Infektion
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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 Proteinenführt 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 testÜberprüfung der BCG Schutzimpfung Lepromin Test: Nachweis der Lepra Danke für Ihre Aufmerksamkeit !
