Mikroorganismus a makroorganismus
Vztah mezi mikrobem a makroorganismem je velmi složitý a vstupují do něho na jedné straně vlastnosti mikroba (zejména jeho kontagiozita, invazivita a toxicita) a na straně druhé vlastnosti makroorganismu - hostitele (především pak jeho imunitním systémem a obranyschopností obecně). Zjednodušeně lze říci, že se jedná o vztah mezi virulencí mikroba a vnímavostí hostitele.
Základní pojmy
•Parazitismus - obecně stav, kdy mikroby přežívají a množí se v hostiteli
•Virulence - míra schopnosti mikroba vyvolat patogenní efekt v hostiteli
•Vnímavost - schopnost hostitele přijmout mikroba, dána zpravidla přítomností specifických vazebných receptorů
•Permisivita - schopnost hostitele (jeho buněk) umožnit množení mikroba (viru)
•Patogenita - schopnost vyvolat za určitých podmínek onemocnění. Mikroby mající tuto schopnost poté označujeme jako patogenní.
•Komensalismus - stav, kdy mikrob využívá složek hostitele, ale nijak ho nepoškozuje
•Symbióza - oboustranně prospěšný vztah mezi hostitelem a mikrobem (Escherichia coli a Bacteroides spp. ve střevě člověka či tzv. běžnou mikroflóru kůže a sliznic)
•Oportunní patogen - mikrob, který za běžného stavu makroorganismu (zejména imunokompetence hostitele) není patogení (tj.symbiont, komenzál). Za stavu snížené obranyschopnosti však tyto mikroby mohou vyvolat onemocnění (E. coli)
•Primární patogen - mikrob, který je schopen vyvolat onemocnění u zdravého jedince hostitele
•Kontagiozita - přenosnost, vyjadřuje úspěšnost mikroba v přenosu na nového hostitele. Závisí na způsobu a množství vylučování z primárního hostitele, na tzv. infekční dávce (tj. počtu mikrobů nutných k vyvolání infekce), rezistenci mikroba v prostředí a chování hostitele
Vlastnosti mikroba
•Virulence - dána jednak invazivitou a/nebo toxigenitou. Schopnost či míra virulence je dána na genetickém podkladě a může se lišit i mezi jednotlivými kmeny jednoho druhu (Typické je to u E. coli - kdy máme kmeny této bakterie od neinfekčních, přes enteropatogenní (O 55,111 aj.), či enterotoxigenní (cholera like toxigenní) až po enteroinvazivní (O 124) a enterohehorrhagické (shigella like toxigenní, O 157:H7). Vysoce virulentní kmeny = nízká infekční dávku.
Ovlivnění virulence - virulence lze jednak ovlivnit pomocí tzv. genových manipulací, nebo na podkladě pasážování (pokud použijeme př. neimunního jedince či vhodných podmínek zvýšíme tím virulenci (adaptací mikroba na hostitele), pokud kultivujeme mikroba na chudých zejména umělých půdách či za nevhodných podmínek (př. teplotních) snížíme tím virulenci viru (př. ztráta pouzder bakterií, termolabilní kmeny)
Vlastnosti mikroba
•Invazivita - je schopnost mikroba pronikat do hostitele. Je dána adherencí (tj. schopností přilnout na povrch, sliznice, epitely), schopností penetrace (proniknutí) do vnitřního prostředí hostitele, schopnosti množení se v místě adherence a ve vnitřním prostředí hostitele, schopností šíření se uvnitř makroorganismu a v neposlední řadě schopností překonávat obranné mechanismy hostitele.
Vlastnosti mikroba
Ve vztahu mezi mikrobem a hostitelem hrají důležitou roli také další tři faktory: cesta přenosu, tzv. brána vstupu mikroba a jeho tzv. tropismus.
Brána vstupu - liší se u jednotlivých mikrobů a je pro ně specifická, úzce souvisí s adherencí a kontagiozitou. Mezi nejčastější vstupní brány infekcí patří zejména sliznice (respirační, gastrointestinální a urogenitální trakt) a kůže. Pokud se mikrob dostane do těla neobvyklou cestou, mnohdy nedojde k nákaze , nebo je třeba mnohem vyšší infekční dávky (př. chybění receptorů)
Cesta přenosu - vyjadřuje způsob, jakým je mikrob přenášen mezi hostiteli.
ØPřímý přenos - mikrob vyžaduje bezprostřední kontakt mezi hostiteli a to : přímým kontaktem (kůží, sliznicemi), kapénkovým přenosem (kapénkami obsahujícími patogen na sliznice), transplacentárně (z matky na plod)
ØNepřímý přenos - přenos mezi hostiteli je zprostředkován pomocí nějakého vektoru a to jak fyzikálního (kontaminovaný předmět, voda, potraviny), tak biologického (členovci, krví, transplantovaným orgánem)
Tropismus - udává afinitu mikroba k určité tkáni. Tato afinita je dána jednak přítomností specifických receptorů a jednak např. vhodným prostředím pro množení mikroba. Tropismus je zpravidla specifický pro daného mikroba. Tropismus je často shodný s branou vstupu, ale v žádném případě se nejedná o to samé (viz. např. herpetické viry se do těla dostávají často traktem respiračním, ale určitě se nejedná o respirační viry (mají tropismus na nervový či lymfatický systém.)
Toxigenita/toxicita - vyjadřuje schopnost mikroba poškodit svého hostitele. K poškození makroorganismu může dojít třemi, respektive dvěma způsoby :
- Přímým účinkem mikroba
- Tvorbou mikrobiálních toxinů
- Reakcí hostitele na mikroba
Toxicita - Přímý účinek mikroba na hostitele
vBuněčná smrt - některé mikroby mají schopnost vyvolat lýzu buňky (např. bakterie Clostridiumperfringens tvorbou lecithinázy, lytické viry) nebo aktivovat apoptózu (tj. programovanou smrt buňky, např. shigelly, HSV)
vMechanické příčiny - tato schopnost je nejvíce patrná a známá v parazitologii (při masivním pomnožení škrkavek ve střevě dítěte, může dojít až k jeho obstrukci, také tkáňové cysty mají schopnost útlaku okolní tkáně), ale i v mykologii (masivní růst Pneumocystis jiroveci zapříčiňuje obstrukci plicních alveolů)
Toxicita - Reakce hostitele na mikroba
vZánětlivou reakcí - hostitel reaguje na přítomnost mikroba tzv. zánětlivou reakcí, což je soubor obranných reakcí makroorganismu. Z nich zejména vznik edému okolní tkáně může zapříčinit poškození až smrt (př. při infekci CNS hostitele hubí zpravidla otok mozku, taktéž při infekci Haemophilus influenzae typem b dochází ke smrtícímu otoku epiglottis).
vImunologickou přecitlivělostí - je dána tzv. "přestřelením" imunitního systému. (př. anafylaktická reakce při prasknutí hydatidosní cysty (reakce I. typu), cytotoxická reakce protilátek proti hepatocytům při infekci VHB (reakce II. typu)
Toxicita - Tvorba toxinů
Tvorba toxinů není pouze doménou bakterií, ale toxiny jsou známy např. také v mykologii (aflatoxin u Aspergillus flavus), parazitologii (enterotoxin Entamoeba histolytica). Stále však platí klasické dělení na exotoxiny (mikrobiální proteiny (termolabilita) zpravidla secernované extracelulárně do okolí) a endotoxiny (nejčastěji lipopolysacharidy (termostabilita), vždy jsou součástí stěny mikroba a uvolní se při jeho rozpadu)
Endotoxin
•Lipopolysacharid G - bakterií - má celkem uniformní stavbu, která se skládá z celkem tří částí : lipid A (ukotven v zevní membráně, zodpovědný za toxickou aktivitu), střední (dřeňová) polysacharidová část (kovalentně vázaná na lipid A), zevní polysacharid (specifický O antigen, obsahuje antigenní determinanty, vyčnívá z bakterie)
•Teichoová kyselina a fragmenty peptidoglykanů u G + bakterií mají obdobné účinky jako endotoxin G - bakterií
Endotoxin je nesmírně účinná imunogenní látka. Již v nepatrných koncentracích (ng) vyvolává odezvu organismu ve formě zvýšení teploty (působí tedy jako tzv. pyrogen). Při vyšších koncentracích pak celkovou zánětlivou reakci až po velice nebezpečný tzv. endotoxický šok (poškození mikrocirkulace s disseminovanou intravaskulární koagulací), který ohrožuje na životě.
Exotoxin
Je velmi zajímavé, že geny pro tvorbu exotoxinu (což je zpravidla vysokomolekulární látka bílkovinné povahy) jsou dosti často tvořené extranukleárním genomem uloženým v plasmidech (enterotoxin E. coli) či v tzv. temperovaných bakteriofázích (difterický či spálový toxin). Důležitou vlastností exotoxinu je, že na rozdíl od endotoxinu lze z něho připravit tzv. toxoidy.
Při výrobě toxoidů chceme docílit vymizení toxicity při zachování antigenity. Provádí se tak např. působením formalinu při 30 - 40 °C po dobu 3 - 6 týdnů. Takto vyrobené toxoidy (anatoxiny) poté slouží k aktivní imunizaci proti chorobám, které vyvolávají (týká se zejména tetonotoxinu, botulotoxinu či difterotoxinu). Pokud se toxin či toxoid podá zvířeti, to vytvoří tzv. antitoxin, tj. protilátku proti antigenní determinantě toxinu, který je pak využíván jako antidotum při otravě daným toxinem.
ØPrůnikové faktory - jedná se o nesmírně účinné hydrolytické enzymy rozrušující mezibuněčnou hmotu, čímž umožňují bakteriím průnik tkáněmi a získávání živin a energie. Přeborníkem v tvorbě těchto faktorů je bezesporu Streptococcuspyogenes, který tvoří hyaluronidazu (rozpouští mezibuněčný tmel), DN-azu (štěpí DNA, čímž snižuje tvorbu hnisu) a streptokinázu (s fibrinolytickým účinkem). Obdobně fungují i elastazy a kolagenazy produkované klostridiemi a pseudomonádami.
ØLyziny - sem patří další velká skupina exotoxinů, které způsobují rozrušení membrán buněk a buněčných struktur hostitele. Lze je rozdělit na dvě podskupiny :
ØFosfolipázy - (lecithinasa (fosfolipáza C) bakterie Clostridium perfringens či sfingomyelináza (β - hemolyzin) bakterie Staphylococcus aureus
ØPoriny - (α - toxin St. aureus, či streptolysin O Str. pyogenes)
ØToxiny brzdící tvorbu proteinů - Po vstupu do buňky působí přes její vlastní enzymy zábranu proteosyntézy (např. difterotoxin, shigatoxin)
ØFarmakologicky účinné toxiny - jsou to takové exotoxiny, které přímo buňku nezabíjejí, ale narušují její funkce (např. choleratoxin (cholerový enterotoxin) bakterie Vibrio cholerae přes zvýšenou produkci cAMP, obdobně působí i termolabilní enterotoxin Escherichia coli či pertussový toxin Bordetella pertussis)
ØNeurotoxiny - patří sem jedny z netoxičtějších látek na zemi vůbec, a to toxiny působící na CNS, a to tetanospasmin (zapříčiňuje vznik nekontrolovatelných spasmů) a botulotoxin (způsobuje vznik obrn kosterního svalstva). Na příkladě botulotoxinu si můžeme ukázat nepředstavitelnou toxicitu tohoto jedu, neboť smrtelná dávka je několik pg/1kg, z čehož plyne fakt, že 100 g tohoto jedu ideálně rozptýleného do populace by stačilo na vyhubení celého lidstva !!
ØSuperantigeny - působí polyklonální aktivaci T- buněk imunitního systému (exfoliatin či toxin syndromu toxického šoku stafylokoků a pyrogenní toxiny streptokoků)
Makroorganismus
Makroorganismus reaguje na přítomnost mikroba obrannými reakcemi. Obrana hostitele je jednak nespecifická (tj. necílená, obecná,prvotní) a jednak specifická (cílená). Systém obrany hostitele před infekcí je však velmi složitý a svázaný, takže tyto dvě složky nelze od sebe zcela oddělit. Je-li tato obrana, zejména pak specifická, správně zacílena a dávkována, poskytuje makroorganismu ochranu, pokud tomu tak není, může způsobit závažné škody.
nic tady neni :)