Introductie in de medische microbiologie

Introductie in de medische
microbiologie
dr. Yvonne Pannekoek
Afd. Medische Microbiologie
1
geen opnames van dit college toegestaan
presentatie en studiestof vanmiddag op:
www.amc.nl/ds
2
Outline
•
•
•
•
•
•
Verscheidenheid aan micro organismen
Microbioom
Factoren die het verloop van een infectie bepalen:
Port d’entree
Gastheer eigenschappen
Bacterie eigenschappen
- Anatomie
- Virulentie factoren
- Complicaties van infecties
3
Medische Microbiologie
virussen
RNA of DNA
bacteriën
schimmels
RNA en DNA
toxines
4
parasieten
Medische Microbiologie
doorsnede
bacterie
(staaf)
toxine
5
6
http://www.microbeworld.org/index.php
Schatting van de diversiteit en kwantiteit van bacteriën op aarde
hoeveel prokaryoten wonen er in 1 gram aarde ?
7
Schatting van de diversiteit en kwantiteit van bacteriën op aarde
hoeveel prokaryoten wonen er in 1 gram aarde ?
100.000 miljoen
hoeveel verschillende soorten (species) in 1 gram aarde ?
8
Schatting van de diversiteit en kwantiteit van bacteriën op aarde
hoeveel prokaryoten wonen er in 1 gram aarde ?
100.000 miljoen
hoeveel verschillende soorten (species) in 1 gram aarde ?
9
10 miljoen
Tree of life (1977)
Carl Woese
born 1928
Syracuse, New York
10
verschillen in DNA sequentie van een stukje
van gen coderend voor 16S RNA
Genus Staphylococcus
> dan 30 soorten (species)
Staphylococcus aureus
Staphylococcus epidermis
Staphylococcus saprophyticus
leven gewoon op onze huid
(commensale flora)
maar:
kunnen ook zeer ernstige ziekte veroorzaken
bovenstaande
drie soorten zijn de belangrijkste
humane pathogenen van
het genus
Staphylococcus
11
Genetic variation
12
Genetische variation: its all in the genes
13
Survival of the fittest
14
Dragerschap/commensalisme/kolonisatie
human body:
1013 cells
1014 bacteria
dikke darm 1011/g
0,5 kg
gewicht faeces:
1/3 = bacteriën
15
16
natuurlijke balans
mens
microorganismen
afweer/drugs
Dragerschap/commensalisme:
Aanwezigheid van microorganismen die zich vermenigvuldigen in de gastheer
zonder schade en reactie van de gastheer.
17
microbiome = commensale flora
Micro-organismen die in symbiose met de gastheer leven
pH, temperatuur en vochtigheid bepalen de hoeveelheid
18
microbiome = commensale flora
-
19
bescherming tegen binnendringers
productie enzymen nodig voor o.a:
afbraak onverteerbare polysachariden
aanmaak B- vitaminen
aanmaak vitamine K (zie blz 35)
microbiome = commensale flora
darmbacteriën voor dik en dun?
20
verstoring balans
afweer/drugs/trauma
micro-organismen
Infectie
Aanwezigheid van microorganismen die zich vermenigvuldigen in de gastheer
met schade aan de gastheer.
21
Begrippen
Pathogeniciteit:
Het vermogen van een micro-organisme om ziekteverschijnselen
te veroorzaken.
Virulentie:
De mate waarin die verschijnselen worden veroorzaakt
Virulentie factor:
Microbiële component die bijdraagt aan het ziektemakend vermogen
22
Verloop van een infectie bepaald door:
1. Wijze van besmetting en binnendringen van de gastheer
2. Eigenschappen van de gastheer
3. Eigenschappen van het micro-organisme
23
Besmetting/Transmissie:
Het overbrengen van micro-organismen van de ene plaats op de
andere; eventueel vermenigvuldiging, eventueel schade eventueel
reactie van de gastheer.
24
Transmissie van micro-organismen
25
26
Transmissie van micro-organismen via contact met dieren
Zoönose
Q-koorts
Coxiella burnetti
27
?
MRSA
(Methicilline resistente S. aureus)
Verloop van een infectie bepaald door:
1. Wijze van besmetting en binnendringen van de gastheer
2. Eigenschappen van de gastheer
3. Eigenschappen van het micro-organisme
28
Verloop van een infectie bepaald door:
2. Eigenschappen van de gastheer:
kind, volwassen, ouder/
immuun door vaccinatie of doorgemaakte infectie
gezond of verminderde weerstand
goed gevoed of ondervoed
29
Verloop van een infectie bepaald door:
3. Specifieke eigenschappen van het micro-organisme:
Virulentiefactoren
•
•
•
•
•
30
Toxineproductie
Kapsel
Enzymen
Pili
Sporen
Anatomie
31
Anatomie van een bacterie
PROKARYOTEN
geen
geennucleus
nucleus
weinig organellen
(vnl. ribosomen)
EUKARYOTEN
wel een nucleus
veelorganellen
organellen
veel
32
Bacteriën: morfologie
kokken
staaf, komma,spiril
staaf met flagellen
sporen
33
34
Ook poederbrief bij hoofdbureau politie Venlo
dinsdag 23 maart 2010 | 19:06 | Laatst bijgewerkt op: dinsdag 23 maart
2010 | 20:28
ANP
VENLO (ANP) - Ook het hoofdbureau van de politie aan de Rijnbeekstraat
in Venlo is dinsdagavond geïsoleerd nadat mensen uit Velden daar om
18.00 uur een poederbrief hadden bezorgd. Dat maakte de politie bekend.
Bacillius anthracis met sporen (groen)
35
Anthrax: miltvuur
(zoonose)
Bacterie: doorsnede
36
Anatomie van een bacterie
lipopolysaccharide (LPS)
protein
37
Gram-kleuring
Hans Christian Gram - 1884
38
gram-positief = paars/blauw
gram-negatief = rood/roze
lipopolysaccharide (LPS)
POS
39
lipopolysaccharide (LPS)
POS
40
Diagnostiek
41
Diagnostiek van bacteriële infecties
1. groeiwijze
2. aeroob of anaeroob of beide
3. sporenvorming/kolonie morfologie
(kleur, grootte, vorm)
4. wel of niet bewegelijk door
aan/afwezigheid flagellen (zweepstaarten)
5. kleuring in Gram
6. vorm, ligging en grootte van bacteriën:
bacteriële cel morfologie
7. biochemische eigenschappen
8. resistentie patronen
42
Virulentiefactoren
43
Verloop van een infectie bepaald door:
3. Specifieke eigenschappen van het micro-organisme:
Virulentiefactoren
•
•
•
•
44
Toxineproductie
Kapsel
Enzymen
Antigene variatie
Toxines:
onderdelen van bacterie waar we
ziek van worden:
• Koorts, cardiovasculaire storingen, diarree,
shock
• Remming eiwitsynthese, schade aan bloed
cellen (hemolysines) en CNS
• Twee typen: exotoxines en endotoxines
45
Exotoxines en Endotoxines
46
Toxines
• Exotoxines
– Toxische eiwitten
• Uitgescheiden tijdens groei van de bacterie
• Komen vrij na lysis van de bacterie
• IgA protease; Clostridium toxine; ETEC; STEC
• Endotoxines
– Bestandeel van buitenmembraan
47
• Lipopolysaccharide, LPS
• Lipoteichoine zuur, LTA
• Peptidoglycaan fragmenten, PG, muramyl
dipeptide
Endotoxine: vooral LPS
• Alle endotoxines produceren dezelfde effecten en
symptomen, ongeacht het soort micro-organisme.
• Koorts is een (bijna) universeel symptoom van
endotoxines.
• LPS: alleen aanwezig bij Gram-negatieve bacteriën
48
Endotoxinen
lipopolysaccharide (LPS)
endotoxinen
protein
49
Complicaties
Complicaties van Campylobacter
infecties
50
Campylobacter: Gram-negatieve bacterie
11 soorten;
Gram-stain C. jejuni
6 pathogenen:
Campylobacter jejuni
belangrijkste
commensaal kippen varkens
gekromde staafjes, komma-vormig:
soms komma’s aan elkaar
identiek aan Helicobacter pylori:
in Gram geen onderscheid:
in pathogenese wel!!!
51
besmetting door onvoldoende
verhitting van besmet vlees
Veroorzaker reizigersdiarree
Kliniek Campylobacter
Incubatietijd 1-7 dgn
Hevige buikpijn, hoge koorts, bloederige diarree
– guillain-barré: demyeliniserende polyneuropathie
– Reactieve arthritis
52
Duur onbehandeld 7 dagen
Recidieven bij immundeficientie
Macroliden: eritro of azitro
Ciprofloxacine resistentie 30%
Campylobacter jejuni
Gram-negatieve bacterie
membrane
outer
LOS
53
(korte vorm van
LPS)
inner
Guillain-Barré syndroom
• Acute polyneuropathie met verlammingsverschijnselen en zwakke/afwezige peesreflexen
1-2 weken na infectie
– Grote variatie in ernst en verdeling van de
spierzwakte
– Snelle toename in 2-3 weken, 1-4 weken
plateaufase, gevolgd door langzaam herstel
Georges Guillain (1876 - 1961)
• In NL ±200 patiënten/jaar
• Therapie: IVIg +/- methylprednisolon
Alexandre Barré (1880 - 1967)
54
Bij het Guillain-Barré syndroom valt het
immuunsysteem de zenuw aan
T
T
55
Dwarsdoorsnede van zenuwvezels van
konijnen met Guillain-Barré
Macrofaag in
zenuwvezels
Degenererende
zenuwvezel
Yuki et al., PNAS 2004;
101: 11404–11409
56
Complicaties
Moleculaire Mimicry
Complicaties van Campylobacter
infecties
Hoe werkt moleculaire mimicry?
Infectie
T
T
Kruis-reactieve
immuun-respons
T
T
Uitroeien bacterievirus-parasiet
T
Immunologische aanval
op eigen lichaam
58
Identificatie van gastheer en microbiële antigenen
• Gangliosiden en lipo-oligosacchariden (LOS)
59
Ang et al., Trends Immunol. 2004;25:61-6
Moleculaire mimicry bij
Campylobacter infectie
Ang et al., Trends Immunol. 2004;25:61-6.
Ang et al. Infectieziekten Bulletin 2003;14:285-88.
60
Outline
•
•
•
•
•
•
Verscheidenheid aan micro organismen
Microbioom
Factoren die het verloop van een infectie bepalen:
Port d’entree
Gastheer eigenschappen
Bacterie eigenschappen
- Anatomie
- Virulentie factoren
- Complicaties van infecties
61