ZELLBIOLOGISCHE ASPEKTE DER EXOTOXINE. Durch bakteriellen Exotoxine hervorgerufene Krankheitsbilder. Schutzimpfungen

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1 ZELLBIOLOGISCHE ASPEKTE DER EXOTOXINE Durch bakteriellen Exotoxine hervorgerufene Krankheitsbilder. Schutzimpfungen

2 Ablauf einer Infektion Adhärenz Invasion Etablierung Schädigung

3 Adhärenz Adhäsine- Fimbrien Rezeptoren auf Zielzellen Mannosesensitive/ Mannoseresistente Rezeptoren Organotropismus Peristaltik kann die Bakterien nicht wegschwemmen Enzyme, Toxine werden in der Nähe der Rezeptoren Schädliche Wirkung wird mehr effektiv

4 Invasion Infektionen ohne Invasion Clostridium tetani Vibrio cholerae Invasion Beweglichkeitsorganellen Geiβeln Shigella sp. Rearrangement der Aktinfasern Enzyme Hyaluronidase, Kollagenase, Elastase, Lipase, DNase Phagozytoseinduktoren

5 Etablierung Schutz vor der Wirtsabwehr 1. Störung der Phagozytenfunktionen S. aureus Fibrinogen Schutzschicht Kapsel Evasion aus dem Phagosom (L. monocytogenes) Hemmung der Phagolysosomverschmelzung Inaktivierung der intrazellulären Abtötungsfaktoren (katalase) Zerstörung der Leukozyten Leukozidin S. aureus Haemolysin E. coli Lecithinase C. perfringens

6 Etablierung 2. Hemmung der Antikörperwirkung IgAasen N. gonorrhoeae ProteinA S.aureus Antigenvariationen N. gonorrhoeae B. recurrentis

7 Schädigung Erreger schädigt der Wirt direkt Durch intrazelluläre Vermehrung ( T. pallidum, Chlamydien) Durch Toxine (Exotoxine, Endotoxine) Erreger induziert eine Entzündungsreaktion Akute rheumatische Fieber (S.pyogenes) Arthritis (Y.enterocolitica)

8 Toxine Endotoxine Von abtöteten G- Bakt. LipidA Hitzeresistent Nicht gute Antigene Kein Toxoid Unspezifische Wirkung Exotoxine Von viele Bakterienarten Proteine Empfindlichkeit für Hitze Gute Antigene Toxoid Spezifische Wirkungen

9 Exotoxine Aktiv sezerniert Diphterietoxin Nach dem Tod des Erregers freigesetzt Tetanustoxin, Botulinustoxin An der Bekterienoberfläche fixiert Kontaktzytolysin von Shigella Lokal wirken, oder nach hämatogener Verteilung

10 Exotoxine Innerhalb des infizierten Wirtsorganismus gebildet Auβerhalb des lebenden Organismus gebildet S.aureus Enterotoxin B. cereus Enterotoxin Botulinustoxine Aspergillus flavus Aflatoxin Lebensmittelvergiftung

11 Extrazellulär wirksame Exotoxine Wirken an der Zellmembran der Wirtszelle Membranabbauende Toxine Phospholipase C von C. perfringens Lipidspaltung Porenbildende Toxine Zelluläre Tropismus S. aureus α-toxin Thrombozyten, Monozyten, Endothelzellen E. coli Hämolysin Monozyten, PMG, Endothelzellen, Nieren- Tubulusepithelzellen

12 Intrazellulär wirkende Exotoxinen

13 Wirkung von A-Komponente Proteasen Botulinustoxine, Tetanustoxin ADP- Ribosylierung Elongationsfaktor 2 Diphtherietoxin, Pseudomonas-Exotoxin-A G-Protein Choleratoxin, Pertussistoxin, Botulinustoxin C3 Aktin Botulinustoxin C2 Glykosylierung C. difficile ToxinA N-Glykosidase Spaltung Shigatoxin, Shiga-like Toxin

14 Superantigene Antigenunabhängi ge Vernetzung Poliklonale Aktivierung der T- Zellen Überproduktion von Lymphokinen (TNFα)

15 Endotoxin Wirkung Lipid A komponente aus der äuβeren Membran gramnegativer Bakterien Sie gelangen ins Milieu beim Absterben der Bakterienzelle LipidA Rezeptoren Monozyten/Makrophagen Endothelzellen Freizetzung IL-1,TNF-α, IL-6, IL-12 Granulozyten adhärieren an der Gefäβwand in Herdnähe, und durchwandern

16 Endotoxinwirkung Komplementaktivation C5a» chemotaktische Wirkung auf PMKG Gewebeschädigende Inhaltsstoffe werden aus den PMKG freigesetzt Freisetzung von Kininen Vasodilatation Permeabilitätsstörungen Kontraktion der glatten Muskelfasern Aktivierung der Blutgerinnung, Bildung von Mikrothromben, störung der Mikrozirkulation Verbrauchskoagulopathie, Schock, Multiorganversage

17 Durch bakteriellen Exotoxine hervorgerufene Krankheitsbilder Gram+ S. aureus S. pyogenes C. diphtheriae L. monocytogenes B. anthracis B. cereus C. botulinum C. tetani C. difficile Gasbrand Clostridien Gram- E. coli Enteritis Salmonellen Shigella sp. Vibrio cholerae P. aeruginosa C. jejunii H. pylori B. pertussis

18 S. aureus Hämolysine» Membranschädigung α- Hämolysin zerstört Erythrozyten und Phagozyten β,γ,δ-hämolysine zerstört Erythrozyten Leukozidin Zerstört PMKG und Makrophagen Enterotoxine (A, B, C1, C2, C3, D, E)» Nahrungsmittelintoxikationen Shädigen die Endigungen des N.vagus im Magen Superantigene» IL2 Übelkeit, Erbrechung, Fieber Exfoliatin A, B» Staph. Scalded Skin Syndr. Löst sich Stratum corneum vom Stratum granulosum TSST Superantigen

19 S. pyogenes Streptolysin O (ohne Sauerstoff) Erythrozyten, Körperzellen, Granulozyten AST Streptolysin S Erythrozyten Kein Ag Erythrogene Toxine (Streptococcal pyrogenic exotoxins) β Prophag lisogenisiert SPE- A, B, C Scharlach Superantigen Streptococcal TSS (SPE-A,C)

20 Listeria monocytogenes Listeriolysin Erzeugt Poren in der Membran der Phagosomen Lebt frei in der Zytoplasma Polare aktinbindende Protein Bildet sich ein Schweif aus Aktin, formt Ausspültungen der Wirtszelle, induziert die Aufnahme durch die Nachbarzelle Breitet sich von Zelle zu Zelle aus, ohne Kontakt mit extrazellulären Abwehrmechanismen

21 Corynebacterium diphtheriae Diphtherietoxin βprophag lisogenisiert AB Toxin Rezeptor für das DT. ist der heparinbindende Epidermal- Wachstumsfaktor- Vorläufer (Rachenepithel, Herz, Nieren) ADP-Ribosylierung von EF2 Pseudomembran Cäsarenhals Diphtheriekrupp Myokarditis Nierenversagen

22 Bacillus cereus Nahrungsmittelintoxikation Emetisches Toxin (in Reis) 1-6 Stunde nach der Nahrung, Erbrechen Diarrhoe Toxin Stunde später, Bauschmerzen, wässrige Durchfälle, Übelkeit In Gemüse und Fleisch

23 Bacillus anthracis Anthraxtoxin Plasmidkodiert 3 Anteilen: Ödemfaktor Protektives Antigen Letalfaktor

24 Clostridium botulinum 9 verschiedene Neurotoxinen A, B, C1, C2, C3, D, E, F, G Schlaffe Lähmungen Wundbotulismus Nahrungsmittelintoxikation Säuglingsbotulismus

25 Clostridium tetani Tetanospasmin Erreicht entlang den Nervenbahnen, hämatogen die Vorderhornzellen der grauen Subtanz des Rückenmarks Spaltet Syneptobrevin die Freisetzung der Neurotransmitter (Glycin, GABA) durch Exozytose gestört ist Unkontrollierte Aktivierung der alpha- Motoneuronen und zu tonischen (andauernden) und klonischen (zuckenden) Verkrampfungen

26 Clostridium perfringens Zahlreiche Toxine (α-ι) Membranschädigung α- Toxin» Lezitinase β-toxin» Porenbildung Gasbrand, Myonekrose Intestinale Infektionen (Darmbrand)

27 Clostridium difficile Antibiotika-assoziierten Kolitis Nosokomiale Infektionen Toxine A Toxin» Enterotoxin B Toxin» Zytotoxin Fieber mit blutigen Durchfallen, krampfartigen Bauchschmerzen Pseudomembranöse Kolitis

28 Shigella dysentheriae, flexneri, boydii, sonnei Shiga Toxin (2 Komponente) Zytotoxisches Protein (EHEC) Enterotoxische Komponente (EIEC) Hypersekretion von Flüssigkeit Enterotoxine Hypersekretion Ruhr Bauchschmerzen, Diarrhö, Fieber Wäβrig, schleimig, blutig Stuhl

29 Vibrio cholerae (ETEC) Choleratoxin AB Toxin A1 ribosyliert das Regulatorprotein G der Adenylatzyklase Daueraktiviert Adenylatzyklase vermehren camp Na + Rückresorption wird gehemmt Chlorid, Bikarbonat und Kalium werden sezerniert Reiswasserartige Durchfälle Flüssigkeitsverlust, Exsikkose, hypoton Schock, Tod

30 E. coli Fakultativ pathogene Stämme Hämolysine Obligat pathogene Stämme (EPEC ( kein Toxin), Adhärenz schädigt den Bürstensaumsstruktur) EAggEC Enterotoxin, Hämolysin ETEC LT(Hitzelabil) Choleratoxin Homolog ST(Hitzestabil) aktiviert Guanilatzyklase EIEC Shigella Enterotoxin EHEC Shigatoxin Hämolysin

31 Enteritis Salmonellen 3 Exotoxine Salmonella Enterotoxin Verursacht Sekretion von Cl - und Na +, damit Flüssigkeit Salmonella-Zytolysin Auflockerung der Mukosa Salmonella-Zot-like Toxin (zonula occludens) Erhöht die Permeabilität

32 P. aeruginosa ExotoxinA Ribosylierung des EF2 Hemmung der Proteinsynthese

33 Campylobacter jejunii Enterotoxin Zytotoxin ist serologische ähnlich mit Shigatoxin Krankheiten Durchfall (Guillain-Barré Syndrom Segmentale Demyelinisierung Axonale Degeneration Peripheren überwiegend motorischen Polyneuropathie Antikörper gegen LPS von C.j. kreutzreagiert mit Myelinganglioside)

34 Helicobacter pylori Zytotoxin VacA-Toxin Ulkusentstehung

35 Bordetella pertussis Pertussis toxin ADP-Ribosyl-Transferase ribosyliert G-Proteine, hemmt Signalübertragung Lymphocytosis Promoting Faktor Sensibilisiert den makroorganismus gegenüber Histamin Verstärkt Insulin-Sekretion, hervorruft Hypoglikämie Adenilat-Zyklase Toxin Induziert einen Ansteig von camp in Granulozyten, Makrophagen, Lymphozyten Hemmt Phagozytose, andere Immunreaktionen Tracheales Zytotoxin Zyliostase Schädigung der zilientragenden Zellen Dermonekrotisches Toxin

36 Schutzimpfungen obligatorisch freiwillig alterstuf BCG 0-6. Woche DTPa-IPV-HIb PCV 2. Monat DTPa-IPV-HIb 3.Monat DTPa-IPV-Hib PCV 4.Monat MMR PCV 15.Monat DTPa-IPV-HIb 18.Monat DTPa-IPV 6.Jahr DTPa 11.Jahr MMR 11.Jahr Hepatitis B 13.Jahr