کلونیزاسیون و عوامل ویرولانس باکتری ها

کلونیزاسیون و عوامل ویرولانس باکتری ها

اسلاید 1: استراتژی های باکتریایی برای کلونیزاسیون و بقا در میزبانتهیه کننده : استاد :۱

اسلاید 2: 2 سوالات مطرح در این سمینار ۱-چگونه یک بیماری توسط باکتری (MO) ایجاد می شود؟؟؟ ۲-چرا ، در بسیاری از موارد ،صرفا بعضی از اعضای گونه باعث بیماری میشوند ؟ ۳- عوامل حدت یا فاکتور های ویرولانس باکتریایی چه چیز هایی هستند و مکانیسم پاتوژنیستی آن ها چیست ؟ ۲

اسلاید 3: 3همانطور که بدن چندین لایه مکانیسم برای دفاع از خود در برابر حمله باکتریها را توسعه داده است ، باکتریها نیز استراتژیهای خاص خود را برای مقابله با دفاع میزبان بدن ایجاد کرده اند. توانایی باکتری های بیماری زا در ایجاد عفونت و بیماری به خصوصیات ساختاری و بیوشیمیایی و ژنتیکی آن ها بستگی دارد که شامل موارد زیر است : اتصال کلونیزاسیون در میزبان فرار یا زنده ماندن از سیستم ایمنی میزبان حمله و انتشار در میزبان به دست آوردن مواد مغذی مثل آهن و رشد در میزبانانتشار و گسترش به سایر میزبان ها که برای بقای مهم است . ۷. مقاومت در برابر آنتی بیوتیک ها یا ضد عفونی کننده ها۳

اسلاید 4: 4تولید عوامل ویرولانس باکتریایی در مراحل مشخصی شبیه به منحنی رشد استاندارد پیشرفت می کندعملکرد ژن های مسئولفازرشد مرحلهمانند آنهایی که کد کننده چسب ها (پروتئین های پیوست) هستند ، در طول مرحله تأخیر روشن می شوند تا ارتباط نزدیکی با سلول های میزبان ایجاد کنند ژن های مورد نیاز برای کلونیزاسیونتاخیری۱مانند پروتئین های رمزگذار لازم برای مقاومت در برابر پاسخ ایمنی ، در مراحل نمایی یا گذار روشن می شوندژن های مورد نیاز برای ماندگاری لگاریتمی (نمایی )۲آنزیم های مورد نیاز برای انتشار از طریق بدن اغلب در فاز ثابت روشن می شوند. ژن های کد کننده سموم و آنزیم های تجزیه کننده فاز سکون (ثابت ) ۳برخی از باکتریها با ورود به مرحله ساکن (خواب) به حالت بقای طولانی مدت می رسند ، در حالی که دیگران اندوسپورهایی را تشکیل می دهند که بعداً می توانند جوانه بزنند و برخی دیگر نیز، برای تبادل مواد ژنتیکی و ایجاد پاسخ های التهابی میزبان خود را لیز میکنند. ژن های لازم برای تولید اسپور یا اتولیز سلولی فاز مرگ ۴۴

اسلاید 5: 5مدلی که همبستگی بین بیان ژن ویرولانس و مراحل منحنی رشد باکتری را نشان می دهد.این مدل بر پیشرفت بیان ژن باکتریایی در استرپتوکوک پیوژنز (استرپتوکوک گروه A [GAS] ، که باعث چندین بیماری انسانی ، از جمله گلودردمی شود) ، کلونیزاسیون ، تداوم و گسترش را تأکید می کند. Mga قرمز ، Nra / RofA آبی و Rgg / RopB سبز تنظیم کننده های مستقل نسخه برداری هستند که بیان ژن را در هر مرحله از رشد یا عفونت واسطه می کنند. فلشهای بالا و پایین به ترتیب بیان یا افزایش بیان ژنهای مشخص شده را نشان می دهند. MSCRAMM مخفف اجزای سطح میکروبی است که مولکول های ماتریس چسبندگی میزبان را تشخیص می دهد. ۵

اسلاید 6: 6در محیط های طبیعی خارج از بدن میزبان ، باکتری ها با ۵ مشکل عمده روبرو می شوند: در دسترس بودن مواد مغذی ضروری عدم وجود مکان های چسبندگی مشابه با مواردی که در میزبان یافت می شود قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی مضر قرار گرفتن در معرض نور خورشید و شرایط جوی نیاز به جلوگیری از پروتوزوآهای درنده و باکتریوفاژ کشنده۶

اسلاید 7: 7روش هایی که باکتری ها برای مقابله با این عوامل استرس زای محیطی استفاده میکنند۷

اسلاید 8: 8۱-تولید اندوسپور :برخی از باکتریهای گرم مثبت: مانند کلستریدیوم و گونه های باسیلوس اسپور تولید میکنند که در برابردرجه حرارت شدید خشك شدننور ماورا UV بنفشpH بالا یا پایین اسمولاریته زیاد یا پایین بسیاری مواد شیمیایی بالقوه مضرمحافظت می کند.۲-کاهش اکسیداسیون پروتئین و DNA :یکی از روش های محافظت در برابر خشکی است که توسط باکتری هایی انند استافیلوکوک ها و انتروکوک ها اتخاذ میشود ۳-تشکیل مخزن :باکتریهایی که می توانند از طریق تشکیل کلنی یا بیوفیلم به سطوح غیر زنده یا به یکدیگر متصل شوند .بهتر می توانند در محیط زندگی خود زنده بمانند و مخزن قابل توجهی تشکیل دهند. این مخازن به عنوان منابعی برای بسیاری از عوامل بیماری زا که با آنها روبرو می شویم ، عمل می کنند.۴-حالت متابولیکی کاهش یافته: باکتری ها می توانند با تبدیل شدن به یک حالت متابولیکی کاهش یافته و یا از خود محافظت کنند.۵-زندگی انگلی :برخی از باکتری ها به سادگی در میزبان دیگری مانند حشره یا آمیب انگلی می شوند که از آنها محافظت می کنند. ۸

اسلاید 9: 9۶-متابولیت های ثانویه :تعدادی از باکتری ها موادی شامل اسیدهای حاصل از فرآیند های تخمیر ، آنتی بیوتیک ها ، باکتریوسین ها یا پپتیدهای ضد میکروبی برای محافظت تولید میکنند ۷-مقاومت آنتی بیوتیکی : بسیاری از عوامل بیماری زا در غشای سیتوپلاسمی خود پمپ های خروجی غشا وفرآیندهای غشایی دارند که مواد سمی را از سیتوپلاسم باکتریایی به خارج به محیط پمپ می کنند. این پمپ های خروجی اغلب برای از بین بردن آنتی بیوتیک ها بکار برده می شوند و با مقاومت آنتی بیوتیکی در ارتباط هستند.۸-انعطاف پذیری ژنوم :تصور می شود که، یک ویژگی تکاملی بسیاری از ژنوم های باکتریایی که امکان تبادل DNA و سازگاری با تغییرات شرایط محیطی را فراهم می کند ، به توسعه تنوع متابولیکی افزایش یافته و خصوصیات غشایی تغییر یافته کمک می کند. ۹

اسلاید 10: 10۹-تشکیل بیوفیلم باکتریایی :بیوفیلم (Biofilm) تجمعی از باکتری های متعامل است که به یک سطح سفت یا به همدیگر چسبیده اند و بوسیله یک ماتریکس اگزوپلی ساکاریدی احاطه شده اند. بیوفیلم ها یک پوشش لجن مانند روی سطوح سفت می سازند و در سرتاسر طبیعت وجو دارند. ممکن است فقط یک گونه منفرد و یا بیشتر از یک گونه باکتری (گاهی قارچ ها و مخمرها) در ساخت بیوفیلم دخالت دارند.در عفونت های انسانی، بیوفیلم ها مهم هستند زیرا پایدار بوده و درمان آنها مشکل است.مثال بیوفیلم:عفونت های استافیلوکوک اپیدرمیس و استافیلوکوک اورئوس روی کاتتر، عفونت چشمی در لنزهای تماسی و داخل چشمیعفونت راه های هوایی توسط پسودوموناس آئروژینوزا در بیماران مبتلا به سیستیک فیبروزیس۱۰

اسلاید 11: 11گام نخست در تشکیل بیوفیلم، کلونیزاسیون (Colonization) روی یک سطح است.باکتری ها از تاژک و یا مژه برای حرکت و نزدیک شدن به یکدیگر و ایجاد یک توده استفاده کنند، در حالی که برخی به کمک تقسیم سلولی فرایند تشکیل کلونیزاسیون را آغاز می کنند. باکتری ها به طور مداوم مقادیر اندکی از مولکول هایی به نام پیام های quorum-sensing ترشح می کنند، مانند پیام های اسیل هوموسرین لاکتون.۱۱

اسلاید 12: نمایی از تشکیل بیوفیلم بیوفیلم ها دارای توالی تکاملی با ساختار معماری پیچیده هستند که شامل اتصال به یک سطح و به یکدیگر با واسطه یک ماتریکس و لجن پلی ساکارید خارج سلولی است که جامعه را در کنار هم نگه می دارداتصال باکتری ها به یک سطح به صورت برگشت پذیر انجام میگیرد باکتری ها در محیط بیوفیلم شروع به تکثیر و تقسیم میکنند و متابولیت های خود را ساخته و ترشح میکنند سلول ها از محل بیوفیلم خارج میشوند و به نقاط دیگر پراکنده میشوند ۱۳

اسلاید 13: 13مشکلات پزشکی ناشی از بیوفیلم ها بیوفیلم ها بر روی دیواره های برج های خنک کننده تهویه مطبوع که در ایجاد بیماری لژیونزیز نقش دارد پلاکی که باعث پوسیدگی دندان و بیماری پریودنتال می شود در واقع یک بیوفیلم است. که عمدتا از باکتری های هوازی ساخته می شود تشکیل بیوفیلم در سطوح خارجی و داخلی بدن، به ویژه سطوح مخاطی مانند آنچه در ریه یا گوش داخلی یا در مناطق زخم مانند سوختگی شدید دیده می شود. سودوموناس آئروژینوزا به دلیل توانایی آن در ایجاد بیوفیلم ها قابل توجه است و از آن به عنوان یک ارگانیسم مدل برای مطالعه تشکیل و ساختار بیوفیلم استفاده شده است. تشکیل بیوفیلم ها در لوله های پلاستیکی (به عنوان مثال ، کاتترهای وریدی ، کاتترهای ادراری) و روی ایمپلنت های پلاستیکی آلوده (به عنوان مثال ، تعویض دریچه قلب یا مفصل ران) ۱۴

اسلاید 14: 14۱۰-تحرک و کموتاکسی :حرکت باکتری ها از طریق مایعات ، مانند آب ، ادرار و محتوای روده ، توسط ساختارهای باکتریایی به نام تاژک انجام میشود.کموتاکسی (Chemotaxis) حرکت تحت تأثیر تحریکات شیمیائی محیط است. مثلاً باکتریها به سمت محیط دارای گلوکز بیشتر حرکت کرده و از سموم مانند فنل دور می‌شوند (کموتاکسی منفی).حرکت توسط باکتری ها غالباً توانایی درک مواد شیمیایی ، نور ، اکسیژن یا میدان مغناطیسی و به دنبال آن حرکت به طرف و یا دور از سیگنال را دارد (به ترتیب کموتاکسی ، فوتوتاکسی ، آئروتاکسی یا مگنتوتاکسی(.۱۵

اسلاید 15: ۱۷

اسلاید 16: ساختار هر فلاژل از سه بخش تشکیل شده است:قسمت اول: جسم بازال که در پوشش سلولی باکتری قرار گرفته است.قسمت دوم: قلاب که تاژک را به سلول متصل می کند .قسمت سوم: فیلامنت رشته ای درازی است که در بیرون است.هر تاژک توسط یک مجموعه پروتئینی قلاب شکل به سطح سلول متصل میشوددر مجموع حدود 25 پروتئین تاژک و کمپلکس حرکتی چرخشی آن را تشکیل می دهد که غشا داخلی ، پری پلاسم و غشای خارجی را پوشانده است. تاژک از جنس پروتئینی به نام فلاژلین می باشد که بسیار محافظت شده است وخاصیت آنتی ژنیک بالایی دارد. سیستم ایمنی ذاتی مهره داران گیرنده 5 Toll-like (TLR5) را علیه پروتئین فلاژلین تکامل داده اند.۱۸

اسلاید 17: 17وقتی باکتری در جهت مطلوب شیب، مثلاً به سمت غلظت بالاتر جاذب های شیمیایی حرکت می کند ، چرخش تاژک به مقدار کمتری در خلاف جهت عقربه ساعت اتفاق می افتد. اما ، هنگامی که باکتری در حال حرکت در جهت نامطلوبی درجهت مخالف شیب و دور از مواد شیمیایی کشنده است ، حرکت روتور تاژک در جهت عقربه های ساعت با سرعت بیشتری سوئیچ می کند .۱۹

اسلاید 18: ساختار موتور (بدنه پایه) در غشای سیتوپلاسمی تعبیه شده است. موتوري كه چرخش تاژكي را فراهم مي كند از طريق نيروي متحرك پروتون تأمين مي شود (يعني انرژي توليد شده توسط جريان پروتون در غشاي سيتوپلاسمي به دليل گراديان غلظت پروتون [پمپ پروتون] يا در بعضي موارد شيب يون سديم [پمپ يون سديم [. چرخش خلاف جهت عقربه های ساعت یک تاژک منفرد باکتری را به جلو سوق می دهد.مکانیسم عملکرد تاژک ۲۰

اسلاید 19: 19منو تریش(تاژک قطبی( :تاژک های منفرد یا چندتایی هستند که در یک انتهای باکتری قرار دارند تاژک قطبی در محلول های رقیق بهترین عملکرد را دارد مانند سود و موناس آئروژینوزا ویبریو کلرا (باکتری های ویبریو با استفاده از تاژک قطبی خود از طریق مخاط مخاطی روده حرکت می کنند تا به لایه اپیتلیال دسترسی پیدا کنند ، در آنجا سموم را متصل و ترشح می کنند)هلیکوباکتر پیلوری  لوفوتریش برای تحرک در محیط چسبناک بهترین عملکرد را داردتاژک های جانبی پس از اتصال به یک سطح ایجاد می شوند ، که به ایجاد میکروکلونی و تشکیل بیوفیلم در پوسته های کیتین سخت پوستان در محیط خارجی کمک می کندمانندا شریشیا کلی سالمونلا انتریکا پروتئوس میرابیلیس تقسیم بندی انواع تاژک در باکتریها بر اساس تعداد و محل قرار گرفتن آنها:۲۱