Mikroorganizma-çevre ilişkisi MİKROBİYOLOJİ DERSİ-1 Mikroorganizma-çevre ilişkisi 2016-2017, Bahar dönemi, Trakya Üniv Tıp Fak 6. Kurul, 21.02.2017 Neşe Akış, PhD, Tıbbi Mikrobiyoloji Anabilim Dalı akisn@trakya.edu.tr http://personel.trakya.edu.tr/akisn/#.WKr6DyjC7WU

Mikroorganizma-konak ilişkileri 1 Mikroorganizma-konak ilişkileri

MİKROPLARIMIZ= MİKROBİYOTA ÜYELERİ ve PATOJEN MİKROPLAR VİRÜSLERimiz (ve FAJLARımız) BAKTERİLERimiz ARKELERimiz MANTARLARımız PARAZİTLERimiz

İNSANA MİKROP BULAŞISI Damlacık bulaşısı Doğrudan temas Çevreden İnsandan Hayvandan bireye Artropod/ kemirgenle bulaşı Besin ve su ile bulaşı Doğarken Cinsel temas Fekal-oral bulaşı Doğrudan temas a) artropod↔artropod→insan b) aşağı omurgalı↔artropod→insan c) artropod↔insan a) artropod↔kemirgen→insan

MİKROP GİRİŞ YOLLARI Mukoz membranlar Deri Parenteral yol Solunum yolu Gastrointestinal yol Genitoüriner yol Konjüktiva Deri Parenteral yol

MİKROBİYAL Tropizm Mikropların konağa tutunması simbiyotik ilişkinin ön basamağıdır. Bunun için yüzeylerindeki konağı tanıma reseptörlerini kullanırlar ve tutunma hakkındaki kararlarını verirler. Tanımada konağın yumuşalığı, sıcaklığı, kokusu ve pH’ı birer etmendir. Konak, demir agregatları, kaya, bitki veya hayvan olabilir. Bir mikrop konağa tutunmaya karar verirse kendi yüzeyindeki yapışma molekülleri ile konaktaki özgül mikrop reseptörünü arar. Konağın mikrop reseptörlerine örnek olarak insan fibronektini, lenfosit yüzey proteini, vb, sayılabilir. Solucan ve böcekler ise yapışmak için emici ağızlarını veya güçlü bacaklarını kullanır. İnsanda yaşayan mikropların yapışma molekülleri çoğunlukla sadece insandaki mikrop reseptörlerine bağlanabilir. Bu nedenle insan mikropları diğer konaklara tutunamayabilir. Özellikle patojenler tek veya bir dizi organ veya hücreye düşkündür, yani tüm organ ve hücrelere tutunamaz, hedefte seçicidir. Farklı mikroplar aynı mikrop reseptörünü kullanabilir.

Mikropların vücutta yer tercihi Hücrenin içi MİKROP dolu (eksik genli olduğundan zorunlu hücreiçi/anaerop) Serbest dolaşan MİKROP (hücredışı) Virüsler Bakteriler (bazı) Mantarlar (bazı) Protozoa (bazı) Virüsler (kısa süreli) Bakteriler (bazı) Mantarlar (bazı) Protozoa (bazı) Helmintler Artropodlar Fakültatif olanlar Fazla genli; her ikisinde de yaşar

Konağın işgali enfeksiyondur, ancak, her enfeksiyon hastalık yapmaz

Mikrobiyota üyesi olmak Başarılı bir mikrobiyota üyesi: Hedefine göre konağın cildi veya en az bir mukozasındaki reseptörüne yapışabilmeli Konakta karşılaştığı ilk bağışıklık sistem savunmalarını atlatmalı (konak yenidoğan ise pek savunma yok) Hedefine zarar vermeden komensal veya mutual uyumla yavaş ve sınırlı sayıda çoğalarak kabilesini kurmalı (virüs ise hücreiçine girerek) Rakipleriyle veya düşmanlarıyla savaşmalı ve yerleşimini genişletmeli Konak bağışıklık sistemi güçten düşerse bunu fark etmeli ve patojen modunda çalışmaya başlamalı Üye kolonize olurken: Döküntüleri çevreye istemeden saçılır. Ancak bir zarar algılamayan bağışıklık sistemi ona karşı ciddi savunma yapmamayı öğrenir.

VİRÜSde giriş STRATEJİsi biraz farklıdır Yapışan virüs küçükse pinositozla, zarflı ise füzyon veya endositoz ile hücre içine girer, Girerken veya içeride soyunur ve salt genom halinde kalır, Kabiliyeti varsa kendisini konak genomuna ekler. Yoksa, RNA virüsü ise sitoplazmada, DNA virüsü ise çekirdekte tümlenerek çoğalır. Gerekiyorsa dışarı çıkar.

Patojen olmak Başarılı bir patojen: Patojen çoğalırken: Yapışma molekülleri ile konaktaki mikrop reseptörüne tutunabilmeli, Vücut dışında ise içine girebilmeli (hasar yapabilir), Konaktaki ilk ve sonraki bağışıklık sistem savunmalarını atlatmalı (zarar verebilir), Kendine emniyetli oyuk veya hücreiçi bulup burada çoğalmalı, Hedeflediği organa dümen alıp varmalı, Hedef organı veya hücrelerini istila etmeli, yayılmacılık stratejileriyle alanını genişletmeli ve dev kabileler kurmalı (zarar verir ve hasar yapar), Çoğalan soyları vücuttan çıkarak diğer insanlara bulaşmalı. Patojen çoğalırken: Döküntüleri çevreye istemeden saçılır, Hasar ve zarara karşı konakta stres yanıtı başlar ve bağışıklık sistemi saldırıya geçer.

2 Mikroorganizmaların aileleri, akrabaları, rakipleri ve düşmanlarıyla ilişkileri

Mikroplarda aileden rakiplere dönüşme Mikroorganizma çeşitlerinin her biri kendi atasından evrilmiştir. Bu nedenle yeni nesilleri ile aile oluştururlar. Aile üyeleri birbirlerini yüzeylerindeki ailesel motif moleküllerinden tanırlar. Tanımak için motif tanıma reseptörlerini kullanırlar. Her genom eşlenmesinde (üremede, transkripsiyonda) olağan mutasyon vardır. Mutasyonlar ancak tamir mekanizmaları ile düzeltilebilir. Özellikle virüsler ve prokaryotlar etkin tamir mekanizmalarından yoksun olduklarından her nesilde atadan farklılaşma yüksektir. Nesiller arttıkça aile üyeliği ve motifleri akrabalık düzeyine iner. Salmonella, Şigella ve E.coli isimli bakteriler Enterobakteriase ailesinden türeyen akraba türlerdir. Nesillerin ilerlemesiyle değişim akrabaları rakip düzeyine getirir. Devamında soylararası değişim onları tamamiyle birbirine yabancılaştırır. Yabancılara yeni tür diyoruz, E.coli ve Pseudomonas gibi.

Bakteri genomu Kromozom, çoğunluğu dairesel Plazmidler, 100-300 çeşit simbiyont virüs, koromozomun 1/20 boyutunda. Dinlenme halinde herbirinden 1-4 kopya, ihtiyaç halinde her birinden 400 kopyaya kadar çoğalabilir.

Olağan Gelişen Mutasyonlar Genom eşlenmesinde eşlemeyi yapan makinalar belirli hata yapma olasılığına sahiptir. Bu olağan mutasyon kimyasal reaksiyonun pKa sabitine göre termodinamik nedenlerle kendiliğinden oluşur. Bir başka deyişle fire genomlar gelişir. Hatalar evladın yaşamasına engel olabilir veya mutant soy yaşayabilir. Mutant evlat soyun genomunda atadan farklı nükleotidler bulunur, yani, evrimleşir. Bu evrim işine yarayabilir veya yaramayabilir.

E.Coli O157:H7 suş Sakai genomundan bir parça (gi|213695,1392 baz) 5’AAATGTCGTATTATTAGAGAATTTCCAGATATAGTTTTTAAAGGACTAACACTAGTTCAAGTCTCCCAAAAGTTTGGTAAGGCAGGGTTTGAAGATGTGAAAAAAGTCACCGAGGAAATTGTACATTTGAATGAAGACTGTTGCAAAGGTGATGCTGTGGAATGTATGATGGAAAGGATGGAAGCCACCGATCATATTTGTGAGGCTAAGGACAAATTATCATCCAAACTAGCTGACTGCTGTGCTAAAAGTATTCTAGAGCGAACACCCTGTCTTCTTGCCCTGCCAAACGATGAATCTGACTTGTCCAAAGAACTGAAAAATTATTATGAAGATGAACGTGTGTGTGAGAACTATAAAAAAGACAAGTTATTATTCCTTGCCCACTTTACACACGATTATGCCAGAAGCCACCAGGAATCATCACCTCAGTCTTGTCTACGAGTTTCTAAAGGATTTGAAGGGTTGCTCGAAAAGTGCTGTGCTAGTGAAAACCATGCCGAGTGTCTCAAGCAAGCCCCTATTTTGTTAGAGGCTGCACTGAAAGAAATTGAAGAGCTAAGGAAACAGAACTGTGGTGCCTTGCAGCTGCTCGGGTTCAGAGATTATAATATTCAGCTGCTTTTTCGATACTTTTTTAAGATGCCTCAGGTAACGGCCCCAACGCTTGTTGAATTAGCTGGTAGAATGACCAAGGTTGCAGTCTACTGCTGTGGCTTGGCTGAGAACAAACAGCAAACCTGTGCTGAAGAAAAGCTGGATATTCTTTTGGGAGAGATGTGCGAAAAGGAAAAGCATACATTCGTAAATGACAATGTTCGCCATTGTTGCGTCGACTCATATGCTAATAGAAGAAAATGCTTCACTGATCTTCAACGTTATCCTAATTATGTAGCGCCCAAGTGGGATGAAAGTAAGCTCCACTTTAATGAGGACTTATGTAAAGGTTCCGAAGATGACCAGATAAAGAAGAAACTGGAAGTGTTGGTTGAATACATGAAAATGAAGCCTGACTGTGGGCCAGAAAAACTTAAAGAGGTTGTTGAAGCCTTTAGAAAAATAGATATAAAATGCTGCGCAGCAGAGGACCACCAGAAATGCTTTGATGACGAGAAAGCAGGCCTTCTTCAAATAATTGAGGCCCATTAACATGGAACAGGCCACAAGCTAATATAACAAGACAGCCTTGAGCCACTAGGTTAAATCATCATCAACTGGTCACTGAATACATGTTGCTGATACATGTCTCTGAAGACTCAAGTAGAAAAAAACTACCATCGTTTTACTGCAAAATAATAAAAAAATAAATTCTTTATGACCAGAAAAAAA3’ Kromozomda kırmızıyla gösterilen genin translasyonu= KCRIIREFPDIVFKGLTLVQVSQKFGKAGFEDVKKVTEEIVHLNEDCCKGDAVECMMERMEATDHICEAKDKLSSKLADCCAKSILERTPCLLALPNDESDLSKELKNYYEDDLQRYPNYVAPKWDESKLHFNEDLCKGSEDDQIKKKLEVLVEYMKMKPDCGPEKLKEVVEAFRKIDIKCCAAEDHQKCFDDEKAGLLQIIEAH

Rakipler arası ilişkiler Bir kabile üyesi beslenmek maksadıyla akraba veya rakip kabilenin alanını kullanmak isteyebilir. Rakip kabile buna karşı zehir üreterek savunma yapar. Rakip kabile üyeleri ürettikleri zehirden kendilerinin etkilenmemesi için kendilerinde panzehir taşırlar. Akraba kabileler bazen panzehire sahiptir. Virüslerin zehiri genomlarından ürettikleri eşlenek parçalar (anti-sens RNA dizileri) ve panzehiri taşıdıkları nükleaz dizilerdir. Prokaryotların zehiri antibiyotik ve panzehiri taşıdıkları antibiyotik direnç enzimidir.

Davranış örnekleri: Bakteri kararları Aktive edilen genler Olay/ yer tahmini Konak içinde Toprakta Besin bol ortam Savaş alanı Tehlikeli ortam Faj enfeksiyonu Virülans adacıklarındaki operonların ifadesi Metabolizma ekonomisi yap Hangisi? Özgül katabolizma Toksin yap + Direnç geni çal + Mutasyon Stres yanıtı ve Isı şoku proteinleri Biyofilm yap Hangi faj? Savunma yap

Reseptörlerden gelen bilgiler bakteride kararları oluşturur ve ilgili genleri içeren operon topyekün ifade edilir Sıcaklık değişti mi? Nem değişti mi? Basınç değişti mi? Toksin var mı? Besin azaldı mı? pH değişti mi? Faj geldi mi? Nüfus kalabalıklaştı mı?

Mikroorganizmalar için yabancı düşmandır Düşmanla savaşılır, saldırılır. Mikroorganizmalar kurban olmamak için savunma düzenekleri, ayrıca, düşmanı kurban etmek için saldırma düzenekleri geliştirmiştir. Her düşman çeşidine farklı uygun savunma ve saldırma düzenekleri vardır.

KURBAN MİKROORGANİZMA MİKROORGANİZMALARIN DÜŞMANLARI Virüs (molekül ve kapsitli) Prokaryot (bakteri ve arke) Tek hücreli (mantar ve protist) Protostom (helmint ve artropod) DÜŞMAN Virofaj Tanspozon Bağışık yanıt eylemcileri Bakteriyofaj Farklı bakteri Virüs Bakteri Mantar Farklı protist Protist Farklı protostom MİKROORGANİZMALARIN DÜŞMANLARI

SALDIRAN MİKROORGANİZMA Virüs (molekül ve kapsitli) Prokaryot (bakteri ve arke) Tek hücreli (mantar ve protist) Protostom (helmint ve artropod) KURBAN Prokaryot Tek hücreli Çok hücreli Farklı mantar/farklı tek hücreli Farklı çok hücreli MİKRRORGANİZMALARIN KURBANLARI

Telaşla ve Enfeksiyonla Gelişen Mutasyonlar Mikroorganizmalar savaş yaparken aşırı enerji kaybı nedeniyle veya karşılaştıkları zehirlerin etkisiyle eşleşme bol hatalı yapılır. Bunlardan türeyen soylar mutanttır. Bir aile üyesine giren virüs konak genomuna eklenirse enfekte üyenin genomu değiştiğinden ortaya mutant üye çıkar. Bu olaya prokaryotlarda transdüksiyon; ökaryotlarda viral transformasyon denir. Bazen eklenen virüs konak genomundan çıkarken konağın bir genom parçasını da kendisiyle götürür. Bazen de eklenen virüs çıkarken kendine ait bir parçayı üyenin genomunda bırakır. Her iki durumda da geriye kalan aile üyesi mutantlaşır.

Dürteklenmiş Mutasyon-1 Prokaryotlar arasında savaş gerçekleştiğinde ölen hücrelerden etrafa her iki kabileden de genetik materyaller saçılır. Savaşçılar için işte bu an diğer kabilenin panzehirini (antibiyotik direnç genini) ve diğer farklı genlerini çalma fırsatıdır. Hemen çevredeki genom parçalarını içmeye ve kendi genomlarına ekleme başlarlar. Bu mutasyon olayına transformasyon denir. Bu savaşçılar kendi kabilelerine döndüklerinde diğer aile üyelerine içtikleri genom parçalarını kopyalayarak enjekte ederler. Böylece kabilenin tüm üyeleri yeni genleri kazanır. Bu olaya konjugasyon denir.

Dürteklenmiş Mutasyon-2 Zehirlenmekte olan prokaryotlar ise zehirle başa çıkamayacaklarını anladıklarında kendi panzehir genlerinde özel bir mutasyon başlatırlar. Bu süreç bazen zehirin panzehiri bir mutant gen gelişimine yol açar. Bunu başaranlar ölmez. Bu sürece bakteride direnç gelişimi denir. Ökaryotlarda ise iki özel dürteklenmiş mutasyon çeşidi vardır. Bunlardan biri evlatlarının genomunu üretirken evladın biraz farklı olmasını sağlayan master gen bölgelerinde rastgele mutasyon yapılmasıdır. Bizlerde yüzümüzün anne ve babamızdan farklı olması bu çeşittendir. Bir diğeri immün sistemin sıcak gen bölgesi dediğimiz kısımlarında yapılan ve her birimizin farklı mikroplarla başa çıkmamızı sağlayan rastgele mutasyonlardır. Buna polimorfizm demekteyiz ve bağışıklık sistem derslerinde işleyeceğiz.

Endo- ve otosimbiyotik mutasyonlar EKTOSİMBİYOZ birinin diğeri yüzeyine ilişerek yaşamasıdır. Bitin insana yapışması gibi. ENDOSİMBİYOZda ise bir canlının diğerinin içine girerek yaşamasıdır, virüsün ve fajın hücre içinde yaşaması gibi. Bazı endosimbiyozlar faydalı mutasyonla sonuçlanmıştır. Örnekler: Prokaryotlarda yaşayan virüslere plazmid demekteyiz. İnsan genomunun yarısı tekrarlayan dizili virüslerle işgal edilmiştir. Mitokondrianın tarihi tek hücreli bir ökaryotiğin bir diğerine endosimbiyoz yapması ve orada kalmasıyla bilinir. Makrofaj isimli hücrelerimizin tarihi bir amipin çok hücreli bir canlıda bir konak hücresini endosimbiyoz yaparak makrofaja dönüşmesiyle bilinir. Diploid kromozom ve bazı gen duplikasyonları göstermektedir ki notokortdan omurganın evrilmesi zamanında ökaryotik hücrenin bir diğerine iki kez girerek genom duplikasyonuna yol açabilmiştir.

Aile üyesi ile ile düşmanı birbirinden ayırt etmeye yarayan motifler 3 Aile üyesi ile ile düşmanı birbirinden ayırt etmeye yarayan motifler

Viral Genom ve Yüzey Dizi Farkı Viral Motifleri Oluşturur HÜCRE DIŞINDA HÜCRE İÇİNDE Viroid Faj RNA genom DNA genom Virüs

Prokaryotik Genom ve Yüzey Dizi Farkı ve Oluşturduğu Motifler Gr+ membran Bazların metillenme motifleri Şeker zincirleri Gr- membran Lipidli şeker zinciri Protein zincirleri Fosforlu CG’ler

Ökaryotik Mikroorganizma Motifleri Mantar Helmint Mannozlar Kütikül Protist Proteinler şekerler Artropod Duvar proteinleri

Bakterilerde Patojenite MİKROBİYOLOJİ DERSİ-1 devam Bakterilerde Patojenite

1 VİRÜLANS

VİRÜLANS GENİ İÇEREN OPERONLARI TAŞIYAN BAKTERİLER PATOJENDİR VİRÜLANS gen adası VİRÜLANS gen adası VİRÜLANS gen adaları

Virülans adaları Patojen bakteri demek virülans gen adası bulunduran bakteri demektir. Bunlar enfeksiyon hastalıklarına yol açar. Bakteriden virülans adaları çıkarılarak veya susturularak bakterinin zararsız formları elde edilebilir Virülans adaları mühendislikle çıkarılan bakteriler ve virüsler moleküler biyolojide masum mikrop olarak ve ilaç taşıyıcı olarak kullanılır

Virülans genlerinden virülans faktörleri ifade edilir 2 Virülans genlerinden virülans faktörleri ifade edilir

PATOGENEZ ilk safha Enfeksiyon Hastalık Bağışıklık Sistemini anormal yanıta sürükleme Bağışıklık Sistemini atlatma Virülans Faktörlerinin çalışmaya başlaması Tahrip edici virülans faktörleriyle istila Doku hasarı Hastalık

VİRÜLANS FAKTÖR İŞLEVLERİ Tutunma (aderens) ve yapışma (adezyon) sağlayıcılar (genelde muköz zarlara bakteryel pili ile yapışma) Bağışıklık sistemi elemanlarını ve fagositozu bozucular Bakteriyi kapsülle kaplayıp konağa benzeticiler veya kıyafet değiştirticiler Dokuda istila kolaylaştırıcı eriticiler (invazinler) Konak işlevlerini felç eden zehirler (ekzotoksinler) Bol demir iyonu temin ediciler

VİRÜLANS FAKTÖR İŞLEVLERİ- DEVAM Endotoksinle yangı tetikleyerek bağışıklık sistemini şaşırtanlar Antibiyotik direnci sağlayıcılar Konak genomunda mutasyon indükleyiciler Kist kurup içinde saklanılmasını sağlayanlar Kendini hücre içine aldırıcılar (taksi gibi de kullanabilir) Biyofilm yaptırıcılar (burada yuvalandıkları bilinir, ameliyat gereçlerinin yüzeyinde tehlikelidir)

VİRÜLANS ÜRÜNLERİ Doğrudan hasar Dolaylı hasar Kapsül LPS’nin A kısmı Antikor ve enzim parçalama proteazları LPS’nin O kısmı Kamçı Ekzotoksin Doku parçalama enzimleri Biyoaktif artıklar (kısa zincir yağ asitleri, poliaminler, buharlaşan kükürt bileşenleri, indol, amonyak) LPS’nin A kısmı Peptidoglikan Lipoteikoik asit Pili Kapsül Dış membran proteinleri Lipoproteinler DNA Isı şoku proteinleri

Özgün Virülans Faktörleri

Listeria monocytogenes’in Bsh geni listeriolizini üretir Listeria monocytogenes’in Bsh geni listeriolizini üretir. Bu faktör konak hücre içinde mühendis gibi çalışır 2 1 Yüzey Ag yapının değişmesi 4 2 İçeriye listeriolizinin girişi 3 İskeletin otofaji yapamaması 1 4 Mitokondrianın öldürememesi 5 5 İmmün görülmeden kaçış 3 6 Histon kodlamasının değişmesi 6 7 Gen ifadesinin değişmesi 7

Virülans Etmeni/ Hastalık Bakteri virüslerinde (plazmid, faj, transpozon) kodlanan virülans faktörleri Tür Virülans Etmeni/ Hastalık PLAZMİTDE KODLAMA E.coli Enterotoksin/ İshal Hemolizin/ Derin doku ve idrar yolu enfeksiyonu E.Coli ve şigella türleri Mukozal istila sağlayan yapışma etmenleri Şarbon basili Kapsül Ödem faktörü Ölüm faktörü Korumalı antijen KAN TOKSİSEMİSİ FAJ ve TRANSPOZONDA KODLAMA Clostridium botulinum Paralizi yapan bolilinyum zehiri Corynebacterium diphtheriae Protein sentezini durduran difteri zehiri Vibrio cholerae Aşırı sulu ishale yol açan kolera zehiri S.aureus Metisilin direnç geni NÖROTOKSİN ENTEROTOKSİN

3 Virülans Kudreti

VİRÜLANS KUDRETİNİ BELİRLEYEN KRİTERLER Bakterinin enfeksiyon odağı oluşturma yeteneği (infektivite) Bakterinin konağa zarar verme düzeyi (patojenik potansiyel, örneğin toksijenite)

ENFEKSİYON HASTALIĞI GELİŞİMİNDE DEĞİŞKENLER Patojen sayısı X Virülans kudreti Enfeksiyon hastalığı = ------------------------------------------------- Konak direnci (savunma kudreti) Not: Kurbanların %50'sini belirli zaman diliminde enfekte etmek (enfeksiyon dozu: ID50) veya öldürmek (letal doz: LD50) için gereken adet mikroorganizma sayısı mikroorganizmanın virülans kudretini gösterir.

Virülans genlerinin bakteriye sağladığı yaşam biçimleri 4 Virülans genlerinin bakteriye sağladığı yaşam biçimleri

Hücredışı patojen bakteriler konağı iki yoldan biri ile istila ederler 1 Toksinle konağı lokal felç ederek 2 Çoklu faktör kullanarak…….. yapışma, kolonizasyon, yayılma, doku parçalama, yangı yapma (Streptococcus pneumonia, Neisseria gonorrhoeae, N.meningitidis)

Hücreiçi patojen bakteriler iki kompartmanda patogenez yapmayı sever 1 2 Makrofajda yaşam….. Epitel hücrede yaşam….. Hücreiçi yaşam Aktif istila………………

Konak hücre Makrofaj Makrofaj ve epitel F:

Latensi (saklanma tarzı) Aralıklı latensi (uçuk yapan Herpes simpleks virüsü sinir dokusunda saklanır ve konak zayıf düştüğünde epitele tekrar inerek enfeksiyonunu yapar) Sessiz latensi (suçiçeği yapan Varisella-zoster virusu enfeksiyon sonrası organizmada kalır ama genelde bir daha ortaya çıkmaz) (Not: Latent period mikroorganizmaya göre birkaç günden birkaç on yıla kadar uzayabilir)

Bakteride Hareketin Virülans Sağlama Özelliği 5 Bakteride Hareketin Virülans Sağlama Özelliği

BAKTERİDE HAREKET İHTİYACI Varılmak istenen hedefe yürüme/yüzme Kimyasal çağrıcılara (kemokin) doğru koşmak (kemotaksis) Kimyasal iticilerden kaçmak Düşmandan kaçmak Dokuya dalmak (invazin)

BAKTERİDE HAREKET SAĞLAYICILAR Flagella ve ilişkili motor sistem (koşma) İlişkili iskelet sistemi ile membranın yeniden ve yeniden hızla şekillenmesi (yüzme) HAREKET UYARAN KİMYASALLAR Kimyasal çağrıcılar: formil peptidler, riboz, galaktoz, aspartat, serin, ve kemokinler Kimyasal iticiler: bazı inorganik tuzlar, amino asitler ve bazı diğer kimyasallar

Bakteride Yapışmanın Virülans Sağlama Özelliği 6 Bakteride Yapışmanın Virülans Sağlama Özelliği

Konağa Yapışmada iki yol var Pili ucundaki adesin ile………….. Doğrudan adesin ile Uçta adesin Konak hücredışı…… matriks glikoproteini Konak yüzeyinde integrinlere Konak membran moleküllerine………..

PİLİ İŞLEVLERİ KONAK TÜRE ÖZGÜLLÜK DOKU TROPİZMİ KOLONİZASYON Pililer KONAK TÜRE ÖZGÜLLÜK DOKU TROPİZMİ KOLONİZASYON HÜCREYE BAĞLANMA

PİLİ ÇEŞİTLERİ Pili Tip-1 E.coli’nin vücutta mannozlu yüzeylere; E.coli ve N.gonore’nin gangliosidlere bağlanmasını sağlar Pili Tip-4 V.cholera’ya fruktoza da tutunma ve kasılma-açılma hareketliliği yapmasını sağlar Bakterilerdeki cinsel pili kabile ve akrabalara konjugasyonla genetik dizi aktarımını olanaklı kılar Kümeleşme pilisi bakterilere biyofilm yapım olanağı sağlar ve yüksek virülanslı soylarda bulunur Pili-dışı yapışma proteinleri (invazinler) Klamidya’daki lektinlerle doku N-asetil glukozaminine yapışmayı sağlar Pili-dışı yapışmada lipoteikoik asit Stafilokoklara ve Streptococcus pyogenes’e fibronektine bağlanarak dokuya ilişmeyi sağlar Pili-dışı yapışmada pentaktin ve filamentöz hemaglutinin Bordetella pertussis’in virülansını başlatır

İnvazinler (istila sağlayıcılar) 7 İnvazinler (istila sağlayıcılar)

Dokuyu eriterek yayılmayı kolaylaştıran invazin enzimler Kollajenaz Hiyolurodinaz Nöroaminidaz Streptokinaz, Stafilokinaz (plazmini aktive eder) Glikanaz Elastaz Fibrinolizin

Lökosit ve eritrosit membranına hasar vererek savunmayı zorlaştıran enzimler Fosfolipaz Leşitinaz (gangrende) Hemolizinler (lökosidin, vb..)

Stafilokokkal koagülaz pıhtılaşmayı uyaran invazin enzimdir Bakterinin koruyucu kalkan invazin enzimleri Proteaz Lipaz Glikohidrolaz Nükleazlar, Streptodornaz (DNaz)

8 Zehirler

Bakteride bulunduğu yer kriterine göre toksinler 1- Ekzotoksinler (dışa salgılanan zehirler) 2- Endotoksinler (sitoplazmik ve bakteri ölünce etrafa saçılan zehirler) Konakta etki ettikleri yer kriterine göre toksinler - Enterotoksinler (bağırsak epitelinde işlev bozma) - Nörotoksinler (sinir hücresinde işlev bozma) - Sitotoksinler (konak hücresini öldürme)

Etki mekanizmalarına göre Ekzotoksinler Tip 1: Süper antijenler (yangı- toksik şok) Tip 2: Membranlarda por oluşturanlar (sitolitik) Tip 3: A ve B toksinleri (Antikor, serum proteinleri, savunma enzimleri, ve doku matriksini keser)

Toksinlerin Özellikleri Ekzotoksinler Proteinlerden yapılı Çoğu enzim, hücredışı matriks, hücre ve moleküllere hasar veriyor Endotoksinler Edinsel yanıt uyandırmayan yapıda (zayıf antijenik) Şiddetli yangı uyandırabiliyor

ENDOTOKSİNİN ETKİLERİ

BAZI BAKTERİLER TARAFINDAN DIŞA SALGILANAN TOKSİJENİTESİ YÜKSEK ZEHİRLER Vibrio cholerae Bağırsaktan su ve elektrolit kaybı E.Coli Kapiler geçirgenliğinde artış Bordeella pertussis Boğmaca toksini Bascillus anthracts Şarbon toksini (Hemolizin) Şigella toksini Basilli dizanteri Clostridium botilinum toksin-A Nekroz ve gangren (sinir-kas kavşağına etkili) Clostridium tetani Tetanoz toksini (istemli kaslara etkili) Clostridium difficile toksin A, B Pseudomembran koliti Difteri toksini Kuşpalazı (kalp, akciğer, böbreğe etkili) eritem S. aureus, S.pyrogenes Süper antijen Piyrojenik, Toksik şok S. aureus enterotoksin A-E, lizinler ve lökosidin Kusma, eritrosit ve lökosit yıkımı S. aureus alfa toksin, eritrojenik toksin Nekroz, eritem Streptokok Streptolizin O ve S Kan yıkımı

Difteri Toksini Protein Sentezini Engeller Hücre ölümü Ribozim protein sentezleyemiyor Uzama faktörünü inaktive ediyor

S.aureus’un Alfa toksini konak hücre membranında delik (por) açar Konak hücre ölümü

Kolera toksini Enterositin Su Atılım Pompalarını Hiperaktive Eder Adenilat siklaz aktivitesinde artış

Tip 3 Sekresyon sistemleri Enterosite zehir enjekte eden boru sistemi Besin zehirlenmesi yapan Salmonella hücre içine girmeden önce zehir enjekte ederek enterosite endositoz yaptırır ve kendini içeri aldırtır. İçeride zehir salgılayarak aktin sistemini bozar ve oyuğunda rahatça çoğalır.

Bağışıklık Sisteminden Kaçma ve Korunma Yolları 9 Bağışıklık Sisteminden Kaçma ve Korunma Yolları

Konak Savunmasını Atlatma Kapsül ve M tabaka ile sarınarak kendini konağa benzetmek Antikor ve komplemanı parçalayan proteinazlar üretmek Antifagositik faktörler salgılamak Yüzey antijenik yapılarda kıyafet değiştirmek Hücre içi yaşama adaptasyon Biyofilm ile zırh ve oyuk oluşturmak

Bakteri zarfının polisakkarid kapsülle (uzun zincir şeker polimeri) sarmalanması

Kapsüllü Bakteriler

Kapsül ve M tabaka bakteriyi bağışıklık sistem saldırısından mekanik olarak korur M protein içermeyen fibriller

Aşağıdaki bakteriler tarafından salgılanan IgA proteaz enzimleri flora ile kaplı mukoza alanlarındaki IgA’yı yıkarak mukozalarda antikorla savunmayı yok ederler mukozalar H.influenza S.pneumonia N.gonorrhoeae N.meningitidis

S.pyrogenes C5a peptidaz salgılayarak yangı başlamasını engeller S.aureus Protein A salgılayarak kendine bağlanan antikorların fagosit tarafından görülmesini bloke eder S.pyrogenes C5a peptidaz salgılayarak yangı başlamasını engeller

Konakta mutasyon yaptırıcılar 10 Konakta mutasyon yaptırıcılar

Konak hücre genomunu mutasyona sürüklemek karsinogeneze yol açabilir Helicobacter pylori Mide, özofagus, deudonum Salmonella typhi: Safra kesesi Chlamydia pneumoniae: Akciğer kanseri Mycoplasma: Çeşitli Streptococcus bovis: Bağırsak kanseri

Antibiyotik direnci kazanmak 11 Antibiyotik direnci kazanmak

ANTİBİYOTİK BAKTERİYE NASIL ZARAR VERİR? Bakteri duvarını bozar Transkripsiyon sistemini bozar Duvar tamir sistemini bozar Metabolik sistemi bozar

ANTİBİYOTİĞE DİRENÇ GENLERİNİN ÇEŞİTLERİ İçeri antibiyotik girişine dayanıklı duvar sentezler İçeri giren antibiyotikleri parçalayan enzim sentezler İçeri giren antibiyotikleri dışarı atan pompa sentezler

TIBBİ ANTİBİYOTİĞE DİRENÇ GENLERİNİ EDİNME MUTASYONLARI Hipermutasyon ile gen üretme Konjugasyonla gen kazanma Transformasyonla gen kazanma Transdüksiyonla gen kazanma

12 Enfeksiyon Hastalığı

İSTİLA ÖZET MİKROP SAYISI YAPIŞKANLIK KONAK SAVUNMASINI ATLATMA Kapsüller Duvar bileşenleri Enzimler Demir bağlayıcı sideroforlar Antijen yapılarını değiştirme Konak hücre iskeletine mikrop reseptörü ektirmek GİRİŞ YOLU Mukoz membranlar Solunum yolu Gastrointestinal yol Genitoüriner yol Konjüktiva Deri Parental yol KONAK HÜCRE HASARI (SİTOPATİK ETKİ) Doğrudan hasar vermek Zehirlemek Ekzotoksin Endotoksin ÇIKIŞ YOLU Her mikrop genellikle girdiği yoldan çıkar YAPIŞKANLIK

Enfeksiyonda olasılıklar Konak hücre ile mikrobun karşılaşması Kommensal ilişki (savunma durdurmuş, hasar yok) Tedaviyle iyileştirme (mikrobun, parçalarının, etkilerinin silinmesi) İyileşme Enfeksiyon Mikrop yok ediliyor Hastalık (savunma yetersiz, hasar hızla artıyor) Ölüm Hastalık (sistemler normal işlevine dönemiyor) Yayılma (savunma yavaşlamış, hasar yavaş artmakta) Kalıcı (savunma saldırıyı sabitlemiş, sabit düzey sürekli hasar)

ENFEKSİYONDA VİRÜS-BAKTERİ İŞBİRLİĞİ Virüslerin mukoza bariyerlerinde açtıkları lezyonlar bakterilerin buralarda sekonder enfeksiyonuna yol açar

VİRÜLANS KUDRETİ YÜKSEKLİĞİ ve/veya SAVUNMA DENGESİZLİĞİ bağışıklık sisteminin aşırı saldırısına yol açabilir ki BU, MİKROP YOK EDİLSE BİLE ek hastalıklara yol açar OTO SALDIRI ve DOKU HASARI OTOİMMÜN HASTALIK İMMÜN KOMPLEKS YIĞIŞMALARI