beispiele für Infektionsbegünstigende
Faktoren
Grundleiden
Diabetesmellitus
Alkoholismus
Harnwegsobstruktionen
Ärztliche diagnostische und Therapeutische
Eingriffe Operationen (Zahnärtzliche Eingriffe)
Haut-und Schleimhautdefekte
Dauerkatheter
Fakultative pathogene Erreger
Mundhöle Normalflora Bakterien 
Bakteraemia durch Operation führt zum
Endokarditis lenta
Durch Kanül dringen die Haut
die Normalflora Bakterien
Diabetes Fuß Im Geschwür
Mischinfektion (anaerob und aerob Bakterien)
Opportunistische pathogene
Erreger
Opportunistische pathogene hervorrufen Infektionen nur in
Immundefiziente /Immunschwäche Patienten
zB: Pseudomonas in Beatmungsystem Pneumonia
Zytomegalo Virus Infektion in Transplantation
Pseudomonas und Acinetobacter Infektion in Verbrennungskrankheit
Verbrennungskrankheit
Beatmungsystem Pneumonia
Beispiele für Infektionsbegünstigende
Faktoren
Immundefekte Angeborenes Fehlen
(Stammzellen, T-und B-System, Phagozytosefunktion,
Komplementsystem)
Erworbene Immunmangelzustände
Unterernährung, Krankheitendes Lymphoidsystems, Radiotherapie,
radioaktive Bestrahlung,
Medikamenten: Zytostatica, Kortikosteroide
Transplantation
HIV Infektion  AIDS Patienten
Physiologische Immunmangelzustände
Neugeborene, Alte, Schwangere
Obligat pathogene Erreger
Obligat pathogene Erreger-Gehören nicht zur Normalflora
Können unabhängig von der Abwehrlagedes Wirtes eine
Infektion hervorrufen• Eliminierung!
• Nosokomial Stamme !  multiresistente
Eigenschaften von Mikroorganismenals Erregervon
Infektionskrankheiten
Adhäsionsvermögen (Haftung an Zellen)
Penetrationsvermögen (Eindringen in Zellen, Bindegewebe)
Invasionsvermögen/ Invasivität
(Vermehrung und Ausbreitung)-Antiphagozytären
Mechanismen
Schädlichkeit Toxinbildungsvermögen-Zell-und
Gewebsschädigung-Indirekte Schädigungen
Virulenzfaktoren
Biofilm Bildung, Dental plaque
Strukturen der Bakterien
obligatorische Zellstrukturen
zusätzliche Zellstrukturen
Geißel
Zytoplasma Membrane
Zytoplasma
30s und 50s
Ribosomen
Untereinheiten
Zirkular und superhelikal
DNA
Virulenzfaktoren bei Bakterien
NICHT TOXISCHE
Substanzen auf der Oberfläche
extrazelluläre Enzymen
TOXISCHE
Bakterielle Toxinen
Exotoxine
Endotoxin = LPS= lipopolysaccharide
Substanzen an der Oberfläche
Geißeln Fimbrien
Glycocalyx Kapseln
Protein A und Protein M
Fibrin-, Fibrinogen-, Fibronektin-Kollagen-,
Elastin-, Laminin-, Lektin bindende Proteine
Adhäsion/Adherenz
Antiphagozytose
MIMIKRI
Geißel und Fimbriae
Geißel: Eiweiß chemische Struktur, für Bewegung
zB: Harnwegsinfektion Erregern
monotrich begeißelt :
Vibrio cholerae
peritrich begeißelt :
Proteus vulgaris
Fimbria: Eiweiß chemische Struktur
für Adhaesion
zB: Neisseria gonorrhoeae
lophotrich begeißelt :
Pseudomonas aeruginosa
Kapsel
Polysaccharide chemische Strukture
Antiphagozytär Schützt gegen die Fagozyten
Adhesion Bindung an die Organe
zB: alle Meningitis Erregern haben Kapsel
Antigen: K- Antigen
Ausnahemen :
Bacillus anthracis : D-glutaminsäure (Polypeptide)
Streptococcus pyogenes: Hyaluronsäure (Bindegewebe!)
Extrazelluläre Enzyme
Hyaluronidase
Kollagenase
Streptokinase (Fibrinolysin)
Koagulase
Protease
Hämolysin
Leukozidin
Invasivität
Antiphagozytose
Bakterielle Toxine - Exotoxinen
Membranschädigende
Extrazellulärwirkende
Intrazellulärwirkende
AB Toxine
Superantigene
Zytokin Überproduktion
Membranschädigende Exotoxin
Clostridium
perfringens
Membranschädigende Exotoxin
Staphylococcus
aureus
Intrazellulärwirkende –
AB Exotoxine
Protein Synthese hemmende Toxinen
Corynebakterium
diphtheriae
Intrazellulärwirkende –
AB Exotoxine
Vibrio cholerae
Neurotoxinen
Superantigen
Staphylococcus aureus Keime bildene TSST toxin
Superantigen wirkt durch stimulierung derT Helper Zellen
unabhängig von Antigenspezifität
stark Zytokin produktion von TNF-β, IFN-γ, IL-2  führt
zum Shocksyndrome
Zytotoxinen
Streptococcus pneumoniae
Keime bildene Hemolizin
Alfa-haemolyse: grünlich
teilweise Hemolizis
Hemolizin der Bakterien
baut Hemoglobin bis verdoglobin ab.
Staphylococcus aures Keime bildene
Hemolizin und Leukocidin
Leukozidin zerstört die Leukozyten
Beta-haemolyse: durch sichtig,
vollstandig Hemolizis
Hemolizin der Bakterien völlig baut
Hemoglobin ab.
Endotoxin
Endotoxic Shock
Rezeptor für LPS Moleküle is Toll-Like Rezeptor 4 (TLR-4)
Dosis letalis minima= DLM
• Die geringste Toxinmenge, die nach
parenteraler Injektione in Versuchstier von
Bestimmten Gewicht nach festgesetzter Zeit
tötet.
z.B. Tetanustoxin
DLM = 1 ng/kg (Mäuse)
Infektion
Eindringen und Vermehren die Mikroorganismen
(Gast) in Macroorganismus (Wirt)
Erreger
Wirtorganismus
Keimzahl
Virulenz
Abwehrreaktionen
(spezifisch und nicht spezifisch)
Infektion
1. Eindringen
2. Ansiedlung und Vermehrung
3. Ausbreitung
4. Verlaufsformen
5. Ausscheidung
Infektion - Eindringen
1. Eindringen der Mikroorganismus in den Wirtsorganismus
(aus einer Infektionsquelle, durch ein Übertragungsweg)
Adherenz und Penetration!
Eintrittspforte:
Haut durch Verletzungen
mit Hilfe von Arthropoden
Schleimhäute durch Verletzungen / Operation
Atemweg durch Tröpfcheninfektion
Direkt Kontakt oder Lebensmittel Intoxikation
Infektion - Vermehrung
2. Ansiedlung und Vermehrung in der Nähe der Eintrittspforte
Lokalisierte Infektionen
z.B. Warzen, Dermatomykose
Infektion - Ausbreitung
3. Ausbreitung– entfernt von Eintrittspforte
Generalisierte Infektion
(Lymphogeneund/oder Hämatogene
Ausbreitung)
Gasbrand bei Clostridium
perfringens
Erysipel bei
Streptococcus
pyogenes
Haut Anthrax bei
Bacillus anthracis
Infektion – Ausbreitung
Bakteraemia
Viraemia
Parasitaemia
Fungaemia
Toxaemia
Erregern befinden sich
im Blutgefäße (Kreislauf)
SEPSIS = Infektion + SIRS
(SIRS = Systemic Inflammatory Response Syndrome)
Erreger
Nachweis aus
dem Blut
Infektion - Ausbreitung
Sepsis = Infektion + SIRS
SIRS = Systemic Inflammatory Response Syndrome
1. Körpertemperatur: >38oC oder < 36oC
2. Tachykardia: > 90/min
3. Tachypnoe: > 20/min oder Pa CO2= 4.3kPa
4. Leukozyta Zahl: > 12x109/Liter oder < 4x109/Liter oder
10% der Zellen in Bandform
Schwere Sepsis= Hypoperfusion der Organe und Hypotensio
Infektion - Verlaufsformen
4)
A) Symptomlos:
a) Subklinische= stumme= inapparente Infektion
(Erreger wird schnell eliminiert)
b) Latente Infektion zB: Herpes Virus Infektion
B) Manifeste Infektionskrankheit
(akute, chronische) (Erreger persistiert)
Inkubationszeit:symptomfreie Zeit zwischen Infektion und dem klinischen
Ausbruchder Krankheit
zB: Hepatitis B Infektion
Heilung GESUND –TOD
Infektion - Ausscheidung
5. Ausscheidung der Mikroorganismen
Sekreten Exkreten
Ausscheider – Inkubationsausscheider
-Dauerausscheider
(Symptomlose!)
Ansteckende(kontagiöse) Infektionen
(Ausscheidung, Übertragung)
Nicht ansteckende Infektionen–keine Übertragung
Infektionsquelle
EXOGENE
Kranke
Infizierte
Ausscheider
Unbelebten Substanzen, Gegenstände, Trinkwasser, Lebensmittel
ENDOGENE Normalflora (Mund-, Darm-, Haut-, Vaginalflora)
KommensaleKeime
ERREGERRESERVOIR
in welchen sich der Erreger dauernd aufhält (Menschen, Tiere,
Erdboden)
Übertragungweg
Berührung– Kontakt Infektion
Direkt
Indirekt (Kontaminierte Gegenstände)
Übertragungweg
Mit Hilfe eines Transportmittels
Kontaminiertes Wasser, Nahrungsmittel
Alimentär/oral Infektion. Schmierinfektion
Kolera
Salmonella
Übertragungweg
Luftströmung – Husten, Niesen, Sprechen
AerogenInfektion, Tröpfcheninfektion
Inlfuenza, Streptococcus pnuemonaie, Tuberkulose
Übertragungweg
Durch Vektoren –blutsaugende Insekten und Milben
z.B. Läuse, Flöhe, Fliegen, Mücken, Zecke
Arthropode –Wirt–Arthropode
(direkt perkutaneÜbertragung)
Malaria, Leishmania, Trypanosoma
Übertragungweg
Diaplazentare Übertragung– konnataleInfektion
Diaplazentare: Syphilis, HBV, HCV,
Konnatale:
Neisseria gonorrhoeae,
Streptococcus agalactiae
Übertragungweg
STD = Geschlechtskrankheiten
Bakterielle Infektionen
Treponema pallidusm ssp. Pallidum Syphilis
Neisseria gonorrhoeae
Haemophylus ducrey
Viren: HIV, HBV, HCV
Protozoen: Trichomonas vaginalis
Übertragungweg
iatrogene, nosokomiale
Infektion von Blut, Plasma,
Gebrauch unzureichend sterilizierte
Instrumente,
Katheter, Kanül
Injektionsbestecke
Multiresistente Keime
MRSA
HCV, CMV
Infektabwehr
Nicht spezifische Faktoren
Spezifische Faktoren
1. Mechanische
Peristaltika
Harnstrom
2. Humorale
Komplementsystem  Effektor
3. Zelluläre
Fagozyten,
Makrofagen
NK Zellen
Humorale: Antikörper
IgM, IgG, IgE, IgA
Zelluläre
Zytotoxische T Lymfozyten  Effektor
Effektor
Normalflora Bakterien
Nicht spezifische Faktoren
Eliminierung der Krankheiterreger
Bakterium
Humorale:
Infektabwehr–Antikörper, Komplementsystem, Phagozyten
Lysis
Phagozytose
Toxin Neutralisation
Zelluläre Infektabwehr–Fakultativintrazelluläre z.B.
Mykobakterium
Abtötung durch aktivierte Makrophagen (IFNγ, Zytokine)
Eliminierung der Krankheiterreger
Protozooen
Humorale Infektabwehr–Antikörper, Komplementsystem,
Phagozyten
Lysis
Phagozytose
Neutralisation (Hemmungvon Adsorption)
Zelluläre Infektabwehr–Fakultativintrazelluläre z.B. Toxoplasma
• Abtötung durch aktivierte Makrophagen (IFNγ, Zytokine)
Eliminierung der Krankheiterreger
Helminthen
Beschädigung der Helminthen durch ADCC
ADCC = Antikörper Dependente Zell Zytotoxizität
Eliminierung der Krankheiterreger
Virus
1. Virion
Keine Hülle+ AK Phagozytose
Hülle + AK  Lysis
2. Virusinfizierte Zellen
+ AK + Komplement  Lysis
+ AK + Komplement  Phagocytose
+ AK + NK-Zelle ADCC
Strategien der Erregern gegen
spezifische Infektabwehr
1. Molekuläre Mimikry
S. pyogenes – Hialuronsäure Kapsel
S. aureus – Protein A, „Fibrinmantel” und Koagulase Enzym
2. Immunsuppression
S. pyogenes, P. aeruginosa,
B. pertussis, Morbilli, HIV
3. Antigenvariation
Borrelia, Influenzavirus,
Trypanosoma
Strategien der Erregern gegen
spezifische Infektabwehr
Staphylococcus aureus
Immunglobulin mit Fc Teil
Bindung zu dem Protein A
Koagulase Enzym –
gerinnt Blut um der
Zellen
Mimikry
Immunantwort
Antigen Eliminierung
Konsequenzene
Vorteilhaft
Immunität:
Natürliches
Erworbene
Schädlich
Überempfindlichkeit Reaktionen
Typ 1., 2., 3., 4.
ImmunantwortErworbene Immunität
Aktiv Immunität
Passiv Immunität
Memorie Zell Bildung
IgG durch Plazenta
Schutzimpfungen
IgA durch Muttermilch
Künstliche: Aktive Immunisierung
Künstliche: Passive Immunisierung
Mit Antikörper
Immunserum der Tiren
Immunglobulinen der Menschen
Schnell und kurze Wirkung,
kein Memorie
zB: Antitoxine
Mit Inaktivierte Impstoffe,
abgetötete Mikroorganismen: Vibrio cholerae
Mit subzellulare Fragmente
Kapsel Polysaccharide: Haemophilus influenzae b
Toxoid – inaktive Exotoxin: Di-Te
Lebend Impstoff - attenuierte Mikroorganismen
BCG- gegen Mykobakterium tuberkulose
Langsam und langere Wirkung
Ziel: Therapy oder Profilaxe
Überempfindlichkeit Reaktion Typ 1
Allergie, Sofort Typ
Lokale Reacktion auf der Haut und Schleimhaut
Generalisation: Anaphylaxie und Shock
IgE Immunglobuline und
Eosinophile Granulozyten
Allergene:
Tierserum, Tierhaar
Pollene, Staub,
Penicillin
Lebensmittel
Metall, Heu
Bakterien, Parasiten, Pilzen
Allergie
Überempfindlichkeit Reaktion Typ 2
1: Rh Imkompatibilität
2: akutes rheumatisches Fieber
Antikörper gegen Streptpcoccus
pyogenes M Protein
Kreutzreagieren mit Sarkolemma
Proteinenführt zum Endokarditis
Überempfindlichkeit Reaktion Typ 3
Antigen + Antikörper Immunkomplex
Komplement Aktivierung
Entzündung
Akut Glomerulonephritis in
rheumatisches Fieber
Überempfindlichkeit Reaktion Typ 4
Spät Typ,
Zellvermittelt Überempfindlichkeit Reaktion
Tuberkulose Granulome Bildung
durch T- lymphozyten und
Makrophagen
Diagnostische Haut Test: zB:
Mantoux testÜberprüfung der BCG
Schutzimpfung
Lepromin Test: Nachweis der Lepra
Danke für Ihre Aufmerksamkeit !