Niek Groot Rijksuniversiteit Groningen 1 Medische Microbiologie 6

Niek Groot
Rijksuniversiteit Groningen
Medische Microbiologie
6-9-2012
Endosymbiose
De Endosymbiontentheorie gaat over de herkomst van mitochondria en chloroplasten in
eukaryote cellen en wordt tegenwoordig algemeen geaccepteerd. Volgens deze theorie
stammen deze organellen bij eukaryoten (zoals planten, schimmels en dieren) af van deze
cellen opgenomen prokaryoten als endosymbionten.
Primary endosymbiosis involves the engulfment of a bacterium by another free living
organism. Secondary endosymbiosis occurs when the product of primary endosymbiosis is
itself engulfed and retained by another free living eukaryote. Secondary endosymbiosis has
occurred several times and has given rise to extremely diverse groups of algae and other
eukaryotes.
Prokaryoot
Een prokaryote cel is een cel zonder celkern, wat inhoudt dat het DNA zich niet in een door
een membraan afgescheiden compartiment (de celkern) binnen de cel bevindt, maar los door
de cel zweeft. Ook ontbreken gewoonlijk andere organellen, met de planctomycetes als
uitzondering hierop. De bacteriën en de archaebacteriën zijn prokaryoten. Prokaryoten zijn
zeer klein. Deze groep is heel groot en divers
Flagellen
Een zweepstaartje, zweephaar,
flagel of flagellum is een organel
dat dient voor de voortbeweging
van een eencellig organisme of
een voortplantingscel
(bijvoorbeeld zaadcel). Door
deze beweging kan de cel zich
afzetten tegen de omgeving en
zich zo verplaatsen.
Bacterien
De bacteriën of Bacteria (enkelvoud bacterium) vormen een domein van eencellige, soms in
kolonies levende micro-organismen. Een bacterie is een prokaryoot en heeft dus geen
celkern. Het erfelijke materiaal zweeft rond in het cytoplasma. Het DNA bestaat meestal uit
één enkel ringvormig chromosoom, vaak vergezeld van een of meer plasmiden, die eveneens
genetische informatie bevatten (veelvoudige translatie bv. Antibioticaresistentie). Bacteriën
kunnen onderling plasmiden uitwisselen (conjugatie), waardoor zij recombineren. Op deze
wijze ontstaan voortdurend nieuwe bacterievariëteiten. Bacteriën zijn zo klein dat zij alleen
onder een microscoop zichtbaar zijn. Een eigenschap van bacteriën is dat zij zich snel kunnen
vermeerderen.
1
Niek Groot
Rijksuniversiteit Groningen
Vorm
De vorm van de bacteriën wordt gebruikt voor de systematische indeling, zonder dat daardoor
tegelijk ook relaties in verwantschap worden aangegeven. Op basis van vorm en ligging kan
men al veel bacteriën van elkaar onderscheiden. Zo onderscheidt men coccen, die bolvormig
zijn, staven, die een grote variatie in lengte, doorsnede en vorm kunnen hebben en
spiraalvormige micro-organismen, die een kurkentrekkerstructuur of kommavorm hebben. De
manier waarop de cellen ten opzichte van elkaar liggen kan ook verschillen, doordat na de
deling de cellen vaak op karakteristieke wijze bij elkaar blijven liggen.
Gram positief en negatief
Gram-kleuring is een methode om bacteriën te kleuren om ze onder een lichtmicroscoop
zichtbaar te maken en als hulpmiddel bij het herkennen van soorten.
Het verschil tussen Gram-negatieve en Gram-positieve bacteriën wordt veroorzaakt door een
verschil in de structuur van de
celwand:


Gram-positieve bacteriën
hebben een dikke
peptidoglycaanlaag
welke ondoordingbaar is
voor het alcoholmengsel,
waardoor deze niet
worden ontkleurd.
Gram-negatieve cellen
hebben buiten het
cytoplasmamembraan
een heel dunne
peptidoglycaanlaag.
Endosporen
Sommige gram-positieve bacteriën vormen als reactie op voedselgebrek endosporen. De duur
van het proces van sporevorming is zeer soortafhankelijk. Een tekort aan Guaninenucleotiden
in het cytoplasma van de vegetatieve bacteriecel zorgt voor een tweedeling van het
protoplasma met aansluitend een endocytose-achtig proces, dat de spore vormt. Moedercel
gaat in een soort van apoptose.
Teichoic acid
Teichoic acids are found within the cell wall of Gram-positive bacteria such as species in the
genera Staphylococcus, Streptococcus, Bacillus, Clostridium, Corynebacterium and Listeria,
and appear to extend to the surface of the peptidoglycan layer. Teichoic acids are not found in
Gram-negative bacteria. They can be covalently linked to N-acetylmuramic acid of the
peptidoglycan layer, to the lipids of the cytoplasmic membrane, or to a terminal D-alanine in
the tetrapeptide crosslinkage between N-acetylmuramic acid units. The combination of
teichoic acids and lipids are referred to as lipoteichoic acids.
2
Niek Groot
Rijksuniversiteit Groningen
Function
The main function of teichoic acids is to provide rigidity to the cell-wall by attracting cations
such as magnesium and sodium. Teichoic acids are usually, but not always, substituted with
D-alanine ester residues, giving the molecule zwitterionic properties.Lipoteichoic acids also
act as receptor molecules for some Gram-positive bacteriophage. Evidence suggests teichoic
acid may act as a bacteriophage
receptor; however, this has not yet
been conclusively proven.
Extra info flagel
Een zweepstaartje, zweephaar,
flagel of flagellum is een organel
dat dient voor de voortbeweging
van een eencellig organisme of een
voorplantingscel (bijvoorbeeld
zaadcel). Door deze beweging kan
de cel zich afzetten tegen de
omgeving en zich zo
verplaatsen.Hoewel de flagel van
prokaryoten en eukaryoten
gelijkenissen vertoont, zijn de
opbouw en het
bewegingsmechanisme compleet
verschillend. Bij prokaryoten is een
flagel een apart, uit eiwitten opgebouwd organel, dat bij de inbedding in het celmembraan
door een soort wiel wordt aangedreven. Door deze propellerachtige voortstuwing bewegen
prokaryote cellen in een richting parallel aan de as van de flagel. Beweging door middel van
flagellen vindt meestal plaats in water. De flagel wordt aangedreven door een
potentiaalverschil die ontstaan is door het wegpompen van protonen door een
protonpompeiwit.
Chemotaxis
Chemotaxis is the phenomenon whereby somatic cells, bacteria, and other single-cell or
multicellular organisms direct their movements according to certain chemicals in their
environment. This is important for bacteria to find food (for example, glucose) by swimming
towards the highest concentration of food molecules, or to flee from poisons (for example,
phenol). In multicellular organisms, chemotaxis is critical to early development (e.g.
movement of sperm towards the egg during fertilization) and subsequent phases of
development (e.g. migration of neurons or lymphocytes) as well as in normal function. De
CheW-signaaltransductieroute bepaalt hier de draairichting van het flagel.
Pilus
Een pilus is een haarachtige structuur op het oppervlak van micro-organismen. Pilusvorming
komt vooral voor bij gram-negatieve bacteriën. Een pilus heeft een diameter van negen tot
tien nanometer. Pili kunnen verschillende doelen dienen, zoals: overdracht van DNA
(sekspilus) of hechting (fimbrium). Het is het eiwit piline dat een uitstulping vormt die bijv.
nodig is voor hechting of conjugatie. Pili kunnen tussen bacteriën van verschillende soorten
ontstaan. Bacteriën kunnen meerdere pili tegelijkertijd hebben.
3
Niek Groot
Rijksuniversiteit Groningen
Sommige bacteriële virussen (bacteriofagen)
hechten zich vast met een receptor op de
(seks)pili bij het begin van hun
infectiecyclus. Pili kunnen ook een
contractiele kracht bezitten.Een sekspilus is
een kleine cytoplasmatische verbinding of
conjugatiebuis tussen twee verschillende
(eencellige) micro-organismen. Sexpili
spelen een rol bij conjugatie, één van de
vormen van horizontale genoverdracht, dat
wil zeggen ongeslachtelijke, niet-seksuele
overdracht van genetisch materiaal.
Bacteriën maken een connectie met elkaar
via de sexpili. Via deze pili of conjugatiebuis, tussen beide celcytoplasma's kunnen
plasmiden worden doorgegeven worden. Zo kunnen bijvoorbeeld genen voor resistentie tegen
bepaalde antibiotica (gelegen op dat plasmide) zich snel verspreiden in een populatie
bacteriën. Ondanks de naam 'sekspilus' heeft een pilus niets te maken met de voortplanting
van bacteriën. Je moet ook onthouden dat een pilus net als een zeepmolecuul een hydrofobe
kop en een hydrofiele staart heeft. Type 4 pili kunnen ook als flagel gebruikt worden.
Sortase
Sortase refers to a group of prokaryotic enzymes which catalyze the assembly of pilins into
pili, and the anchoring of pili to the cell wal. They act as both proteases and transpeptidases.
Sortase, a transpeptidase present in almost all Gram-positive bacteria, anchors a range of
important surface proteins to the cell wall. Sortase homologues are found in almost all Grampositives, a single Gram-negative (Shewanella putrefaciens) and an archaean
(Methanobacterium thermoautotrophicum), where cell wall LPXTG-mediated decoration has
not been reported. Sortase medieert de biogenese van de pilus. Het eiwit kan de pilus ook
binden aan de peptidoglycaanlaag, dit gebeurt covalent!
4
Niek Groot
Rijksuniversiteit Groningen
Medische Microbiologie
6-9-2012
Microbiota
The human microbiome (or human microbiota) is the aggregate of microorganisms that reside
on the surface and in deep layers of skin, in the saliva and oral mucosa, in the conjunctiva,
and in the gastrointestinal tracts. They include bacteria, fungi, and archaea. Some of these
organisms perform tasks that are useful for the human host. However, the majority have no
known beneficial or harmful effect. Those that are expected to be present, and that under
normal circumstances do not cause disease, but instead participate in maintaining health, are
deemed members of the normal flora.
Yersinia Pestis
Yersinia pestis is een bacterie die de verwekker van de pest is en wordt overgebracht door
vlooien van ratten op mensen: een vlo die eerst besmet bloed zuigt, en daarna een mens bijt,
brengt daarmee de bacterie over. De werking van de bacterie is als volgt: de bacterie verstopt
de maagingang van de rattenvlo waardoor deze grote honger krijgt. De vlo bijt hierdoor
sneller en bij een beet komt de bacterie in het lichaam van het gebeten organisme. Het betreft
meestal ratten, maar indien deze niet genoeg voorhanden zijn - de pest is ook dodelijk voor
ratten - worden ook mensen gebeten door de hongerige vlo. Door een beet kan het lichaam
besmet raken en krijgt men builenpest, die een deel van de slachtoffers overleeft. Als de
bacterie echter in de bloedbaan terecht komt treedt de dood binnen korte tijd in. Indien de
longen worden besmet, bijvoorbeeld via speeksel, spreekt men van longpest en sterft een
hoog percentage van de slachtoffers.
Koch’s postulaten
Kochs postulaten is een aantal regels (postulaten) destijds opgesteld door de Duitse arts
Robert Koch om uit te kunnen maken of een bepaalde ziektekiem de oorzaak van een
bepaalde ziekte is. Koch was de eerste arts die ontdekte dat éen specifieke ziektekiem te
maken had met éen specifieke ziekte. Dit is belangrijk voor het tentamen!
1. De ziektekiem moet in ongewoon grote hoeveelheden in de patiënt of plant worden
aangetroffen.
2. De ziektekiem moet kunnen worden geïsoleerd en verder gekweekt.
3. Een proefdier of dezelfde soort plant dat met de gekweekte kiem besmet wordt, moet
dezelfde ziekte krijgen.
4. De ziektekiem moet uit het proefdier of de proefplant geïsoleerd kunnen worden, en
moet gelijk zijn aan de ziektekiem in het lichaam van de patiënt.
Enkele ziekteverwekkers voldoen niet aan deze postulaten, bijvoorbeeld prionen. Ook
polymicrobiotische bacteriekolonies voldoen niet aan deze postulaten, omdat het betreffende
ziektebeeld niet door één bacterie wordt veroorzaakt.
5
Niek Groot
Rijksuniversiteit Groningen
Helicobacter pylori
Helicobacter pylori is een bacterie die bij de mens in de maag voorkomt. In West-Europese
landen bij een steeds kleiner percentage, 10-20%, maar in minder ontwikkelde en
derdewereldlanden in veel hogere percentages, 60-90%. Bij veel mensen geeft de bacterie
geen aanleiding tot klachten of ziekteverschijnselen; maar bij een klein percentage wel,
namelijk vooral maagpijn, maagzweren, ontstekingen van het maagslijmvlies en
twaalfvingerige darm. De bacterie wordt ook in verband gebracht met sommige vormen van
maagkanker.
1) Fysieke barrières
Gewoonlijk voorkomt de huid dat micro-organismen binnendringen, tenzij de huid
beschadigd is bijvoorbeeld door verwonding, een insectenbeet of verbranding. Andere
effectieve fysieke barrières zijn de slijmvliezen, zoals de bekleding van mond, neus en
oogleden. Kenmerkend voor slijmvliezen is dat ze bedekt zijn met afscheidingsproducten die
micro-organismen bestrijden. Zo zijn de slijmvliezen van de ogen bedekt met een laagje
traanvocht dat het enzym lysozym bevat. Dit enzym valt bacteriën aan en helpt de ogen tegen
infectie te beschermen.
De luchtwegen filteren deeltjes uit die in de ingeademde lucht aanwezig zijn. De wanden van
de luchtwegen en de neus zijn met slijm bedekt. Micro-organismen in de lucht blijven
plakken aan het slijm, dat vervolgens wordt opgehoest of bij het snuiten van de neus naar
buiten komt. Verwijdering van slijm wordt ondersteund door de gecoördineerde beweging
van kleine haarachtige uitsteeksels (cilia) die de luchtwegen bekleden. De cilia ‘vegen' het
slijm omhoog de luchtwegen uit, bij de longen vandaan.
6
Niek Groot
Rijksuniversiteit Groningen
Het maag-darmkanaal beschikt over een reeks effectieve barrières, waaronder maagzuur,
alvleesklierenzymen, gal en darmsappen. De samentrekkingen van de darmen (peristaltiek)
en de normale afstoting van cellen die de darmen bekleden, dragen ertoe bij dat schadelijke
micro-organismen worden verwijderd.
De blaas wordt beschermd door de plasbuis of urethra, de buis waardoor de urine stroomt als
deze het lichaam verlaat. Al bij jongens ouder dan 6 maanden is de lengte van de plasbuis
zodanig dat bacteriën zelden de blaas bereiken, tenzij de bacteriën onbedoeld worden
ingebracht door katheters of chirurgische instrumenten. Bij vrouwen is de plasbuis korter,
waardoor af en toe bacteriën van buiten in de blaas kunnen terechtkomen. Beide geslachten
beschikken over nog een afweermechanisme, namelijk het spoeleffect als de blaas wordt
geleegd. De vagina wordt beschermd door het daar onder normale omstandigheden heersende
zure milieu.







huid
slijmvlies
trilhaarepitheel
maagzuur
gal (lost celmembraan bacteriën op)
spijsverteringsenzymen
competitie natuurlijke flora
Huid:
droog en zuur
keratine - moeilijk afbreekbaar
erosie - verwijdering bacteriën
toxische vetzuren
normale flora - competitie
antimicrobiële peptides (defensines)
Slijmvlies:
lysozym - afbraak peptidoglycaan
lactoferrine - Fe-limitatie
gesecreteerd lgA
antimicrobiële peptides
(defensines)
2. Innate, antigen-nonspecifieke immuun-reacties snelle locale respons
The innate immune system, also known as non-specific immune system and first line of
defense,comprises the cells and mechanisms that defend the host from infection by other
organisms in a non-specific manner. This means that the cells of the innate system recognize
and respond to pathogens in a generic way, but unlike the adaptive immune system, it does
not confer long-lasting or protective immunity to the host.Innate immune systems provide
immediate defense against infection, and are found in all classes of plant and animal life.
3. Antigen-specifieke immuun-reacties
The adaptive immune system, also known as the specific immune system, is composed of
highly specialized, systemic cells and processes that eliminate or prevent pathogenic growth.
Thought to have arisen in the first jawed vertebrates, the adaptive or "specific" immune
system is activated by the “non-specific” and evolutionarily older innate immune system
7
Niek Groot
Rijksuniversiteit Groningen
(which is the major system of host defense against pathogens in nearly all other living
things). The adaptive immune response provides the vertebrate immune system with the
ability to recognize and remember specific pathogens (to generate immunity), and to mount
stronger attacks each time the pathogen is encountered. It is adaptive immunity because the
body's immune system prepares itself for future challenges.
Shigella flexneri
Shigella is een
bacteriegeslacht dat
de veroorzaker is van
dysenterie en
bloederige diarree.
De besmetting
ontstaat door
persoon-persoon
contact, ook via voedsel of water dat besmet is. Er is relatief weinig Shigella nodig om ziekte
te veroorzaken bij de mens. De bacterie is redelijk maagzuurbestendig en komt dus
gemakkelijk via de maag in de darmen.
Shigella is vernoemd naar de Japanse bacterioloog K. Shiga, die het eerst Shigella
dysenteriae ontdekte. Shigella-soorten zijn nauw verwant met Escherichia coli; hun genetisch
materiaal is zelfs onderling uitwisselbaar. Zij kunnen met elkaar een genetische recombinatie
ondergaan en zijn gevoelig voor dezelfde bacteriofagen. In de afbeelding hierboven kun je
zien dat (vrijwel) het enige verschil tussen de E. coli en de Shigella Flexneri een plasmide is.
Staphylococus Aureus
Staphylococcus aureus is een stafylokok die toxinen afscheidt. Toxinen hebben een negatieve
werking op het menselijk lichaam. S. aureus zit normaal op de huid van mens en dier en op
de slijmvliezen, zoals de neusholte. Als de bacterie door de huid heen het lichaam
binnendringt kan deze huidinfecties en bij infectie van bestaande wonden, ook na operaties
infecties van de wond veroorzaken, maar ook urineweginfecties, longontsteking en
uierontsteking bij koeien. S. aureus onderscheidt zich van andere stafylokokken doordat de
bacterie coagulase positief is terwijl de anderen coagulase negatief zijn.
Enkele stammen zijn inmiddels al resistent tegen het antibioticum methicilline. Deze
Meticilline-resistente Staphylococcus aureus (MRSA) kwam in Nederland tot voor kort
alleen voor in ziekenhuizen. Als dit wordt geconstateerd, wordt vaak een quarantaine
afgekondigd. Nu worden ook stammen aangetroffen buiten het ziekenhuis. Uit een onderzoek
van het Centrum Infectieziektebestrijding en de Nederlandse Voedsel- en Warenautoriteit is
gebleken dat de MRSA bij 40% van de varkens voorkomt. Je kunt zeggen dat iedere MRSA
stam een ander secretoom heeft. Een secretoom is een apparaat dat cellen kapot maakt en de
‘brokstukken’ sorteert op grootte en op ph. Deze secretomen kun je vergelijken om te kijken
met wat voor bacteriesoort je te maken hebt. Je kunt dus zeggen dat bijna geen één MRSA
stam hetzelfde is en dus verschillende genoomsequenties en genexpressie hebben.
8
Niek Groot
Rijksuniversiteit Groningen
Hemolyse
Hemolyse is een term uit de geneeskunde voor het verschijnsel dat rode bloedcellen in het
lichaam uit elkaar vallen. Vooral als dit in sterkere mate gebeurt dan normaal, waardoor de
inhoud ervan, die voornamelijk uit hemoglobine bestaat, in de vrije bloedbaan vrijkomt.
Alfa hemolyse
When alpha hemolysis (α-hemolysis) is present, the
agar under the colony is dark and greenish.
Streptococcus pneumoniae and a group of oral
streptococci (Streptococcus viridans or viridans
streptococci) display alpha hemolysis. This is
sometimes called green hemolysis because of the
color change in the agar. Other synonymous terms are
incomplete hemolysis and partial hemolysis. Alpha
hemolysis is caused by hydrogen peroxide produced
by the bacterium, oxidizing hemoglobin to green
methemoglobin.
Beta hemolyse
Beta hemolysis represents a complete breakdown of the hemoglobin of the red blood cells in
the vicinity of a bacterial colony. There is a clearing of the agar around a colony. Beta
hemolysis is characteristic of Streptococcus pyogenes and some strains ofStaphylococcus
aureus.
Superantigenen
When the immune
system encounters a
conventional Tdependent antigen,
only a small fraction
of the T cell
population is able to
recognize the antigen
and become activated. However, some antigens can polyclonally
activate a large fraction of the T cells, setting off massive immune response. These antigens
are called superantigens. Superantigens stimulate up to 10% of T cells to respond whereas
antigen would normally stimulate
only 0.001-0.01% of T cells to respond.
Protein antigens are normally processed by macrophages and other antigen-presenting cells
(APC) into peptide fragments, which are expressed on the surface of these cells in association
with MHC class II molecules. Only those T-cells with receptors (TCR), which recognize the
antigen together with the MHC molecule, are activated. Superantigens are not processed in
this way but can bind to MHC class II molecules on many APC surfaces directly.
Superantigens simultaneously bind to MHC class II molecules on the APCs and to the
variable region of the TCR. This leads to the stimulation of many T-cells and an excessive
production of interleukin-2 and other inflammatory cytokines. The over-production of
interleukins/cytokines by T-cells can have the same effects as those
observed in septic shock.
9
Niek Groot
Rijksuniversiteit Groningen
Medische Microbiologie
11-9-2012
Anaeroob organisme
An anaerobic organism or anaerobe is any organism that does not require oxygen for growth.
It could possibly react negatively and may even die if oxygen is present. Most such species
are unicellular microbes, though some are near-microscopic metazoa and some deep-sea
worms. Some largely unicellular anaerobic microbes are protists, but most of the anaerobic
microbes are bacteria or Archaea. For practical purposes there are three categories:



obligate anaerobes, which cannot use oxygen for growth and are even harmed by it
aerotolerant organisms, which cannot use oxygen for growth, but tolerate the presence
of it
facultative anaerobes, which can grow without oxygen but can utilize oxygen if it is
present
In human beings these organisms are usually found in gastrointestinal tract.
Fermentatie
There are many anaerobic fermentative reactions.
Fermentative anaerobic organisms mostly use the
lactic acid fermentation pathway:
C6H12O6 + 2 ADP + 2 phosphate → 2 lactic
acid + 2 ATP
The energy released in this equation is
approximately 150 kJ per mol, which is conserved in
regenerating two ATP from ADP per glucose. This
is only 5% of the energy per sugar molecule that the
typical aerobic reaction generates.
Plants and fungi (e.g., yeasts) in general use alcohol
(ethanol) fermentation when oxygen becomes
limiting:
C6H12O6 + 2 ADP + 2 phosphate → 2 C2H5OH + 2 CO2↑ + 2 ATP
The energy released is about 180 kJ per mol, which is conserved in regenerating two ATP
from ADP per glucose.
Aerobe organismen
An aerobic organism or aerobe is an organism that can survive and grow in an oxygenated
environment.Facultative anaerobes grow and survive in an oxygenated environment and so
do aerotolerant anaerobes.

Obligate aerobes require oxygen for aerobic cellular respiration. In a process known
as cellular respiration, these organisms use oxygen to oxidize substrates (for example
sugars and fats) in order to obtain energy.
10
Niek Groot
Rijksuniversiteit Groningen

Facultative anaerobes can use oxygen, but also have anaerobic methods of energy
production.

Microaerophiles are organisms that may use oxygen, but only at low concentrations.

Aerotolerant organisms can survive in the presence of oxygen, but they are anaerobic
because they do not use it as a terminal electron acceptor.
A good example would be the oxidation of glucose (a monosaccharide) in aerobic respiration.
C6H12O6 + 6 O2 + 38 ADP + 38 phosphate → 6 CO2 + 6 H2O + 38 ATP
Notice that oxygen is used during the oxidation of glucose and water is produced.
This equation is a summary of what actually happens in three series of biochemical reactions:
glycolysis, the Krebs cycle, and oxidative phosphorylation.
Glycolyse
Glycolysis is the metabolic pathway that converts glucose C6H12O6, into pyruvate,
CH3COCOO− + H+. The free energy released in this process is used to form the high-energy
compounds ATP (adenosine triphosphate) and NADH (reduced nicotinamide adenine
dinucleotide. Glycolysis is a definite sequence of ten reactions involving ten intermediate
compounds (one of the steps involves two intermediates). The intermediates provide entry
points to glycolysis. For example, most monosaccharides, such as fructose, glucose, and
galactose, can be converted to one of these intermediates. The intermediates may also be
directly useful. For example, the intermediate dihydroxyacetone phosphate (DHAP) is a
source of the glycerol that combines with fatty acids to form fat. It occurs, with variations, in
nearly all organisms, both aerobic and anaerobic. The wide occurrence of glycolysis indicates
that it is one of the most ancient known metabolic pathway. It occurs in the cytosol of the
cell.
Citroenzuurcyclus
The citric acid cycle is a series of chemical reactions used by all aerobic organisms to
generate energy through the oxidization of acetate derived from carbohydrates, fats and
proteins into carbon dioxide. In addition, the cycle provides precursors including certain
amino acids as well as the reducing agent NADH that is used in numerous biochemical
reactions. Its central importance to many biochemical pathways suggests that it was one of
the earliest established components of cellular metabolism and may have originated
abiogenically. The name of this metabolic pathway is derived from citric acid (a type of
tricarboxylic acid) that is first consumed and then regenerated by this sequence of reactions to
complete the cycle. In addition, the cycle consumes acetate (in the form of acetyl-CoA) and
water, reduces NAD+ to NADH, and produces carbon dioxide. The NADH generated by the
TCA cycle is fed into the oxidative phosphorylation pathway. The net result of these two
closely linked pathways is the oxidation of nutrients to produce usable energy in the form of
ATP. In eukaryotic cells, the citric acid cycle occurs in the matrix of the mitochondrion.
Bacteria also use the TCA cycle to generate energy, but since they lack mitochondria, the
reaction sequence is performed in the cytosol with the proton gradient for ATP production
being across the plasma membrane rather than the inner membrane of the mitochondria.
11
Niek Groot
Rijksuniversiteit Groningen
Oxidative fosforylering
Oxidative phosphorylation (or
OXPHOS in short) is a metabolic
pathway that uses energy released
by the oxidation of nutrients to
produce adenosine triphosphate
(ATP). Although the many forms
of life on earth use a range of
different nutrients, almost all
aerobic organisms carry out
oxidative phosphorylation to
produce ATP, the molecule that
supplies energy to metabolism.
This pathway is probably so
pervasive because it is a highly
efficient way of releasing energy,
compared to alternative
fermentation processes such as
anaerobic glycolysis.
During oxidative phosphorylation,
electrons are transferred from
electron donors to electron
acceptors such as oxygen, in
redox reactions. These redox
reactions release energy, which is
used to form ATP. In eukaryotes,
these redox reactions are carried
out by a series of protein
complexes within the cells intermembrane wall mitochondria, whereas, in prokaryotes, these
proteins are located in the cells' intermembrane space. These linked sets of proteins are called
electron transport chains. In eukaryotes, five main protein complexes are involved, whereas
in prokaryotes many different enzymes are present, using a variety of electron donors and
acceptors.
The energy released by electrons flowing through this electron transport chain is used to
transport protons across the inner mitochondrial membrane, in a process called
chemiosmosis. This generates potential energy in the form of a pH gradient and an electrical
potential across this membrane. This store of energy is tapped by allowing protons to flow
back across the membrane and down this gradient, through a large enzyme called ATP
synthase. This enzyme uses this energy to generate ATP from adenosine diphosphate (ADP),
in a phosphorylation reaction. This reaction is driven by the proton flow, which forces the
rotation of a part of the enzyme; the ATP synthase is a rotary mechanical motor.
12
Niek Groot
Rijksuniversiteit Groningen
Medische microbiologie
12-09-2012
Exotoxines
An exotoxin is a toxin secreted by bacteria. An exotoxin can cause damage to the host by
destroying cells or disrupting normal cellular metabolism. They are highly potent and can
cause major damage to the host. Exotoxins may be secreted, or, similar to endotoxins, may be
released during lysis of the cell.Most exotoxins can be destroyed by heating. They may exert
their effect locally or produce systemic effects. Well-known exotoxins include the botulinum
toxin produced by Clostridium botulinum and the Corynebacterium diphtheriae exotoxin,
which is produced during life-threatening symptoms of diphtheria.Exotoxins are susceptible
to antibodies produced by the immune system, but many exotoxins are so toxic that they may
be fatal to the host before the immune system has a chance to mount defenses against it.
Endotoxines
The term endotoxin was coined by
Nats Umangay, who distinguished
between exotoxin, which he classified
as a toxin that is released by bacteria
into the environment, and endotoxin,
which he considered to be a toxin kept
"within" the bacterial cell and to be
released only after destruction of the
bacterial cell wall. Today, the term
'endotoxin' is used synonymously with
the term lipopolysaccharide, which is a
major constituent of the outer cell
membrane of Gram-negative bacteria.
Larger amounts of endotoxins can be
mobilized if Gram-negative bacteria
are killed or destroyed by detergents. The term "endotoxin" came from the discovery that
portions of Gram-negative bacteria themselves can cause toxicity, hence the name endotoxin.
Studies of endotoxin over the next 50 years revealed that the effects of "endotoxin" are, in
fact, due to lipopolysaccharide. The key effects of endotoxins on vertebrates are mediated by
their interaction with specific receptors on immune cells such as monocytes, macrophages,
dendritic cells, and others. Upon challenge with endotoxin, these cells form a broad spectrum
of immune mediators such as cytokines, nitric oxide, and eicosanoids.
Epidermolysis bullosa
Epidermolysis bullosa (afgekort EB) is een erfelijke, alsnog ongeneeslijke, huidziekte die
blaren op de huid doet ontstaan. De aandoening is gekenmerkt door defecten in de eiwitten
die de opperhuid (epidermis) aan de lederhuid (dermis) bevestigen. De epidermis sluit
cellulair niet goed aan op de dermis — zogenaamde celbrugjes ontbreken — waardoor hij bij
lichte wrijving vlug verhit en zichtbaar loskomt van de lederhuid door vorming van blaren
waarin sereus vocht opgestapeld zit. Bij gezonde mensen ontstaan deze blaren alleen na
langdurige wrijving op de huid, zoals voetblaren bij lange wandelingen. Maar bij zware EBpatiënten ontstaan blaren alleen al door het dragen van kleding en bij alledaagse aanrakingen,
zoals knuffelen of het optillen van een baby.
13
Niek Groot
Rijksuniversiteit Groningen
Toll like receptor
Toll-like receptors (TLRs) are a class of
proteins that play a key role in the innate
immune system as well as the digestive
system. They are single, membrane-spanning,
non-catalytic receptors that recognize
structurally conserved molecules derived from
microbes. Once these microbes have breached
physical barriers such as the skin or intestinal
tract mucosa, they are recognized by TLRs,
which activate immune cell responses.
Zipper en trigger mechanism
Bacterien kunnen op twee manieren invasief
een (eukaryote) cel ingroeien, namelijk via het
zipper en het trigger mechanisme. Bij het
zipper mechanisme hecht de gram positieve
bacterie COVALENT aan zogenaamde
adhesines, integrines en
cadherines. Gram
negatieve bacterien
kunnen gebruikmaken
van zogenaamde
injectosomen (b). D.m.v.
deze injectosomen kan
de bacterie bepaalde
factoren de cel in
spuiten.
Fagocytose
Fagocytose is het proces waarbij het membraan van een cel vaste deeltjes, zoals andere
cellen, omsluit en zo een holte, genaamd fagosoom binnen de cel vormt waarin de omsloten
deeltjes buiten het cytoplasma veilig opgeslagen worden. Door secretie van proteases naar het
fagosoom kunnen eiwitten worden afgebroken zodat de onderdelen door de cel kunnen
worden hergebruikt. De fagosoom heeft de vorm van een kleine ovaal. Fagocytose verloopt
in een aantal stappen namelijk:
1.
2.
3.
4.
Chemotaxis en adherentie van microben aan het fagocyt
Opname van de microbe door het fagocyt
Formatie van het fagosoom
Fusie van het fagosoom met een lysosoom
om zo een fagolysosoom te vormen
5. Vertering van de opgenomen microbe door
enzymen
6. Formatie van het overblijvend lichaam wat
onverteerbaar materiaal bevat
7. Exocytose: het lozen van afvalmateriaal
14
Niek Groot
Rijksuniversiteit Groningen
Overleven van fagocytose
Een bacterie kan op verschillende
manieren zorgen dat hij overleeft
wanneer een macrofaag hem
probeert te fagocyteren. De eerste
manier is door simpelweg op
plekken te delen en groeien waar
geen macrofagen komen. De
tweede manier is uit het
endosoom breken, waardoor de
bacterie vrij in het cytosol komt
te liggen. De derde manier is
door de fusie van het endosoom
met een lysosoom te voorkomen,
waardoor de bacterie niet verteerd zal worden. De laatste manier is de meest diehard manier,
namelijk door het overleven in het lysosoom.
Onthouden van water
Wanneer een bacterie de toegang tot water
wordt afgekomen, zal de celdiameter en de
celwanddikte toenemen. Hierdoor zal de cel
minder water verliezen, zodat het een
grotere kans heeft om te overleven.
MRSA bacterie
MRSA betekent methicillin resistente
Staphylococcus aureus. Er is dus sprake
van een Staphylococcus aureus, een
bacterie die bij 30% van de mensen
voorkomt op huid en slijmvliezen. In het
dagelijks leven is de bacterie onschadelijk. Pas bij verminderde weerstand,
huidbeschadigingen, wonden kan hij infecties veroorzaken, Deze zijn bij de "gewone"
Staphylococcus aureus met antibiotica te bestrijden.
Alleen bij de MRSA gaat niet . Overal in de wereld duikt de MRSA, als veroorzaker van
ziekenhuisinfecties op.
ESBL-bacterie
De afkorting "ESBL" staat voor Extended Spectrum Beta-Lactamase. Dit is een enzym dat
bepaalde antibiotica, met name cefalosporines en penicillines kan afbreken. De ESBLenzymen (er zijn verschillende typen) worden geproduceerd door bacteriën die van oorsprong
in de darm voorkomen. Doordat ze een ESBL produceren, zijn die bacteriën resistent tegen
de antibiotica die het enzym kan afbreken. De bacteriën die ESBL's kunnen produceren
(Klebsiella, Escherichia coli), zijn Gramnegatieve bacteriën die een zogenoemd endotoxine
maken. Ze zijn onschadelijk zolang ze zich in de darm bevinden van gezonde personen. Maar
ze kunnen ernstige infecties veroorzaken bij heel jonge en ook bij oude mensen met een
gestoord immuunsysteem.
15
Niek Groot
Rijksuniversiteit Groningen
VRE
VRE is de afkorting van Vancomycine Resistente Enterococcus faecium. Enterococcus
faecium is een darmbacterie die bij veel mensen voorkomt.
Het verschil tussen de VRE en de gewone bacterie is dat de VRE ongevoelig is geworden
voor vancomycine. Net zoals de meeste bacteriën wordt de VRE-bacterie met name verspreid
via de handen. Alleen voor mensen met een sterk verminderde weerstand kan VRE tot een
infectie leiden.
Verdieping EB
Er worden 3 EB-groepen onderscheiden, die elk weer subgroepen vertonen, maar dat is
specialistisch en nog onderwerp van diepgaand onderzoek. De 3 EB-groepen zijn:
1. Epidermolysis bullosa simplex (70%): blaarvorming ontstaat door de basale cellaag.
Wordt veroorzaakt door (dominante) mutaties in keratine 5 of keratine 14.
2. Dystrofische epidermolysis bullosa (25%): blaarvorming onder de lamina densa van
de basale membraan. Wordt veroorzaakt door mutaties in het gen collageen VII. Er
bestaat een milde (dominante) en ernstige (recessieve) variant.
3. Junctionele epidermolysis bullosa (5%): blaarvorming door de lamina lucida van de
basale membraan. Wordt veroorzaakt door meestal recessieve mutaties in de genen
voor laminine 5 of collageen XVII.
Dit is een percentsgewijze indeling volgens de frequentie wereldwijd vastgesteld.
Bij de medisch-klinische indeling wisselen de dystrofische en de junctionele epidermolysis
bullosa van plaats: die is gebaseerd op het uitzicht en het niveau van beschadiging in de
huidlagen.
Het beloop van de ziekte is uit ervaring moeilijk voorspelbaar, maar per type enigszins wel
volgens de verzorging die men zich eigen maakt en/of krijgt. Een EB-patiënt wordt geboren
met een van de drie types en die lopen, gelet op de beschrijving van het genetisch defect, niet
in elkaar over. Vanaf de junctionele variant tot de dystrofische recessieve is EB
levensbedreigend, omdat de huid het grootste menselijke orgaan is en de aanwezigheid van
wonden, misvormingen, littekenvorming en infectiegevaar quasi permanent is.
16
Niek Groot
Rijksuniversiteit Groningen
EB en S.Aureus
Uit de afbeelding
hiernaast kan je
opmaken dat bijna elke
EB patient met meerdere
typen S. Aureus besmet
is. Elk gezond mens
heeft standaard één type
S. Aureus bij zich.
Vraag me niet waarom,
dit werd in de colleges
aangedragen als een
soort vuistregel.
Antibiotica
Het klassieke begrip antibioticum heeft betrekking op stoffen van organische oorsprong die
ziekteverwekkers (met name bacteriën in het lichaam) bestrijden, dit naast
chemotherapeutica, stoffen die door de mens langs synthetische weg zijn bereid.
Tegenwoordig wordt dit onderscheid niet meer strikt gehandhaafd en spreekt men bij alle
stoffen die aan mensen kunnen worden toegediend om bacteriële infecties te bestrijden over
antibiotica. Met de term chemotherapeutica worden tegenwoordig meer specifiek antikankermiddelen bedoeld. Middelen die ziekteverwekkers doden die zich niet in het lichaam
maar op de huid of op b.v. werkbladen bevinden worden desinfectantia of antiseptica
genoemd. Er zijn twee belangrijke groepen antibiotica: de bactericide of bacteriedodende, en
de bacteriostatische of bacterieremmende, die de groei voorkomen. Voor een bactericide
werking (b.v. bij penicillinen) is groei soms noodzakelijk. Dergelijke middelen kunnen,
althans theoretisch gezien, beter niet met een antibioticum uit de bacteriostatische groep
(zoals doxycycline) worden gecombineerd.
β-lactamantibiotica
β-lactamantibiotica bevatten een bèta-lactam groep (een ring bestaande uit drie
koolstofatomen en een stikstofatoom) en werken in op de celwand van de bacteriën.
Soorten: penicilline, cefalosporine, monobactam en carbapenem. Penicilline kan
geassocieerd worden met clavulaanzuur. Deze stof bevat ook een β-lactamgroep, maar
wordt in tegenstelling tot de antibiotica niet afgebroken door β-lactamase, een enzym
dat sommige resistente bacteriën produceren, maar vormt er een stabiel complex mee,
zodat het enzym geen penicilline meer kan afbreken. Een aantal gebruikers worden
allergisch voor β-lactam antibiotica.
Quinolonen
De fluorchinolonen remmen het bacterieel DNA-gyrase (topoisomerase II en
topoisomerase IV). Hierdoor wordt de DNA-of RNA synthese rechtstreeks geremd,
wat hun bactericide werking verklaart.
17
Niek Groot
Rijksuniversiteit Groningen
Tetracyclines
Tetracyclines zijn een groep bacteriostatica gebaseerd op tetracycline. De
belangrijkste tetracyclines zijn tetracycline, chloortetracycline, oxytetracycline,
doxycycline en methacycline. Het zijn de eerste keus middelen in de behandeling van
chlamydia en rickettsia.
Rifamycine/Rifampicine
Rifamycine/Rifampicine inhibeert het DNA-afhankelijke RNA-polymerase van de
bacteriën.
Sulfonamiden/Trimethoprim
Foliumzuurantagonisten leggen de foliumzuurproductie van de bacteriën lam, wat
leidt tot celdood.
De toenemende antibioticaresistentie wordt
veroorzaakt door verschillende factoren. Hoe vaker
bacteriën in contact komen met antibiotica, hoe
sneller ze zich aanpassen en ongevoelig worden voor
antibiotica. De wereldwijde toepassing van grote
hoeveelheden antibiotica in de dierhouderij en de
humane geneeskunde speelt hierin een belangrijke
rol. Ook een onzorgvuldige toepassing versnelt het
proces van resistentieontwikkeling. Denk hierbij aan
het niet afmaken van antibioticakuren (letterlijk
natuurlijke selectie) of het toepassen van een onjuiste
dosis. Door het toenemende reisgedrag van mensen
kunnen resistente bacteriën zich snel over grote
afstand verspreiden.
The four main mechanisms by which microorganisms exhibit resistance to antimicrobials are:
1. Drug inactivation or modification: for example, enzymatic deactivation of penicillin
G in some penicillin-resistant bacteria through the production of β-lactamases
2. Alteration of target site: for example, alteration of PBP—the binding target site of
penicillins—in MRSA and other penicillin-resistant bacteria
3. Alteration of metabolic pathway: for example, some sulfonamide-resistant bacteria do
not require para-aminobenzoic acid (PABA), an important precursor for the synthesis
of folic acid and nucleic acids in bacteria inhibited by sulfonamides, instead, like
mammalian cells, they turn to using preformed folic acid.
4. Reduced drug accumulation: by decreasing drug permeability and/or increasing active
efflux (pumping out) of the drugs across the cell surface.
18
Niek Groot
Rijksuniversiteit Groningen
Medische microbiologie
13-09-2012
Upper and lower respiratory tract
The upper respiratory tract or upper airway
primarily refers to the parts of the respiratory
system lying outside of the thorax or above the
sternal angle. Another definition commomly used
in medicine is the airway above the glottis or
vocal cords. Some specify that the glottis (vocal
cords) is the defining line between the upper and
lower respiratory tracts; yet even others make the
line at the cricoid cartilage. The term lower
respiratory tract refers to the portions of the
respiratory system from the trachea to the lungs.
Lower respiratory tract infections can be the
cause of several serious illnesses, including
pneumonia.
Mucous membrane
The mucous membranes (or mucosae; singular mucosa) are linings of mostly endodermal
origin, covered in epithelium, which are involved in absorption and secretion. They line
cavities that are exposed to the external environment and internal organs. They are at several
places contiguous with skin: at the nostrils, the mouth, the lips, the eyelids, the ears, the
genital area, and the anus. The sticky, thick fluid secreted by the mucous membranes and
glands is termed mucus. The term mucous membrane refers to where they are found in the
body and not every mucous membrane secretes mucus.





Entrapment of particles in mucus and removal
lysozym – degradation of cell wall
lactoferrine ‐ Fe‐limitation
Secretory lgA
Antimicrobial peptides (defensines)
Nasal associated lymphoid tissue (NALT)
Selected bacterial pathogens of the respiratory tract



Streptococcus pneumonia
Neisseria meningitides
Haemophilus influenza
colonizer
colonizer
colonizer


Legionella pneumophila
Mycobacterium tuberculosis
Alleen bij ziekte
Alleen bij ziekte
19
Niek Groot
Rijksuniversiteit Groningen
Meningitis
Hersenvliesontsteking of meningitis, ook wel misleidend nekkramp genoemd, is een
ontsteking van de om de hersenen en het ruggenmerg gelegen hersenvliezen. Deze ontsteking
kan door een aantal oorzaken optreden, waaronder infectie met bacteriën, virussen of
parasieten. Door de nabijheid van de hersenen is dit, vooral bij bacteriële meningitis, een zeer
gevreesde aandoening die tot de dood of tot ernstige invaliditeit kan leiden, bijvoorbeeld
beschadiging van omliggende structuren zoals de gehoorzenuw met doofheid als gevolg.
Soms treedt dit zo snel op (binnen 12 uur) dat het leven van de patiënt al niet meer te redden
is op het moment dat de diagnose wordt gesteld. Patienten die het overleven zullen naar alle
waarschijnlijk één of meerdere hersenbeschadigingen hebben.

Haemophilus influenzae type B (Hib) (gramnegatieve staaf)
Deze bacterie koloniseert het epitheel van de oro- en nasofarynx (neus- en mondholte)
door adhesie aan de epitheelcellen, dit leidt tot schade aan het epitheel en de bacteriën
kunnen zich naar de bloedstroom verplaatsen. Indien er in het bloed geen
antilichamen aanwezig zijn tegen het polysaccharidekapsel van de bacterie zullen de
bacteriën zich kunnen verspreiden naar de hersenvliezen. Er bestaat een vaccin tegen
Hib, het is een geconjugeerd vaccin, dit wil zeggen dat het bacterieel polysacharide
gekoppeld wordt aan een proteïne.

Neisseria meningitidis (meningokokken) (gramnegatieve (diplo)kok)
Deze bacterie heeft 13 serogroepen, waarvan A, B, C, X, Y en W135 de meest
voorkomende zijn. De meningokokken hechten vast aan de cellen van de nasofarynx;
indien er geen specifieke antilichamen zijn tegen het polysaccharidekapsel zal er
ziekte optreden. Voor deze vorm van meningitis is er ook een vaccin beschikbaar: het
gaat om een polyvalent vaccin tegen de serogroepen A, C, Y en W135. Dit vaccin is
bruikbaar vanaf de leeftijd van twee jaar, omdat kinderen onder de twee jaar nog geen
respons tegen polysacharide-antigenen hebben.

Streptococcus pneumoniae (pneumokokken) (grampositieve (diplo)kok)
Deze bacterie koloniseert de neus - en keelholte. Ziekte ontwikkelt zich wanneer de
organismen zich via de bloed-hersenbarrière gaan verspreiden naar de hersenvliezen
na infecties van de oor of de sinussen, of na een hoofdtrauma waarbij een verbinding
tussen de neusholte en de hersenen gevormd werd. Deze vorm van bacteriële
meningitis kan behandeld worden met penicilline. Er zijn pneumokokkenvaccins
ontwikkeld gericht tegen de bacteriële kapseleiwitten. De effectiviteit van dit vaccin
wordt echter in twijfel getrokken.
S. Pneumoniae
Streptococcus pneumoniae, or pneumococcus, is a Gram-positive, alpha-hemolytic,
aerotolerant anaerobic member of the genus Streptococcus. A significant human pathogenic
bacterium, S. pneumoniae was recognized as a major cause of pneumonia in the late 19th
century, and is the subject of many humoral immunity studies.
20
Niek Groot
Rijksuniversiteit Groningen
• Gram‐positive bacterium
• Facultative anearobe
• Produces a large polysacharide capsule
• Colonizes the human nasopharynx
• Usually a commensal
• Transmission occurs through aerosoles
• Colonization rates are highest in young children
• Causes otitis media and severe diseases such as pneumonia and meningitis
• The elderly, immune‐compromised and the very young are most susceptible
• Annually more than a million deaths world wide
• Capsule is main virulence factor, 90 serotypes
• Vaccine acts on a few capsule serotype
• Resistance to antibiotics on the rise
• Combinatie met S. Pneumoniae is dodelijk
Er is een grote kans op secundaire infecties. Bij ¼ van gevallen besmet met het
influenzavirus vonden wetenschappers ook de S. Pneumoniae als secundaire infectie.
Neisseria Meningitidis
Meningokok (Neisseria meningitidis) is een bacterie, die berucht is door de ernstige infecties
zoals meningitis die hij kan veroorzaken. De bacterie is gram-negatief en aeroob.
Morfologisch zijn het vrij grote diplokokken (twee aan twee liggend). Er zijn een aantal
serotypen (13). De bacterie, die bij een aanzienlijk deel van de gezonde bevolking in de keel
voorkomt, is meestal goed gevoelig voor penicilline en een aantal andere antibiotica.
Neisseria meningitidis is a Gram‐negative diplococcus with polysaccharide capsule (13
serotypes, 5 clinically relevant). The bacteria are carried asymptomatically in up to 20% of
the population, attached by their pili to the epithelial cells of the nasopharynx. Person to
person spread takes place by droplet infection (aerosoles).
H. Influenzae
Haemophilus influenzae type b, afgekort Hib is een bacterie. De bacterie wordt door hoesten
en niezen van de ene op de andere persoon overgebracht. Ongeveer 5 procent van de gevallen
van meningitis (= hersenvliesontsteking) bij zuigelingen en peuters in Nederland wordt
veroorzaakt door de Hib-bacterie. Van de 100 kinderen die Hib-meningitis krijgen, overlijden
gemiddeld 2 kinderen en bijna 10 kinderen houden er een ernstige handicap (doofheid,
epilepsie, geestelijke achterstand) aan over. Daarnaast kan de Hib-bacterie nog andere
ernstige verschijnselen veroorzaken, zoals epiglottitis (=zwelling van het strotklepje,
waardoor kinderen kunnen stikken), middenoorontsteking (otitis media), sinusitis en
ontsteking van de gewrichten. Vaccinatie met Hib-vaccin biedt volledige bescherming tegen
Hib-ziekten. Maar zoals hierboven al staat vermeld wordt hersenvliesontsteking maar in 5
procent van de gevallen veroorzaakt door de Hib- bacterie. Kinderen die tegen Hib-ziekten
zijn ingeënt kunnen dus wel nog hersenvliesontsteking krijgen die door een andere bacterie of
virus wordt veroorzaakt. De vaccinatie is opgenomen in het Nederlandse
Rijksvaccinatieprogramma. Het vaccin is een geconjugeerd vaccin. B-cellen met een
immunoglobuline tegen het polysaccharide van het vaccin zullen het conjugaat opnemen. De
proteïne-component van het vaccin zal gepresenteerd worden op het oppervlak van de B-cel
met behulp van klasse II MHC moleculen, de T-helper-cel zal hier op binden en hierdoor zal
de B-cel geactiveerd worden zodat de B-cel antilichamen gaat aanmaken tegen het bacterieel
polysaccharide.
21
Niek Groot
Rijksuniversiteit Groningen
CTM-operon
• Cytochrome c‐type biogenesis protein ,CcdA :
o Aerobic and anaerobic respiration
o Peroxidation via electron transport
• Thioredoxin family protein ,Trx :
o known members are: TlpA, AhpC, and ResA
• Methionine Sulfoxide Reductase A/B, MsrA/B:
o Msr catalyzes the reduction of methionine sulfoxide back to methionine
o Msr enzymes are essential in the protection against oxidative stress
Het blijkt dat alle drie de genen nodig zijn om de bacterie (Influenzae) tegen H2O2 te
beschermen.
• Comparison of URT pathogens is a viable strategy to identify
virulence factors
• The CTM complex is necessary and sufficient for survival of
extracellular oxidative stress.
• All three genes of the operon are needed for resistance to
oxidative stress.
• The operon plays an important role in the later stages of
infection / disease.
• The CTM complex most likely repairs oxidized proteins
L. Pneumophila
Legionella pneumophila is een zwak kleurende, gram-negatieve, aerobe, niet-spore
vormende, ongekapselde staaf, die slechts op speciale selectieve (cysteïne bevattende) media
gekweekt kunnen worden. De lange staven komen geregeld voor in ketens, zijn katalase
positief, oxidase positief, motility positief, lactose negatief en wanneer de mogelijkheid zich
voordoet de bacterie toch op een bloedplaat te kweken geven deze gamma hemolyse.
Legionella pneumophila kent een complexe groeicyclus die zich voornamelijk intracellulair
afspeelt in protozoa. Bekende protozoale gastheren van Legionella pneumophila zijn
Hartmannella Vermiformis en Acanthamoeba castellanii, naast anderen. De bacterie zal zich
hierbij laten opnemen door deze protozoa. In een volgend stadium zal ze kunnen verhinderen
dat ze wordt verteerd zoals normaal het geval is wanneer bacteriën worden opgenomen door
protozoa. Ze zal daarenboven de gastheer gaan gebruiken als omgeving om in te delen,
waarna ze na het voleindigen van een aantal delingen naar buiten zal treden in een honderdtot duizendvoudige concentratie. Een gelijkaardige vermenigvuldigingscyclus gebruikt
Legionella om zich te vermenigvuldigen in de longen van zoogdieren na opname. Hierbij
worden de alveolaire macrofagen als gastheer gebruikt. Naast deze intracellulaire manier om
te vermenigvuldigen heeft Legionella ook de mogelijkheid om te delen door nutriënten uit
zijn omgeving op te nemen, afkomstig van dood organisch materiaal.
22
Niek Groot
Rijksuniversiteit Groningen
M. tuberculosis
Mycobacterium tuberculosis (MTB) is a pathogenic bacterial species in the animal
Mycobacterium and the causative agent of most cases of tuberculosis (TB). First discovered
in 1882 by Robert Koch, M. tuberculosis has an unusual, waxy coating on its cell surface
(primarily mycolic acid), which makes the cells impervious to Gram staining. Acid-fast
detection techniques are used instead. The physiology of M. tuberculosis is highly aerobic
and requires high levels of oxygen. Primarily a pathogen of the mammalian respiratory
system, MTB infects the lungs. The most frequently used diagnostic methods for TB are the
tuberculin skin test, acid-fast stain, and chest radiographs.
M. tuberculosis requires oxygen to grow. It does not retain any bacteriological stain due to
high lipid content in its wall, and thus is neither Gram-positive nor Gram-negative; hence
Ziehl-Neelsen staining, or acid-fast staining, is used. While mycobacteria do not seem to fit
the Gram-positive category from an empirical standpoint (i.e., they do not retain the crystal
violet stain), they are classified as acid-fast Gram-positive bacteria due to their lack of an
outer cell membraneWhen in the lungs, M. tuberculosis is taken up by alveolar macrophages,
but they are unable to digest the bacterium. Its cell wall prevents the fusion of the phagosome
with a lysosome. Specifically, M. tuberculosis blocks the bridging molecule, early endosomal
autoantigen 1 (EEA1); however, this blockade does not prevent fusion of vesicles filled with
nutrients. Consequently, the bacteria multiply unchecked within the macrophage. The
bacteria also carried the UreC gene, which prevents acidification of the phagosome.The
bacteria also evade macrophage-killing by neutralizing reactive nitrogen intermediates.
Live attenuated vaccine: BCG
• Effectiveness under debate
• Vaccine protects against disease but not
infection
• Vaccination interferes with the Mantoux/PPD
test
• Vaccination is not standard in the US and the
Netherlands
Summary
• Respiratory diseases are still a major cause of morbidity
and mortality
• The respiratory tract has several layers of defense
• Transmission of respiratory pathogens is mostly by aerosols
• Many respiratory pathogens colonize the upper respiratory
tract
• Encapsulation protects against opsono‐phagocytosis
• Both M. tuberculosis as L. pneumophila have the ability to
proliferate inside macrophages
• Vaccination is a viable strategy for the prevention of
disease caused by many (respiratory) bacterial pathogens
23
Niek Groot
Rijksuniversiteit Groningen
13 september 2012
Medische microbiologie
Biofilm
Een biofilm is een laag micro-organismen omgeven door zelfgeproduceerd slijm vastgehecht
aan een oppervlak. Deze slijmlaag wordt ook ECM oftewel "Extra Cellulaire Matrix"
genoemd.
Biofilms komen vaak voor in de natuur. Tandplak is daar een voorbeeld van. De bacteriën die
in een biofilm leven kunnen totaal andere eigenschappen krijgen dan de vrijlevende microorganismen. (Celdichtheid-afhankelijke genexpressie (quorum sensing) is één van de factoren
die daarvoor verantwoordelijk is). Voor de industrie kan biofilmvorming hinderlijk zijn
wegens het dichtslibben van leidingen; naast verstoppingen en klontervorming kan dit ook tot
corrosie leiden. In de geneeskunde kunnen ze moeilijk bestrijdbare besmettingen
veroorzaken; in katheters, maar ook in de luchtpijp van mucoviscidose-patiënten. In
voedselproducerende instellingen (fabriek, keuken) bemoeilijken ze het schoonmaken.
Bacteriën in biofilms zijn beter bestand tegen toxische stoffen zoals antibiotica en
detergenten. Hoewel men eerst dacht dat dit kwam doordat deze producten moeilijk zouden
kunnen doordringen in deze slijmlaag, blijkt dit meestal niet het geval. Langzamere
groeisnelheden in biofilms, de activatie van stress-tolerantie mechanismen en de inductie van
een resistent 'biofilm' fenotype kunnen redenen zijn waarom biofilm cellen beter bestand zijn
tegen toxische stoffen. waarschijnlijk door de
slijmlaag om de cellen heen.
Dental plaque is the material that adheres to
the teeth and consists of bacterial cells
(mainly Streptococcus mutans and
Streptococcus sanguinis), salivary polymers
and bacterial extracellular products. Plaque is
a biofilm on the surfaces of the teeth. This
accumulation of microorganisms subject the
teeth and gingival tissues to high
concentrations of bacterial metabolites which
results in dental disease. The bacterial strains
identification of the biofilms isolated from the
dental plaque or from the biofilms attached to
the surfaces of some dental alloys, impression
materials, dental implants, restorative and
cement materials play an essential role
concerning the biofilms establishment
dynamics towards the physical-chemical
properties of the materials which biofilms are
attached to.
Supragingivale biofilms (E&F) zijn meer ‘uitgesmeerd’ t.o.v. sublingale biofilms (A&B).
Sublingale biofilms liggen meer in clusters.
24
Niek Groot
Rijksuniversiteit Groningen
Gingivitis
Gingivitis is een ontsteking van de gingiva oftewel het tandvlees.Gingivitis oftewel
tandvleesontsteking ontstaat door de ophoping van tandplaque en tandsteen rondom tanden
en kiezen. Het kenmerkt zich door roodheid en zwelling van het tandvlees. Tevens gaat het
tandvlees bij aanraking gemakkelijk bloeden. Gingivitis kan genezen door een goede
mondhygiëne toe te passen.
Parodontitis is een term uit de tandheelkunde. De letterlijke betekenis is ontsteking (= itis)
rondom (= para) de tand (= odont); oftewel de ontsteking van de weefsels rondom de tand.
Het is een bacteriële infectieziekte die ontstaat door ontstoken tandvlees oftewel gingivitis. In
een verder gevorderd stadium kan het kaakbot erdoor worden aangetast, wat verlies van
kiezen en tanden tot gevolg kan hebben. Waar gingivitis vooral door de hoeveelheid
tandplaque veroorzaakt wordt (met andere woorden dus van alle bacteriën), is parodontitis te
wijten aan de activiteiten van specifieke bacteriën, zoals de Actinobacillus
actinomycetemcomitans.
Genexpressie
In een biofilm worden 1-6% van de genen anders tot uiting gebracht. Deze genen spelen
vooral een rol in de regulatie van het metabolisme van de bacterie. In een actieve biofilm
hebben de bacteriën een snel metabolisme, terwijl het metabolisme in een passieve biofilm
juist bijna stil ligt.
Quorum sensing
Quorum sensing is een mechanisme waarbij meerdere bacteriën hun genexpressie kunnen
afstemmen op de populatiedichtheid aan de hand van signaalmoleculen. Dergelijke
mechanismen kunnen zowel tussen individuen van dezelfde soort, als tussen verschillende
soorten optreden.
Een voorbeeld is de opportunistische bacterie Pseudomonas aeruginosa die in de menselijke
luchtwegen kan groeien zonder schade aan te richten. Wordt de dichtheid echter erg groot,
dan schakelen ze over naar een agressievere verschijningsvorm: ze gaan een biofilm vormen
die het immuunsysteem van de gastheer kan omzeilen. Deze mucoïde conversie doet zich
vooral voor bij patiënten met taaislijmziekte of mucoviscidose. Een mogelijke behandeling is
quorum quenching, het afbreken van de signaalmoleculen door geneesmiddelen.
Boterzuur
Boterzuur komt voor in boter, met name in ranzig geworden boter (vandaar de naam
boterzuur), zweet, veel sterk ruikende kaassoorten en in kwalitatief slechte kuilen kuilgras.
De geur ervan wordt vaak geassocieerd met die van zweetsokken. Ook in het lichaam komt
boterzuur voor, het is bekend dat boterzuur noodzakelijk is voor een gezonde darm. Zo
verkrijgen epitheelcellen in vivo ongeveer 70% van hun energie uit boterzuur en gaat
boterzuur de vorming van darmkanker tegen. In de darmen wordt boterzuur en andere
zogenaamde korte-keten vetzuren (azijnzuur, propionzuur) voornamelijk geproduceerd door
fermentatie van koolhydraten.
25
Niek Groot
Rijksuniversiteit Groningen
Malaria
Malaria of moeraskoorts is een infectieziekte die veroorzaakt wordt door eencellige
parasieten van het geslacht Plasmodium dat tot de Sporozoa behoort. De parasiet wordt op
mensen overgebracht door malariamuggen. De Wereldgezondheidsorganisatie schat dat in
2010 655.000 mensen aan malaria overleden, voor het overgrote deel in Afrika en voor het
overgrote deel kinderen jonger dan 5. 20% van de kindersterfte in Afrika kan worden
toegeschreven aan malaria. Zwangere vrouwen lopen een groot risico om te overlijden als
gevolg van complicaties van malaria, maar ook bestaat het risico van spontane abortus of
vroegtijdige geboorte. Er bestaat tevens het gevaar van bloedarmoede bij de vrouw en als
gevolg daarvan baby's met een te laag geboortegewicht. Er zijn vier voor de mens belangrijke
soorten van plasmodium:





Plasmodium Vivax
Plasmodium Ovale
Plasmodium Malariae
Plasmodium Falciparum
Plasmodium Knowlesi
Van P. falciparum werd in 2002 het gehele genoom bekend. Dit is ook de vorm die de
gevaarlijkste vorm van malaria, malaria tropica veroorzaakt, waarbij de kans op een dodelijke
afloop veel groter is dan bij de andere soorten. De kans op een dodelijke afloop is bij de
andere soorten verwaarloosbaar klein. P. falciparum is verantwoordelijk voor ongeveer 50%
van alle gevallen van malaria, P. vivax voor 20-30% en 'P. ovale en P. malariae elk voor
ongeveer 10%.
De laatste jaren komt er echter een 5e plasmodium soort voor die vooral in Zuidoost-Azië
wordt gevonden bij mensen nl. Plasmodium knowlesi. Deze parasiet is bekend van malaria
bij apen en is een in een dikke druppel preparaat niet te onderscheiden van P. malariae. In
plaats van een cyclus van 72 uur zoals bij de P. malariae heeft deze parasiet een cyclus van
24 uur. Dit veroorzaakt sneller een groter aantal geïnfecteerde cellen vergeleken met P.
malariae hetgeen ook een reden is dat bij P. knowlesi infecties patiënten wel kunnen
overlijden. Vooral in Maleisië wordt P. knowlesi op relatief grote schaal aangetroffen. De
ontwikkeling en verspreiding van de parasiet verloopt ruwweg in vier fasen.
1. De malariamug, een mug van het geslacht Anopheles, steekt iemand die al besmet is,
en krijgt zodoende bloed met de parasiet binnen. In de darm van de mug vermeerdert
de parasiet zich zowel geslachtelijk als ongeslachtelijk en gaat ook in de
speekselklieren van de mug zitten. (cyste; holte waar de parasieten zitten)
2. De mug steekt iemand die nog niet besmet is. Hierbij worden kiemen van de parasiet
in het nog niet besmette menselijke lichaam geïnjecteerd. De muggen steken omdat ze
bloed nodig hebben om eitjes te kunnen leggen. Malaria wordt dan ook alleen door
vrouwtjesmuggen overgebracht.
3. De kiemen komen in de lever terecht, waar ze zich verder ontwikkelen (schizogonie).
Binnen de mens deelt de parasiet zich alleen ongeslachtelijk.
4. In een bepaalde ontwikkelingsfase komen de jonge parasieten in het bloed terecht,
waar ze de rode bloedcellen opzoeken. Daar delen ze zich, tot de bloedcel uiteenvalt
of te gronde gaat, om vervolgens opnieuw rode bloedcellen binnen te dringen, waar ze
zich weer delen, etcetera.
26
Niek Groot
Rijksuniversiteit Groningen
Vorm
Je moet onthouden dat de Vivax en de
Ovale grotere erythrocyten hebbe dan de
Malariae en de falciparum. De P.
Falciparum kun je in vroege stadia
herkennen aan de ringvormige structuren en
later aan de banaanvorm.
Definitive and Intermediate host
A primary host or definitive host is a host
in which the parasite reaches maturity and,
if possible, reproduces sexually. A
secondary host or intermediate host is a
host that harbors the parasite only for a
short transition period, during which
(usually) some developmental stage is
completed.
Hypnozoite
Hypnozoite is a stage of malaria parasites
found in liver cells. After sporozoites
invade liver cells, some develop into latent forms called hypnozoites. They become active
months or years later, producing a recurrent malaria attack. Only P. vivax and P. ovale
species that infect humans develop latent stage hypnozoites.
Sickle-cell anaemia
Sickle-cell disease, usually presenting in childhood, occurs more commonly in people (or
their descendants) from parts of tropical and sub-tropical regions where malaria is or was
common. One-third of all indigenous inhabitants of Sub-Saharan Africa carry the gene,[4]
because in areas where malaria is common, there is a fitness benefit in carrying only a single
sickle-cell gene (sickle cell trait). Those with only one of the two alleles of the sickle-cell
disease, while not totally resistant, are more tolerant to the infection and thus show less
severe symptoms when infected.
Stadia
Malaria infection develops via two phases: one that involves the liver or hepatic system
(exoerythrocytic), and one which involves red blood cells, or erythrocytes (erythrocytic).
When an infected mosquito pierces a person's skin to take a blood meal, sporozoites in the
mosquito's saliva enter the bloodstream and migrate to the liver where they infect
hepatocytes, multiplying asexually and asymptomatically for a period of 8–30 days.
Onderscheid hier de exo-erythrocytic cycle, erythrocytic cycle en de sporogonic cycle (zie
afbeelding volgende pagina)
27
Niek Groot
Rijksuniversiteit Groningen
28
Niek Groot
Rijksuniversiteit Groningen
19 september 2012
Medische microbiologie
Virus
Een virus is een hoeveelheid erfelijk materiaal (dit kan zowel RNA als DNA zijn),
gewoonlijk ingesloten in een omhulsel van eiwit. Soms is er ook nog eens een enveloppe, een
membraan (een dubbele fosfolipidenlaag) en glycoproteïnen. Dit laatste komt enkel voor bij
de dierlijke virussen. Virussen zijn al lange tijd onderdeel van het gesprek of zij als
organisme kunnen worden gezien, of niet. Ook voor de voortplanting heeft het virus de hulp
nodig van een gastheerorganisme. Een virus koppelt zich aan een cel, en injecteert daarin het
eigen erfelijk materiaal of versmelt met de cel. Dit laatste noemt men endocytose. Het heeft
als voordeel dat de weinige virale enzymen ook in de cel binnengebracht worden. Het gebeurt
vooral bij de dierlijke virussen met een enveloppe, de membranen versmelten vrij
gemakkelijk. Elk virus kent een specifieke celsoort waarmee de interactie wordt aangegaan;
er is een nauwe range van gastheren. De eiwitmantel van het virus zorgt er voor dat het virus
aan een geschikte gastheercel hecht. Binnen in de gastheercel geeft het erfelijk materiaal van
het virus de opdracht om nieuwe virussen te maken. Een virus kan zich alleen
vermenigvuldigen als het zich in een levende (gastheer)cel bevindt en leidt in veel gevallen
tot de dood van de gastheercel (lysis ofwel het uiteenvallen van de cel dan wel celdood
apoptose of necrose) of zelfs de dood van
het meercellig organisme waar de cel deel
van uitmaakt, al kan een virus ook nuttige
genen inbrengen in een pro- of eukaryoot.
Een virus bestaat uit de volgende
onderdelen (van buiten naar binnen):



Een enveloppe: (alleen bij
dierlijke virussen voorkomend) dit
is een membraan rond het
nucleocapside.
Een eiwitmantel: (ook wel capside genoemd) dit is de buitenwand van het virus en
beschermt het virus tegen vernietiging door antilichamen, alsook zorgt het voor het
binnendringen van de cel. Het is opgebouwd uit capsomeren.
Het nucleïnezuur: het erfelijk materiaal van het virus, bestaande uit DNA of RNA.
Deze laatste twee vormen samen het nucleocapside.
Vormen
Helical : These viruses are composed of a single type of capsomer stacked around a central
axis to form a helical structure, which may have a central cavity, or hollow tube. This
arrangement results in rod-shaped or filamentous virions: these can be short and highly rigid,
or long and very flexible. The genetic material, generally single-stranded RNA, but ssDNA in
some cases, is bound into the protein helix by interactions between the negatively charged
nucleic acid and positive charges on the protein. Overall, the length of a helical capsid is
related to the length of the nucleic acid contained within it and the diameter is dependent on
the size and arrangement of capsomers. The well-studied Tobacco mosaic virus is an example
of a helical virus.
29
Niek Groot
Rijksuniversiteit Groningen
Icosahedral : Most animal viruses are icosahedral or near-spherical with icosahedral
symmetry. A regular icosahedron is the optimum way of forming a closed shell from
identical sub-units. The minimum number of identical capsomers required is twelve, each
composed of five identical sub-units. Many viruses, such as rotavirus, have more than twelve
capsomers and appear spherical but they retain this symmetry. Capsomers at the apices are
surrounded by five other capsomers and are called pentons. Capsomers on the triangular faces
are surround by six others and are call hexons.
Envelope : Some species of virus envelope themselves in a modified form of one of the cell
membranes, either the outer membrane surrounding an infected host cell, or internal
membranes such as nuclear membrane or endoplasmic reticulum, thus gaining an outer lipid
bilayer known as a viral envelope. This membrane is studded with proteins coded for by the
viral genome and host genome; the lipid membrane itself and any carbohydrates present
originate entirely from the host. The influenza virus and HIV use this strategy. Most
enveloped viruses are dependent on the envelope for their infectivity.
Complex: These viruses possess a capsid that is neither purely helical, nor purely icosahedral,
and that may possess extra structures such as protein tails or a complex outer wall. Some
bacteriophages, such as Enterobacteria phage T4 have a complex structure consisting of an
icosahedral head bound to a helical tail, which may have a hexagonal base plate with
protruding protein tail fibres. This tail structure acts like a molecular syringe, attaching to the
bacterial host and then injecting the viral genome into the cell.
Verschil naakte capsidevirussen en
‘enveloped’ virussen
Kort door de bocht kun je stellen dat
zgn. enveloped virussen een
nucleocapside (zie vorige pagina),
glycoproteïnen en een membraan van
fosfolipiden hebben. Zgn. Naakte
virussen hebben geen glycoproteinen
en een fosfolipide membraan, dus
worden deze naakt beschouwd (dit
komt sowieso in het tentamen).
30
Niek Groot
Rijksuniversiteit Groningen
Familienaam
De familienaam van een virus kan op verschillende manieren worden afgeleid. Het is
belangrijk dat je weet op welke manieren virussen kunnen worden ingedeeld. Hieronder geef
ik een kort overzicht. Familienaam is meestal afgeleid van:
– de morfologie, genoomstructuur, replicatiestrategie:
• Picornaviridae
• Togaviridae
• Filoviridae
• Coronaviridae
• Hepadnaviridae
• Retroviridae
– het ziektebeeld veroorzaakt door de groep virussen
• Papillomavirinae
• Adenoviridae
• Hepadnaviridae
– een combinatie van genera/sub-families in de familie
• Papovaviridae
Naam van de soort is vaak afgeleid van:
– De ziekte die het virus veroorzaakt
• HIV
• Hepatitis B virus
• Influenza
• Gele koorts virus
– De naam van de plaats van isolatie/eerste manifestatie
• Ebola virus
• Marburg virus
• Hantaan virus
31
Niek Groot
Rijksuniversiteit Groningen
• St. Louis encephalitis virus
DNA en RNA virussen
A DNA virus is a virus that has DNA as its genetic material and replicates using a DNAdependent DNA polymerase. The nucleic acid is usually double-stranded DNA (dsDNA) but
may also be single-stranded DNA (ssDNA). An RNA virus is a virus that has RNA
(ribonucleic acid) as its genetic material. This
nucleic acid is usually single-stranded RNA
(ssRNA), but may be double-stranded RNA
(dsRNA). Je moet dus onthouden dat RNA
virussen meestal single stranded zijn
en dat DNA virussen meestal double
stranded zijn.
Medische microbiologie
20-09-2012
Levenscyclus virus
For the virus to reproduce and
thereby establish infection, it must
enter cells of the host organism and
use those cells' materials. To enter
the cells, proteins on the surface of the virus interact with proteins of the cell. Attachment, or
adsorption, occurs between the viral particle and the host cell membrane. A hole forms in the
cell membrane, then the virus particle or its genetic contents are released into the host cell,
where viral reproduction may commence.
Next, a virus must take control of the host cell's replication mechanisms. It is at this stage a
distinction between susceptibility and permissibility of a host cell is made. Permissibility
determines the outcome of the infection. After control is established and the environment is
set for the virus to begin making copies of itself, replication occurs quickly.
After a virus has made many copies of itself, it usually has exhausted the cell of its resources.
The host cell is now no longer useful to the virus, therefore the cell often dies and the newly
produced viruses must find a new host. The process by which virus progeny are released to
find new hosts, is called shedding. This is the final stage in the viral life cycle.
Some viruses can "hide" within a cell, either to evade the host cell defenses or immune
system, or simply because it is not in the best interest of the virus to continually replicate.
This hiding is deemed latency. During this time, the virus does not produce any progeny, it
remains inactive until external stimuli—such as light or stress—prompts it to activate.
Viral penetration
A virus floating around an enclosed space with possible host cells faces a large hurdle, the
thermodynamics of diffusion. Because neutrally charged objects do not naturally clump
32
Niek Groot
Rijksuniversiteit Groningen
around each other, the virus must find a way to move even near a host cell. It does this by
attachment -- or adsorption --- onto a susceptible cell; a cell which holds a receptor that the
virus can bind to. The receptors on the viral envelope effectively become connected to
complementary receptors on the cell membrane. This attachment causes the two membranes
to remain in mutual proximity, favoring further interactions between surface proteins. This is
also the first requisite that must be satisfied before a cell can become infected. Satisfaction of
this requisite makes the cell susceptible. Viruses that exhibit this behavior include many
enveloped viruses such as HIV and Herpes simplex virus.
Tropisme
In virology, Tissue tropism is the cells and tissues of a host which support growth of a
particular virus or bacteria. Some viruses have a broad tissue tropism and can infect many
types of cells and tissues. Other viruses may infect primarily a single tissue. For example
Rabies virus affects primarily neuronal tissue, and Hepatitis primarily affects liver tissue.
Evolutionary forces appear to have selected for use of molecules that are either abundant or
unique on the surface of permissive cells abundant:


Carbohydrate : Influenza, Rhinovirus, Coronavirus, Reovirus
Glycosaminoglycan : Herpes simplex, cytomegalovirus, dengue virus
In some cases, receptor molecules are proteins only expressed on differentiated cells
restricted tropism.
Liver : Hepatitis B virus
CD4+ T cells or macrophages : HIV
Manieren van binnendringen host
A virus must now enter the cell, which is covered by a phospholipid bilayer, a cell's natural
barrier to the outside world. The process by which this barrier is breached depends upon the
virusThrough the use of green fluorescent protein (GFP), virus entry and infection can be
visualized in real-time. Once a virus enters a cell, replication is not immediate and indeed
takes some time (seconds to hours).
Entry via Membrane Fusion
The most well-known example is through membrane fusion. In this case, viral receptors
attach to the receptors on the surface of the cell and secondary receptors may be present to
initiate the puncture of the cell membrane or fusion with the host cell, followed by the
unfolding of the viral envelope. In essence, the virus's envelope blends with the cell
membrane, releasing its contents into the cell. Obviously, this can only be done with viruses
that contain an envelope. Examples include HIV, Herpes simplex virus.
33
Niek Groot
Rijksuniversiteit Groningen
Entry via Endocytosis
Another example is the triggered endocytosis of a cell, in which the virus tricks the cell into
thinking that the virus knocking at the door is nothing more than nutrition or harmless goods.
A cell naturally takes in resources from the environment and one of the ways it does so is by
attaching goods onto surface receptors and engulfing them into the cell. Once inside the cell
within the vacuole by which it was taken up, the virus must now break out of the vacuole to
gain access to the cytoplasm. Examples include the poliovirus, Hepatitis C virus and Footand-mouth disease virus.
Entry via Genetic Injection
A third and more specific example, is by
simply attaching to the surface of the cell
via receptors on the cell, and injecting only
its gene into the cell, leaving the rest of the
virus on the surface. This is restricted to
viruses in which only the gene is required
for infection of a cell (most positive-sense,
single-stranded RNA viruses) and further
restricted to viruses that actually exhibit
this behavior. The best studied example
includes the phages.
Fusion proteins
Class I fusion proteins
• Formed as a precursor protein (HA0 to
HA1 and HA2)
• Predominantly helical structures
• Fusion peptide is located at the N-terminus (created by
cleavage)
Class II fusion proteins
• Not cleaved during synthesis
• Mainly b-sheets
• Internal hydrophobic fusion loop
Werking klasse I/II fusion proteins
A. Metastable conformation of a trimeric
generalized fusion protein
B. After receptor binding or at low pH, the
protein forms an extended conformation and
the hydrophobic fusion peptide (red) inserts
into the target membrane
34
Niek Groot
Rijksuniversiteit Groningen
C. Several trimers are thought to be involved
D. Protein refolding begins. The free energy released causes the membranes to bend towards
each other
E. Formation of a restricted hemifusion stalk
F. Protein refolding completes, forming the final, most stable form of the fusion protein, with
the fusion peptide and transmembrane domain anti-parallel to each other but in the same
membrane
35
Niek Groot
Rijksuniversiteit Groningen
Verschillen klasse I & II fusion proteins
Er zijn nogal wat verschillen tussen beiden mechanismen die ik hierboven heb genoemd
(klasse II alleen plaatje rechtsonder). De volgende verschillen zijn belangrijk om te kennen
voor je tentamen.
Overeenkomsten:

“Folding back mechanism”
the two membrane attachment points come together in the post-fusion conformation
 Trimer contacts
central trimer contacts occur
Verschillen:

Class I proteins undergo a dramatic re-folding and re-organization whereas Class II
proteins maintain the original fold during fusion
Verschillen in replicatie
Double-stranded DNA viruses
This type of virus usually must enter the host nucleus before it is able to replicate. Some of
these viruses require host cell polymerases to replicate their genome, while others, such as
adenoviruses or herpes viruses, encode their own replication factors. However, in either
cases, replication of the viral genome is highly dependent on a cellular state permissive to
DNA replication and, thus, on the cell cycle. The virus may induce the cell to forcefully
undergo cell division, which may lead to transformation of the cell and, ultimately, cancer.
An example of a family within this classification is the Adenoviridae.
Single-stranded DNA viruses
Viruses that fall under this category include ones that are not as well-studied, but still do
pertain highly to vertebrates. Two examples include the Circoviridae and Parvoviridae. They
replicate within the nucleus, and form a double-stranded DNA intermediate during
replication. A human Circovirus called TTV is included within this classification and is found
in almost all humans, infecting them asymptomatically in nearly every major organ.
Double-stranded RNA viruses
Like most viruses with RNA genomes, double-stranded RNA viruses do not rely on host
polymerases for replication to the extent that viruses with DNA genomes do. Doublestranded RNA viruses are not as well-studied as other classes. This class includes two major
families, the Reoviridae and Birnaviridae. Replication is monocistronic and includes
individual, segmented genomes, meaning that each of the genes codes for only one protein,
unlike other viruses, which exhibit more complex translation.
36
Niek Groot
Rijksuniversiteit Groningen
Single-stranded RNA viruses
These viruses consist of two
types, however both share the
fact that replication is primarily
in the cytoplasm (Sowieso in
tentamen, RNA-virussen
repliceren altijd in cytoplasma,
DNA-virussen worden in de
nucleus geassembleerd), and
that replication is not as
dependent on the cell cycle as
that of DNA viruses. This class of viruses is also one of the most-studied types of viruses,
alongside the double-stranded DNA viruses. The positive-sense RNA viruses and indeed all
genes defined as positive-sense can be directly accessed by host ribosomes to immediately
form proteins. The negative-sense RNA viruses and indeed all genes defined as negativesense cannot be directly accessed by host ribosomes to immediately form proteins. Instead,
they must be transcribed by viral polymerases into the "readable" complementary positivesense. Vergeet ook niet dat RNA-virussen altijd hun eigen RNA-polymerase mee moeten
nemen omdat een humane cel niet over het juiste gereedschap beschikken. RNA-virussen
worden vaak van het plasmamembraan of het golgiapparaat losgekoppeld.
37
Niek Groot
Rijksuniversiteit Groningen
Properties of RNA viruses
RNA virussen verschillen van DNA virussen wanneer het aankomt op replicatie, mutatie en
positieve en negatieve virussen. Hieronder een korte opsomming van de eigenschappen van
RNA-virussen:
• RNA is labile and transient
• Replication occurs within the cell cytoplasm
• Cells cannot replicate RNA
– Most RNA viruses encode RNA dependent RNA polymerase
– (-)strand RNA viruses must carry a polymerase
• RNA viruses are prone to mutation
– No proofreading ; mutation frequency 1:10,000
• (-) strand RNA viruses must carry a polymerase
• All (-)strand RNA viruses are enveloped
Levenscyclus negatief en positief RNA-virus
38
Niek Groot
Rijksuniversiteit Groningen
Medische microbiologie
20-09-2012
Horizontal transmission
Horizontal disease transmission is the transmission of an infectious agent, such as bacterial,
fungal, or viral infection, between members of the same species that are not in a parent-child
relationship.
Vertical transmission
Vertical transmission; in humans also known as mother-to-child transmission, is the
transmission of an infection or other disease from the female of the species to the offspring.
Zoonosis
A zoonosis is any infectious disease that can be transmitted between species (in some
instances, by a vector) from animals to humans or from humans to animals (the latter is
sometimes called reverse zoonosis or anthroponosis).
Local spread
Onder de locale verspreiding van een virus verstaat men de infectie van het epitheel door het
virus. Dit kan zowel extracellulair als intracellulair gebeuren. Bij een extracellulaire
verspreiding wordt het epitheel geinfecteerd (lokaal). Wanneer het virus van het epitheel naar
het subepitheel verspreid noemt men de verspreiding systematisch. Bij een intracellulaire
verspreiding verspreidt het virus zich IN een cel of tussen cellen via cytoplasmatische
‘bruggen’.
Primaire en secundaire infecties
Primary and secondary infection may either refer to succeeding infections or different stages
of one and the same infection such as in acute herpes labialis infection. In the latter case,
acute infection may also be used, as in acute HIV infection.
Infectie
Infection is the invasion of a
host organism's bodily
tissues by disease-causing
organisms, their
multiplication, and the
reaction of host tissues to
these organisms and the toxins they produce. Infections are caused by microorganisms such
as viruses, prions, bacteria, and viroids, and larger organisms like macroparasites and fungi.
Hosts can fight infections using their immune system. Mammalian hosts react to infections
with an innate response, often involving inflammation, followed by an adaptive response.
Pharmaceuticals can also help fight infections.
Viral shedding refers to the successful reproduction, expulsion, and host-cell infection caused
by virus progeny. Once replication has been completed and the host cell is exhausted of all
resources in making viral progeny, the viruses may begin to leave the cell by several
methods.
39
Niek Groot
Rijksuniversiteit Groningen
The term is used to refer to shedding from a single cell, shedding from one part of the body
into another part of the body, and shedding from bodies into the environment where the
viruses may infect other bodies.
"Budding" through the cell envelope, in effect using the cell's membrane for the virus itself is
most effective for viruses that need an envelope in the first place. These include enveloped
viruses such as HSV, SARS or smallpox. Prior to budding, the virus may put its own receptor
onto the surface of the cell in preparation for the virus to bud through, forming an envelope
with the viral receptors already on it. This process will slowly use up the cell membrane and
eventually lead to the demise of the cell. This is also how antiviral responses are able to
detect virus infected cells. By forcing the cell to undergo apoptosis or cell suicide, release of
progeny into the extracellular space is possible. However, apoptosis does not necessarily
result in the cell simply popping open and spilling its contents into the extracellular space.
Rather, apoptosis is usually controlled and results in the cell's genome being chopped up,
before apoptotic bodies of dead cell material clump off the cell to be absorbed by
macrophages. This is a good way for a virus to get into macrophages either to infect them or
simply travel to other tissues in the body. Although this process is primarily used by nonenveloped viruses, enveloped viruses may also use this. HIV is an example of an enveloped
virus that exhibits this process for the infection of macrophages.
Systematic viral infection
Many viruses cause systemic infections. A systemic infection is one which may involves
multiple systems (organs) in the body. For example the virus may enter the body through the
respiratory tract and initially cause some minor upper respiratory symptoms but then it may
enter the bloodstream and travel to other parts of the body such as the parotid glands or the
liver or spleen and may present as a rash or cause liver or spleen enlargement or indeed it
may enter into the central nervous system and give rise to meningitis or encephalitis. Een
voorbeeld van een systematische infectie via het bloed is de mazelen en een systematische
infectie via neuronen is bijvoorbeeld rabies.
Immunopathologie
In many viral infections, clinical symptoms such as fever, tissue damage, pain, and nausea are
a consequence of the immune response. Damage caused by the immune system is known as
immunopathology. For some viruses that do not directly kill cells (non-cytolytic viruses) the
immune response is the main cause of disease. Immunopathology may be caused by
antibodies, an excessive innate response, or lymphocytes.
40
Niek Groot
Rijksuniversiteit Groningen
Celtransformatie na infectie
Nadat een cel geinfecteerd raakt verandert
zijn morfologie (zie afbeelding). Zo onstaan
er klompjes cellen, syncythia (celfusie van
uninucleare cellen) en zgn. inclusion bodies.
Ook kan een cel transformeren in een
kankercel door verschillende oorzaken:




Chromosomale instabiliteit
Transactivatie van cellulaire
oncogenen
Expressie van virus-gecodeerde
oncogenen
Downregulatie van tumor-supressor genen
Summary
steps in viral infection comprise virus entry, spread and
shedding; spread may be local or systemic
 entry and shedding can occur via many different routes
 pathogenesis of viral infection is determined by location
of virus replication, extent of replication and extent of
tissue damage
viruses cause direct tissue damage and loss of function
immunopathological mechanisms are responsible for
many symptoms of viral diseases
41
Niek Groot
Rijksuniversiteit Groningen
Medische microbiologie
21-09-2012
Orthomyxovirus
The Orthomyxoviridae are a family of RNA viruses that includes five genera: Influenzavirus
A, Influenzavirus B, Influenzavirus C, Isavirus and Thogotovirus. A sixth has recently been
described. The first three genera contain viruses that cause influenza in vertebrates, including
birds (see also avian influenza), humans, and other mammals. Isaviruses infect salmon;
thogotoviruses infect vertebrates and invertebrates, such as mosquitoes and sea lice.
Influenza
Influenza, commonly known as the flu, is an
infectious disease of birds and mammals
caused by (negative) RNA viruses of the
family Orthomyxoviridae, the influenza
viruses. The most common symptoms are
chills, fever, sore throat, muscle pains,
headache (often severe), coughing,
weakness/fatigue and general discomfort.
Although it is often confused with
other influenza-like illnesses,
especially the common cold,
influenza is a more severe disease
caused by a different type of virus.
Influenza may produce nausea and
vomiting, particularly in children,
but these symptoms are more
common in the unrelated
gastroenteritis, which is sometimes
inaccurately referred to as "stomach
flu" or "24-hour flu".
Flu can occasionally lead to
pneumonia, either direct viral
pneumonia or secondary bacterial
pneumonia, even for persons who
are usually very healthy.In particular it is a warning sign if a child (or presumably an adult)
seems to be getting better and then relapses with a high fever as this relapse may be bacterial
pneumonia.Typically, influenza is transmitted through the air by coughs or sneezes, creating
aerosols containing the virus. Influenza can also be transmitted by direct contact with bird
droppings or nasal secretions, or through contact with contaminated surfaces. Airborne
aerosols have been thought to cause most infections, although which means of transmission is
most important is not absolutely clear.
42
Niek Groot
Rijksuniversiteit Groningen
Hemaglutanine
Hemagglutinine is een oppervlakte-eiwit dat deel uitmaakt van influenzavirussen. Door deze
oppervlakte-eiwitten kan het virus zich vasthechten aan het weefsel van de gastheer en deze
ook weer verlaten. Er zijn allerlei varianten, deze worden met nummers onderscheiden. Het
vogelgriepvirus, dat in 2005 in Azië de kop op stak, heeft de codering H5N1. Dit wil zeggen
dat dit virus hemagglutinine nummer 5 en neuraminidase nummer 1 heeft. Neuraminidase is
eveneens een oppervlakte-eiwit. Er bestaan minimaal 16 verschillende vormen van
hemagglutinine. HA bindt zich aan een tot op heden onbekende glycoproteïne op het
membraan van de doelwitcellen. Dit zorgt ervoor dat het virus aan het membraan plakt. Het
membraan sluit zich dan om het virus heen, zodat het virus zich binnen de celmembraan
bevindt (endocytose). Het virus en de doelwitcel zijn dan nog slechts van elkaar gescheiden
door een membranen (dit noemt men een 'endosoom'). De doelwitcel zal dan proberen het
virus 'op te eten' door zijn pH waarden te verzuren (lyosoom). Echter, zodra de pH binnen de
endosoom onder de 6.0 zakt, wordt het HA molecuul instabiel en begint het zich gedeeltelijk
te ontvouwen. Dit zorgt ervoor dat een hoog hydrofoob gedeelte van de peptideketen, dat
eerst binnen in het molecuul verborgen zat, vrijkomt. Deze zogenaamde "fusie-peptide"
functioneert als een soort enterhaak dat zich in het membraan van de doelwitcel haakt. Dan,
als de rest van het HA-molecuul zich in zijn nieuwe vorm vouwt (de nieuwe vorm is stabieler
op de lagere pH waarde), trekt het de 'enterhaak' terug waardoor het de celmembraan tegen
het virusmembraan aantrekt. Hierdoor fuseren deze twee, waardoor het virus, inclusief zijn
RNA-genoom, in het cytoplasma van de doelwitcel kan stromen.
Neuraminidase
euraminidase enzymes are glycoside hydrolase enzymesthat cleave the glycosidic linkages of
neuraminic acids. Neuraminidase enzymes are a large family, found in a range of organisms.
The best-known neuraminidase is the viral neuraminidase, a drug target for the prevention of
the spread of influenza infection. The viral neuraminidases are frequently used as an
antigenic determinants found on the surface of the Influenza virus. Some variants of the
influenza neuraminidase confer more virulence to the virus than others. Other homologs are
found in mammalian cells, which have a range of functions. Neuraminidases, also called
sialidases, catalyze the hydrolysis of terminal sialic acid residues from the newly formed
virions and from the host cell receptors.Sialidase activities include assistance in the mobility
of virus particles through the respiratory tract mucus and in the elution of virion progeny
from the infected cell.
Sialicaanzuur
Sialic acid-rich glycoproteins (sialoglycoproteins) bind selectin in humans and other
organisms. Metastatic cancer cells often express a high density of sialic acid-rich
glycoproteins. This overexpression of sialic acid on surfaces creates a negative charge on cell
membranes. This creates repulsion between cells (cell opposition)[4] and helps these late-stage
cancer cells enter the blood stream.
43
Niek Groot
Rijksuniversiteit Groningen
Sialic acid also plays an important role in human influenza infections. The influenza viruses
(Orthomyxoviridae) have hemagglutinin activity (HA) glycoproteins on their surfaces that
bind to sialic acids found on the surface of human erythrocytes and on the cell membranes of
the upper respiratory tract. This is the basis of hemagglutination when viruses are mixed with
blood cells, and entry of the virus into cells of the upper respiratory tract.
Replicatie
Viruses can replicate only in living cells. Influenza infection and replication is a multi-step
process: First, the virus has to bind to and enter the cell, then deliver its genome to a site
where it can produce new copies of viral proteins and RNA, assemble these components into
new viral particles, and, last, exit the host cell.
Influenza viruses bind through hemagglutinin onto sialic acid sugars on the surfaces of
epithelial cells, typically in the nose, throat, and lungs of mammals, and intestines of birds
(Stage 1 in infection figure). After the hemagglutinin is cleaved by a protease, the cell
imports the virus by endocytosis.
Because of the absence of RNA proofreading enzymes, the RNA-dependent RNA
polymerase that copies the viral genome makes an error roughly every 10 thousand
nucleotides, which is the approximate length of the influenza vRNA. Hence, the majority of
newly manufactured influenza viruses are mutants; this causes antigenic drift, which is a slow
change in the antigens on the viral surface over time.
44
Niek Groot
Rijksuniversiteit Groningen
Pandemic & epidemic
As influenza is caused by a variety of
species and strains of viruses, in any given
year some strains can die out while others
create epidemics, while yet another strain
can cause a pandemic. Typically, in a year's
normal two flu seasons (one per
hemisphere), there are between three and
five million cases of severe illness and up to
500,000 deaths worldwide, which by some
definitions is a yearly influenza epidemic.
New influenza viruses are constantly evolving by mutation or by reassortment. Mutations can
cause small changes in the hemagglutinin and neuraminidase antigens on the surface of the
virus. This is called antigenic drift, which slowly creates an increasing variety of strains until
one evolves that can infect people who are immune to the pre-existing strains. This new
variant then replaces the older strains as it rapidly sweeps through the human population,
often causing an epidemic (I.T.!). However, since the strains produced by drift will still be
reasonably similar to the older strains, some people will still be immune to them. In contrast,
when influenza viruses reassort, they acquire completely new antigens—for example by
reassortment between avian strains and human strains; this is called antigenic shift. If a
human influenza virus is produced that has entirely new antigens, everybody will be
susceptible, and the novel influenza will spread uncontrollably, causing a pandemic (I.T.!).
H5N1
The avian influenza hemagglutinin binds alpha
2-3 sialic acid receptors, while human influenza
hemagglutinins bind alpha 2-6 sialic acid
receptors. This means when the H5N1 strain
infects humans, it will replicate in the lower
respiratory tract, and consequently will cause
viral pneumonia. There is as yet no human form
of H5N1, so all humans who have caught it so
far have caught avian H5N1. In general, humans
who catch a humanized influenza A virus (a
human flu virus of type A) usually have
symptoms that include fever, cough, sore throat,
muscle aches, conjunctivitis, and, in severe
cases, breathing problems and pneumonia that may be fatal.
45
Niek Groot
Rijksuniversiteit Groningen
Anti-virals
Neuraminidase inhibitors are a class
of antiviral drugs targeted at the
influenza virus, which work by
blocking the function of the viral
neuraminidase protein, thus
preventing the virus from
reproducing by budding from the
host cell.
The M2 protein is a proton-selective ion channel protein, integral in the viral envelope of the
influenza A virus. The function of the M2 channel can be inhibited by antiviral drugs
amantadine and rimantadine, which then blocks the virus from taking over the host cell. The
molecule of the drug binds to the transmembrane region, sterically blocking the channel. This
stops the protons from entering the virion, which then does not disintegrate.
Summary







Influenza A (and B) virus infectious for humans
Virus genome consists of 8 segments of negative strand RNA encoding 11 proteins
Cell entry by receptor mediated endocytosis after binding of HA to sialic acid
residues
Disease symptoms: fever + respiratory symptoms, risk of secondary infections
Mutations in HA epitopes _ antigenic drift _ local epidemics
Reassortment or zoonoses _ antigenic shift _ pandemics
Vaccination best prophylaxis; possibilities for treatment limited, drugs may be
important in prophylaxis
Vaccination
Vaccination is the administration of antigenic material (a vaccine) to stimulate an individual's
immune system to develop adaptive immunity to a pathogen. Vaccines can prevent or
ameliorate the morbidity from infection.Vaccination is the most effective method of
preventing infectious diseases; widespread immunity due to vaccination is largely responsible
for the worldwide eradication of smallpox and the restriction of diseases such as polio,
measles, and tetanus from large areas of the world. The active agent of a vaccine may be
intact but inactivated (non-infective) or attenuated (with reduced infectivity) forms of the
causative pathogens, or purified components of the pathogen that have been found to be
highly immunogenic (e.g., the outer coat proteins of a virus). Toxoids are produced for the
immunization against toxin-based diseases, such as the modification of tetanospasmin toxin
of tetanus to remove its toxic effect but retain its immunogenic effect.
46
Niek Groot
Rijksuniversiteit Groningen
Adjuvants
Immunologic adjuvants are added to vaccines to stimulate the immune system's response to
the target antigen, but do not in themselves confer immunity. Adjuvants can act in various
ways in presenting an antigen to the immune system. Adjuvants can act as a depot for the
antigen, presenting the antigen over a long period of time, thus maximizing the immune
response before the body clears the antigen. Examples of depot type adjuvants are oil
emulsions. Adjuvants can also act as an irritant which causes the body to recruit and amplify
its immune response. A tetanus, diphtheria, and pertussis vaccine, for example, contains
minute quantities of toxins produced by each of the target bacteria, but also contains some
aluminium hydroxide.
Active immunization
Active immunization entails the introduction of a foreign molecule into the body, which
causes the body itself to generate immunity against the target. This immunity comes from the
T cells and the B cells with their antibodies.
Active immunization can occur naturally when a person comes in contact with, for example,
a microbe. If the person has not yet come into contact with the microbe and has no pre-made
antibodies for defense, as in passive immunization, the person becomes immunized. The
immune system will eventually create antibodies and other defenses against the microbe. The
next time, the immune response against this microbe can be very efficient; this is the case in
many of the childhood infections that a person only contracts once, but then is immune.
Passive immunization
Passive immunization is where pre-synthesized elements of the immune system are
transferred to a person so that the body does not need to produce these elements itself.
Currently, antibodies can be used for passive immunization. This method of immunization
begins to work very quickly, but
it is short lasting, because the
antibodies are naturally broken
down, and if there are no B cells
to produce more antibodies, they
will disappear.
Herd immunity
Kudde-immuniteit of collectieve
immuniteit is de beschermende immuniteitsstatus van een populatie tegenover een bepaalde
infectieziekte. Ze kan op peil gebracht worden door vaccinatie van een bepaald gedeelte van
de bevolking, zodat een reproductiegetal R0 < 1 bereikt wordt. Om de volledige populatie te
beschermen hoeven niet alle individuen gevaccineerd te zijn. Vanaf een bepaalde
vaccinatiegraad kan een ziekte zich niet gemakkelijk verspreiden in een populatie. Vaccinatie
werpt dus een dam op tegen de verspreiding van een ziekte. Bij ziekte-uitbraken van
bijvoorbeeld varkenspest of mond-en-klauwzeer kan men lokaal overgaan tot ringvaccinatie.
47
Niek Groot
Rijksuniversiteit Groningen
Het aandeel van de immune individuen in een populatie waarboven een ziekte niet langer kan
blijven bestaan is de kudde-immuniteitdrempel. De waarde varieert met de virulentie van de
ziekte, de werkzaamheid van het vaccin en de contactparameter voor de bevolking. Geen
vaccin biedt volledige bescherming, maar de verspreiding van de ziekte van mens op mens is
veel groter bij diegenen die niet gevaccineerd blijven. Bij de volksgezondheid betrokkenen
proberen kudde-immuniteit te bereiken in de meeste populaties. Dit wordt bemoeilijkt
wannneer grootschalige vaccinatie niet mogelijk is of wordt afgewezen door een deel van de
bevolking. In Nederland is kudde-immuniteit in sommige gebieden gecompromitteerd voor
sommige besmettelijke ziekten, waaronder kinkhoest, mazelen en bof, deels doordat ouders
vaccinatie weigeren.
Live vaccines
Some vaccines contain
live, attenuated
microorganisms. Many of
these are live viruses that
have been cultivated under
conditions that disable their
virulent properties, or which
use closely related but less
dangerous organisms to
produce a broad immune
response. Although most
attenuated vaccines are viral,
some are bacterial in nature.
They typically provoke more
durable immunological
responses and are the preferred
type for healthy adults. Examples include the viral diseases yellow fever, measles, rubella,
and mumps and the bacterial disease typhoid.
Killed vaccines
Some vaccines contain killed, but previously virulent, micro-organisms that have been
destroyed with chemicals, heat, radioactivity or antibiotics. Examples are the influenza
vaccine, cholera vaccine, bubonic plague vaccine, polio vaccine, hepatitis A vaccine, and
rabies vaccine.
Subunit
Protein subunit – rather than introducing an inactivated or attenuated micro-organism to an
immune system (which would constitute a "whole-agent" vaccine), a fragment of it can create
an immune response.
48
Niek Groot
Rijksuniversiteit Groningen
Summary
Vaccines…
 Are the most effective measure against infectious diseases
 Protect by generating pre-existing immunity
 Prevent infection of individuals and spread of disease (herd immunity)
 Are implemented in the context of national vaccination programmes
 Could be improved in terms of efficacy, safety,mode of administration, stability, and
affordability
49
Niek Groot
Rijksuniversiteit Groningen
Medische microbiologie
25-09-2012
Gastroenteritis
Gastroenteritis is a medical condition characterized by inflammation ("-itis") of the
gastrointestinal tract that involves both the stomach ("gastro"-) and the small intestine
("entero"-), resulting in some combination of diarrhea, vomiting, and abdominal pain and
cramping.Gastroenteritis has also been referred to as gastro, stomach bug, and stomach virus.
Although unrelated to influenza, it has also been called stomach flu and gastric flu.Globally,
most cases in children are caused by rotavirus. In adults the norovirus is more common. Less
common causes include other bacteria (or their toxins) and parasites. Transmission may occur
due to consumption of improperly prepared foods or contaminated water or via close contact
with individuals who are infectious. Bedenk dat alleen naakte virussen het zuur in de maag
kunnen weerstaan.
Viruses that are known to cause gastroenteritis include rotavirus, norovirus, adenovirus, and
astrovirus. Rotavirus is the most common cause of gastroenteritis in children, and produces
similar incidence rates in both the developed and developing world. Viruses cause about 70%
of episodes of infectious diarrhea in the pediatric age group. Rotavirus is a less common
cause in adults due to acquired immunity. Norovirus is the leading cause of gastroenteritis
among adults in America, causing greater than 90% of outbreaks. These localized epidemics
typically occur when groups of people spend time in close physical proximity to each other,
such as on cruise ships, in hospitals, or in restaurants. People may remain infectious even
after their diarrhea has ended. Norovirus is the cause of about 10% of cases in children.
Transmission may occur via consumption of contaminated water, or when people share
personal objects. In places with wet and dry seasons, water quality typically worsens during
the wet season, and this correlates with the time of outbreaks. In areas of the world with
seasons, infections are more common in the winter. Bottle-feeding of babies with improperly
sanitized bottles is a significant cause on a global scale. Transmission rates are also related to
poor hygiene, especially among children, in crowded households, and in those with preexisting poor nutritional status.
Due to both its effectiveness and safety, in 2009 the World Health Organization
recommended that the rotavirus vaccine be offered to all children globally.Since 2000, the
implementation of a rotavirus vaccination program in the United States has substantially
decreased the number of cases of diarrhea by as much as 80 percent.
Norovirus
Noroviruses are a genetically diverse group of single-stranded RNA, non enveloped viruses
in the Caliciviridae family.The viruses are transmitted by fecally contand via aerosolization
of the virus and subsequent contamination of surfaces.Noroviruses are the most common
cause of viral gastroenteritis in humans. Norovirus affects people of all ages. Het type RNApolymerase bepaalt het aantal fouten per x aantal basen. Norovirus < Rotavirus.
50
Niek Groot
Rijksuniversiteit Groningen
After infection, immunity to norovirus is usually incomplete and temporary. Outbreaks of
norovirus infection often occur in closed or semiclosed communities, such as long-term care
facilities, overnight camps, hospitals, prisons, dormitories, and cruise ships, where the
infection spreads very rapidly either by person-to-person transmission or through
contaminated food. Many norovirus outbreaks have been traced to food that was handled by
one infected person.
Noroviruses are transmitted directly from person to person and indirectly via contaminated
water and food. They are highly contagious, and less than twenty virus particles can cause an
infection. Transmission occurs through ingesting contaminated food and water and by
person-to-person spread. Transmission through fecal-oral can be aerosolized when those
stricken with the illness vomit and can be aerosolized by a toilet flush when vomit or diarrhea
is present; infection can follow eating food or breathing air near an episode of vomiting, even
if cleaned up. The viruses continue to be shed after symptoms have subsided and shedding
can still be detected many weeks after infection.
Hand washing with soap and water is an effective method for reducing the transmission of
norovirus pathogens. Alcohol rubs (≥62% ethanol) may be used as an adjunct, but are less
effective than hand-washing, as norovirus lacks a lipid viral envelope. In de diarree van een
person met het norovirus kunnen wel 10^14 of 10^15 virussen per ml zitten!
Rotavirus
Rotavirus is the most common cause of severe diarrhoea among infants and young children.
It is a genus of double-stranded RNA virus in the family Reoviridae. By the age of five,
nearly every child in the world has been infected with rotavirus at least once. However, with
each infection, immunity develops, and subsequent infections are less severe; adults are
rarely affected.There are five species of this virus, referred to as A, B, C, D, and E.Rotavirus
A, the most common, causes more than 90% of infections in humans.
The virus is transmitted by the faecal-oral route. It infects and damages the cells that line the
small intestine and causes gastroenteritis (which is often called "stomach flu" despite having
no relation to influenza). Rotavirus is usually an easily managed disease of childhood, but
worldwide more than 450,000 children under five years of age still die from rotavirus
infectioneach year,most of whom live in developing countries, and almost two million more
become severely ill. In the United States, before initiation of the rotavirus vaccination
programme, rotavirus caused about 2.7 million cases of severe gastroenteritis in children,
almost 60,000 hospitalisations, and around 37 deaths each year. Rotavirus is transmitted by
the faecal-oral route, via contact with contaminated hands, surfaces and objects,and possibly
by the respiratory route.The faeces of an infected person can contain more than 10 trillion
infectious particles per gram; fewer than 100 of these are required to transmit infection to
another person. Rotaviruses replicate mainly in the gut and infect enterocytes of the villi of
the small intestine, leading to structural and functional changes of the epithelium.
51
Niek Groot
Rijksuniversiteit Groningen
Adenovirussen
Adenoviruses are medium-sized (90–100 nm), nonenveloped (without an outer lipid bilayer)
icosahedral viruses composed of a nucleocapsid and a double-stranded linear DNA genome.
There are 57 described serotypes in humans, which are responsible for 5–10% of upper
respiratory infections in children, and many infections in adults as well. Dit virus infecteert
dus het bovenste gedeelte van de luchtwegen, maar veroorzaakt ook maag-darmklachten.
Besides from respiratory involvement, illnesses and presentations of adenovirus include
gastroenteritis, conjunctivitis, cystitis, and rash illness. Symptoms of respiratory illness
caused by adenovirus infection range from the common cold syndrome to pneumonia, croup,
and bronchitis. Patients with compromised immune systems are especially susceptible to
severe complications of adenovirus infection. Acute respiratory disease (ARD), first
recognized among military recruits during World War II, can be caused by adenovirus
infections during conditions of crowding and stress.
There are no antiviral drugs to treat adenoviral infections, so treatment is largely directed at
the symptoms (such as acetaminophen for fever). A doctor may give antibiotic eyedrops for
conjunctivitis (bindvliesontsteking, soort oogontsteking), since it takes a while to test to see if
the eye infection is bacterial or viral and to help prevent secondary bacterial infections.
Currently, there is no adenovirus vaccine for humans.
HIV
Human immunodeficiency virus (HIV)
is a lentivirus (a member of the
retrovirus family) that causes acquired
immunodeficiency syndrome (AIDS),a
condition in humans in which
progressive failure of the immune
system allows life-threatening
opportunistic infections and cancers to
thrive.HIV infects vital cells in the
human immune system such as helper T
cells (specifically CD4+ T cells),
macrophages, and dendritic cells.HIV
infection leads to low levels of CD4+ T
cells through three main mechanisms: First, direct viral killing of infected cells; second,
increased rates of apoptosis in infected cells; and third, killing of infected CD4+ T cells by
CD8 cytotoxic lymphocytes that recognize infected cells. When CD4+ T cell numbers decline
below a critical level, cell-mediated immunity is lost, and the body becomes progressively
more susceptible to opportunistic infections.
52
Niek Groot
Rijksuniversiteit Groningen
Lentiviruses are transmitted as single-stranded, positive-sense, enveloped RNA viruses. Upon
entry into the target cell, the viral RNA genome is converted (reverse transcribed) into
double-stranded DNA by a virally encoded reverse transcriptase that is transported along with
the viral genome in the virus particle. The resulting viral DNA is then imported into the cell
nucleus and integrated into the cellular DNA by a virally encoded integrase and host cofactors.Once integrated, the virus may become latent, allowing the virus and its host cell to
avoid detection by the immune system. Alternatively, the virus may be transcribed, producing
new RNA genomes and viral proteins that are packaged and released from the cell as new
virus particles that begin the replication cycle anew.
HIV enters macrophages and CD4+ T cells by the adsorption of glycoproteins on its surface
to receptors on the target cell followed by fusion of the viral envelope with the cell membrane
and the release of the HIV capsid into the cell.The first step in fusion involves the highaffinity attachment of the CD4 binding domains of gp120 to CD4. Once gp120 is bound with
the CD4 protein, the envelope complex undergoes a structural change, exposing the
chemokine binding domains of gp120 and allowing them to interact with the target
chemokine receptor.
This allows for a more stable two-pronged attachment, which allows the N-terminal fusion
peptide gp41 to penetrate the cell membrane.Repeat sequences in gp41, HR1, and HR2 then
interact, causing the collapse of the extracellular portion of gp41 into a hairpin. This loop
structure brings the virus and cell membranes close together, allowing fusion of the
membranes and subsequent entry of the viral capsid.After HIV has bound to the target cell,
the HIV RNA and various enzymes, including reverse transcriptase, integrase, ribonuclease,
and protease, are injected into the cell. During the microtubule-based transport to the nucleus,
the viral single-strand RNA genome is transcribed into double-strand DNA, which is then
integrated into a host chromosome.
Enfuvirtide
Enfuvirtide works by disrupting the HIV-1 molecular machinery at the final stage of fusion
with the target cell, preventing uninfected cells from becoming infected. A biomimetic
peptide, enfuvirtide was designed to mimic components of the HIV-1 fusion machinery and
displace them, preventing normal fusion. Drugs that disrupt fusion of virus and target cell are
termed entry inhibitors or fusion inhibitors.
*Note to self, bekijk de colleges van 25-09-2012 nog even. De colleges stonden nog niet op
Nestor bij het maken van deze samenvatting.
53
Niek Groot
Rijksuniversiteit Groningen
54
Niek Groot
Rijksuniversiteit Groningen
Medische microbiologie
26-09-2012
Oncovirus
An oncovirus is a virus that can cause cancer. This term originated from studies of acutely
transforming retroviruses in the 1950–60s, often called oncornaviruses to denote their RNA
virus origin. It now refers to any virus with a DNA or RNA genome causing cancer and is
synonymous with "tumor virus" or "cancer virus". The vast majority of human and animal
viruses do not cause cancer, probably because of long-standing coevolution between the virus
and its host.Worldwide, the WHO International Agency for Research on Cancer estimated
that in 2002 17.8% of human cancers were caused by infection, with 11.9% being caused by
one of seven different viruses.The importance of this is that these cancers might be easily
prevented through vaccination (e.g., papillomavirus vaccines), diagnosed with simple blood
tests, and treated with less-toxic antiviral compounds.
DNA viruses





Human papilloma virus (HPV), a DNA virus, causes transformation in cells through
interfering with tumor suppressor proteins such as p53. Interfering with the action of
p53 allows a cell infected with the virus to move into a different stage of the cell
cycle, enabling the virus genome to be replicated. Forcing the cell into the S phase of
the cell cycle could cause the cell to become transformed. Some types of HPV
increase the risk of, e.g., cervical cancer.
HHV-8 is associated with Kaposi’s sarcoma, a type of skin cancer.
Epstein-Barr virus (EBV) is associated with four types of cancers
Merkel cell polyomavirus – a polyoma virus – is associated with the development of
Merkel cell carcinoma
Human cytomegalovirus (CMV or HHV-5) is associated with mucoepidermoid
carcinoma and possibly other malignancies.
RNA viruses
Not all oncoviruses are DNA viruses. Some RNA viruses have also been associated such as
the hepatitis C virus as well as human T-lymphotropic virus (HTLV-1).
Human papilloma virus
Het humaan papillomavirus, ook wel HPV genoemd, is een soort van het genus
papillomaviridae. Papillomavirussen kunnen abnormale celgroei van huid en slijmvliezen
teweegbrengen en zijn de veroorzakers van wratten. HPV infectie kan ook de kans op het
ontwikkelen van sommige vormen van kanker, zoals baarmoederhalskanker, verhogen.
Sommige typen worden gezien als een seksueel overdraagbare aandoening (soa).Er zijn
momenteel meer dan honderd verschillende typen HPV bekend, de meeste zeldzaam en
ongevaarlijk. Sommige zijn verantwoordelijk voor de wratten op handen en voeten.
55
Niek Groot
Rijksuniversiteit Groningen
Ongeveer dertig typen worden gezien als soa, sommige veroorzaken genitale wratten en
wratten op de stembanden (6 en 11) en weer andere veroorzaken cervicale dysplasie of
andere genitale tumoren (16 en 18). Papillomavirussen zijn soortspecifiek (er bestaan bv. ook
runderpapillomavirussen), en kunnen alleen epitheelcellen infecteren. Het virus nestelt zich in
de basale cellaag.
HPV is een Icosaëder van 78 capsomeren en ongeveer 55 nm in diameter. Het heeft circulair
dubbelstrengs DNA van ongeveer 7900 baseparen. Het genoom codeert voor negen eiwitten.
Deze eiwitten worden in twee groepen gedeeld: zeven Early (E) en twee Late (L). De Earlyeiwitten worden in de geïnfecteerde basaalcellen gevormd en de Late pas wanneer deze
cellen zijn gedifferentieerd. De E5-, E6- en E7-eiwitten worden als eerste tot expressie
gebracht. Deze destabiliseren de cel en induceren replicatie. Wanneer een cel differentieert
migreert deze naar boven. Dit induceert de expressie van de E1-, E2- en E4-genen. De E1- en
E2-eiwitten produceren meer kopieën van het virale genoom en E4 destabiliseert het
cytoskelet. De cel migreert steeds verder naar boven. Pas in de bovenste lagen van de
opperhuid komen de twee late eiwitten tot expressie. L1-eiwitten vormen het capside. Dit
gebeurt door middel van autoassemblage, dat wil zeggen dan het hierbij geen enzymatische
hulp nodig heeft. Het L2-eiwit zorgt er dan vervolgens voor dat het virale DNA het capside in
komt. En dan heb je complete virions, virusdeeltjes die heel gemakkelijk door middel van
direct contact kunnen “overspringen”.
Integratie van het Hoge Risico HPV, het verlies van de E2 activiteit en continue expressie
van E6 en E7 zal leiden tot dysplasie (cervicale intraepitheliale neoplasie (CIN)) maar niet
meteen tot een tumor. De meeste infecties zullen zelfs zonder behandeling na een paar jaar
verdwijnen. Er zijn dus extra mutaties nodig voordat er invasieve cellen gevormd worden. En
dit duurt jaren.Cellen hebben zes strategieën om het ontstaan van een carcinoom te
voorkomen. Normaal moeten cellen dus zelf deze mutaties verkrijgen om een maligne tumor
te vormen. E6 en E7 zorgen ervoor dat vier van de zes mechanismen worden omzeild. Ze
voorkomen apoptose door checkpointcontroles van de celcyclus te verwijderen, geven zelf
groeisignalen af en maken de cel ongevoelig voor anti-groei signalen. Verder schijnt E6 de
DNA telomeraseactiviteit te verhogen en zo de cel 'onsterfelijk' te maken.
EBV
The Epstein–Barr virus (EBV), also called human herpesvirus 4 (HHV-4), is a virus of the
herpes family, and is one of the most common viruses in humans. It is best known as the
cause of infectious mononucleosis (glandular fever). It is also associated with particular
forms of cancer, such as Hodgkin's lymphoma, Burkitt's lymphoma, nasopharyngeal
carcinoma, and central nervous system lymphomas associated with HIV.[A mature EBV viral
particle has a diameter of approximately 120 nm to 180 nm. It is composed of a double
stranded, linear DNA genome enclosed by a protein capsid. The capsid is surrounded by a
protein tegument, which in turn is surrounded by a lipid envelope. The term viral tropism
refers to which cell types EBV infects. EBV can infect a number of different cell types,
including B cells and epithelial cells. Under certain cases, it may infect T cells, natural killer
cells, and smooth muscle cells.
56
Niek Groot
Rijksuniversiteit Groningen
Hepatitis B
Hepatitis B is an infectious inflammatory illness of the liver caused by the hepatitis B virus
(HBV) that affects hominoidea, including humans. The virus is transmitted by exposure to
infectious blood or body fluids such as semen and vaginal fluids, while viral DNA has been
detected in the saliva, tears, and urine of chronic carriers. Perinatal infection is a major route
of infection in endemic (mainly developing) countries.
Other risk factors for developing HBV infection include working in a healthcare setting,
transfusions, dialysis, acupuncture, tattooing, extended overseas travel, and residence in an
institution.However, Hepatitis B viruses cannot be spread by holding hands, sharing eating
utensils or drinking glasses, kissing, hugging, coughing, sneezing, or breastfeeding.The acute
illness causes liver inflammation, vomiting, jaundice and, rarely, death. Chronic hepatitis B
may eventually cause cirrhosis and liver cancer—a disease with poor response to all but a
few current therapies.Hepatitis B virus is an hepadnavirus—hepa from hepatotropic (attracted
to the liver) and dna because it is a DNA virusand it has a circular genome of partially
double-stranded DNA. The viruses replicate through an RNA intermediate form by reverse
transcription, which in practice relates them to retroviruses.Although replication takes place
in the liver, the virus spreads to the blood where viral proteins and antibodies against them
are found in infected people. Chronic infection with hepatitis B virus either may be
asymptomatic or may be associated with a chronic inflammation of the liver (chronic
hepatitis), leading to cirrhosis over a period of several years. This type of infection
dramatically increases the incidence of hepatocellular carcinoma (liver cancer). Chronic
carriers are encouraged to avoid consuming alcohol as it increases their risk for cirrhosis and
liver cancer.
Hepatitis C
Hepatitis C is an infectious disease affecting primarily the liver, caused by the hepatitis C
virus (HCV).The infection is often asymptomatic, but chronic infection can lead to scarring
of the liver and ultimately to cirrhosis, which is generally apparent after many years. In some
cases, those with cirrhosis will go on to develop liver failure, liver cancer or life-threatening
esophageal and gastric varices.HCV is spread primarily by blood-to-blood contact associated
with intravenous drug use, poorly sterilized medical equipment and transfusions. An
estimated 130–170 million people worldwide are infected with hepatitis C. The virus persists
in the liver in about 85% of those infected. No vaccine against hepatitis C is available.
HIV
Human immunodeficiency virus (HIV) is a lentivirus (a member of the retrovirus family) that
causes acquired immunodeficiency syndrome (AIDS), a condition in humans in which
progressive failure of the immune system allows life-threatening opportunistic infections and
cancers to thrive. Door de verminderde weerstand kunnen herpesvirussen hun slag slaan
(Kaposi’s sarcoma). Kaposi's sarcoma (KS) is a tumor caused by Human herpesvirus 8
(HHV8), also known as Kaposi's sarcoma-associated herpesvirus (KSHV). It was originally
described by Moritz Kaposi, a Hungarian dermatologist practicing at the University of
Vienna in 1872.It became more widely known as one of the AIDS defining illnesses in the
1980s.
57
Niek Groot
Rijksuniversiteit Groningen
Waarom leidt niet elke infectie met een oncovirus tot kanker?
Dit heeft een aantal redenen. Ten eerste moet het virus zich kunnen nestelen. Bij mensen met
een goed immuunsysteem is de kans dat je het virus onderdrukt vele malen groter dan
wanneer men rookt, veel rookt of in aanraking komt met irriterende stoffen (infectie  O2
radicalen  DNA schade).
Waarom is het linken van infecties aan kanker zo ingewikkeld?
De reden hiervoor is doordat er geen humane
pathogene/infectieuze virussen zijn die direct
kanker veroorzaken, dit duurt meestal
tientallen jaren. In de afbeelding is de infectie
met HPV rond 15-jarige leeftijd te zien (dit
hangt overigens af van de leeftijd waarop het
kind seksueel actief wordt). Pas rond 25jarige leeftijd ontstaan de eerste CIN’s
(cervicale intraepitheliale neoplasie). En pas
rond 30 jarige leeftijd kunnen er maligne
kanker ontstaan. Voor Hepatitis B geldt
hetzelfde; tussen de infectie en het optreden
van een hepatische carcinoom zit 9-35 jaar.
Voor hep. C bedraagt dit 20-30 jaar.
Mechanismen
Onco-/tumorvirussen kunnen op verschillende manieren kanker veroorzaken, namelijk door
supressorgenen te verwijderen, oncogenen te promoten, apoptose te inhiberen of door DNAsynthese niet te remmen.
58
Niek Groot
Rijksuniversiteit Groningen
•Direct oncogenic viruses
• Activating or providing growth-stimulating genes: HBV, EBV
• Removing the inherent braking mechanism that limit DNA
synthesis and cell growth: HPV, polyomaviruses
• Prevent apoptosis: HPV, polyomavirus
• Indirect oncogenic viruses
• Chronic inflammation, induction of oxygen radicals,: HCV,
HBV,
• Induction of growth promoting cytokines: HHV8
•Indirectly
• Immune suppression: HIV
Prophylactic immunization
Induction of antibodies against viral capsid proteins L1 (and L2). Dutch vaccination
programme for 12 year old girls, HPV16 and 18 vaccine.
Therapeutic immunization
Induction of T helper cells and cytotoxic T cells specific for E6E7 expressing tumor cells.
Cin 2/3 patients and patients with grade I/II cervical cancer.
The proteins E6 and E7 of the high risk HPV types can bind to tumor suppressor proteins P53
and pRb. To remain a transformed cervical cancer cell, the cell must produce E6 and E7.
59
Niek Groot
Rijksuniversiteit Groningen
Herpesviruses
Herpesviruses all share a common structure—all herpesviruses are composed of relatively
large double-stranded, linear DNA genomes encoding 100-200 genes encased within an
icosahedral protein cage called the capsid which is itself wrapped in a protein layer called the
tegument containing both viral proteins and viral mRNAs and a lipid bilayer membrane
called the envelope. This whole particle is known as a virion. There are eight distinct viruses
in this family known to cause disease in humans.
60
Niek Groot
Rijksuniversiteit Groningen
1/2. HSVI en HSVII
Het Herpes simplex-virus is een herpesvirus dat in twee varianten voorkomt die allebei de
huid en slijmvliezen aantasten. HSV-1 is het meest voorkomende type, en verschijnt in de
vorm van koortsblaasjes, meestal rond de mond (zie koortslip), maar ook andere locaties, (bv.
schouder, wang) zijn mogelijk. Ook een oogontsteking (Herpes simplex keratitis) kan het
gevolg zijn. 80% van de bevolking heeft antistoffen tegen HSV-1.HSV-1 is seksueel
overdraagbaar.HSV-2 is hoofdverantwoordelijk voor de genitale herpes. 20% van de
bevolking heeft beschermende antistoffen hiertegen. Overdracht van het virus door
asymptomatische dragers (nooit klachten, wel virusdrager) is mogelijk, zelfs na vele jaren. In
toenemende mate veroorzaakt HSV-1 echter ook genitale herpes door orale seks. Bij HSV
ontstaan eerst kleine blaasjes, DAARNA volle blaasjes en vervolgens drogen die weer op.
Herpes viruses establish lifelong infections and the virus cannot currently be eradicated from
the body. Treatment usually involves general-purpose antiviral drugs that interfere with viral
replication, reducing the physical severity of outbreak-associated lesions and lowering the
chance of transmission to others. Studies of vulnerable patient populations have indicated that
daily use of antivirals such as acyclovir and valacyclovir can reduce reactivation rates. Cellen
die geïnfecteerd zijn met het Herpes Simplex Virus (HSV) bevatten viraal thymidine-kinase
(TK) en DNA-polymerase.
Aciclovir wordt door het virale TK omgezet in de monofosfaat-vorm (acyclo-GMP), dit
gebeurt 3000x efficiënter dan door cellulair TK.eze vorm is een sterke inhibitor van het virale
DNA-polymerase: de affiniteit van acyclo-GTP voor viraal DNA polymerase is 100x hoger
dan voor cellulair DNA polymerase. Naast de trifosfaatvorm, wordt ook de monofosfaatvorm
ingebouwd in het virale DNA, waardoor ketenterminatie optreedt. Bovendien kunnen virale
enzymen acyclo-GMP niet meer verwijderen, waardoor DNA-polymerase-werking volledig
geblokkeerd wordt. Acyclo-GTP wordt door cellulaire fosfatasen afgebroken.
Wanneer het virus een mutatie heeft in zijn thymidine-kinase zal Aciclovir niet meer werken.
3. Varicella Zostervirus
Het Varicella zostervirus of VZV is een van de acht herpesvirussen, HHV-3 (humaan
herpesvirus type 3), dat mensen infecteert. Het veroorzaakt bij kinderen vaak waterpokken en
bij volwassenen gordelroos (roos op huid dat geïnnerveerd wordt door één neuron)en
postherpetische neuralgie, wat bij kinderen nauwelijks voorkomt. Het merendeel van de
bevolking (ca 90%) blijkt bij bloedonderzoek antistoffen te hebben tegen Varicella zoster.
Primaire VZV-infectie resulteert in waterpokken (varicella), wat zelden leidt tot complicaties
als encefalitis of longontsteking. Zelfs wanneer klinische symptomen van waterpokken
verdwenen zijn, blijft het virus sluimerend aanwezig in het zenuwstelsel van de geïnfecteerde
persoon, in de vijfde hersenzenuw (nervus trigeminus) en het spinale ganglion.In ongeveer
10-20% van de gevallen recidiveert VZV op latere leeftijd, wat de ziekte herpes zoster ofwel
gordelroos veroorzaakt. Bij de mens kan het behandeld worden met aciclovir. Bij het
Varicella Zostervirus zijn blaasjes in alle vormen te onderscheiden (beginnend, vol en
opgedroogd).
61
Niek Groot
Rijksuniversiteit Groningen
4. EBV
Epstein-Barrvirus (EBV) is een herpesvirus (humaan herpesvirus 4 of HHV4) dat in verband
is gebracht met diverse ziektebeelden.
EBV veroorzaakt diverse ziektebeelden:


Klierkoorts (ziekte van Pfeiffer, mononucleosis infectiosa) - koorts, opgezette
lymfeklieren, keelpijn;
Lymfomen (tumoren van de lymfocyten) - oorspronkelijk werd het virus ontdekt in
patiënten met Burkittlymfoom; het is ook ontdekt in T-cellymfomen en in
Hodgkinlymfoom.
Het EBV is een typische B-cel parasiet, hierdoor worden T-cellen geactiveerd, die er
vervolgens weer voor zorgen dat het geinfecteerde individu zich beroerd zal gaan voelen
(immuunreactie). De meeste mensen hebben een dusdanig goed immuunsysteem dat er geen
lymfoma zal optreden, maar wel weer dusdanig slecht dat er geen symptomen zullen
optreden. “Many children become infected with EBV, and these infections usually cause no
symptoms or are indistinguishable from the other mild, brief illnesses of childhood.” Je zou
het een soort burgeroorlog tussen B- en T-lymfocyten kunnen noemen. Het virus valt te
behandelen met Rituximab. Rituximab (trade names Rituxan and MabThera) is a chimeric
monoclonal antibody against the protein CD20, which is primarily found on the surface of B
cells. Rituximab destroys B cells, and is therefore used to treat diseases which are
characterized by excessive numbers of B cells, overactive B cells, or dysfunctional B cells.
This includes many lymphomas, leukemias, transplant rejection, and some autoimmune
disorders.
5. CMV
Cytomegalovirus (CMV) (ook wel cytomegalievirus) is
een virus met het grootste genoom van alle herpesvirussen.
Het blijft latent aanwezig in monocyten, en kan opnieuw
actief worden. Although they may be found throughout the
body, HCMV infections are frequently associated with the
salivary glands. HCMV infection is typically unnoticed in
healthy people, but can be life-threatening for the
immunocompromised, such as HIV-infected persons, organ
transplant recipients, or new born infants It can cause
hydrops fetalis (en waterhoofd) in infants. After infection,
HCMV has an ability to remain latent within the body over
long periods. Dit virus kan niet behandeld worden met
ACV (thymidine kinase), maar wel met Ganciclovir.
62
Niek Groot
Rijksuniversiteit Groningen
Gancicloviris an antiviral medication used to treat or prevent cytomegalovirus (CMV)
infections.Ganciclovir is a synthetic analogue of 2'-deoxy-guanosine. It is first
phosphorylated to a deoxyguanosine triphosphate (dGTP) analogue. This competitively
inhibits the incorporation of dGTP by viral DNA polymerase, resulting in the termination of
elongation of viral DNA. Bedenk dat dit geen fijn spul is. Het heft vele bijwerkingen, vooral
op het beenmerg. Ook kan het behandeld worden met Cidofovir. Cidofovir is an injectable
antiviral medication for the treatment of cytomegalovirus (CMV)t suppresses CMV
replication by selective inhibition of viral DNA polymerase and therefore prevention of viral
replication and transcription.
6. HHV-6 (minder belangrijk)
Human Herpesvirus 6 (HHV-6) is a set of two closely related herpes viruses known as HHV6A and HHV-6B that infect nearly all human beings, typically before the age of two. The
acquisition of HHV-6 in infancy is often symptomatic, resulting in childhood fever, diarrhea,
and exanthem subitum rash (commonly known as roseola). Although rare, this initial
infection can also cause febrile seizures, encephalitis or intractable seizures.
7. HHV-7 (minder belangrijk)
Human herpesvirus 7 (HHV-7) is one of eight known members of the Herpesviridae family,
also known as human herpes virus. Both HHV-6B and HHV-7, as well as other viruses, can
cause a skin condition in infants known as exanthema subitum, although HHV-7 causes the
disease less frequently than HHV-6B.HV-7 infection also leads to or is associated with a
number of other symptoms, including acute febrile respiratory disease, fever, rash, vomiting,
diarrhea, low lymphocyte counts, and febrile seizures, though most often no symptoms
present at all.
8. HHV-8 (minder belangrijk)
Humaan herpesvirus 8 (HHV-8), ook wel Kaposi's sarcoma associated herpesvirus (KSHV)
genoemd, is algemeen aanvaard als de veroorzaker van kaposisarcoom. Het kaposisarcoom
(KS) werd genoemd naar de Hongaarse dermatoloog Moritz Kaposi (1837-1902), die eerst de
symptomen van deze ziekte in 1872 beschreef. KS gaf bruinachtig-rood aan blauwachtig-rode
gelijktijdige knobbeltjes die in koepelvormige tumors neigden te vergroten. Soortgelijke
gezwellen werden gevonden in maag, strottenhoofd, lever, luchtpijp en darmen. De
veroorzaker van deze vorm van kanker was in die tijd nog niet gevonden.HHV-8 is een uniek
menselijk tumorvirus. Het virus heeft genen in het genoom die hoge gelijkenis hebben met
humane genen, wat betekent dat deze genen waarschijnlijk een menselijke oorsprong hebben
en dat het virus dit in de loop der tijd gestolen heeft om ze vervolgens op te nemen in zijn
eigen virale genoom.
63
Niek Groot
Rijksuniversiteit Groningen
Medische Microbiologie
28-09-2012
Hepatitis
Leverontsteking of hepatitis is een verzamelnaam voor een aantal op elkaar lijkende
ontstekingsverschijnselen van de lever.Hepatitis betekent dus een ontsteking van de lever.
Deze kan een aantal uiteenlopende oorzaken hebben als drugsgebruik, alcoholmisbruik,
vergiftiging, auto-immuun ziekten, cholestasis en virale hepatitis.Een verschijnsel van
hepatitis kan zijn dat mensen een gelige of lichtbruine huidskleur krijgen. Dit wordt geelzucht
(icterus) genoemd. Dit is het makkelijkst te zien in het oogwit, maar dit hoeft niet. Het ligt
maar net aan de ernst van de hepatitis. Als er sprake is van geelzucht, dan is bij sommige
vormen van geelzucht de urine donkerbruin verkleurd en de feces ontkleurd
(stopverfontlasting). Ook kan er in wisselende mate sprake zijn van jeuk. Hepatitis kan acuut
verlopen (korter dan een halfjaar) of chronisch.Er worden nog steeds nieuwe virussen ontdekt
die een ontsteking van de lever kunnen geven waarvan hepatitis A, hepatitis B en hepatitis C
de bekendste zijn. Daarnaast zijn ook de virussen die verantwoordelijk zijn voor hepatitis D
(deltavirus) en hepatitis E.
Hepatitis A
Hepatitis A is an acute infectious disease of the liver caused by the hepatitis A virus (Hep
A), an ssRNA virus, usually spread by the fecal-oral route; transmitted person-to-person by
ingestion of contaminated food or water or through direct contact with an infectious person.
Tens of millions of individuals worldwide are estimated to become infected with Hep A each
year. In developing countries, and in regions with poor hygiene standards, the incidence of
infection with this virus is high and the illness is usually contracted in early childhood. As
incomes rise and access to clean water increases, the incidence of HAV decreases. Hepatitis
A infection causes no clinical signs and symptoms in over 90% of infected children and since
the infection confers lifelong immunity, the disease is of no special significance to those
infected early in life. In Europe, the United States and other industrialized countries, on the
other hand, the infection is contracted primarily by susceptible young adults, most of whom
are infected with the virus during trips to countries with a high incidence of the disease or
through contact with infectious persons. Early symptoms of hepatitis A infection can be
mistaken for influenza, but some sufferers, especially children, exhibit no symptoms at all.
Symptoms typically appear 2 to 6 weeks, (the incubation period), after the initial infection.
The Hepatitis virus (HAV) is a Picornavirus; it is non-enveloped and contains a singlestranded RNA packaged in a protein shell.
64
Niek Groot
Rijksuniversiteit Groningen
Diagnose Hepatitis A
Although HAV is excreted in the feces
towards the end of the incubation period,
specific diagnosis is made by the detection of
HAV-specific IgM antibodies in the blood.
IgM antibody is only present in the blood
following an acute hepatitis A infection. It is
detectable from one to two weeks after the
initial infection and persists for up to 14
weeks. The presence of IgG antibody in the
blood means that the acute stage of the
illness is past and the person is immune to
further infection. There is no specific
treatment for hepatitis A. Sufferers are
advised to rest, avoid fatty foods and alcohol (these may be poorly tolerated for some
additional months during the recovery phase and cause minor relapses), eat a well-balanced
diet, and stay hydrated.
Hepatitis B
Hepatitis B is an infectious inflammatory illness of the liver caused by the hepatitis B virus
(HBV) that affects hominoidea, including humans. The virus is transmitted by exposure to
infectious blood or body fluids such as semen and vaginal fluids, while viral DNA has been
detected in the saliva, tears, and urine of chronic carriers. Perinatal infection is a major route
of infection in endemic (mainly developing) countries. The acute illness causes liver
inflammation, vomiting, jaundice and, rarely, death. Chronic hepatitis B may eventually
cause cirrhosis and liver cancer—a disease with poor response to all but a few current
therapies.The infection is preventable by vaccination. Hepatitis B virus is an hepadnavirus—
hepa from hepatotropic (attracted to the liver) and DNA because it is a DNA virus (enige van
de Herpesvirussen) and it has a circular genome of partially double-stranded DNA. The
viruses replicate through an RNA intermediate form by reverse transcription, which in
practice relates them to retroviruses.Although replication takes place in the liver, the virus
spreads to the blood where viral proteins and antibodies against them are found in infected
people.
Hepatitis B virus (HBV) is a member of the Hepadnavirus family.The virus particle, (virion)
consists of an outer lipid envelope and an icosahedral nucleocapsid core composed of protein.
These virions are 42 nM in diameter and are sometimes referred to as "Dane particles". Hep.
B virussen maken deze deeltjes ook ‘leeg’ aan (dwz. Alleen de behuizing van het virus) om
het immuunsysteem voor de gek te houden.
65
Niek Groot
Rijksuniversiteit Groningen
Acute infection with hepatitis B virus is associated with acute viral hepatitis – an illness that
begins with general ill-health, loss of appetite, nausea, vomiting, body aches, mild fever, and
dark urine, and then progresses to development of jaundice. It has been noted that itchy skin
has been an indication as a possible symptom of all hepatitis virus types. The illness lasts for
a few weeks and then gradually improves in most affected people. Chronic infection with
hepatitis B virus either may be asymptomatic or may be associated with a chronic
inflammation of the liver (chronic hepatitis), leading to cirrhosis over a period of several
years. This type of infection dramatically increases the incidence of hepatocellular carcinoma
(liver cancer). Chronic carriers are encouraged to avoid consuming alcohol as it increases
their risk for cirrhosis and liver cancer. (zie afbeelding hierboven)
Diagnose TENTAMEN!!
Afbeelding: deze pagina
chronisch, volgende pagina acuut
The hepatitis B surface antigen
(HBsAg) is most frequently used
to screen for the presence of this
infection. It is the first detectable
viral antigen to appear during
infection. However, early in an
infection, this antigen may not be
present and it may be undetectable
later in the infection as it is being cleared by the host. The infectious virion contains an inner
"core particle" enclosing viral genome. The icosahedral core particle is made of 180 or 240
copies of core protein, alternatively known as hepatitis B core antigen, or HBcAg. During
this 'window' in which the host remains infected but is successfully clearing the virus, IgM
antibodies to the hepatitis B core antigen (anti-HBc IgM) may be the only serological
evidence of disease.
66
Niek Groot
Rijksuniversiteit Groningen
Therefore most hepatitis B diagnostic
panels contain HBsAg and total anti-HBc
(both IgM and IgG).Shortly after the
appearance of the HBsAg, another antigen
called hepatitis B e antigen (HBeAg) will
appear. Traditionally, the presence of
HBeAg in a host's serum is associated with
much higher rates of viral replication and
enhanced infectivity; however, variants of
the hepatitis B virus do not produce the 'e'
antigen, so this rule does not always hold
true. During the natural course of an
infection, the HBeAg may be cleared,
and antibodies to the 'e' antigen (antiHBe) will arise immediately afterwards.
This conversion is usually associated
with a dramatic decline in viral
replication. Individuals who remain
HBsAg positive for at least six months
are considered to be hepatitis B carriers.
Carriers who have seroconverted to
HBeAg negative status, in particular
those who acquired the infection as adults, have very little viral multiplication and hence may
be at little risk of long-term complications or of transmitting infection to others. Bij deze
mensen treedt er dus HBeAg seroconversie op. Hierdoor bevindt er zich minder HBeAg in
het bloed.
Hepatitis B virus infection may be either acute (selflimiting) or chronic (long-standing). Persons with selflimiting infection clear the infection spontaneously
within weeks to months.Children are less likely than
adults to clear the infection. More than 95% of people
who become infected as adults or older children will
stage a full recovery and develop protective immunity
to the virus. However, this drops to 30% for younger
children, and only 5% of newborns that acquire the
infection from their mother at birth will clear the
infection. This population has a 40% lifetime risk of
death from cirrhosis or hepatocellular carcinoma.Of
those infected between the age of one to six, 70% will
clear the infection. Behandelingen bestaan dus uit Interferon en evt immunoglobulines bij de
geboorte van een baby (natuurlijk gevolgd door vaccinatie). Zoek even op waarom HbeAg’s
niet verdwijnen bij chronische infecties.
67
Niek Groot
Rijksuniversiteit Groningen
Hepatitis C
Hepatitis C is an infectious disease
affecting primarily the liver, caused by
the hepatitis C virus (HCV).The infection
is often asymptomatic, but chronic
infection can lead to scarring of the liver
and ultimately to cirrhosis, which is
generally apparent after many years. In
some cases, those with cirrhosis will go
on to develop liver failure, liver cancer or
life-threatening esophageal and gastric
varices.HCV is spread primarily by
blood-to-blood contact associated with
intravenous drug use, poorly sterilized
medical equipment and transfusions. An
estimated 130–170 million people
worldwide are infected with hepatitis C.
The existence of hepatitis C (originally
"non-A non-B hepatitis") was postulated
in the 1970s and proven in 1989. Hepatitis
C is the leading cause of liver
transplantation, though the virus usually
recurs after transplantation.No vaccine
against hepatitis C is available.
Hepatitis C Symptoms are generally mild
and vague, including a decreased appetite,
fatigue, nausea, muscle or joint pains, and weight
loss.Most cases of acute infection are not associated
with jaundice.he infection resolves spontaneously in
10-50% of cases, which occurs more frequently in
individuals who are young and female. About 80% of
those exposed to the virus develop a chronic infection.
Hepatitis C after many years becomes the primary
cause of cirrhosis and liver cancer.
In het college werd ook verteld dat de antistoffen die
gevormd worden tegen hepatitis niet beschermen. Ik zie dit nergens op internet staan, maar ga
er maar van uit.
68
Niek Groot
Rijksuniversiteit Groningen
Serologie
Chronic hepatitis C is defined as infection
with the hepatitis C virus persisting for more
than six months based on the presence of its
RNA.Chronic infections are typically
asymptomatic during the first few
decadesand thus are most commonly
discovered following the investigation of
elevated liver enzyme levels or during a
routine screening of high risk individuals.
Testing is not able to distinguish between
acute and chronic infections.
Hepatitis D
Hepatitis D, also referred to as hepatitis D virus (HDV) is a disease caused by a small circular
enveloped RNA virus. It is one of five known hepatitis viruses: A, B, C, D, and E. HDV is
considered to be a subviral satellite because it can propagate only in the presence of the
hepatitis B virus (HBV).Transmission of HDV can occur either via simultaneous infection
with HBV (coinfection) or superimposed on chronic hepatitis B or hepatitis B carrier state
(superinfection).Both superinfection and coinfection with HDV results in more severe
complications compared to infection with HBV alone. These complications include a greater
likelihood of experiencing liver failure in acute infections and a rapid progression to liver
cirrhosis, with an increased chance of developing liver cancer in chronic infections.In
combination with hepatitis B virus, hepatitis D has the highest mortality rate of all the
hepatitis infections of 20%. There is no vaccine for Hepatitis D virus, but there is a vaccine
for Hepatitis B. Hepatitis D needs the presence of the Hepatitus B virus in order become
infectous. Hepatitis D causes two kinds of infection: co-infection or super-infection.
Coinfection is when someone is infected with HBV and HDV at the same time.
Superinfection is when someone already has hepatitis B and then is infected with HDV. This
may be acute or occasionally it can be picked up as chronic HDV. Coinfection is usually
acute, and will resolve by itself. Superinfection has the possibility of being more serious
(chronisch). With superinfections, mild cirrhosis from hepatitis B can become severe and
progressive cirrhosis. (deltacomponent + HBVcytopathisch effect op lever).
Hepatitis E
Hepatitis E is a viral hepatitis (liver inflammation) caused by infection with a virus called
hepatitis E virus (HEV). HEV is a positive-sense single-stranded RNA icosahedral virus with
a 7.5 kilobase genome. HEV has a fecal-oral transmission route.The incidence of hepatitis E
is highest in juveniles and adults between the ages of 15 and 40. Though children often
contract this infection as well, they less frequently become symptomatic. Mortality rates are
generally low, for hepatitis E is a “self-limiting” disease, in that it usually goes away by itself
and the patient recovers.
69
Niek Groot
Rijksuniversiteit Groningen
However, during the duration of the infection (usually several weeks), the disease severely
impairs a person’s ability to work, care for family members, and obtain food. Hepatitis E
occasionally develops into an acute, severe liver disease, and is fatal in about 2% of all cases.
Clinically, it is comparable to hepatitis A, but in pregnant women the disease is more often
severe and is associated with a clinical syndrome called fulminant hepatic failure (leverfalen).
Pregnant women, especially those in the third trimester, suffer an elevated mortality rate from
the disease of around 20%.
De incubatieperiode van HEV
varieert tussen de 15 en 60
dagen, met een gemiddelde
van ongeveer 40 dagen. Na de
incubatieperiode vindt een
fase plaats waarin de ziekte
zich manifesteert. Deze fase
van de ziekte is typisch voor
een acute virale infectie en
duurt ongeveer 1 tot 10 dagen.
Tijdens deze fase zijn er
symptomen van misselijkheid,
overgeven en buikpijn.
Ernstiger symptomen komen
vaak niet voor, maar kunnen bestaan uit leververgroting, verminderde eetlust, jeuk en icterus
(geelzucht). De volgende fase van de ziekte is een fase die de icterische fase wordt genoemd.
Deze fase duurt tussen de 15 en 40 dagen en gaat gepaard met geelzucht en uitscheiding van
donkere urine en ontkleurde feces.Zoals gezegd is het ziektebeeld dat gepaard gaat met een
HEV-infectie klinisch bijna hetzelfde als een infectie met het HAV. Het onderscheid tussen
HEV en HAV is alleen via serologie aan te tonen. De symptomen die ontstaan bij een acute
infectie met het HEV zijn echter vaak ernstiger van aard dan de symptomen die door het
HAV worden veroorzaakt. Infecties gevolgd door klinische verschijnselen komen het meest
voor bij jong volwassenen in de leeftijd van 15 tot 40 jaar. Kinderen die geïnfecteerd zijn
doorlopen de infectie vaak zonder dat er zich symptomen van de ziekte openbaren.
70