Microbiologie: Werkcolleges 5 en 6
Werkcollege 5A
Er zijn heel veel verschillende soorten bacteriën in en om ons heen, een aantal daarvan zijn
essentieel voor de gezondheid en enkelen daarvan kunnen levensbedreigend zijn.
Microbiota: de vele bacteriën die op de huid, bij slijmvliesweefsel en in het MDK zitten bij gezonde
mensen.
Pathogene bacteriën: bacteriën die ziektes kunnen veroorzaken.
Opportunistische pathogenen: bacteriën die al in/op je lichaam zitten waarvan je normaal geen last
hebt, tenzij ze op een andere plek in je lichaam terechtkomen (bijv. E.coli) of als het lichaam
verzwakt is.
Pathogene bacteriën kunnen beschikken over een grote variatie aan virulentiefactoren. Deze
factoren kunnen bijdragen aan het ziekmakend vermogen van de desbetreffende bacterie.
Virulentiefactoren:
- Pili en fimbriae: pili is een dikke haarachtige structuur/stengel en fimbriae zijn
kortere haarachtige structuren. Beiden steken uit van het bacteriële
celoppervlak. Deze helpen de bacteriën om beter te blijven kleven aan
gastheercellen.
- Endotoxine: integraal deel van de celwand van gramnegatieve bacteriën. Bij
bacteriedood en bacteriegroei worden endotoxinen vrijgegeven. Deze zorgen
voor koorts bij de gastheer door afgifte van IL-1 en andere mediatoren.
- Exotoxine: uitgescheiden door levende cel door zowel grampositieve als gramnegatieve
bacteriën. Bevatten toxische activiteit.
- Toxic shock syndrome toxin- 1 (TSST-1): een superantigeen die toxic syndrome veroorzaakt,
geproduceerd door sommige S.aureu bacteriën. TSST-1 stimuleert de meeste T-cellen door
direct te binden aan MHC-II en T-cel receptoren waardoor grote hoveelheden IL-2,
interferon-ϒ en TNF geproduceerd worden. De persoon is in shock, heeft hoge koorts en rode
uitslag. Orgaansystemen zijn ook betrokken.
- Hyaluronidase: enzymen die hyaluronic acid hydrolyseert (bestandsdeel van bindweefsel).
Deze worden geproduceerd door vele bacteriën. Hyaluronidases helpen in de spreiding van
de bacteriën door weefsels.
- Streptolysine O: cytolysine (=substantie die rode bloedcellen oplost (hemolysine) of
weefselcellen of leukocyten (leukocydine) doodt), geproduceerd door groep A streptococci
en is dodelijk voor muizen en rode bloedcellen van vele dieren.
- Immunoglobuline A (IgA) protease: geproduceerd door bacteriën die het antilichaam IgA
inactiveren. Bacteriën kunnen hierdoor aan het mucusmembraan blijven kleven.
Werkingsmechanismen antibiotica
Antibiotica kunnen op basis van hun aangrijpingspunt en werkingsmechanisme in de bacterie worden
gegroepeerd.
Penicillines (β-lactam): inhiberen transpeptidases. Transpeptidases katalyseren de laatste stap in de
synthese van peptidoglycaan (vormt de celwand van bacteriën).
, - Penicilline bindt aan penicilline-binding proteins (PBPs)zijn transpeptidases of
functioneren in de synthese van peptidoglycaan.
- autolytische enzymen/murein (=peptidoglycaan) hydrolases worden geactiveerd door
penicilline peptidoglycaan afgebroken.
Als gevolg sterft de bacterie door waterinflux in de hoog osmotische cel-interieur.
Vancomycine: glycopeptide die transpeptidase blokkeert, waardoor de
peptidoglycaansynthese voor de celwand geblokkeerd wordt. Ook blokkeert hij de
bacteriële transglycosylase, wat ook een rol speelt in peptidoglycaansynthese.
Vancomycine bindt direct aan d-alanyl-d alanine portie van de pentapeptide,
waardoor transpeptidase niet kan binden. Penicilline bindt daarentegen direct aan de
transpeptidase zelf.
Tetracyclines: inhiberen de eiwitsynthese door te binden aan de 30S subunit op de 70S
ribosomen. Hierdoor wordt tRNA-binding aan het ribosoom geblokkeerd.
Macrolides: inhiberen de eiwitsynthese door te binden aan de 50S subunit op de 70S ribosomen.
Hierdoor wordt de translocatie geblokkeerd. Dit voorkomt de afgifte van ongeladen tRNA nadat zijn
aminozuur overgeplaatst is naar de groeiende peptideketens. Een nieuwe tRNA kan niet
vastbinden eiwitsynthese stopt. Oftewel: een groeiende peptideketen aan tRNA kan niet
verbonden worden aan een volgend aminozuur. Dit werkt alleen bij grampositieve bacteriën.
Quinolonen: inhiberen de nucleïnezuur synthese door DNA gyrases, topoisomerase enzymen die
grote rol spelen in DNA-replicatie en herstel, te blokkeren.
Sulfonamides: inhibeert dihydropteroate synthase. Deze
zorgt voor de omzetting van para-aminobenzoic acid
(PABA) en andere componenten naar dihydrofolic acid
(DHF). Sulfonamides concurreren met PABA voor
dihydropteroate synthase. Inhibitie resulteert in remming
van DHF-synthese. DHF wordt normaal omgezet in THF
(tetrahydrofolic acid), waardoor THF ook afneemt. THF is
belangrijk voor DNA-synthese. Sulfonamides remmen dus
DNA-synthese.
Trimethoprim: blokkeert dihydrofolate reductase,
waardoor synthese van THF geremd wordt. THF zorgt voor
de transfer van een methylgroep aan uracil om thymidine te produceren, wat een essentieel
component is van DNA. DNA-synthese wordt dus geremd.
Werkcollege 5B
Resistentie: mechanismen en overdracht
Een van de belangrijkste redenen dat bacteriële infecties niet altijd behandelbaar zijn, ligt aan het feit
dat die bacteriën resistent tegen een antibioticum kunnen zijn of kunnen worden:
1. Micro-organismen produceren enzymen die de actieve drug vernietigt.
2. MO’s veranderen hun permeabiliteit voor de drug.
3. MO’s ontwikkelen een aangepaste structuur target voor de drug (kan niet binden).
Werkcollege 5A
Er zijn heel veel verschillende soorten bacteriën in en om ons heen, een aantal daarvan zijn
essentieel voor de gezondheid en enkelen daarvan kunnen levensbedreigend zijn.
Microbiota: de vele bacteriën die op de huid, bij slijmvliesweefsel en in het MDK zitten bij gezonde
mensen.
Pathogene bacteriën: bacteriën die ziektes kunnen veroorzaken.
Opportunistische pathogenen: bacteriën die al in/op je lichaam zitten waarvan je normaal geen last
hebt, tenzij ze op een andere plek in je lichaam terechtkomen (bijv. E.coli) of als het lichaam
verzwakt is.
Pathogene bacteriën kunnen beschikken over een grote variatie aan virulentiefactoren. Deze
factoren kunnen bijdragen aan het ziekmakend vermogen van de desbetreffende bacterie.
Virulentiefactoren:
- Pili en fimbriae: pili is een dikke haarachtige structuur/stengel en fimbriae zijn
kortere haarachtige structuren. Beiden steken uit van het bacteriële
celoppervlak. Deze helpen de bacteriën om beter te blijven kleven aan
gastheercellen.
- Endotoxine: integraal deel van de celwand van gramnegatieve bacteriën. Bij
bacteriedood en bacteriegroei worden endotoxinen vrijgegeven. Deze zorgen
voor koorts bij de gastheer door afgifte van IL-1 en andere mediatoren.
- Exotoxine: uitgescheiden door levende cel door zowel grampositieve als gramnegatieve
bacteriën. Bevatten toxische activiteit.
- Toxic shock syndrome toxin- 1 (TSST-1): een superantigeen die toxic syndrome veroorzaakt,
geproduceerd door sommige S.aureu bacteriën. TSST-1 stimuleert de meeste T-cellen door
direct te binden aan MHC-II en T-cel receptoren waardoor grote hoveelheden IL-2,
interferon-ϒ en TNF geproduceerd worden. De persoon is in shock, heeft hoge koorts en rode
uitslag. Orgaansystemen zijn ook betrokken.
- Hyaluronidase: enzymen die hyaluronic acid hydrolyseert (bestandsdeel van bindweefsel).
Deze worden geproduceerd door vele bacteriën. Hyaluronidases helpen in de spreiding van
de bacteriën door weefsels.
- Streptolysine O: cytolysine (=substantie die rode bloedcellen oplost (hemolysine) of
weefselcellen of leukocyten (leukocydine) doodt), geproduceerd door groep A streptococci
en is dodelijk voor muizen en rode bloedcellen van vele dieren.
- Immunoglobuline A (IgA) protease: geproduceerd door bacteriën die het antilichaam IgA
inactiveren. Bacteriën kunnen hierdoor aan het mucusmembraan blijven kleven.
Werkingsmechanismen antibiotica
Antibiotica kunnen op basis van hun aangrijpingspunt en werkingsmechanisme in de bacterie worden
gegroepeerd.
Penicillines (β-lactam): inhiberen transpeptidases. Transpeptidases katalyseren de laatste stap in de
synthese van peptidoglycaan (vormt de celwand van bacteriën).
, - Penicilline bindt aan penicilline-binding proteins (PBPs)zijn transpeptidases of
functioneren in de synthese van peptidoglycaan.
- autolytische enzymen/murein (=peptidoglycaan) hydrolases worden geactiveerd door
penicilline peptidoglycaan afgebroken.
Als gevolg sterft de bacterie door waterinflux in de hoog osmotische cel-interieur.
Vancomycine: glycopeptide die transpeptidase blokkeert, waardoor de
peptidoglycaansynthese voor de celwand geblokkeerd wordt. Ook blokkeert hij de
bacteriële transglycosylase, wat ook een rol speelt in peptidoglycaansynthese.
Vancomycine bindt direct aan d-alanyl-d alanine portie van de pentapeptide,
waardoor transpeptidase niet kan binden. Penicilline bindt daarentegen direct aan de
transpeptidase zelf.
Tetracyclines: inhiberen de eiwitsynthese door te binden aan de 30S subunit op de 70S
ribosomen. Hierdoor wordt tRNA-binding aan het ribosoom geblokkeerd.
Macrolides: inhiberen de eiwitsynthese door te binden aan de 50S subunit op de 70S ribosomen.
Hierdoor wordt de translocatie geblokkeerd. Dit voorkomt de afgifte van ongeladen tRNA nadat zijn
aminozuur overgeplaatst is naar de groeiende peptideketens. Een nieuwe tRNA kan niet
vastbinden eiwitsynthese stopt. Oftewel: een groeiende peptideketen aan tRNA kan niet
verbonden worden aan een volgend aminozuur. Dit werkt alleen bij grampositieve bacteriën.
Quinolonen: inhiberen de nucleïnezuur synthese door DNA gyrases, topoisomerase enzymen die
grote rol spelen in DNA-replicatie en herstel, te blokkeren.
Sulfonamides: inhibeert dihydropteroate synthase. Deze
zorgt voor de omzetting van para-aminobenzoic acid
(PABA) en andere componenten naar dihydrofolic acid
(DHF). Sulfonamides concurreren met PABA voor
dihydropteroate synthase. Inhibitie resulteert in remming
van DHF-synthese. DHF wordt normaal omgezet in THF
(tetrahydrofolic acid), waardoor THF ook afneemt. THF is
belangrijk voor DNA-synthese. Sulfonamides remmen dus
DNA-synthese.
Trimethoprim: blokkeert dihydrofolate reductase,
waardoor synthese van THF geremd wordt. THF zorgt voor
de transfer van een methylgroep aan uracil om thymidine te produceren, wat een essentieel
component is van DNA. DNA-synthese wordt dus geremd.
Werkcollege 5B
Resistentie: mechanismen en overdracht
Een van de belangrijkste redenen dat bacteriële infecties niet altijd behandelbaar zijn, ligt aan het feit
dat die bacteriën resistent tegen een antibioticum kunnen zijn of kunnen worden:
1. Micro-organismen produceren enzymen die de actieve drug vernietigt.
2. MO’s veranderen hun permeabiliteit voor de drug.
3. MO’s ontwikkelen een aangepaste structuur target voor de drug (kan niet binden).
