Ο Streptococcus mutans 21 - WordPress.com...838 Kεφάλαιο 21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ...

32
835 21 Ο ι μικροοργανισμοί αποτελούν σε κάθε περίπτωση αναπόσπαστο τμήμα της ανθρώπινης εμπειρίας. Είμαστε διαρκώς εκτεθειμένοι σε μικροοργα- νισμούς, πολλοί από τους οποίους εγκαθίστανται μόνιμα στο εσωτερικό ή στην εξωτερική επιφάνεια του σώματός μας. Οι περισσότεροι είναι ελάχιστα –ή και καθόλου– επιβλαβείς, ενώ μερικοί έχουν και ευεργετική επίδραση στον ανθρώπινο οργανισμό. Ωστόσο, ένας μικρός αριθμός μικροοργανισμών μπορεί να προκαλέσει σοβαρές ασθένειες και να οδηγήσει σε καταστροφή σωματικών ιστών και των λει- τουργιών τους. Στη φωτογραφία αυτής της σελίδας παρουσιάζεται ένα πολύ κοινό βακτήριο της στοματικής κοιλότητας, το Streptococcus mutans, ενώ έχει αποικίσει μια οδοντική επιφάνεια και έχει αρχίσει την αποικοδόμησή της. Τελικό αποτέλε- σμα μιας τέτοιας προσβολής είναι η τερηδόνα, μια πολύ διαδεδομένη βακτηριακή νόσος. ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ Ι ΕΥΕΡΓΕΤΙΚΕΣ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ ΚΑΙ ΑΝΘΡΩΠΟΥ 836 21.1 Σύνοψη των αλληλεπιδράσεων μεταξύ μικροβίων και ανθρώπου 837 21.2 Φυσιολογική χλωρίδα του δέρματος 838 21.3 Φυσιολογική χλωρίδα της στοματικής κοιλότητας 839 21.4 Φυσιολογική χλωρίδα του γαστρεντερικού σωλήνα 842 21.5 Φυσιολογική χλωρίδα άλλων περιοχών του σώματος 845 ΙΙ επΙβλαβεΙΣ αλληλεπΙδραΣεΙΣ μΙκροβΙων καΙ ανθρωπου 846 21.6 είσοδος των παθογόνων στον ξενιστή 847 21.7 αποικισμός και αύξηση 849 21.8 μολυσματικότητα 850 ΙΙΙ παραΓονΤεΣ μολυΣμαΤΙκοΤηΤαΣ καΙ ΤοΞΙνεΣ 852 21.9 παράγοντες μολυσματικότητας 852 21.10 εξωτοξίνες 854 21.11 εντεροτοξίνες 857 21.12 ενδοτοξίνες 859 ΙV ΓενΙκοΙ μηΧανΙΣμοΙ αμυναΣ Του ΞενΙΣΤη 861 21.13 μη ειδική εγγενής αντίσταση στις μολύνσεις 861 21.14 Φλεγμονή και πυρετός 864

Transcript of Ο Streptococcus mutans 21 - WordPress.com...838 Kεφάλαιο 21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ...

Page 1: Ο Streptococcus mutans 21 - WordPress.com...838 Kεφάλαιο 21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ μικροοργανισμοί στα όργανα,

835

21Οι μικροοργανισμοί αποτελούν σε κάθε περίπτωση αναπόσπαστο τμήμα

της ανθρώπινης εμπειρίας Είμαστε διαρκώς εκτεθειμένοι σε μικροοργα-νισμούς πολλοί από τους οποίους εγκαθίστανται μόνιμα στο εσωτερικό ή

στην εξωτερική επιφάνεια του σώματός μας Οι περισσότεροι είναι ελάχιστα ndashή και καθόλουndash επιβλαβείς ενώ μερικοί έχουν και ευεργετική επίδραση στον ανθρώπινο οργανισμό Ωστόσο ένας μικρός αριθμός μικροοργανισμών μπορεί να προκαλέσει σοβαρές ασθένειες και να οδηγήσει σε καταστροφή σωματικών ιστών και των λει-τουργιών τους Στη φωτογραφία αυτής της σελίδας παρουσιάζεται ένα πολύ κοινό βακτήριο της στοματικής κοιλότητας το Streptococcus mutans ενώ έχει αποικίσει μια οδοντική επιφάνεια και έχει αρχίσει την αποικοδόμησή της Τελικό αποτέλε-σμα μιας τέτοιας προσβολής είναι η τερηδόνα μια πολύ διαδεδομένη βακτηριακή νόσος

ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

Ι ΕΥΕΡΓΕΤΙΚΕΣ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ ΚΑΙ ΑΝΘΡΩΠΟΥ 836211 Σύνοψητωναλληλεπιδράσεωνμεταξύ μικροβίωνκαιανθρώπου 837212 Φυσιολογικήχλωρίδατουδέρματος 838213 Φυσιολογικήχλωρίδατηςστοματικής κοιλότητας 839214 Φυσιολογικήχλωρίδατουγαστρεντερικού σωλήνα 842215 Φυσιολογικήχλωρίδαάλλωνπεριοχώντου σώματος 845

ΙΙ επΙβλαβεΙΣαλληλεπΙδραΣεΙΣμΙκροβΙων καΙανθρωπου 846

216 είσοδοςτωνπαθογόνωνστονξενιστή 847217 αποικισμόςκαιαύξηση 849218 μολυσματικότητα 850

ΙΙΙ παραΓονΤεΣμολυΣμαΤΙκοΤηΤαΣκαΙ ΤοΞΙνεΣ 852

219 παράγοντεςμολυσματικότητας 8522110 εξωτοξίνες 8542111 εντεροτοξίνες 8572112 ενδοτοξίνες 859

ΙV ΓενΙκοΙμηΧανΙΣμοΙαμυναΣΤουΞενΙΣΤη 861

2113 μηειδικήεγγενήςαντίστασηστιςμολύνσεις 8612114 Φλεγμονήκαιπυρετός 864

836Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

Από τη μεριά του βέβαια ο ανθρώπινος οργανισμός έχει αναπτύξει αποτελεσματικά αντίμετρα για την καταστολή ή την εξάλειψη των περισσότερων μικροβιακών εισβολέων Έτσι λόγω αυτής της ποικιλίας φυσικών ανατομικών και βι-οχημικών αμυντικών μηχανισμών του ανθρώπινου σώματος οι μικροβιακές προσβολές είναι τελικά ένα αρκετά σπάνιο γεγονός στη ζωή μας

Ι ΕΥΕΡΓΕΤΙΚΕΣ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ ΚΑΙ ΑΝΘΡΩΠΟΥ

Οι μικροοργανισμοί αλληλεπιδρούν με το ανθρώπινο σώμα με πάρα πολλούς τρόπους άλλοτε ευεργετικούς και άλλοτε επιβλαβείς Σε αυτή την ενότητα θα εξετάσουμε τα μικρόβια που ζουν φυσιολογικά στο σώμα ενός υγιούς ενήλικα

Στο κεφάλαιο αυτό αρχίζουμε να μελετούμε τις άμε-σες αλληλεπιδράσεις των μικροοργανισμών με τον

άνθρωπο Οι μικροοργανισμοί αναπτύσσονται τόσο στην επιφάνεια όσο και στο εσωτερικό του ανθρώπινου σώματος και ενίοτε φθάνουν σε πολύ μεγάλους αριθμούς Παραδείγ-ματος χάριν το ανθρώπινο έντερο παρομοιάζεται συχνά με μεγάλου μήκους καλλιεργητικό σωλήνα ενώ οι βλεννογόνοι υμένες που καλύπτουν την επιφάνεια της στοματικής κοι-λότητας του εντέρου του εκκριτικού και αναπαραγωγικού συστήματος έχουν έναν φυσιολογικό πληθυσμό μικροβίων που είτε λειτουργούν προς όφελος της ανθρώπινης υγείας είτε μερικές φορές είναι απολύτως απαραίτητα γιrsquo αυτήν Υπάρχει όμως και μια μικρή αλλά σημαντική ομάδα μικρο-οργανισμών οπλισμένων με μεγάλη ποικιλία άμεσων ή έμ-μεσων μηχανισμών οι οποίοι τους επιτρέπουν να διεισδύουν στο ανθρώπινο σώμα και να προκαλούν μολύνσεις ασθέ-νειες και τελικά βλάβες στον ξενιστή Ορισμένοι μικροορ-γανισμοί φερrsquo ειπείν χρησιμοποιούν εναντίον του ξενιστή εξειδικευμένες και εξαιρετικά ισχυρές βιολογικές τοξίνες

Γλωσσάριο εργασίας

ανώτερη αναπνευστική οδός (upper respiratory tract) ορινοφάρυγγαςηστοματικήκοιλό-τητακαιολάρυγγας

αποικισμός (colonization) οπολλαπλασιασμόςενόςπαθογόνουύστερααπότηνείσοδοκαιτηνεγκατάστασήτουστονοργανισμότουξενιστή

ασθένεια νόσος (disease)βλάβηπουπροκαλεί-ταιστονξενιστήκαιεπιβαρύνειήεμποδίζεικάποιαλειτουργίατου

βακτηριαιμία (bacteremia) ηπαρουσίαμικρο-οργανισμώνστοαίμα

βλέννη (mucus)έκκριμαδιαλυτώνγλυκοπρωτε-ϊνώντοοποίοπαράγεταιαπόταεπιθηλι-ακάκύτταραπουπεριβάλλουνένανβλεν-νογόνουμένα

βλεννογόνος υμένας (mucous membrane)στι-βάδεςεπιθηλιακώνκυττάρωνπουαλληλεπι-δρούνμετοεξωτερικόπεριβάλλον

βλεννοστιβάδα γλοιώδης στιβάδα (slime lay-er)διάχυτοπλέγμααπόίνεςπολυμερώντοοποίοπεριβάλλειένασύνολοκυττάρωνπουδενφαίνεταιπροσκολλημένοσεσυγκεκρι-μένοκύτταρο

γλυκοκάλυκας (glycocalyx)χαλαρόδίκτυοαπόίνες πολυμερών το οποίο επεκτείνεταιεκτόςκυττάρου

ενδοτοξίνη (endotoxin) το λιποπολυσακχαριτι-κότμήματουκυτταρικούφακέλουορισμέ-νωναρνητικώνκατάGramβακτηρίων τοοποίοδραωςτοξίνηόταναποσπαστείαπό

τηνεσωτερικήμεμβράνηκαιδιαλυτοποιη-θείσταυγράτουσώματος

εντεροτοξίνη (enterotoxin) πρωτεΐνηπουαπε-λευθερώνεταιστονεξωκυττάριοχώροαπόένανμικροοργανισμόκατάτηδιάρκειατηςανάπτυξήςτουηοποίαείναιυπεύθυνηγιαάμεσεςβλάβεςστολεπτόέντεροτουξε-νιστή

εξασθένηση (attenuation) μείωσηήαπώλειαμολυσματικότητας

εξωτοξίνη (exotoxin)πρωτεΐνηπουαπελευθε-ρώνεταιστονεξωκυττάριοχώροαπόένανμικροοργανισμόκατάτηδιάρκειατηςανά-πτυξήςτουηοποίαπροκαλείάμεσηβλά-βηστονξενιστή

ικανότητα εισβολής (invasiveness)παθογονι-κότηταπουοφείλεταιστηνικανότηταενόςπαθογόνουναεισβάλλεικαιναεξαπλώνε-ταιστοσώματουξενιστή

κατώτερη αναπνευστική οδός (lower respirato-ry tract) ητραχείαοιβρόγχοικαιοιπνεύ-μονες

κάψα (capsule) πυκνή καλά προσδιορισμένηστιβάδαπολυσακχαριτώνήπρωτεϊνώνπουπεριβάλλειστενάένακύτταρο

λευκοκύτταρα (leukocytes) εμπύρηνακύτταρατουαίματος(λευκάαιμοσφαίρια)

μόλυνση λοίμωξη (infection)ηανάπτυξημικρο-οργανισμώνστοεσωτερικόενόςξενιστή

μολυσματικότητα (virulence) οβαθμόςπαθογο-νικότηταςενόςπαθογόνου

ξενιστής (host)οοργανισμόςπουφιλοξενείέναπαράσιτο

οδοντική πλάκα (dental plaque) μήτρα απόεξωκυτταρικάπολυμερήκαιπροϊόντατουσάλιουηοποίααναπτύσσεταιστηνοδο-ντικήεπιφάνειακαιπεριβάλλειταβακτη-ριακάκύτταρα

παθογονικότητα (pathogenicity)η ικανότηταενόςπαρασίτουναπροκαλείβλάβεςστονξενιστή

παθογόνο (pathogen)μικροβιακόπαράσιτοπουπροκαλείβλάβεςστονξενιστή

παράσιτο (parasite)οργανισμόςπουαναπτύσ-σεταιπάνωήστοεσωτερικόενόςξενιστήκαιπροκαλείβλάβεςσεαυτόν

πυρετός (fever) μη φυσιολογική αύξηση τηςθερμοκρασίαςτουσώματος

τερηδόνα (dental caries) αποικοδόμηση τηςοδοντικήςμύληςπουοφείλεταισεβακτη-ριακήλοίμωξη

τοξικότητα (toxicity) παθογονικότηταηοποίαοφείλεταιστιςτοξίνεςπουπαράγειέναπα-θογόνο

φλεγμονή (inflammation)απόκρισητουξενιστήσετραυματισμόήμόλυνσηηοποίαχαρα-κτηρίζεταιαπόερύθημαπρήξιμοτοπικήαύξησητηςθερμοκρασίαςκαιπόνο

φυσιολογική χλωρίδα (normal flora) μικροοργα-νισμοίπουσυνήθως αναπτύσσουνφυσιολο-γικήσχέσημευγιείςιστούςτουσώματος

211 ΣΥΝΟψΗ ΤΩΝ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΩΝ ΜΕΤΑξΥ ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ ΚΑΙ ΑΝΘΡΩΠΟΥ 837

211 Σύνοψη των αλληλεπιδράσεων μεταξύ

μικροβίων και ανθρώπου

Το ανθρώπινο σώμα βρίσκεται διαρκώς εκτεθειμένο σε μι-κροοργανισμούς Ακόμη και απλές καθημερινές λειτουργί-ες όπως η αναπνοή μας φέρνουν σε άμεση επαφή με εκα-τομμύρια μικροοργανισμούς του περιβάλλοντος Υπάρχουν εκατοντάδες είδη μικροοργανισμών και δισεκατομμύρια αντίστοιχων ατόμων που συλλογικά ονομάζονται φυσιο-λογική χλωρίδα και τα οποία αναπτύσσονται φυσιολογικά στην επιφάνεια ή στο εσωτερικό του σώματος Οι περισσό-τεροι μικροοργανισμοί ndashόχι όμως όλοιndash είναι αβλαβείς

Παθογόνα

Οι οργανισμοί που ζουν πάνω σε έναν ξενιστή ή στο εσω-τερικό του και προκαλούν βλάβες ονομάζονται παράσιτα Όταν τα παράσιτα είναι μικροβιακής προέλευσης τότε ονο-μάζονται παθογόνα Το τελικό αποτέλεσμα της αλληλεπί-δρασης ξενιστή-παρασίτου εξαρτάται από την παθογονικό-τητα του παρασίτου (δηλ από την ικανότητά του να προκα-λεί βλάβες στον ξενιστή) και από την αντοχή ή την επιδεκτι-κότητα του ξενιστή όσον αφορά το συγκεκριμένο παράσιτο

Η παθογονικότητα ποικίλλει σημαντικά στα διάφορα εί-δη παθογόνων Το ποσοτικό μέτρο της παθογονικότητας ορί-ζεται ως μολυσματικότητα και εκφράζεται ως ο αριθμός των κυττάρων που προκαλεί παθογονική απόκριση σε έναν ξενι-στή σε δεδομένη χρονική περίοδο Η αλληλεπίδραση ξενι-στή-παρασίτου είναι μια δυναμική σχέση μεταξύ δύο οργα-νισμών και κατά συνέπεια τόσο η μολυσματικότητα του πα-θογόνου όσο και η αντοχή του ξενιστή είναι παράμετροι που μεταβάλλονται διαρκώς

Μόλυνση και ασθένεια

Με τον όρο μόλυνση ή λοίμωξη αναφερόμαστε στις κατα-στάσεις εκείνες κατά τις οποίες ένας μικροοργανισμός έχει εγκατασταθεί και πολλαπλασιάζεται σε έναν ξενιστή ανε-ξαρτήτως του εάν προκαλεί βλάβη ή όχι Ασθένεια είναι η βλάβη ή ο τραυματισμός του ξενιστή που επηρεάζει τη φυ-σιολογική λειτουργία του Η λοίμωξη δεν ταυτίζεται υποχρε-ωτικά με νόσο δεδομένου ότι η ανάπτυξη ενός μικροοργα-νισμού σε κάποιον ξενιστή δεν προκαλεί πάντοτε βλάβες Για παράδειγμα η φυσιολογική χλωρίδα μπορεί ενίοτε να προκαλέσει μικροβιακές μολύνσεις οι οποίες όμως σπανί-ως προκαλούν ασθένεια Άλλες φορές όμως η φυσιολογι-κή χλωρίδα μπορεί πράγματι να προκαλέσει νόσο κάτι που συμβαίνει όταν είναι εξασθενημένη η ανθεκτικότητα του ξε-νιστή όπως συμβαίνει πχ στην περίπτωση του καρκίνου και του AIDS (f Τμήμα 2614)

Αλληλεπιδράσεις ξενιστή-παρασίτου

Το σώμα των ζώων αποτελεί ένα φυσικοχημικό περιβάλλον

που ευνοεί την ανάπτυξη πολλών μικροοργανισμών Είναι πλούσιο σε οργανικές θρεπτικές ουσίες και αυξητικούς πα-ράγοντες συστατικά απαραίτητα για την ανάπτυξη των χη-μειοργανοτροφικών μικροοργανισμών ενώ ταυτοχρόνως πα-ρέχει σχετικά σταθερές συνθήκες pH ωσμωτικής πίεσης και θερμοκρασίας Το ζωικό σώμα ωστόσο δεν είναι ένα ομοι-ογενές περιβάλλον για την ανάπτυξη μικροοργανισμών Κά-θε περιοχή και κάθε όργανο διαφέρει από τα άλλα ως προς τις φυσικοχημικές ιδιότητες συνεπώς κάθε περιοχή ή όργα-νο ευνοεί την ανάπτυξη συγκεκριμένων μικροοργανισμών Το δέρμα η αναπνευστική οδός η γαστρεντερική οδός κλπ δημιουργούν μεγάλη ποικιλία φυσικοχημικών συνθηκών επιτρέποντας την επιλεκτική ανάπτυξη διαφορετικών οργα-νισμών Επί παραδείγματι το σχετικά ξηρό περιβάλλον του δέρματος ευνοεί την ανάπτυξη θετικών κατά Gram οργανι-σμών όπως του Staphylococcus aureus (f Τμήμα 269) Η πλούσια οξυγόνωση στο περιβάλλον των πνευμόνων ευνοεί την ανάπτυξη του υποχρεωτικά αερόβιου Mycobacterium tu-berculosis (f Τμήμα 265) ενώ στις αναερόβιες συνθήκες του παχέος εντέρου ευνοείται η ανάπτυξη μερικών υποχρε-ωτικά αναερόβιων ειδών του γένους Clostridium (f Τμή-μα 1221) Παράλληλα τα ζώα διαθέτουν επίσης ποικίλους αμυντικούς μηχανισμούς που αποτρέπουν ή αναστέλλουν τη μικροβιακή εισβολή και ανάπτυξη Έτσι όσοι μικροοργανι-σμοί καταφέρνουν τελικά να αποικίσουν με επιτυχία το σώ-μα του ξενιστή θα πρέπει να έχουν αναπτύξει τρόπους πα-ράκαμψης αυτών των αμυντικών μηχανισμών

Οι μολύνσεις συχνά ξεκινούν από τους βλεννογόνους υμένες του ζώου Τέτοιοι υμένες υπάρχουν σε όλη την έκτα-ση του σώματος όπως πχ στο στόμα στον φάρυγγα τον οισοφάγο αλλά και στην ουρογεννητική την αναπνευστι-κή και τη γαστρεντερική οδό Οι βλεννογόνοι υμένες απο-τελούνται από μία ή περισσότερες στιβάδες πυκνά διατεταγ-μένων επιθηλιακών κυττάρων που συνιστούν τις θέσεις αλ-ληλεπίδρασης του οργανισμού με το εξωτερικό περιβάλλον Υπό φυσιολογικές συνθήκες οι βλεννογόνοι υμένες επικα-λύπτονται από μια προστατευτική στιβάδα διαλυτών γλυκο-πρωτεϊνών γνωστή ως βλέννη η οποία προστατεύει τα επι-θηλιακά κύτταρα Όταν τα βακτήρια έρχονται σε επαφή με τον βλεννογόνο υμένα κάποιου ξενιστικού ιστού συνδέο-νται με αυτόν είτε χαλαρά είτε στενά Αν η σύνδεση είναι χαλαρή τότε κατά πάσα πιθανότητα θα απομακρυνθούν με κάποιον φυσικό μηχανισμό (πχ απόχρεμψη) Ορισμένοι μι-κροοργανισμοί όμως προσκολλώνται σταθερά στην επιφά-νεια του επιθηλίου λόγω ειδικής διακυτταρικής αναγνώρι-σης παθογόνου-ξενιστή Αν συμβεί κάτι τέτοιο τότε μπο-ρεί πράγματι να προκληθεί τοπική λοίμωξη του επιθηλιακού ιστού Στην περίπτωση αυτή το φράγμα της βλέννης διαρ-ρηγνύεται και το παθογόνο εισβάλλει σε βαθύτερους ιστούς (Εικόνα 211)

Στις περιοχές του σώματος που είναι εκτεθειμένες στο περιβάλλον όπως στο δέρμα στη στοματική κοιλότητα στον γαστρεντερικό σωλήνα στην αναπνευστική και στην ουρογεννητική οδό απαντούν σχεδόν πάντοτε μικροοργα-νισμοί Αντίθετα υπό φυσιολογικές συνθήκες δεν υπάρχουν

838Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

μικροοργανισμοί στα όργανα στο αίμα στη λέμφο ή στο νευρικό σύστημα Ενδεχόμενη παρουσία μικροοργανισμών στο σχετικά άσηπτο περιβάλλον αυτών των ιστών θα αποτε-λούσε ένδειξη σοβαρής λοίμωξης

Στον Πίνακα 211 παρατίθενται μερικοί από τους κυριό-τερους τύπους μικροοργανισμών που απαντούν φυσιολογικά στις επιφάνειες του σώματος Η επιφάνεια που εύλογα θεω-ρείται άμεσα εκτεθειμένη στο περιβάλλον είναι το δέρμα (2 m2) το οποίο φυσιολογικά φιλοξενεί αρκετά είδη μικροβί-ων Ωστόσο ακόμα μεγαλύτερη ποικιλία μικροβίων φιλοξε-νείται στους βλεννογόνους υμένες Αυτό εν μέρει οφείλεται στο προστατευμένο υγρό περιβάλλον των βλεννογόνων κα-θώς και στο τεράστιο συνολικό εμβαδόν των εν λόγω επιφα-νειών στο σώμα (400 m2) Επί παραδείγματι η εξειδικευμέ-νη λειτουργία ενός βλεννοπαραγωγικού οργάνου όπως είναι το λεπτό έντερο προϋποθέτει μια μεγάλη και εξειδικευμένη μεμβράνη μεταφοράς των θρεπτικών υλικών η οποία απο-τελεί ταυτόχρονα τόπο πολλαπλασιασμού μικροβίων Παρα-κάτω θα εξετάσουμε αναλυτικότερα τις φυσιολογικές αλ-ληλεπιδράσεις των μικροβίων με τμήματα του ανθρώπινου σώματος

211 Έλεγχος εννοιών

Το περιβάλλον του σώματος των ζώων ευνοεί την ανάπτυξη πολ-λών μικροοργανισμών οι περισσότεροι από τους οποίους δεν εί-ναι επιβλαβείς Όσοι μικροοργανισμοί αναπτύσσονται πάνω ή στο εσωτερικό του σώματος και προκαλούν βλάβες ονομάζονται πα-θογόνοι Η αρχική ανάπτυξη των παθογόνων λαμβάνει χώρα στην επιφάνεια του ξενιστή συνήθως σε κάποιον βλεννογόνο υμένα και μπορεί να προκαλέσει λοίμωξη (μόλυνση) και ασθένεια Η ικανό-τητα πρόκλησης νόσου επηρεάζεται από περίπλοκες αλληλεπιδρά-σεις μεταξύ ξενιστή και παθογόνου Οι λειτουργίες των παθογόνων περιορίζονται από τους αμυντικούς μηχανισμούς του ξενιστή

Σε τι διαφέρουν η λοίμωξη από την ασθένεια Γιατί είναι δυνατόν μια επιφάνεια του σώματος να είναι καταλ-

ληλότερη για την ανάπτυξη μικροβίων από κάποια άλλη

212 Φυσιολογική χλωρίδα του δέρματος

Κατά μέσον όρο η επιφάνεια του δέρματος ενός ενήλικα εί-ναι 2 m2 περίπου και μπορεί να διαφέρει σημαντικά από άτο-μο σε άτομο ως προς τη χημική σύσταση και την ενυδάτωση Στην Εικόνα 212 φαίνεται η ανατομία του δέρματος καθώς και οι περιοχές όπου αναπτύσσονται βακτήρια Η επιφάνεια του δέρματος (επιδερμίδα) δεν ευνοεί την ανάπτυξη μικρο-βίων επειδή υπόκειται σε περιοδική ξήρανση

Οι περισσότεροι μικροοργανισμοί σχετίζονται άμεσα ή έμμεσα με τους ιδρωτοποιούς αδένες Οι αποκρινείς αδένες εντοπίζονται κυρίως στις μασχάλες τις γενετήσιες περιοχές τις θηλές και στον ομφαλό Είναι ανενεργοί κατά την παιδι-κή ηλικία και αρχίζουν να αποκτούν πλήρη λειτουργικότη-τα από την εφηβεία και μετά Οι βακτηριακοί πληθυσμοί σε αυτές τις θερμές και υγρές περιοχές είναι αρκετά ανεπτυγμέ-νοι σε αντίθεση με τις λείες και ξηρές επιφάνειες των υπό-

Μικροβιακόκύτταρο

Επιθηλιακόκύτταρο

(α) (β) (γ)

Βλέννη

Εικόνα 211 αλληλεπίδρασηβακτηρίωνμεβλεννογόνουςυμένες(α)Χαλαρήσχέση(β)προσκόλληση(γ)διείσδυσησταεπιθηλιακάκύτταρακά-τωαπότηστιβάδατηςβλέννης

ΠΙΝΑΚΑΣ 211 αντιπροσωπευτικάγένημικροοργανισμών στηφυσιολογικήχλωρίδατουανθρώπου

Ανατομική θέση Οργανισμόςα

δέρμα Staphylococcus Corynebacterium Acinetobacter Pityrosporum (ζύμη) Propionibacterium MicrococcusΣτόμα Streptococcus Lactobacillus Fusobacterium Veillonella Corynebacterium Neisseria Actinomyces αναπνευστικήοδός Streptococcus Staphylococcus Corynebacterium Neisseria Γαστρεντερικήοδός Lactobacillus Streptococcus Bacteroides Bifidobacterium Eubacterium Peptococcus Peptostreptococcus Ruminococcus Clostridium Escherichia Klebsiella Proteus Enterococcus Staphylococcus ουρογεννητικήοδός Escherichia Klebsiella Proteus Neisseria Lactobacillus (στονκόλποενήλικωνγυναικών) Corynebacterium Staphylococcus Candida Provotella Clostridium Peptostreptococcus

αοκατάλογοςδενείναιπλήρηςκαιεπιπλέονδενυπάρχεισεκάθεάνθρωποτοσύνολοαυτώντωνοργανισμώνοιπερισσότεροιαπότουςπαραπάνωοργανισμούςμπορούνυπόπροϋποθέσειςνασυμμετάσχουνσενοσογόνεςδιεργασίες

Νεκρήστιβάδα

Τριχοθυλάκιο

Σmicroηγmicroατογόνοςαδένας

Πόρος

Αποκρινήςιδρωτοποιόςαδένας

Επιδερmicroίδα

∆ερmicroίδα

Υποδόριοςιστός

Τρίχα

Εικόνα 212 Τοδέρματουανθρώπουοιμικροοργανισμοίεγκαθίστα-νταισυνήθωςστουςιδρωτοποιούςαδένεςκαιστατριχοθυλάκια

λοιπων περιοχών του δέρματος Η μασχαλιαία οσμή οφείλε-ται στην παρουσία βακτηρίων στις εκκρίσεις των αποκρινών αδένων Όταν οι εκκρίσεις αυτές συλλεχθούν ασηπτικά τότε διαπιστώνεται ότι είναι άοσμες και ότι αποκτούν οσμή μόνο μετά την ανάπτυξη βακτηρίων Κάθε τριχοθυλάκιο περιβάλ-λεται από έναν σμηγματογόνο αδένα ο οποίος εκκρίνει ένα λιπαντικό υγρό Οι θύλακοι των τριχών αποτελούν ελκυστικό ενδιαίτημα για τους μικροοργανισμούς αυτών των ζωνών οι οποίοι διαβιούν στις περιοχές ακριβώς κάτω από την εξώτε-ρα στρώματα της επιδερμίδας Οι εκκρίσεις των δερματικών αδένων είναι πλούσιες σε βακτηριακές θρεπτικές ύλες κα-θώς περιέχουν ουρία αμινοξέα άλατα γαλακτικό οξύ και λι-πίδια Το pH των εκκρίσεων του ανθρώπου είναι σχεδόν πά-ντοτε όξινο και η μέση τιμή του κυμαίνεται μεταξύ 4 και 6

Η φυσιολογική χλωρίδα του δέρματος αποτελείται από προσωρινούς και μόνιμους πληθυσμούς μικροοργανισμών Το δέρμα τροφοδοτείται συνεχώς με προσωρινούς πληθυ-σμούς οι οποίοι στην πράξη αδυνατούν να πολλαπλασια-στούν και τελικά πεθαίνουν Αντίθετα οι μόνιμοι πληθυσμοί των μικροοργανισμών του δέρματος μπορούν όχι απλώς να επιβιώνουν αλλά και να πολλαπλασιάζονται Η φυσιολογική χλωρίδα του δέρματος αποτελείται κατά κύριο λόγο από με-ρικές ομάδες θετικών κατά Gram βακτηρίων (Πίνακας 211) Σε αυτές ανήκουν ορισμένα είδη του γένους Staphylococcus και μια ποικιλία αερόβιων και αναερόβιων κορυνoβακτη-ρίων Στην τελευταία ομάδα ανήκει το Propionibacterium acnes το οποίο ενίοτε συμμετέχει σε μια παθολογική κατά-σταση γνωστή ως ακμή Τα αρνητικά κατά Gram βακτήρια αποτελούν ένα μικρό κατά κανόνα τμήμα της φυσιολογικής χλωρίδας του δέρματος Η παρουσία τους οφείλεται εν μέρει στη μόλυνσή του με εντερικούς μικροοργανισμούς όπως εί-ναι η Escherichia coli μέσω αντικειμένων που έρχονται σε επαφή με κόπρανα Υπάρχουν όμως και ορισμένα αρνητι-κά κατά Gram βακτήρια μη εντερικής προελεύσεως όπως το Acinetobacter που ανιχνεύονται συχνά στη βακτηριακή χλωρίδα του δέρματος Γενικά πάντως τα αρνητικά κατά Gram βακτήρια σπανίως αναπτύσσονται στο δέρμα μάλλον διότι αδυνατούν να ανταγωνιστούν τους θετικούς κατά Gram οργανισμούς στις ξηρές συνθήκες που επικρατούν εκεί Συ-νήθως δεν υπάρχουν μεγάλοι αριθμοί ζυμομυκήτων στο δέρ-μα ή στους βλεννογόνους υμένες Αν όμως απουσιάζουν οι μηχανισμοί αντίστασης του ξενιστή (όπως συμβαίνει στο σύνδρομο επίκτητης ανοσοανεπάρκειας AIDSOslash f Τμήμα 2614) ή απουσιάζει η φυσιολογική μικροχλωρίδα του δέρ-ματος τότε είναι δυνατόν να αναπτυχθούν μύκητες (πχ ορι-σμένα είδη του γένους Candida) και μάλιστα σε βαθμό που να προκαλέσουν σοβαρές λοιμώξεις στη δερματική επιφά-νεια Ο λιπόφιλος ζυμομύκητας Pityrosporum ovalis αντίθε-τα βρίσκεται περιστασιακά στο τριχωτό μέρος του κρανίου

Μολονότι η μόνιμη μικροχλωρίδα παραμένει λίγο-πολύ σταθερή διάφοροι παράγοντες επηρεάζουν τη σύσταση και την πυκνότητα της φυσιολογικής χλωρίδας (1) Οι καιρικές συνθήκες μπορεί να προκαλέσουν αύξηση στη θερμοκρασία και την υγρασία του δέρματος με αποτέλεσμα να αυξηθεί η πυκνότητα της δερματικής μικροχλωρίδας (2) Η ηλικία παί-

ζει σημαντικό ρόλο καθώς τα μικρά παιδιά έχουν μεγαλύτε-ρη ποικιλία ειδών στη μικροχλωρίδα τους και σε σχέση με τους ενήλικες μεταφέρουν περισσότερα δυνητικώς παθογό-να αρνητικά κατά Gram βακτήρια (3) Η μόνιμη μικροχλω-ρίδα εξαρτάται από την προσωπική υγιεινή Άτομα που δεν φροντίζουν την προσωπική τους καθαριότητα έχουν υψηλό-τερη πυκνότητα μικροβιακών πληθυσμών στο δέρμα τους Οι οργανισμοί που δεν καταφέρνουν να επιβιώσουν στο δέρμα υποκύπτουν είτε εξαιτίας της χαμηλής υγρασίας είτε εξαιτίας του χαμηλού pH (το οποίο με τη σειρά του οφείλεται στην παρουσία υψηλών συγκεντρώσεων οργανικών οξέων)

212 Έλεγχος εννοιών

Το περιβάλλον του δέρματος είναι ξηρό και όξινο και δεν ευνο-εί την ανάπτυξη των περισσότερων μικροοργανισμών Ωστόσο οι υγρές ζώνες του δέρματος και κυρίως οι περιοχές γύρω από τους ιδρωτοποιούς αδένες αποικίζονται από θετικά κατά Gram βακτή-ρια και άλλα μέλη της φυσιολογικής χλωρίδας του δέρματος

Πόσο μεγάλη είναι η επιφάνεια του δέρματος του ανθρώπου Περιγράψτε τις ιδιότητες των μικροοργανισμών που αναπτύσ-

σονται καλά πάνω στο δέρμα

213 Φυσιολογική χλωρίδα της στοματικής

κοιλότητας

Η στοματική κοιλότητα είναι ένα από τα πιο περίπλοκα και ετερογενή μικροβιακά ενδιαιτήματα του σώματος Αν και το σάλιο αποτελεί πηγή θρεπτικών υλικών που φθάνει σε όλα τα σημεία της στοματικής κοιλότητας άρα θα μπορούσε θε-ωρητικά να θρέψει τα μικρόβια όπου κι αν βρίσκονται στο εσωτερικό της ωστόσο δεν είναι ιδιαίτερα καλό καλλιερ-γητικό μέσο επειδή περιέχει πολύ λίγα θρεπτικά συστατικά καθώς και ορισμένες αντιβακτηριακές ουσίες όπως τα ένζυ-μα λυσοζύμη και γαλακτοϋπεροξειδάση Η λυσοζύμη διασπά τους γλυκοζιτικούς δεσμούς των πεπτιδογλυκανών στο βα-κτηριακό κυτταρικό τοίχωμα εξασθενίζοντάς το και προκα-λώντας τελικά τη λύση του (f Τμήμα 48) Η γαλακτοϋ-περοξειδάση είναι ένα ένζυμο του σάλιου και του γάλακτος που θανατώνει τα βακτήρια μέσω μιας αντίδρασης από την οποία παράγεται μονήρες οξυγόνο (f Τμήματα 613 και 222) Παρά τη δράση των διαφόρων αντιμικροβιακών ουσι-ών η παρουσία υπολειμμάτων τροφής και βιολογικών υλι-κών από τα νεκρά επιθηλιακά κύτταρα καθιστά τη στοματι-κή κοιλότητα ενδιαίτημα ιδιάιτερα ευνοϊκό για τα μικρόβια

Τα δόντια και η οδοντική πλάκα

Τα δόντια αποτελούνται από ένα ανόργανο πλέγμα κρυστάλ-λων φωσφορικού ασβεστίου που ονομάζεται αδαμαντίνη εσωτερικά της οποίας βρίσκεται ο ζωντανός ιστός του δοντι-ού (η οδοντίνη και ο πολφόςOslash Εικόνα 213) Τα βακτήρια που ανιχνεύονται στη στοματική κοιλότητα κατά το πρώτο έτος

213 ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΚΗ χΛΩΡΙΔΑ ΤΗΣ ΣΤΟΜΑΤΙΚΗΣ ΚΟΙΛΟΤΗΤΑΣ 839

840Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

της ζωής (όταν δεν έχουν ακόμη βγει τα πρώτα δόντια) είναι συνήθως διάφορα αερανεκτικά αναερόβια όπως οι στρεπτό-κοκκοι και οι γαλακτοβάκιλλοι αλλά σε μικρούς αριθμούς υπάρχουν και αρκετά άλλα βακτήρια μεταξύ των οποίων και ορισμένα αερόβια Με την εμφάνιση των δοντιών παρα-τηρείται σημαντική διαφοροποίηση στην ισορροπία της μι-κροχλωρίδας η οποία εμπλουτίζεται με είδη ανερόβιων βα-κτηρίων προσαρμοσμένων να αναπτύσσονται στις οδοντικές επιφάνειες και τις αύλακες των ούλων

Ο βακτηριακός αποικισμός των οδοντικών επιφανειών οφείλεται στην προσκόλληση μεμονωμένων βακτηριακών κυττάρων τα οποία κατόπιν πολλαπλασιάζονται και σχη-ματίζουν μικροαποικίες Αμέσως μόλις καθαριστεί μια οδο-ντική επιφάνεια αρχίζει να σχηματίζεται ένα λεπτό οργανι-κό υμένιο πάχους μερικών μικρομέτρων λόγω της προσκόλ-λησης όξινων γλυκοπρωτεϊνών του σάλιου Αυτό το υμένιο αποτελεί ένα ευσταθές υπόστρωμα προσκόλλησης για τον αποικισμό και πολλαπλασιασμό βακτηριακών μικροαποικι-ών (Εικόνα 214) Ο αποικισμός του γλυκοπρωτεϊνικού υμε-νίου αποτελεί μια ιδιαίτερα εξειδικευμένη διαδικασία στην οποία συμμετέχουν λίγα μόνο είδη του γένους Streptococcus (κυρίως τα είδη S sanguis S sobrinus S mutans και S mi-tis) Ο ταχύς πολλαπλασιασμός αυτών των οργανισμών οδη-γεί στον σχηματισμό μιας παχιάς βακτηριακής στιβάδας που ονομάζεται οδοντική πλάκα (Εικόνες 215 και 216) Αν η πλάκα συνεχίσει να σχηματίζεται τότε αρχίζουν να ανα-πτύσσονται είδη του νηματοειδούς Fusobacterium Τα νημα-τοειδή βακτήρια ενσωματώνονται στο πλέγμα που σχηματί-ζουν οι στρεπτόκοκκοι και αρχίζουν να επεκτείνονται κάθετα

προς την οδοντική επιφάνεια διαμορφώνοντας μια διαρκώς παχύτερη βακτηριακή στιβάδα Σε συνδυασμό με τα νημα-τοειδή και τους στρεπτοκόκκους κάνουν επίσης την εμφάνι-σή τους θετικά κατά Gram ραβδόμορφα βακτήρια αρνητικοί κατά Gram κόκκοι αλλά και σπειροχαίτες πχ διάφορα είδη του γένους Borellia (fΤμήμα 1233) Σε πλάκες ιδιαίτερα αυξημένου πάχους είναι δυνατόν να υπερισχύουν διάφορα νηματοειδή αναερόβια είδη του γένους Actinomyces

Ίσως προκαλεί έκπληξη η αναερόβια φύση της στομα-τικής χλωρίδας αφού στο στόμα υπάρχει άφθονο διαθέσιμο οξυγόνο Η ανάπτυξη ανοξίας μάλλον οφείλεται στη δράση προαιρετικά αερόβιων βακτηρίων που αναπτύσσονται στην επιφάνεια του δοντιού καταναλώνοντας οργανικές ύλες Η διόγκωση της πλάκας δημιουργεί ένα πυκνό στρώμα που μειώνει τη διαθεσιμότητα οξυγόνου στην οδοντική επιφά-νεια σχηματίζοντας τελικά ένα ανοξικό μικροπεριβάλλον Έτσι οι μικροβιακοί πληθυσμοί της οδοντικής πλάκας ζουν σε ένα μικροπεριβάλλον που δημιουργούν και συντηρούν οι ίδιοι παρά τις μεγάλες διακυμάνσεις στο μακροπεριβάλλον της στοματικής κοιλότητας

Τερηδόνα

Καθώς συσσωρεύεται η οδοντική πλάκα και αρχίζουν να σχηματίζονται όξινα προϊόντα αρχίζει να εμφανίζεται και η τερηδόνα δηλαδή η αποσύνθεση των δοντιών Δηλαδή η αποσύνθεση των δοντιών είναι μια λοίμωξη που οφείλε-ται σε μικροοργανισμούς Όσες λείες επιφάνειες των δοντι-ών είναι εκτεθειμένες στην καθαρτήρια δράση της γλώσ-σας των παρειών του σάλιου της οδοντόβουρτσας ή της μασητικής απόξεσης είναι σχετικά ανθεκτικές στην τερη-δόνα Αντίθετα όσες οδοντικές επιφάνειες δεν υπόκεινται στην ευεργετική δράση των παραπάνω μηχανισμών όπως είναι οι περιοχές των μεσοδόντιων διαστημάτων ή κοντά στις αύλακες των ούλων όπου παγιδεύονται κατάλοιπα τρο-φών αποτελούν τις συνήθεις θέσεις εμφάνισης της τερηδό-νας Έτσι εξηγείται και η υψηλή ανθεκτικότητα των σκύλων στην τερηδόνα αφού το σχήμα των δοντιών τους αποτρέ-πει τη συγκράτηση τροφικών υπολειμμάτων Ένα διαιτολό-γιο πλούσιο σε σάκχαρα είναι ιδιαίτερα τερηδονογόνο διό-τι τα βακτήρια του γαλακτικού οξέος μετατρέπουν με ζύμω-ση τα σάκχαρα σε γαλακτικό οξύ το οποίο προκαλεί απα-σβέστωση της αδαμαντίνης (βλ Εικόνα 213) Μόλις αρχί-σει η αποικοδόμηση του σκληρού ιστού δηλαδή του στρώ-ματος της αδαμαντίνης αρχίζει και η πρωτεόλυσή του από διάφορα πρωτεολυτικά ένζυμα βακτηριακής προέλευσης Καθώς συνεχίζεται η αποικοδόμηση ολοένα και περισσό-τεροι μικροοργανισμοί διεισδύουν βαθύτερα στο στρώμα της αδαμαντίνηςOslash ωστόσο τα μεταγενέστερα στάδια αυτής της διαδικασίας μπορεί να εξελίσσονται πολύ αργά και είναι συνήθως ιδιαίτερα περίπλοκα Μεγάλη σημασία στην έκτα-ση της τερηδόνας έχει επίσης η δομή του ασβεστοποιημένου ιστού Η ενσωμάτωση φθορίου στο πλέγμα των κρυστάλλων φωσφορικού ασβεστίου καθιστά ανθεκτικότερο το πλέγμα στην απασβεστωτική δράση του γαλακτικού οξέος Η χρήση

Αδαmicroαντίνη

Οδοντίνη

Αύλακατων ούλων

Ούλο

Πολφός

Φατνιακό οστό

Περιοδοντικήmicroεmicroβράνη

Μυελόςτων οστών

Μύλη

Ρίζα

Εικόνα 213 εγκάρσιατομήδοντιούκαιτωνγύρωιστώνπουτοσυγκρα-τούνστοούλο

φθοριούχων ενώσεων στο πόσιμο νερό και στα σκευάσμα-τα οδοντικής φροντίδας λοιπόν αποσκοπεί στην προστασία από την οδοντική αποσύνθεση

Οι δύο οργανισμοί που κατά κύριο λόγο ενοχοποιούνται για την τερηδόνα είναι ο Streptococcus sobrinus και ο Strep-tococcus mutansOslash και οι δύο παράγουν γαλακτικό οξύ Ο S sobrinus έχει την ικανότητα να αποικίζει λείες οδοντικές επιφάνειες χάρη στην ιδιαίτερη συγγένειά του με τις γλυ-κοπρωτεΐνες του σάλιου (Εικόνα 216) και είναι μάλλον ο οργανισμός που εν πολλοίς συμβάλλει στην αποικοδόμηση των λείων επιφανειών Ο S mutans απαντά κυρίως στις αύ-λακες των ούλων και στις μικρές σχισμές των μεσοδόντιων διαστημάτωνOslash η ικανότητά του να προσκολλάται στις οδο-ντικές επιφάνειες οφείλεται στο γεγονός ότι παράγει μια πο-λυσακχαριτική δεξτράνη με ιδιαίτερα υψηλή ικανότητα προ-σκόλλησης (Εικόνα 217) Ο S mutans παράγει αυτή τη δεξ-

τράνη μόνο παρουσία σακχαρόζης (σουκρόζης) με τη βοή-θεια του ενζύμου δεξτρανοσακχαράση

Δεξτρανοσακχαράση

nΣακχαρόζη ⎯⎯⎯⎯⎯⎯rarr Δεξτράνη (nΓλυκόζη) + nΦρουκτόζη

Η σακχαρόζη δηλ η κοινή επιτραπέζια ζάχαρη που αποτελεί αναπόσπαστο τμήμα του διαιτολογίου των περισ-σότερων ανθρώπων στις ανεπτυγμένες χώρες είναι ιδιαίτε-ρα τερηδονογόνος ακριβώς επειδή συνιστά υπόστρωμα για τη δράση της δεξτρανοσακχαράσης

Η ευαισθησία στην τερηδόνα ποικίλλει σημαντικά από άτομο σε άτομο και επηρεάζεται από κληρονομικά χαρακτη-ριστικά καθώς και από το διατροφικό πρότυπο και άλλους εξωτερικούς παράγοντες Μελέτες σχετικά με την κατανο-μή των στοματικών στρεπτοκόκκων αποδεικνύουν την άμε-ση συσχέτιση που υφίσταται ανάμεσα στην έκταση της οδο-ντικής πλάκας και στην παρουσία του S mutans και σε μι-κρότερο βαθμό του S sobrinus Στις ΗΠΑ και στη Δυτική Ευρώπη για παράδειγμα το 80-90 του πληθυσμού έχουν αποικίες S mutans στα δόντια τους και η τερηδόνα έχει απο-κτήσει στις κοινωνίες αυτές χαρακτήρα πανδημίας Αντίθε-τα τα παιδιά στην Τανζανία όχι μόνο δεν έχουν τερηδόνα (πιθανότατα επειδή το διαιτολόγιό τους δεν περιέχει σχεδόν καθόλου σακχαρόζη) αλλά απουσιάζει εντελώς και το S mutans από την οδοντική πλάκα τους

Οι μικροοργανισμοί του στόματος είναι δυνατόν να προκαλέσουν και άλλου είδους λοιμώξεις Οι περιοχές κα-

(α)

(β)

T L

ieT

Lie

Εικόνα 214 μικροαποικίεςβακτηρίωνοιοποίεςαναπτύχθηκανσεπρό-πλασμαοδοντικήςεπιφάνειαςπουτοποθετήθηκεστοστόμαανθρώπουγιαέξιώρες(β)μεγέθυνσητουπαρασκευάσματοςπουφαίνεταιστο(α)πα-ρατηρήστετηνποικίλημορφολογίατωνπαρόντωνοργανισμώνκαιτηβλεν-νοστιβάδα(βέλη)ηοποίατουςσυγκρατείόλουςμαζί

213 ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΚΗ χΛΩΡΙΔΑ ΤΗΣ ΣΤΟΜΑΤΙΚΗΣ ΚΟΙΛΟΤΗΤΑΣ 841

Ηmicroέρα 1 1436 mm2

Ηmicroέρα 10 22522 mm2

Εικόνα 215 κατανομήτηςοδοντικήςπλάκας(κόκκινοχρώμα)όπωςαποκαλύπτεταιαπότηχρήσηειδικήςχρωστικήςσεδόντιαπουβουρτσίζο-νται(πάνω)καισεδόντιαπουδενβουρτσίζονται(κάτω)οιαριθμοί(σεmm2)υποδεικνύουντησυνολικήεπιφάνειαπουκαλύπτειηοδοντικήπλάκαπροσέξτεότιοιπεριοχέςστιςοποίεςαναπτύσσεταιηπλάκαβρίσκονταικατάπροτίμησηκοντάστηγραμμήτωνούλωνμεπρώτεςτιςπεριοχέςπουβρί-σκονταιακριβώςδίπλαστουςβλεννογόνουςυμένεςτωνούλων

842Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

τά μήκος των περιοδοντικών μεμβρανών ή κάτω ακριβώς από τις αύλακες των ούλων (περιοδοντικές θήκες) (Εικόνα 213) μπορεί να μολυνθούν από μεγάλη ποικιλία μικροορ-γανισμών και να προκληθεί φλεγμονή (ουλίτιδα) αλλά και σοβαρότερες ιστικές και οστεολυτικές ασθένειες του περιο-δοντίου Μερικά από τα γένη βακτηρίων που ευθύνονται για τις καταστάσεις αυτές είναι το ατρακτοειδές αναερόβιο Cap-nocytophaga και το αερόβιο Rothia

213 Έλεγχος εννοιών

Πάνω στις οδοντικές επιφάνειες είναι δυνατόν να αναπτυχθούν βα-κτήρια και να σχηματίσουν μια παχιά στιβάδα που ονομάζεται πλά-

κα Οι μικροοργανισμοί της οδοντικής πλάκας παράγουν ουσίες προσκόλλησης που ευνοούν τον περαιτέρω αποικισμό της Στην πλάκα οι μικροοργανισμοί παράγουν οξέα που τραυματίζουν την οδοντική επιφάνεια και προκαλούν την εμφάνιση τερηδόνας Τόσο στην εμφάνιση της τερηδόνας όσο και στις διάφορες ασθένειες του περιοδοντίου συμμετέχουν αρκετά είδη μικροοργανισμών

Με ποιον τρόπο εγκαθίστανται αναερόβιοι μικροοργανισμοί στο στόμα

Η τερηδόνα είναι λοίμωξη Στην απάντησή σας δώστε τουλά-χιστον μία αιτιολογία

214 Φυσιολογική χλωρίδα του

γαστρεντερικού σωλήνα

Η γενική ανατομία του γαστρεντερικού σωλήνα παρουσιά-ζεται στην Εικόνα 218 Ο γαστρεντερικός σωλήνας του αν-θρώπου ο τόπος όπου γίνεται η πέψη της τροφής αποτελεί-ται από τον στόμαχο το λεπτό έντερο και το παχύ έντερο Επειδή το pH των στομαχικών υγρών είναι πολύ χαμηλό πε-ρίπου 2 μπορούμε να θεωρήσουμε τον στόμαχο ως έναν χη-μικό φραγμό που εμποδίζει τα βακτήρια να εισέλθουν στον γαστρεντερικό σωλήνα Ο αριθμός των βακτηρίων στα πε-ριεχόμενα του στομάχου είναι γενικά πολύ χαμηλός επομέ-νως ο ανθρώπινος στόμαχος στερείται ουσιαστικά μικροβι-ακής χλωρίδας Υπάρχουν ωστόσο οργανισμοί όπως το He-licobacter pylori που μπορούν να αποικίσουν τα τοιχώμα-τα του στομάχου και να οδηγήσουν στην εμφάνιση έλκους (f Τμήμα 2610)

Ο εντερικός σωλήνας

Ο εντερικός σωλήνας αποτελείται από το λεπτό έντερο και το παχύ έντερο καθένα από τα οποία υποδιαιρείται περαιτέρω σε επιμέρους τμήματα

(α) (β)

C L

ai M

A L

istg

arte

n a

nd B

Ros

an

C L

ai M

A L

istg

arte

n a

nd B

Ros

an

Εικόνα 216 λεπτέςτομέςοδοντικήςπλάκαςόπωςφαίνονταιστοηλε-κτρονιακόμικροσκόπιοΣτηνκάτωπλευράκάθεφωτογραφίαςβρίσκεταιηβά-σητηςπλάκαςκαιστηνάνωτοτμήματηςπλάκαςπουείναιεκτεθειμένοστηστοματικήκοιλότητα(α)μικρήμεγέθυνσηοιοργανισμοίανήκουνκυρίωςσεδιάφοραείδηστρεπτοκόκκουΤακύτταρατουείδουςStreptococcus sobrinusέχουνιχνηθετηθείμεειδικέςμικροτεχνικέςαντισωμάτωνκαιεμφανίζονταιπιοσκουρόχρωμασεσχέσημεάλλακύτταρασχηματίζονταςδύοδιακριτέςαλυσίδες(βέλη)Τοσυνολικόπάχοςτηςπλάκαςστιςσυγκεκριμένεςτομέςείναι50μm(β)υψηλήμεγέθυνσηστηνοποίαφαίνεταιτοσκούροστρώματωνκυττάρωντουS sobrinus(βέλος)παρατηρήστετονεκτεταμένογλυκο-κάλυκαπουπεριβάλλειτακύτταρατουS sobrinus(βλΤμήμα216)

I L

She

chm

eist

er a

nd J

Boz

zola

Κύτταρα

Εικόνα 217 ΤερηδονογόναβακτήριαS sobrinusόπωςφαίνονταισεηλεκτρονιακόμικροσκόπιοσάρωσηςηιδιαίτερακολλώδηςδεξτράνηδιατη-ρείσυνδεδεμένατακύτταραταοποίασχηματίζουννημάτιακάθεκύτταροέχειδιάμετρο1μmπερίπου

Το λεπτό έντερο αποτελείται από δύο τμήματα το δωδε-καδάκτυλο και τον ειλεό που ενώνονται μεταξύ τους με τη νήστιδα Το δωδεκαδάκτυλο είναι το πρώτο τμήμα του εντέ-ρου μετά τον στόμαχο και το περιεχόμενό του είναι σχετι-κά όξινο με αποτέλεσμα να μοιάζει με τον στόμαχο σε ότι αφορά την απουσία μικροβιακής χλωρίδας Οδεύοντας από το δωδεκαδάκτυλο στον ειλεό το pH γίνεται σταδιακά λιγό-τερο όξινο και ο αριθμός των μικροβίων αυξάνεται Στον κα-τώτερο ειλεό βακτήρια απαντούν στον αυλό της εντερικής κοιλότητας αναμειγμένα με το πεπτικό υλικό και φθάνουν τα 105-107 κύτταρα ανά γραμμάριο υλικού

Ο ειλεός εκκενώνεται στο τυφλό την πρώτη μοίρα του παχέος εντέρου ενώ το υπόλοιπο τμήμα του παχέος εντέ-ρου συνιστά το κόλον Στο κόλον τα βακτήρια φθάνουν σε τεράστιους αριθμούς καθιστώντας το ουσιαστικά ένα εξειδικευμένο όργανο ζύμωσης Πολλά βακτήρια ζουν μέ-σα στον αυλό χρησιμοποιώντας μάλλον ως θρεπτικές ου-σίες κάποια από τα προϊόντα της πέψης των τροφών (Πίνα-κας 211) Μεταξύ αυτών υπάρχουν και προαιρετικώς αερό-βιοι οργανισμοί όπως η Escherichia coli αλλά σε μικρότε-ρους αριθμούς απrsquo ότι άλλα βακτήρια Γενικά ο συνολικός αριθμός των προαιρετικά αερόβιων μικροοργανισμών είναι μικρότερος του 107 ανά γραμμάριο εντερικού περιεχομένου Η δραστηριότητα των προαιρετικά αερόβιων καταναλώνει

τις όποιες διαθέσιμες ποσότητες οξυγόνου καθιστώντας το περιβάλλον του παχέος εντέρου αυστηρά αναερόβιο άρα και ευνοϊκό για την απρόσκοπτη ανάπτυξη μόνο υποχρεω-τικά αναερόβιων οργανισμών Πολλά από αυτά τα αναερό-βια είναι αρνητικά κατά Gram ραβδόμορφα βακτήρια επι-μήκη μικρού πάχους και με λεπτά άκρα (γιrsquo αυτό και ονο-μάζονται ατρακτοειδή) τα οποία προσκολλώνται με το ένα τους άκρο στις μικροσκοπικές αύλακες του εντερικού τοιχώ-ματος (Εικόνα 219) Στα υποχρεωτικώς αναερόβια ανήκουν επίσης διάφορα είδη Clostridium και Bacteroides Ο συνο-λικός αριθμός των υποχρεωτικά αναερόβιων είναι τεράστι-ος Δεν είναι σπάνια μεγέθη που φθάνουν τα 1010-1011 κύτ-ταρα ανά γραμμάριο εντερικού περιεχομένου ενώ τα διάφο-ρα είδη του γένους Bacteroides αποτελούν την πλειονότητα των υποχρεωτικά αναερόβιων του εντέρου Επιπλέον σχε-δόν πάντοτε εμφανίζεται σε σημαντικούς αριθμούς και το Enterococcus faecalis

Η σύσταση της εντερικής χλωρίδας στον άνθρωπο μπο-ρεί να εμφανίζει σημαντική ποιοτική διαφοροποίηση ανάλο-γα με το πρότυπο διατροφής Όσοι καταναλώνουν μεγάλες ποσότητες κρέατος εμφανίζουν σε σύγκριση με τους χορτο-φάγους υψηλότερες συγκεντρώσεις ειδών του γένους Bac-teroides και χαμηλότερες συγκεντρώσεις οξυγαλακτικών βακτηρίων ή κολοβακτηρίων Μια σύνοψη των μικροοργα-

Κύριες φυσιολογικές λειτουργίες

Έκκριση οξέος (HCI)Πέψη microακροmicroορίωνpH 2

Συνέχιση της πέψηςΑπορρόφηση microονοσακχαριτώναmicroινοξέων λιπαρών οξέων νερούpH 4ndash5

Απορρόφηση χολικών οξέωνβιταmicroίνης B12pH 7

Λεπτόέντερο

Παχύέντερο

Όργανο

Στόmicroαχος

∆ωδεκαδάκτυλο

Νήστιδα

Ειλεός

Κόλον

Οισοφάγος

Κυριότερα βακτήρια

ΕντερόκοκκοιΓαλακτοβάκιλλοι

ΕντεροβακτήριαEnterococcus faecalisBacteroidesBifidobacteriumEubacteriumPeptococcusPeptostreptococcusRuminococcusClostridiaLactobacilli

Πρωκτός

StreptococcusStaphylococcus

Εικόνα 218 ογαστρεντερικόςσωλήναςτουανθρώπουμετιςδιάφορεςλειτουργίεςτουκαιτηνκατανομήτωνμηπαθογόνωνμικροοργανισμώνπουσυ-νήθωςαπαντούνσεφυσιολογικά(υγιή)άτομα

214 ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΚΗ χΛΩΡΙΔΑ ΤΟΥ ΓΑΣΤΡΕΝΤΕΡΙΚΟΥ ΣΩΛΗΝΑ 843

844Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

νισμών που διαβιούν στον γαστρεντερικό σωλήνα υπάρχει στην Εικόνα 218

Η εντερική χλωρίδα ασκεί σημαντική επίδραση στις λει-τουργίες του ξενιστή καθώς διεκπεραιώνει μεγάλη ποικιλία μεταβολικών αντιδράσεων (Πίνακας 212) Σε αυτές ανήκει και η παραγωγή των βιταμινών Β12 και Κ Οι συγκεκριμένες ζωτικής σημασίας βιταμίνες δεν παράγονται από τον ίδιο τον ανθρώπινο οργανισμό αλλά απορροφώνται μέσω του εντέ-ρου όπου παράγονται από την τοπική μικροβιακή χλωρίδα Επίσης διάφορα στεροειδή που παράγονται από το ήπαρ και εκκρίνονται (υπό τη μορφή χολικών αλάτων) μέσω της χολη-δόχου κύστης στο λεπτό έντερο υφίστανται μεταβολές από τη μικροβιακή χλωρίδα του εντέρου Οι τροποποιημένες αυ-τές στεροειδείς ενώσεις απορροφώνται κατόπιν από το έντε-ρο Άλλα προϊόντα της δράσης των ζυμωτικών και των μεθα-νιογόνων μικροοργανισμών είναι τα εντερικά αέρια και διά-φορες οσμηρές ουσίες που παρατίθενται στον Πίνακα 212 Ο ακριβής τύπος και η ποσότητα όλων αυτών των προϊόντων του μεταβολισμού επηρεάζονται από τη σύσταση της εντερι-κής χλωρίδας και τη διατροφή

Κατά τη διέλευση της τροφής από τον γαστρεντερικό σωλήνα το εντερικό επιθήλιο απορροφά συνεχώς το νερό που υπάρχει στα πεπτόμενα υλικά με αποτέλεσμα αυτά να συμπυκνώνονται όλο και περισσότερο για να μετατραπούν τέλος σε κόπρανα Το ένα τρίτο περίπου του βάρους της ύλης των κοπράνων αποτελείται από βακτήρια Οι οργανισμοί που ζουν στον αυλό του παχέος εντέρου μετατοπίζονται δι-αρκώς από τη ροή της ύλης μέσα στο έντερο επομένως όσα βακτήρια χάνονται θα πρέπει να αντικατασταθούν από νέα

Έτσι το παχύ έντερο μοιάζει με έναν χημειοστάτη (f Τμήμα 67) Στον άνθρωπο ο χρόνος που απαιτείται για την πλήρη διέλευση της ύλης από τον γαστρεντερικό σωλήνα εί-ναι περίπου 24 ώρες ενώ ο ρυθμός ανάπτυξης βακτηρίων στον αυλό είναι μία με δύο διαιρέσεις την ημέρα

Η λήψη αντιβιοτικών από το στόμα αναστέλλει την ανάπτυξη όχι μόνο των παθογόνων μικροοργανισμών αλλά και της φυσιολογικής χλωρίδας Έτσι η συνεχής ροή των περιεχομένων του εντέρου οδηγεί προοδευτικά σε απώλεια των βακτηρίων που ήδη υπήρχαν και σε ουσιαστική απο-στείρωση του εντερικού σωλήνα Η απουσία της φυσιολογι-κής χλωρίδας μπορεί να επιτρέψει την εγκατάσταση ευκαι-ριακών μικροοργανισμών όπως είναι διάφορα είδη των γε-νών Staphylococcus και Proteus ανθεκτικά στο συγκεκριμέ-νο αντιβιοτικό καθώς και ο ζυμομύκητας Candida albicans Ενίοτε η εγκατάσταση αυτών των ευκαιριακών παθογόνων οδηγεί σε επιβλαβείς μεταβολές της πεπτικής λειτουργίας ή ακόμη και σε νόσο Κατά κανόνα όμως η διακοπή της αντιβιοτικής θεραπείας αποκαθιστά τη φυσιολογική χλωρί-δα αν και απαιτείται η παρέλευση υπολογίσιμου χρονικού διαστήματος

Εντερικά αέρια

Τα αέρια που παράγονται στο εσωτερικό του εντέρου προ-κύπτουν από τη δράση ζυμωτικών και μεθανιογόνων μικρο-οργανισμών Ορισμένες τροφές μπορούν να μεταβολιστούν από ζυμωτικά εντεροβακτήρια οδηγώντας στην παραγωγή υδρογόνου (Η2) και διοξειδίου του άνθρακα (CO2) Επίσης πάνω από το ένα τρίτο των υγιών ενηλίκων διαθέτουν στο έντερό τους μεθανιογόνα (f Τμήμα 134) τα οποία μετα-τρέπουν το Η2 και το CO2 (που παράγουν οι διάφοροι εντερι-κοί μικροοργανισμοί) σε μεθάνιο (CH4) Ένας φυσιολογικός ενήλικας εκπέμπει ημερησίως αρκετές εκατοντάδες ml αερί-ων από το έντερο αν και τα μισά περίπου από αυτά οφείλο-νται στο Ν2 του ατμοσφαιρικού αέρα που καταπίνει

214 Έλεγχος εννοιών

Το περιβάλλον στο εσωτερικό του στομάχου είναι πολύ όξινο και

(α) (β)

Dw

ayne

Sav

age

and

R V

H B

lum

ersh

ine

Dw

ayne

Sav

age

and

R V

H B

lum

ersh

ine

Εικόνα 219 μικροβιακέςκοινότητεςστοναυλότουειλεούενόςπο-ντικούόπωςφαίνονταιστοηλεκτρονιακόμικροσκόπιοσάρωσης(α)Γενικήάποψησεχαμηλήμεγέθυνσηπαρατηρήστεταεπιμήκηατρακτοειδήβακτή-ριαστηνεπιφάνειατουεντέρου(β)μεγαλύτερημεγέθυνσηδιακρίνονταινημάτιαπροσκολλημένασεμεμονωμένηεγκόλπωσητηςεντερικήςεπιφάνει-αςπροσέξτεότιηπροσκόλλησηγίνεταιμετημίαμόνοάκρητουνηματίουκάθεκύτταροέχειμήκος10-15μm

ΠΙΝΑΚΑΣ 212 βιοχημικήήμεταβολικήσυνεισφορά τωνμικροοργανισμώντου γαστρεντερικούσωλήνα

Σύνθεσηβιταμινών προϊόνταθειαμίνηριβοφλαβίνηπυριδοξίνη β12κπαραγωγήαερίων προϊόνταCO2CH4H2παραγωγήοσμής προϊόνταH2SNH3αμίνεςινδόλησκατόλη βουτυρικόοξύπαραγωγήοργανικών προϊόνταοξικόοξύπροπιονικόοξύβουτυρικό οξέων οξύαντιδράσειςγλυκοζιτάσης Ένζυμαβ-γλυκουρονιδάσηβ-γαλακτοζιτάση β-γλυκοζιτάσηα-γλυκοζιτάσηα-γαλακτοζιτάσημεταβολισμόςστεροειδών διαδικασίαεστεροποίησηαφυδροξυλίωση (χολικάοξέα) οξείδωσηαναγωγήαντιστροφή

συνιστά φραγμό για την ανάπτυξη των περισσότερων βακτηρίων Το περιβάλλον στον εντερικό σωλήνα είναι ελαφρώς όξινο έως ου-δέτερο και επιτρέπει την ανάπτυξη διαφοροποιημένου πληθυσμού μικροοργανισμών σε μεγάλη ποικιλία διατροφικών και περιβαλ-λοντικών συνθηκών

Γιατί ενδέχεται το λεπτό έντερο να ευνοεί περισσότερο από το παχύ την ανάπτυξη προαιρετικά αναερόβιων μικροοργανι-σμών

Υποδείξτε ορισμένες ζωτικές ενώσεις τις οποίες παράγουν οι εντερικοί μικροοργανισμοί Τι θα συνέβαινε αν η χρήση αντι-βιοτικών κατέστρεφε εντελώς αυτούς τους μικροοργανισμούς από το σώμα

215 Φυσιολογική χλωρίδα άλλων περιοχών

του σώματος

Κάθε βλεννογόνος υμένας του σώματος στηρίζει την ανά-πτυξη εξειδικευμένων ομάδων μικροοργανισμών Οι μι-κροοργανισμοί αυτοί όχι μόνο αποτελούν φυσιολογικό τμή-μα του τοπικού περιβάλλοντος αλλά είναι και απαραίτη-τοι για την ομαλή λειτουργία του συγκεκριμένου ιστού Σε πολλές περιπτώσεις δυνητικά παθογόνοι μικροοργανισμοί αδυνατούν να αποικίσουν τους βλεννογόνους υμένες ακρι-βώς επειδή διαβιώνει εκεί ο φυσιολογικός μόνιμος πληθυ-σμός μικροοργανισμών Εδώ θα εξετάσουμε δύο παραδείγ-ματα τέτοιων βλεννογόνων μαζί με τους μόνιμους μικροορ-γανισμούς τους

Αναπνευστική οδός

Η ανατομία της αναπνευστικής οδού παρουσιάζεται στην Ει-κόνα 2110 (f Τμήμα 262) Στην ανώτερη αναπνευστι-κή οδό (ρινοφάρυγγας στοματική κοιλότητα και λάρυγγας) οι μικροοργανισμοί ζουν κυρίως στις περιοχές που υγραί-νονται από τις εκκρίσεις των βλεννογόνων Τα βακτήρια ει-σέρχονται στο ανώτερο τμήμα της αναπνευστικής οδού μέ-σω του εισπνεόμενου αέρα αλλά τα περισσότερα από αυτά παγιδεύονται στις ρινικές διόδους και απομακρύνονται με τις ρινικές εκκρίσεις Οι οργανισμοί που ανιχνεύονται μόνιμα σε αυτό το τμήμα της αναπνευστικής οδού είναι σταφυλό-κοκκοι στρεπτόκοκκοι διφθεροειδείς βάκιλλοι και αρνητι-κοί κατά Gram κόκκοι Δυνητικώς επιβλαβή βακτήρια όπως το Staphylococcus aureus και το Streptococcus pneumoniae απαντούν συχνά στη φυσιολογική χλωρίδα του ρινοφάρυγ-γα των υγιών ενηλίκων (Πίνακας 211) Αυτά τα άτομα εί-ναι φορείς των παθογόνων χωρίς ωστόσο να νοσούν ίσως επειδή οι άλλοι μόνιμοι μικροοργανισμοί τα ανταγωνίζονται επιτυχώς ως προς τις θρεπτικές ουσίες άρα περιορίζουν την ανάπτυξή τους Ιδιαιτέρως ενεργό στις επιφάνειες των βλεν-νογόνων είναι και το τοπικό ανοσοποιητικό σύστημα του ορ-γανισμού (f Τμήμα 228) που επίσης μπορεί να αναστεί-λει την ανάπτυξη των παθογόνων

Στην κατώτερη αναπνευστική οδό (τραχεία βρόγχοι και πνεύμονες) ουσιαστικά δεν υπάρχουν μικρόβια παρά τον μεγάλο αριθμό μικροοργανισμών που μπορούν θεωρη-τικά να φθάσουν εκεί με την αναπνοή Όσα σωματίδια σκό-νης είναι σχετικά ευμεγέθη απομακρύνονται ήδη στο ανώ-τερο τμήμα της αναπνευστικής οδού Καθώς ο αέρας περ-νά στο κατώτερο τμήμα της η ταχύτητα ροής μειώνεται ση-μαντικά με αποτέλεσμα οι διάφοροι μικροοργανισμοί και τα μικρότερα σωματίδια να επικάθονται στα τοιχώματα Σε όλο το μήκος της αναπνευστικής οδού τα τοιχώματα καλύ-πτονται από τριχωτό επιθήλιο στο οποίο τα τριχίδια κατευ-θύνονται προς τα πάνω ωθώντας τα παγιδευμένα βακτήρια και τα σωματίδια ύλης προς τα ανώτερα τμήματα της ανα-πνευστικής οδού απrsquo όπου αποβάλλονται κυρίως με το σά-λιο και τις ρινικές εκκρίσεις Μόνο τα σωματίδια με διάμε-τρο μικρότερη των 10 μm μπορούν να φτάσουν μέχρι τους πνεύμονες

Ουρογεννητική οδός

Τα κυριότερα ανατομικά χαρακτηριστικά της ανδρικής και γυναικείας ουρογεννητικής οδού παρουσιάζονται στην Ει-κόνα 2111α Η ουροδόχος κύστη τόσο στον άνδρα όσο και στη γυναίκα είναι συνήθως αποστειρωμένη αλλά τα επιθη-λιακά κύτταρα που καλύπτουν εσωτερικά την ουρήθρα αποι-κίζονται από προαιρετικά αερόβιους μικροοργανισμούς (αρ-νητικά κατά Gram ραβδία και κόκκουςOslash βλ Πίνακα 211) Αυτοί οι οργανισμοί στους οποίους συμπεριλαμβάνονται οι Escherichia coli Proteus mirabilis και άλλοι μπορούν σε συγκεκριμένες συνθήκες να μετατραπούν σε περιστασιακά παθογόνα Υπό φυσιολογικές συνθήκες οι εν λόγω οργανι-σμοί υπάρχουν στο σώμα ή στο τοπικό περιβάλλον αλλά δεν

215 ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΚΗ χΛΩΡΙΔΑ ΑΛΛΩΝ ΠΕΡΙΟχΩΝ ΤΟΥ ΣΩΜΑΤΟΣ 845

Ρινοφάρυγγας

Στοmicroατική κοιλότητα

Λάρυγγας

Τραχεία

Πνεύmicroονες

Ανώτερηαναπνευστική

οδός

Κατώτερηαναπνευστική

οδός

Εικόνα 2110 ηαναπνευστικήοδόςΣτοανώτεροτμήματηςαναπνευστι-κήςοδούεγκαθίστανταιμεγάληποικιλίακαιαυξημένοιπληθυσμοίμικροοργα-νισμώναντίθεταστοκατώτεροτμήματηςαναπνευστικήςοδούζουνσχετικάλίγαμικρόβιαεκτόςανβρίσκεταισεεξέλιξηκάποιαενεργόςλοίμωξη(fεικόνα262)

846Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

είναι παθογόνοι Ωστόσο οι διάφορες μεταβολές που επέρ-χονται στο σώμα πχ αλλαγές στο τοπικό pH επιτρέπουν στους οργανισμούς να πολλαπλασιαστούν και να γίνουν πα-θογόνοι προκαλώντας συχνά μόλυνση της ουρήθρας ιδιαί-τερα στις γυναίκες

Ο κόλπος της ενήλικης γυναίκας είναι εν γένει ελαφρά όξινος και περιέχει σημαντικές ποσότητες γλυκογόνου Το Lactobacillus acidophilus ένας από τους μόνιμους οργα-νισμούς του κόλπου παράγει γαλακτικό οξύ από τη ζύμω-ση του γλυκογόνου με αποτέλεσμα την πτώση του pH του κόλπου (Εικόνα 2111) (f Τμήμα 1219) Μπορεί όμως να υπάρχουν και άλλοι οργανισμοί πχ ζυμομύκητες (είδη των γενών Torulopsis και Candida) στρεπτόκοκκοι και E coli Πριν την εφηβεία ο γυναικείος κόλπος είναι αλκαλι-κός και δεν παράγει γλυκογόνο οπότε απουσιάζει το L ac-idophilus και η χλωρίδα αποτελείται κυρίως από σταφυλό-κοκκους στρεπτόκοκκους διφθεροειδή και E coli Μετά την εμμηνόπαυση το γλυκογόνο εξαφανίζεται το pH ανε-βαίνει και η χλωρίδα προσεγγίζει και πάλι την προεφηβική της σύσταση

215 Έλεγχος εννοιών

Η φυσιολογική παρουσία ενός πληθυσμού μη παθογόνων μικρο-οργανισμών στην αναπνευστική και στην ουρογεννητική οδό εί-ναι ζωτική για τη φυσιολογική λειτουργία των οργάνων και συχνά αποτρέπει την εγκατάσταση παθογόνων

Στη φυσιολογική χλωρίδα του ανώτερου αναπνευστικού συχνά απαντούν δυνητικά παθογόνοι μικροοργανισμοί Γιατί δεν προ-καλούν νόσο σε ορισμένες περιπτώσεις

Πώς εξηγείται η παρουσία του Lactobacillus στην ουρογεννη-τική οδό των φυσιολογικών ενήλικων γυναικών

ΙΙ ΕΠΙΒΛΑΒΕΙΣ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ ΚΑΙ ΑΝΘΡΩΠΟΥ

Σε πολλές περιπτώσεις οι αλληλεπιδράσεις των μικροβίων με τον ξενιστή είναι επιβλαβείς για τον ξενιστή και προκα-

Κύστη

(α)

(β)

Ηβικόοστούν

Ωοθήκη

Μήτρα

Κόλπος

Ορθό

Τράχηλος

Ηβικόοστούν

Πέος Όρχεις

Ουρήθρα

Ουρήθρα

Κύστη

Ορθό

Προστάτης

John

Dur

ham

Εικόνα 2111 (α)Τοουρογεννητικόσύστημαστονάνδρακαιστηγυναί-καΣτιςπεριοχέςμεεντονότεροχρώμααναπτύσσονταισυχνάμικροοργανι-σμοίαςσημειωθείότισταυγιήάτομαοιανώτερεςπεριοχέςτηςουρογεννη-τικήςοδούτόσοστουςάντρεςόσοκαιστιςγυναίκεςδενπεριέχουνμικροορ-γανισμούς(β)ΧρώσηκατάGramτουLactobacillus acidophilusτουοργανι-σμούπουκυριαρχείστονγυναικείοκόλποαπότηνέναρξητηςεμμηνόρροιαςκαιμέχριτοτέλοςτηςεμμηνόπαυσηςκάθεμεμονωμένοραβδίοέχειμήκος3-4μmπριντηνέναρξητηςεμμηνόρροιαςκαιμετάτοπέραςτηςεμμηνό-παυσηςηγυναικείαουρογεννητικήοδόςείναιλιγότεροόξινηκαιαποικίζε-ταιαπόέναπολύπιοετερογενέςσύνολομικροοργανισμώνπουαναπτύσσο-νταισεσυνθήκεςουδέτερουήελαφράαλκαλικούpH

λούν νόσο Στην ενότητα αυτή θα εξετάσουμε τους γενικούς μηχανισμούς τους οποίους χρησιμοποιούν οι μικροοργανι-σμοί για να προκαλέσουν βλάβες στον ξενιστή Η διαδικασία της παθογένεσης δηλαδή της πρόκλησης νόσου από τους μι-κροοργανισμούς ξεκινά με την προσκόλληση των μικροορ-γανισμών στα κύτταρα του ξενιστή και συνεχίζεται με τον αποικισμό και πολλαπλασιασμό τους που προκαλούν βλά-βες στον ξενιστή Η σχετική ικανότητα παθογένεσης δηλ η μολυσματικότητα των νοσογόνων μικροοργανισμών είναι αποτέλεσμα μεταβολών που επέρχονται στον ξενιστή με διά-φορους μηχανισμούς (Εικόνα 2112) Πρώτα θα εξετάσουμε τους παράγοντες που ευθύνονται για τη διείσδυση ενός πα-θογόνου σε κάποιον ξενιστή

216 Είσοδος των παθογόνων στον ξενιστή

Συνήθως ένα παθογόνο πρέπει πρώτα να αποκτήσει πρό-σβαση στους ιστούς του ξενιστή και να πολλαπλασιαστεί

πριν μπορέσει να προκαλέσει βλάβη Στις περισσότερες πε-ριπτώσεις αυτό σημαίνει διείσδυση του παθογόνου μέσω του δέρματος των βλεννογόνων μεμβρανών ή του εντερικού επι-θηλίου δηλ μέσω επιφανειών που συνήθως λειτουργούν ως φραγμοί για τα μικρόβια

Εξειδικευμένη προσκόλληση

Οι περισσότερες μικροβιακές μολύνσεις έχουν ως αφετη-ρία ασυνέχειες ή πληγές του δέρματος ή του βλεννογόνου της αναπνευστικής πεπτικής ή ουρογεννητικής οδού Τα βα-κτήρια ή οι ιοί που έχουν την ικανότητα να προκαλούν λοί-μωξη συχνά προσκολλώνται εξειδικευμένα στα επιθηλιακά κύτταρα (Εικόνα 2113) μέσω πρωτεϊνικών αλληλεπιδράσε-ων ανάμεσα στην επιφάνεια του παθογόνου και στην επιφά-νεια του ξενιστικού κυττάρου Ένας λοιμογόνος μικροοργα-νισμός δεν προσκολλάται εξίσου καλά σε όλα τα επιθηλιακά κύτταρα αλλά επιλεκτικά μόνο σε εκείνες τις περιοχές του σώματος μέσω των οποίων συνήθως κατορθώνει να εισβά-λει στον ξενιστικό οργανισμό Επί παραδείγματι η Neisseria gonorrhoeae ο αιτιολογικός παράγοντας της σεξουαλικά με-ταδιδόμενης γονόρροιας (f Τμήμα 2612) προσκολλάται πολύ πιο ισχυρά στο ουρογεννητικό επιθήλιο παρά σε οιον-δήποτε άλλο ιστό Η προσκόλληση αυτή γίνεται μέσω μιας ειδικής επιφανειακής μικροβιακής πρωτεΐνης που ονομάζε-ται Opa Τα κύτταρα του ξενιστή δεσμεύουν εξειδικευμένα την Opa με μια πρωτεΐνη τη CD66 που απαντά μόνο στην επιφάνεια των επιθηλιακών κυττάρων του ανθρώπου Έτσι η

ΕΚΘΕΣΗστα

παθογόνα

Περαιτέρωέκθεση

στην εκάστοτετοπική θέση

ΠΡΟΣΚΟΛΛΗΣΗστο

δέρmicroα ή τον βλεννογόνο

ΕΙΣΒΟΛΗmicroέσω τουεπιθηλίου

ΑΠΟΙΚΙΣΜΟΣκαι

ΠΟΛΛΑΠΛΑΣΙΑΣΜΟΣΠαραγωγή παραγόντων

microολυσmicroατικότητας

ΙΣΤΙΚΗΒΛΑΒΗΝΟΣΟΣ

Περαιτέρωέκθεση

ΙΚΑΝΟΤΗΤΑΕΙΣΒΟΛΗΣπεραιτέρω

πολλαπλασιασmicroόςτόσο στην αρχική

θέση όσο καισε άλλες

ΤΟΞΙΚΟΤΗΤΑοι επιδράσειςτων τοξινώνείναι τοπιικές

ή διασυστηmicroατικές

Εικόνα 2112 μικροοργανισμοίκαιπαθογένεσηηπαρουσίαακόμηκαιοπολλαπλασιασμόςτωνμικροοργανισμώνστονξενιστήδενοδηγείπάντοτεστηνεμφάνισηνόσου

216 ΕΙΣΟΔΟΣ ΤΩΝ ΠΑΘΟΓΟΝΩΝ ΣΤΟΝ ξΕΝΙΣΤΗ 847

(α) (β)

E T

Nel

son

J D

Cle

men

ts a

nd R

A F

inke

lste

in

J W

Cos

tert

on

Εικόνα 2113 προσκόλλησηπαθογόνωνσεζωικούςιστούς(α)λεπτήτομήενόςκυττάρουVibrio choleraeπουπροσκολλάταιστηνψηκτροειδήπα-ρυφήτωνεντερικώνλαχνώνενόςλαγούόπωςφαίνεταιστοηλεκτρονιακόμικροσκόπιοδιέλευσηςπαρατηρήστετηναπουσίαγλυκοκάλυκα(β)εντε-ροπαθογόνοστέλεχοςEscherichia coliαπόμιαθανατηφόρομόλυνσησενε-ογέννητομοσχάριΤαβακτηριακάκύτταραπροσκολλώνταιστηνψυκτροειδήπαρυφήτωνλαχνώντουεντερικούεπιθηλίουμέσωτουεκτεταμένουγλυκο-κάλυκαΤαραβδίαέχουνδιάμετρο05μmπερίπου

848Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

N gonorrhoeae αλληλεπιδρά εξειδικευμένα με τα κύτταρα-στόχους μέσω μιας δικής του επιφανειακής πρωτεΐνης που δρα ως υπόστρωμα και ενός υποδοχέα στη μεμβράνη του επιθηλιακού κυττάρου Αυτή η αρχή ισχύει γενικότερα και σε ότι αφορά την εξειδίκευση του ξενιστή Σε πολλές περιπτώ-σεις κύτταρα μιας βακτηριακής σειράς που είναι γνωστό ότι προσβάλλουν τον άνθρωπο προσκολλώνται πολύ πιο ισχυ-ρά στα ενδεδειγμένα κύτταρα του ανθρώπου παρά στα αντί-στοιχα κύτταρα ενός άλλου ζώου (πχ του αρουραίου) Ισχύ-ει όμως και το αντίστροφο Μια σειρά βακτηρίων που αποι-κίζει εξειδικευμένα τον αρουραίο προσκολλάται ισχυρότερα σε κύτταρα αρουραίου παρά σε κύτταρα ανθρώπου

Ορισμένα από τα μόρια που χρησιμοποιούν τα βακτή-ρια για την προσκόλλησή τους δεν συνδέονται ομοιοπολικά με τη βακτηριακή μεμβράνη Πρόκειται συνήθως για πολυ-σακχαρίτες τους οποίους συνθέτουν και εκκρίνουν τα βακτή-ρια (f Τμήμα 413) Ως κάψα ορίζεται η πυκνή και σαφώς καθορισμένη στιβάδα πολυμερών που περιβάλλει στενά ένα βακτηριακό κύτταρο (f Εικόνα 263) Ως γλυκοκάλυκας ορίζεται το χαλαρό δίκτυο ινωδών πολυμερών που εκτείνο-νται προς το εξωτερικό του κυττάρου (Εικόνα 2113β)Oslash τέ-λος βλεννοστιβάδα ονομάζεται η διάχυτη μάζα ινωδών πο-λυμερών που φαινομενικά δεν συνδέεται με κανένα μεμο-νωμένο κύτταρο (βλ Εικόνα 214β) αλλά περιβάλλει πολλά βακτηριακά κύτταρα Όλες αυτές οι δομές είναι σημαντικές όχι μόνο για την προσκόλληση των βακτηρίων σε ιστούς ξε-νιστών αλλά και για την προσκόλληση βακτηρίων μεταξύ τους Επιπλέον αυτά τα στρώματα προστατεύουν τα βακτή-ρια από τους αμυντικούς μηχανισμούς του ξενιστή πχ απο-τρέπουν τη φαγοκυττάρωση από μακροφάγα ή άλλα κύττα-ρα (f Τμήμα 222)

Άλλες πρωτεϊνικές δομές που βρίσκονται στην επιφά-νεια των βακτηριακών κυττάρων (Εικόνα 2114) και ενίοτε συμμετέχουν στη διαδικασία προσκόλλησης είναι οι κροσ-σοί (ή ινίδια) και τα τριχίδια (f Τμήμα 413) Επί παρα-

δείγματι τα τριχίδια της Neisseria gonorrhoeae παίζουν κα-θοριστικό ρόλο στην προσκόλληση του οργανισμού στο ου-ρογεννητικό επιθήλιο ενώ οι ουρολοιμώξεις που προκαλού-νται από την Escherichia coli οφείλονται πολύ πιο συχνά σε κροσσοφόρα στελέχη (Εικόνα 2114) παρά σε στελέχη χω-ρίς κροσσούς Στους καλύτερα μελετημένους κροσσούς συ-γκαταλέγονται οι επονομαζόμενοι κροσσοί τύπου Ι των εντε-ροβακτηρίων (Escherichia Klebsiella Salmonella Shigel-la) οι οποίοι κατανέμονται ομοιογενώς πάνω στην κυτταρι-κή επιφάνεια Κατά κανόνα τα τριχίδια είναι μικρότερα σε αριθμό αλλά έχουν μεγαλύτερο μήκος από τους κροσσούς Η λειτουργία των τριχιδίων και των κροσσών έγκειται στο ότι δεσμεύουν τις επιφανειακές γλυκοπρωτεΐνες του ξενιστι-κού κυττάρου βήμα που σηματοδοτεί την έναρξη της διαδι-κασίας προσκόλλησης

Στοιχεία για τις εξειδικευμένες αλληλεπιδράσεις ανάμε-σα στον βλεννογόνο του επιθηλίου και στα παθογόνα προκύ-πτουν από μελέτες στελεχών της Escherichia coli που προ-καλούν διάρροια Τα περισσότερα στελέχη της E coli δεν εί-ναι παθογόνα και αποτελούν τμήμα της φυσιολογικής χλωρί-δας ειδικά στο τυφλό και το κόλον Στο σώμα συνυπάρχουν συνήθως ποικίλα μη παθογόνα στελέχη της E coliOslash μεγάλοι αριθμοί από αυτά διέρχονται καθημερινά μέσω του εντέρου και απομακρύνονται με τα κόπρανα Τα εντεροπαθογόνα στελέχη της E coli όμως διαθέτουν ινώδεις πρωτεΐνες που ονομάζονται CFA (Colonization Factor Antigens δηλ αντι-γονικοί παράγοντες αποικισμού) με τη βοήθεια των οποίων προσκολλώνται εξειδικευμένα στα επιθηλιακά κύτταρα του λεπτού εντέρου Εκεί τα παθογόνα αυτά στελέχη δημιουρ-γούν αποικίες και παράγουν εντεροτοξίνες (βλ Τμήμα 219) που προκαλούν διάρροια ή και άλλες ασθένειες (f Τμήμα 297) Αντίθετα τα μη παθογόνα στελέχη της E coli σπανί-ως διαθέτουν τις πρωτεΐνες CFA Ορισμένοι σημαντικοί πα-ράγοντες βακτηριακής προσκόλλησης παρατίθενται στον Πίνακα 213

Εισβολή

Ορισμένοι μικροοργανισμοί οφείλουν την παθογονικότητά τους αποκλειστικά και μόνο στις τοξίνες που παράγουν Αυ-τοί οι οργανισμοί δεν είναι απαραίτητο να διεισδύουν στους ιστούς του ξενιστή και θα τους εξετάσουμε χωριστά (βλ Τμήματα 218 και 219) Τα περισσότερα παθογόνα όμως πρέπει να εισβάλλουν στο επιθήλιο προκειμένου να ξεκινή-σει η παθογονική δράση τους διαδικασία που ονομάζεται εισβολή Τα σημεία εισόδου είναι κατά κανόνα μικρές ασυ-νέχειες ή πληγές στο δέρμα ή στους βλεννογόνους υμένες και αποτελούν τον συνήθη τόπο αρχικής εγκατάστασης και πολλαπλασιασμού των παθογόνων Πολλαπλασιασμός μπο-ρεί να λάβει χώρα και πάνω σε ακέραιη βλεννογόνο μεμ-βράνη ιδιαίτερα αν μεταβληθεί ή καταστραφεί η φυσιολο-γική χλωρίδα πχ κατά τη διάρκεια αντιβιοτικής θεραπείας Σε τέτοιες περιπτώσεις τα παθογόνα αποικίζουν ευκολότε-ρα τον ιστό κάτι που διευκολύνει περαιτέρω τη διαδικασία εισβολής Σε ορισμένες περιπτώσεις η αρχική εγκατάσταση

Jam

es A

Rob

erts

Εικόνα 2114 βακτήριοEscherichia coliμεκροσσούςτύπουPόπωςφαί-νεταιστοηλεκτρονιακόμικροσκόπιομετηντεχνικήτηςσκιαστικήςεπικάλυ-ψηςοικροσσοίτύπουPμοιάζουνμετουςκροσσούςτουτύπουΙαλλάεί-ναιλίγομακρύτεροιΤοκύτταροτηςφωτογραφίαςέχειδιάμετρο05μmπε-ρίπου

και ανάπτυξη των παθογόνων μπορεί να γίνει σε θέσεις πο-λύ απομακρυσμένες από τη θέση εισόδου Η μετάβαση στις θέσεις αυτές γίνεται συνήθως μέσω του αίματος ή του λεμ-φικού συστήματος (f Τμήμα 221)

216 Έλεγχος εννοιών

Η είσοδος των παθογόνων στους ιστούς του ξενιστή γίνεται συνή-θως με προσκόλληση σε εξειδικευμένα μόρια του ξενιστή συχνά σε βλεννογόνους επιφάνειες Η εισβολή ξεκινά στη θέση προσκόλ-λησης και μπορεί να εξαπλωθεί σε όλο τον ξενιστή μέσω του κυ-κλοφορικού συστήματος

Με ποιον τρόπο επηρεάζουν τα μόρια CFA της Escherichia co-li την προσκόλληση στους βλεννογόνους ιστούς

Με ποιον τρόπο η προσκόλληση εκκινεί τη διείσδυση

217 Αποικισμός και αύξηση

Εφόσον κάποιο παθογόνο αποκτήσει πρόσβαση σε έναν ιστό έχει κατόπιν πιθανότητες να πολλαπλασιαστεί διαδι-κασία που ονομάζεται αποικισμός Τα παθογόνα που εισέρ-χονται σε έναν ιστό σπανίως είναι αρκετά σε αριθμό ώστε να προκαλέσουν βλάβες επομένως θα πρέπει να βρουν θρε-πτικά υλικά και κατάλληλες συνθήκες για να πολλαπλασι-αστούν Η ανάπτυξη ενός παθογόνου επηρεάζεται από πε-

ριβαλλοντικούς παράγοντες όπως είναι η θερμοκρασία το pH και το δυναμικό αναγωγής αλλά ακόμη σημαντικότερος παράγοντας είναι η διαθεσιμότητα θρεπτικών υλικών στον ιστό του ξενιστή Εκ πρώτης όψεως θα πίστευε κανείς ότι τα σπονδυλωτά αποτελούν ένα είδος διατροφικού παραδεί-σου για τους μικροοργανισμούς αλλά στην πραγματικότητα δεν διαθέτουν σε επάρκεια όλες τις απαραίτητες θρεπτικές ουσίες Διάφορα ευδιάλυτα θρεπτικά υλικά όπως τα σάκχα-ρα τα αμινοξέα και τα οργανικά οξέα δεν απαντούν πάντο-τε σε επάρκεια με αποτέλεσμα να ευνοούνται εκείνοι οι ορ-γανισμοί που μπορούν να αξιοποιήσουν περίπλοκες θρεπτι-κές πηγές όπως είναι το γλυκογόνο Επίσης δεν υπάρχουν σε όλους τους ιστούς και σε κάθε δεδομένη χρονική στιγ-μή επαρκείς ποσότητες των βιταμινών και των αυξητικών παραγόντων που απαιτούν τα παθογόνα Επί παραδείγμα-τι το Brucella abortus που μολύνει τα βοοειδή αναπτύσσε-ται πολύ αργά στους περισσότερους ιστούς αλλά ταχύτατα στον πλακούντα προκαλώντας αποβολή των εμβρύων Αυ-τό οφείλεται στην αυξημένη συγκέντρωση της ουσίας ερυ-θριόλη που παράγεται από τον πλακούντα και η οποία επι-ταχύνει σημαντικά τον πολλαπλασιασμό του B abortus (βλ Πίνακα 216)

Άλλες φορές η εγκατάσταση ενός παθογόνου καθορί-ζεται επίσης από την περιορισμένη διαθεσιμότητα ιχνοστοι-χείων Για παράδειγμα υπάρχει πληθώρα αποδείξεων σχετι-κά με την επίδραση του σιδήρου στη μικροβιακή αύξηση Οι ζωικές πρωτεΐνες τρανσφερρίνη και λακτοφερρίνη δεσμεύουν ισχυρά τον σίδηρο και τον μεταφέρουν σε όλο το σώμα μέ-σω της κυκλοφορίας Οι πρωτεΐνες αυτές έχουν τόσο στενή συγγένεια με τον σίδηρο ώστε πολύ συχνά προκαλούν ανε-πάρκεια σιδήρου στα μικρόβια Έτσι αν σε ένα ζώο με λοί-μωξη χορηγηθούν διατροφικώς ευδιάλυτα άλατα σιδήρου αυξάνεται δραστικά η μολυσματικότητα ορισμένων παθογό-νων Όπως είδαμε στο Τμήμα 51 πολλά βακτήρια (τα επο-νομαζόμενα σιδηροφορείς) παράγουν σιδηροχηλικές ενώσεις προκειμένου να ενισχυθεί η ικανότητα πρόσληψης σιδήρου από το περιβάλλον Μερικοί σιδηροχηλικοί παράγοντες που έχουν απομονωθεί από παθογόνα βακτήρια είναι τόσο απο-τελεσματικοί ώστε μπορούν να laquoυποκλέψουνraquo σίδηρο ακό-μη και από ζωικές σιδηροσυζευκτικές πρωτεΐνες Για παρά-δειγμα ο σιδηροφορέας αεροβακτίνη τον οποίο παράγουν ορισμένα στελέχη Escherichia coli κωδικεύεται από το πλα-σμίδιο Col V (f Τμήμα 108) και απομακρύνει με μεγάλη ευκολία τον σίδηρο από την τρανσφερρίνη

Εντοπισμός στο σώμα

Μετά την αρχική του είσοδο στο σώμα ο παθογόνος μικροορ-γανισμός παραμένει συνήθως τοπικά εντοπισμένος και πολ-λαπλασιάζεται δημιουργώντας μια μικρή εστία μόλυνσης Αυτό συμβαίνει πχ στους δοθιήνες (laquoκαλογήρουςraquo) τον ψευδάνθρακα και τα εξανθήματα που δημιουργούνται από τις τοπικές μολύνσεις του δέρματος με Staphylococcus (f Τμήμα 269) Εναλλακτικά ο οργανισμός μπορεί να περάσει στα λεμφικά αγγεία και να εναποτεθεί στους λεμφαδένες

ΠΙΝΑΚΑΣ 213 Σημαντικοίπαράγοντεςπροσκόλλησης μικροβιακώνπαθογόνωνσειστούς ξενιστώνα

Παράγοντας Παράδειγμα

Γλυκοκάλυκαςκάψα παθογόναστελέχηEscherichia colindashογλυκοκάλυκας βλεννοστιβάδα ευνοείτηνπροσκόλλησηστηνψηκτροειδή (fΤμήμα413 παρυφήτωνεντερικώνλαχνών καιεικόνα2113) Streptococcus mutansndashοδεξτρανικόςγλυκοκάλυκας ευνοείτηνπρόσδεσηστιςοδοντικέςεπιφάνειεςπρωτεΐνες Streptococcus pyogenesndashηπρωτεΐνημτης προσκόλλησης βακτηριακήςεπιφάνειαςδεσμεύεταισευποδοχείς τωνβλεννογόνωνυμένωντηςαναπνευστικήςοδού Neisseria gonorrhoeae ndash ηπρωτεΐνηOpaτηςβακτη- ριακήςεπιφάνειαςδεσμεύεταισευποδοχείςτου ουρογεννητικούεπιθηλίουλιποτειχικόοξύ Streptococcus pyogenesndashευνοεί(μαζίμετηνπρω- (fΤμήμα48 τεΐνημ)τηδέσμευσησευποδοχείςτηςαναπνευ- καιεικόνα432) στικήςβλεννογόνουστιβάδαςκροσσοί(ινίδια) Neisseria gonorrhoeae ndash οικροσσοίτύπουΙευνοούν (fΤμήμα413 τηνπρόσδεσηστοουρογεννητικόεπιθήλιο καιεικόνα2114) είδητουγένουςSalmonellandashινίδιατύπουΙδιευκο- λύνουντηνπρόσδεσηστοεπιθήλιοτουλεπτού εντέρου παθογόναστελέχηEscherichia colindashοιινώδειςπρω- τεΐνεςπουσυνιστούντουςαντιγονικούςπαράγο- ντεςαποικισμού(CFA)ευνοούντηνπρόσδεσηστο επιθήλιοτουλεπτούεντέρου

αοιπερισσότερεςθέσειςυποδοχήςστουςξενιστικούςιστούςείναιδιάφορεςγλυ-κοπρωτεΐνεςήσύνθεταλιπίδιαπχγαγγλιοζίτεςήγλοβοζίτες

217 ΑΠΟΙΚΙΣΜΟΣ ΚΑΙ ΑΥξΗΣΗ 849

850Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

Αν ο μικροοργανισμός φθάσει στο αίμα τότε μεταφέρεται σε απομακρυσμένες περιοχές του σώματος αν και συνήθως συγκεντρώνεται στο ήπαρ ή στον σπλήνα Η διασπορά του παθογόνου μέσω του αίματος και του λεμφικού συστήματος μπορεί να οδηγήσει σε γενικευμένη (διασυστηματική) λοί-μωξη του σώματος και πολλαπλασιασμό του παθογόνου σε πολλούς ιστούς Αν η ανάπτυξη του βακτηρίου στους ιστούς είναι πολύ εκτεταμένη τότε διαχέεται στο αίμα σημαντικός αριθμός μικροοργανισμών με συνέπεια την εκδήλωση βα-κτηριαιμίας Στις εκτεταμένες λοιμώξεις αυτού του τύπου η αρχή γίνεται σχεδόν πάντοτε από κάποια τοπική λοίμωξη σε συγκεκριμένο όργανο

217 Έλεγχος εννοιών

Για να μπορέσει κάποιο παθογόνο να αποικίσει έναν ξενιστικό ιστό και να πολλαπλασιαστεί σε σημαντικό βαθμό θα πρέπει πρώτα να αποκτήσει πρόσβαση σε θρεπτικές ουσίες και κατάλληλες αναπτυ-ξιακές συνθήκες Τα παθογόνα είτε αναπτύσσονται τοπικά στον τό-πο αρχικής προσβολής είτε διασπείρονται στο σώμα

Γιατί αποτελούν ο αποικισμός και ο πολλαπλασιασμός απαραί-τητη προϋπόθεση για την επιτυχία των περισσότερων παθογό-νων

Ποιοι ξενιστικοί παράγοντες περιορίζουν ή επιταχύνουν τον αποικισμό και την ανάπτυξη ενός μικροοργανισμού σε συγκε-κριμένη θέση

218 Μολυσματικότητα

Μολυσματικότητα ονομάζεται η σχετική ικανότητα ενός παρασίτου να προκαλεί νόσο Εδώ θα εξετάσουμε μερικές από τις κύριες μεθόδους που χρησιμοποιούνται για τη μέ-τρηση της μολυσματικότητας και στη συνέχεια θα δώσουμε ορισμένα παραδείγματα οργανισμών υψηλής μολυσματικό-τητας καθώς και των μηχανισμών που αυτοί χρησιμοποιούν για να αυξήσουν τη μολυσματικότητά τους

Μέτρηση της μολυσματικότητας

Η μολυσματικότητα ενός παθογόνου μπορεί να προσδιο-ριστεί με πειραματικές μελέτες της LD50 Η LD50 (lethal dose50) δηλαδή η θανατηφόρος δόση50 είναι εκείνη η δόση ενός μολυσματικού παράγοντα η οποία θανατώνει το 50 των ζώων μιας ομάδας ελέγχου Η LD50 των παθογόνων υψηλής μολυσματικότητας συνήθως δεν διαφέρει πολύ από το LD100 με άλλα λόγια ο αριθμός των απαιτούμενων πα-θογόνων για να θανατωθεί το 50 των πειραματοζώων δεν απέχει πολύ από τον αριθμό των κυττάρων που θανατώνει το σύνολο των πειραματοζώων Αυτό φαίνεται στην Εικόνα 2115 σε ότι αφορά την πειραματική μόλυνση ποντικών με Streptococcus και Salmonella Ακόμη και λίγα κύτταρα του Streptococcus pneumoniae σε ένα πειραματόζωο αρκούν για να προκαλέσουν θανατηφόρο λοίμωξη και να εξοντώσουν

όλα τα μέλη της ομάδας ελέγχου Για τον συγκεκριμένο ορ-γανισμό μάλιστα είναι δύσκολο να προσδιοριστεί η LD50 ακριβώς επειδή είναι τόσο λίγα τα κύτταρα που χρειάζονται για να προκληθεί η θανατηφόρος λοίμωξη Αντίθετα η LD50 ενός ηπιότερου παθογόνου των ποντικών της Salmonella ty-phimurium είναι πολύ υψηλότερη από εκείνη του S pneu-moniae και ο αριθμός των κυττάρων που απαιτούνται για να θανατωθεί το 100 της ομάδας ελέγχου είναι υπερεκατοντα-πλάσιος εκείνου της LD50

Η μολυσματικότητα παθογόνων που διατηρούνται σε εργαστηριακές καλλιέργειες και δεν αναπτύσσονται σε ζώα είναι συχνά μειωμένη ή και εκλείπει εντελώς Τέτοιοι οργα-νισμοί αποκαλούνται εξασθενημένοι Η εξασθένηση μπορεί να οφείλεται στην ταχύτερη ανάπτυξη στελεχών χαμηλότε-ρης μολυσματικότητας τα οποία ενδεχομένως ευνοούνται επιλεκτικά από τη διαδοχική μεταφορά τους σε νέα καλλι-εργητικά υλικά Σε πολλές περιπτώσεις η εξασθένηση είναι εντονότερη όταν οι καλλιεργητικές συνθήκες δεν είναι ιδα-νικές για το είδος Αν σε ένα ζώο χορηγηθεί εξασθενημένη καλλιέργεια τότε τα παθογόνα ενίοτε ανακτούν την αρχική μολυσματικότητά τους αλλά στις περισσότερες περιπτώσεις η απώλεια είναι μόνιμη Τα εξασθενημένα στελέχη χρησιμο-ποιούνται συχνά για την παραγωγή εμβολίων ιδιαίτερα ιι-κών εμβολίων (f Τμήμα 2211) Για παράδειγμα τα εμ-βόλια της ιλαράς και της παρωτίτιδας αποτελούνται από εξα-σθενημένα ιικά στελέχη

Τοξικότητα και ικανότητα εισβολής

Η μολυσματικότητα ενός παθογόνου οφείλεται στην ικανό-τητά του να προκαλεί βλάβες μέσω δύο μηχανισμών της το-ξικότητας και της ικανότητας εισβολής Όλα τα παθογόνα

101 102 103 104 105 106 107

20

40

60

80

100

Οργανισmicroός υψηλήςmicroολυσmicroατικότητας(Streptococcuspneumoniae)

Οργανισmicroός microέτριαςmicroολυσmicroατικότητας(Salmonella typhimurium)

Ποσ

οστό

πον

τικώ

ν π

ου π

εθα

ίνου

ν

Αριθmicroός χορηγούmicroενων κυττάρων ανά πειραmicroατόζωο (ποντίκι)

Εικόνα 2115 ΣυγκριτικέςδιαφορέςστημικροβιακήμολυσματικότηταμεβάσητοναριθμότωνκυττάρωνStreptococcus pneumoniaeκαιSalmonella ty-phimurium πουαπαιτούνταιγιαναθανατωθούνπειραματόζωα

χρησιμοποιούν αυτούς τους δύο μηχανισμούς για την πρό-κληση παθολογικών εκδηλώσεων

Τοξικότητα ονομάζεται η ικανότητα ενός οργανισμού να προκαλεί παθολογικές καταστάσεις μέσω μιας προσχημα-τισθείσας τοξίνης που αναστέλλει τη λειτουργία ή προκαλεί τον θάνατο των κυττάρων του ξενιστή Για παράδειγμα ο τέ-τανος οφείλεται στην ισχυρή εξωτοξίνη που παράγει το Clos-tridium tetani (βλ Τμήμα 2110) Τα κύτταρα του C tetani παραμένουν στις αρχικές θέσεις εισόδου τους (συνήθως κά-ποια πληγή) όπου αναπτύσσονται αργάOslash σπάνια μετακινού-νται μακριά από τις θέσεις αυτές Ωστόσο το C tetani είναι εξαιρετικά νοσογόνο καθώς παράγει την τετανική τοξίνη η οποία μεταφέρεται μέσω της κυκλοφορίας σε απομακρυσμέ-να σημεία του οργανισμού και προκαλεί ανεξέλεγκτες μυϊκές συσπάσεις που συχνά οδηγούν στον θάνατο του ξενιστή

Ικανότητα εισβολής ονομάζεται η δυνατότητα ενός πα-θογόνου να αναπτύσσεται σε ξενιστικούς ιστούς και να φθά-νει σε τόσο μεγάλους αριθμούς ώστε να αναστέλλει μία ή περισσότερες λειτουργίες του ξενιστή Η ικανότητα εισβολής επιτρέπει σε έναν μικροοργανισμό να είναι νοσογόνος ακό-μα κι όταν δεν παράγει τοξίνες Επί παραδείγματι ο σημα-ντικότερος παράγοντας μολυσματικότητας του Streptococcus pneumoniae είναι το γεγονός ότι διαθέτει μια πολυσακχαρι-τική κάψα που τον προστατεύει από τη φαγοκυττάρωση (βλ Τμήμα 216Oslash f Τμήμα 222 και Εικόνα 225) εξουδετερώ-νοντας έτσι έναν από τους κυριότερους αμυντικούς μηχανι-σμούς των ξενιστών έναντι της διείσδυσης παθογόνων Τα συγκεκριμένα στελέχη του S pneumoniae μπορούν να προ-καλέσουν εκτεταμένες βλάβες στον ξενιστή λόγω της με-γάλης ικανότητας εισβολής που τα χαρακτηρίζει αναπτύσ-σονται σε τεράστιους αριθμούς στον πνευμονικό ιστό όπου επάγουν ξενιστικές αντιδράσεις οι οποίες καταλήγουν στην εκδήλωση πνευμονίας (f Τμήμα 262) Αντίθετα τα στε-λέχη χωρίς κάψα δεσμεύονται γρήγορα και αποτελεσματικά από τον ξενιστή και καταστρέφονται από τα φαγοκύτταρα

Τα Clostridium tetani και Streptococcus pneumoniae συνιστούν χαρακτηριστικά παραδείγματα ακραίας τοξικό-τητας και ακραίας ικανότητας εισβολής αντιστοίχως Τα πε-ρισσότερα επιτυχή παθογόνα πάντως κατατάσσονται κάπου ενδιάμεσα όσον αφορά αυτές τις δύο ιδιότητες χρησιμοποι-ώντας και τους δύο μηχανισμούς (τοξίνες και εισβολή) για να προκαλέσουν νόσο

Μολυσματικότητα του γένους Salmonella

Τα είδη του γένους Salmonella χρησιμοποιούν έναν συνδυ-ασμό τοξινών εισβολής και άλλων μολυσματικών παραγό-ντων κατά την παθογονική δράση τους Αρχικά η Salmonel-la παράγει τρεις τουλάχιστον τοξίνες που συμβάλλουν στη μολυσματικότητά της την εντεροτοξίνη (Πίνακας 214) την ενδοτοξίνη (f Τμήμα 49 και Εικόνα 435) και την κυττα-ροτοξίνη Η κυτταροτοξίνη αναστέλλει την πρωτεϊνοσύνθε-ση στα κύτταρα του ξενιστή και αποτρέπει τη διαφυγή του ενδοκυτταρικού Ca2+ από αυτά Επίσης στην προσβολή συμ-μετέχουν διάφοροι παράγοντες μολυσματικότητας Παράγο-

ντες προσκόλλησης είναι το πολυσακχαριτικό αντιγόνο Ο της κυτταρικής επιφάνειας και το αντιγόνο Η των μαστιγί-ων ενώ ενισχυτικό ρόλο μπορεί να παίξουν και οι κροσσοί της κυτταρικής επιφάνειας Ο πολυσακχαρίτης Vi της κά-ψας αναστέλλει τόσο τη δράση του συμπληρώματος όσο και την αντιγονικά διαμεσολαβούμενη θανάτωση των κυττάρων Salmonella (f Τμήμα 2210) Τα γονίδια inv στα είδη του γένους Salmonella κωδικεύουν τουλάχιστον είκοσι πρωτεΐ-νες που συμμετέχουν στη διαδικασία προσβολής Για παρά-δειγμα το invΗ κωδικεύει μια επιφανειακή πρωτεΐνη προ-σκόλλησης ενώ τα invC invG και invI κωδικεύουν πρωτε-ΐνες που συμμετέχουν στη συναρμολόγηση ενός εξειδικευ-μένου επιφανειακού προσαρτήματος που ονομάζεται βελό-νη (needle) ή ενεσίσωμα (injectisome) [Βλ Παράρτημα 3 ΣτΕΕ 5]

Η ευκολία με την οποία όρισμένα είδη Salmonella προ-καλούν λοιμώξεις έγκειται στο γεγονός ότι παρασιτούν και πολλαπλασιάζονται ενδοκυτταρικά όχι μόνο σε κύτταρα του εντερικού τοιχώματος αλλά ακόμη και στα μακροφάγα μια ομάδα λευκοκυττάρων που υπό φυσιολογικές συνθήκες φα-γοκυτταρώνουν βακτήρια (f Τμήμα 222) Ένας από τους τρόπους δράσης των φαγοκυττάρων είναι η παραγωγή ειδι-κών τοξικών ενώσεων του οξυγόνου τα οποία όμως η Sal-monella εξουδετερώνει με το προϊόν του γονιδίου oxyR Επί-σης τα μακροφάγα παράγουν ειδικά αμυντικά μόρια τις ντε-φενσίνες που κι αυτά όμως εξουδετερώνονται από τη Salmo-nella με τα προϊόντα των γονιδίων phoP και phoQ Η Sal-monella επομένως διαθέτει γονίδια (oxy και pho) που της επιτρέπουν να γίνει ενδοκυτταρικό παράσιτο καθώς τα προ-ϊόντα αυτών των γονιδίων εξουδετερώνουν τους αμυντικούς μηχανισμούς του ξενιστή που θα περιόριζαν την ενδοκυττα-ρική της ανάπτυξη Επίσης ορισμένοι παράγοντες μολυσμα-τικότητας οι οποίοι συμβάλλουν στην αντοχή και τη διασπο-ρά των περισσότερων παθογόνων στελεχών της Salmonella είναι πλασμιδιακής προέλευσης Τέλος για να αποθηκεύσει τον αναπτυξιακά πολύτιμο σίδηρο η Salmonella παράγει ειδικές σιδηροχηλικές πρωτεΐνες τους σιδηροφορείς (f Τμήμα 51 και Τμήμα 217) Βλέπουμε δηλαδή ότι η Salmo-nella και ενδεχομένως τα περισσότερα παθογόνα διαθέτουν αρκετούς παράγοντες αύξησης της μολυσματικότητάς τους που συμβάλλουν στην εκδήλωση νόσου Οι διάφοροι γνω-στοί παράγοντες μολυσματικότητας της Salmonella παρατί-θενται στην Εικόνα 2116

218 Έλεγχος εννοιών

Η μολυσματικότητα ενός παθογόνου καθορίζεται από την ικανότη-τα εισβολής την τοξικότητα και μερικούς άλλους παράγοντες του παθογόνου Στα περισσότερα παθογόνα η μολυσματικότητα καθο-ρίζεται από πολλούς παράγοντες Εξασθένηση ενός παθογόνου εί-ναι η απώλεια μολυσματικότητας

Σε τι διαφέρουν η τοξικότητα από την ικανότητα εισβολής Εξηγήστε με ποιον τρόπο μπορεί να επέλθει εξασθένηση ενός

παθογόνου οργανισμού Αναλύστε τον ρόλο των εξασθενημέ-νων μικροοργανισμών στην παραγωγή εμβολίων

218 ΜΟΛΥΣΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑ 851

852Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

ΙII ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΜΟΛΥΣΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΚΑΙ ΤΟξΙΝΕΣ

Η παθογονικότητα των μικροοργανισμών ευνοείται σημαντι-κά από τοξίνες και εξωκυτταρικούς παράγοντες μολυσματι-κότητας που οι ίδιοι οι μικροοργανισμοί παράγουν και απε-λευθερώνουν Αν και οι πρωτεΐνες αυτές εμφανίζουν μεγάλη ποικιλία και παράγονται από πολλά και διάφορα παθογόνα πολλές έχουν κοινά μοριακά χαρακτηριστικά και παρόμοιους

μηχανισμούς δράσης Σε αυτή την ενότητα θα εξετάσουμε ορισμένα χαρακτηριστικά παραδείγματα τοξινών και παρα-γόντων μολυσματικότητας σε επίπεδο μηχανισμού δράσης

219 Παράγοντες μολυσματικότητας

Ορισμένες εξωκυτταρικές πρωτεΐνες που παράγονται από πα-θογόνα συντελούν στην ενίσχυση και διατήρηση των νόσων Αυτές οι πρωτεΐνες ονομάζονται παράγοντες μολυσματικότη-

ΠΙΝΑΚΑΣ 214 εξωτοξίνεςκαιεξωκυτταρικοίπαράγοντεςμολυσματικότηταςπου προέρχονταιαπόπαθογόνουςμικροοργανισμούςτουανθρώπου

Οργανισμός Νόσος Τοξίνη ή παράγονταςα Δράση

Bacillus anthracis Άνθρακας θανατηφόροςπαράγοντας(θπ) ΤοπAείναιοπαράγονταςβπουσυνδέεται παράγονταςοιδήματος(πο) στοκύτταροοποπροκαλείοίδημα προστατευτικόαντιγόνο(πA)(αβ) οθππροκαλείκυτταρικόθάνατο Bacillus cereus Τροφικήδηλητηρίαση εντεροτοξίνη() προκαλείαπώλειαυγρώναπόταεντερικάκύτταρα Bordetella pertussis κοκκύτης Τοξίνητουκοκκύτη(αβ) Σταματάτημεταγωγήσήματοςμέσωτηςπρωτεΐ- νηςGεπιφέρεικυτταρικόθάνατο Clostridium botulinum αλλαντίαση νευροτοξίνη(αβ) μυϊκήπαράλυση(βλεικόνα2119) Clostridium tetani Τέτανος νευροτοξίνη(αβ) Σπαστικήπαράλυση(βλεικόνα2120) Clostridium perfringens αεριογόνοςγάγγραινα Τοξίνηα(κΤ) αιμόλυση(λεκιθινάσηβλεικόνα2117β) τροφικήδηλητηρίαση Τοξίνηβ(κΤ) αιμόλυση Τοξίνηγ(κΤ) αιμόλυση Τοξίνηδ(κΤ) αιμόλυση(καρδιοτοξίνη) Τοξίνηκ(ε) κολλαγενάση Τοξίνηλ(ε) πρωτεάση εντεροτοξίνη(κT) μεταβάλλειτηδιαπερατότητατουεντερικού επιθηλίου Corynebacterium diphtheriae διφθερίτιδα Τοξίνητηςδιφθερίτιδας(αβ) αναστέλλειτηνπρωτεϊνοσύνθεσηστουςευκα- ρυώτες(εικόνα2118) Escherichia coli(μόνοτα Γαστρεντερίτιδα εντεροτοξίνη(αβ) επάγειαπώλειαυγρώναπόταεντερικάκύτταρα εντεροπαθογόναστελέχη) Pseudomonas aeruginosa μολύνσειςαπό εξωτοξίνηα(αβ) αναστέλλειτηνπρωτεϊνοσύνθεση P aeruginosa είδη Salmonella Σαλμονέλλωσητυφο- εντεροτοξίνη(αβ) αναστέλλειτηνπρωτεϊνοσύνθεσηκαιπροκαλεί ειδήςπυρετόςπαρα- λύσητωνξενιστικώνκυττάρων τυφοειδήςπυρετός κυτταροτοξίνη(κΤ) επάγειαπώλειαυγρώναπόταεντερικάκύτταρα Shigella dysenteriae βακτηριακήδυσεντερία Σιγκατοξίνη(αβ) αναστέλλειτηνπρωτεϊνοσύνθεση Staphylococcus aureus πυρετογόνεςμολύνσεις Τοξίνηα(κΤ) αιμόλυση (εξανθήματακλπ) Τοξίνησυνδρόμουτοξικής διασυστηματικήκαταπληξία λοιμώξειςτουανα- καταπληξίας(υα) πνευστικούτροφική αποφολιδωτικέςτοξίνεςα απολέπισηδέρματοςκαταπληξία δηλητηρίασησύνδρομο καιβ(υα) τοξικήςκαταπληξίας λευκοσιδίνη(κΤ) καταστρέφειλευκοκύτταρα τοξικήεπιδερμική Τοξίνηβ(κΤ) αιμόλυση νεκρόλυση Τοξίνηγ(κΤ) θανατώνεικύτταρα Τοξίνηδ(κΤ) αιμόλυσηλευκόλυση εντεροτοξίνηαβCD προκαλείεμετούςδιάρροιακαταπληξία καιε(υα) Ένζυμοπήξηςαίματος(ε) επάγειθρόμβωσητουινώδους Streptococcus pyogenes πυρετογόνεςμολύνσεις Στρεπτολυσίνηο(κΤ) αιμόλυση αμυγδαλίτιδαοστρακιά ΣτρεπτολυσίνηS(κΤ) αιμόλυση(βλεικόνα2117) ερυθρογόνοςτοξίνη(υα) προκαλείτοεξάνθηματηςοστρακιάς Στρεπτοκινάση(ε) διασπάτουςθρόμβουςτουινώδους υαλουρονιδάση(ε) διασπάτουαλουρονικόοξύστονσυνδετικόιστό Vibrio cholerae Χολέρα εντεροτοξίνη(αβ) επάγειαπώλειαυγρώναπότα εντερικάκύτταρα(εικόνα2121)

ααβτοξίνηα-βKTκυτταρολυτικήτοξίνηεενζυμικόςπαράγονταςμολυσματικότηταςυαυπεραντιγονικήτοξίνηαταξινόμητοςπαράγοντας

τας Οι περισσότεροι τέτοιοι παράγοντες είναι ένζυμα που βο-ηθούν τα παθογόνα να δημιουργήσουν αποικίες και να ανα-πτυχθούν Επί παραδείγματι οι στρεπτόκοκκοι οι σταφυλό-κοκκοι και ορισμένα είδη του γένους Clostridium παράγουν το ένζυμο υαλουρονιδάση (Πίνακας 214) Η υαλουρονιδάση ευνοεί τη διασπορά των μικροοργανισμών στους διάφορους ιστούς καθώς διασπά το υαλουρονικό οξύ έναν πολυσακχα-ρίτη που λειτουργεί ως στερεωτικό υλικό στον χώρο μεταξύ των κυττάρων Η παραγωγή της υαλουρονιδάσης επιτρέπει τη διασπορά των παθογόνων μικροοργανισμών από την αρ-χική θέση προσβολής στους διάφορους ιστούς του ξενιστή Οι στρεπτόκοκκοι και οι σταφυλόκοκκοι παράγουν επίσης ευρύτατη ποικιλία πρωτεασών νουκλεασών και λιπασών που χρησιμεύουν στον αποπολυμερισμό των πρωτεϊνών των νουκλεϊκών οξέων και των λιπιδίων του ξενιστή Τα είδη του Clostridium που προκαλούν την αεριογόνο γάγγραινα παρά-γουν επιπλέον το ένζυμο κολλαγονάση γνωστή και ως τοξί-νη κ (Πίνακας 214) η οποία αποικοδομεί το υποστηρικτικό δίκτυο των ιστών που αποτελείται από κολλαγόνο επιτρέπο-ντας τη διασπορά του παθογόνου στους ιστούς του ξενιστή

Ινώδες θρόμβοι και μολυσματικότητα

Στις περισσότερες περιπτώσεις η εισβολή ενός μικροβιακού παθογόνου στον ξενιστή αντιμετωπίζεται άμεσα με τον σχη-ματισμό θρόμβων ινώδους Ο μηχανισμός της θρόμβωσης ενεργοποιείται από τον τραυματισμό του ιστού και έχει ως αποτέλεσμα την απομόνωση του παθογόνου και τον περιορι-σμό της λοίμωξης σε μια μικρή περιοχή του σώματος Ορι-σμένοι οργανισμοί έχουν την ικανότητα να παράγουν ινωδο-λυτικά ένζυμα που διασπούν τους θρόμβους επιτρέποντας

έτσι την περαιτέρω διασπορά της λοίμωξης Μια τέτοια ινω-δολυτική ουσία γνωστή ως στρεπτοκινάση παράγεται από τον Streptococcus pyogenes (Πίνακας 214)

Άλλοι οργανισμοί όμως μπορούν να παράγουν ένζυμα που ευνοούν τον σχηματισμό θρόμβων ινώδουςOslash έτσι αδυνα-τούν μεν να εξαπλωθούν αλλά διασφαλίζουν την προστασία τους από το ανοσοποιητικό σύστημα του ξενιστή Το καλύ-τερα μελετημένο ένζυμο που προκαλεί θρόμβους ινώδους εί-ναι το ένζυμο πήξης του αίματος (Πίνακας 214) που παράγε-ται από το παθογόνο Staphylococcus aureus Το ένζυμο αυτό προκαλεί την εναπόθεση ινώδους πάνω στους μικροβιακούς κόκκους παρέχοντάς τους κάλυμμα προστασίας από τις επι-θέσεις των κυττάρων του ξενιστή Το πλέγμα ινώδους που παράγεται από τη δράση του ενζύμου πήξης του αίματος εί-ναι μάλλον η αιτία για την εξαιρετικά εντοπισμένη φύση πολ-λών σταφυλοκοκκικών λοιμώξεων όπως πχ οι δοθιήνες και οι φλύκταινες (f Εικόνα 2623)

219 Έλεγχος εννοιών

Οι παθογόνοι μικροοργανισμοί παράγουν μια ποικιλία ενζύμων που αυξάνουν τη μολυσματικότητά τους άλλοτε διασπώντας τους ιστούς του ξενιστή και άλλοτε μεταβάλλοντας το περιβάλλον τους προκειμένου να εξασφαλίσουν θρεπτικές ουσίες Σε άλλες περι-πτώσεις οι παράγοντες μολυσματικότητας που εκκρίνονται από τα παθογόνα παρέχουν προστασία από την επαφή με τους φυσιο-λογικούς μηχανισμούς άμυνας του ξενιστή Όλοι αυτοί οι παράγο-ντες αποσκοπούν στο να ενισχύσουν τον αποικισμό και την ανά-πτυξη των παθογόνων

Τι πλεονέκτημα παρέχει στο παθογόνο η παραγωγή ενζύμων που πέπτουν τα δομικά στοιχεία των ξενιστικών ιστών

Κροσσοί τύπου 1(προσκόλληση)

Ενδοτοξίνη στολιποπολυσακχαριτικόστρώmicroα (πυρετός)

Πλασmicroίδιοmicroολυσmicroατικότητας

Αντιγόνο Ο(αναστέλλει τηφαγοκυτταρικήθανάτωση)

Κυτταροτοξίνη(αναστέλλει τησύνθεση πρωτεϊνών στακύτταρα του ξενιστήmiddotείσοδος ασβεστίουστο ξενιστικό κύτταροmiddotπροσκόλληση)

Μαστίγιο(αυτοκινησία)Αντιγόνο Η(προσκόλλησηmiddotαναστολή φαγοκυτταρικήςθανάτωσης)

Εντεροτοξίνη (διάρροια)

Επιφανειακάπροσαρτήmicroατα πουκωδικεύονται απόγονίδια invπροσκόλληση

Σιδηροφορείς

Αντιφαγοκυτταρικέςπρωτεΐνες πουκωδικεύονται απότο γονίδιο oxyR

Αντιγόνο τηςκάψας Vimiddotαναστέλλει τηνπρόσδεση τουσυmicroπληρώmicroατοςτου microαστιγίου

Εικόνα 2116 παράγοντες πουαυξάνουν τη μολυσματικότητα τηςSalmonella παρουσιάζονται εκείνατα δομικά στοιχεία που γνωρίζουμεότιείναιπαθογονικώςσημαντικάΤαπρωτεϊνικάπροϊόντατουγονιδιακούσυστήματοςphoδενέχουνταυτοποι-ηθείαλλάείναιγνωστόότιεξουδε-τερώνουντιςεπιπτώσειςτωνλιποδια-σπαστικώνντεφενσινώνπουπαράγουνταμακροφάγα

219 ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΜΟΛΥΣΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑΣ 853

854Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

Η δράση του ενζύμου πήξης του αίματος βοηθά ή εμποδίζει τη βακτηριακή ανάπτυξη και με ποιον τρόπο Δώστε συγκεκριμέ-να παραδείγματα

2110 Εξωτοξίνες

Οι εξωτοξίνες είναι πρωτεΐνες που απελευθερώνονται στον εξωκυτταρικό χώρο κατά την ανάπτυξη του οργανισμού Αυ-τές οι τοξίνες είναι δυνατόν να διασπαρούν σε μεγάλες απο-στάσεις μέσα στο σώμα και να προκαλέσουν βλάβες σε πε-ριοχές πολύ μακριά από την αρχική εστία της λοίμωξης Ο Πίνακας 214 συνοψίζει τις ιδιότητες και τη δράση μερικών από τις γνωστότερες εξωτοξίνες καθώς και ορισμένων άλ-λων εξωκυτταρικών παραγόντων μολυσματικότητας

Οι περισσότερες εξωτοξίνες ανήκουν σε μία από τις τρεις ακόλουθες κατηγορίες τις κυτταρολυτικές τοξίνες τις τοξίνες Α-Β και τις υπεραντιγονικές τοξίνες Οι κυτταρολυτι-κές τοξίνες είναι ένζυμα που επιτίθενται σε κάποιο δομικό συστατικό των κυττάρων και προκαλούν λύση Οι τοξίνες Α-Β αποτελούνται από δύο ομοιοπολικά συνδεδεμένες υπομο-νάδες Α και Β Η μία από αυτές η Β συνδέεται σε κάποιον επιφανειακό υποδοχέα των ξενιστικών κυττάρων και επιτρέ-πει τη μεταφορά της Α στο εσωτερικό του κυττάρου όπου αυτή επιφέρει διάφορες βλάβες Τα υπεραντιγόνα είναι τοξί-νες που διεγείρουν μεγάλο αριθμό κυττάρων του ανοσοποι-ητικού συστήματος του ξενιστή προκαλώντας εκτεταμένες φλεγμονώδεις αποκρίσεις (f Τμήμα 2214)

Κυτταρολυτικές τοξίνες

Πολλά παθογόνα παράγουν πρωτεΐνες που δρουν στην κυτ-ταροπλασματική μεμβράνη προκαλώντας λύση άρα και θά-νατο των ζωικών κυττάρων Οι τοξίνες αυτές ονομάζονται επίσης αιμολυσίνες διότι η δράση τους παρατηρείται πολύ εύκολα στα ερυθρά αιμοσφαίρια (Πίνακας 214) Οι επιδρά-σεις τους ωστόσο δεν περιορίζονται μόνο στα ερυθροκύτ-ταρα αλλά αφορούν και πολλά άλλα κύτταρα του ξενιστή Η παραγωγή αιμολυσινών διαπιστώνεται εύκολα στο εργα-στήριο με γραμμική επίστρωση του οργανισμού σε τρυβλίο

άγαρ-αίματος Η αιμολυσίνη απελευθερώνεται κατά την ανά-πτυξη των αποικιών και λύει τα περιβάλλοντα ερυθροκύττα-ρα δημιουργώντας έτσι ζώνες αιμόλυσης (Εικόνα 2117α) Ορισμένες αιμολυσίνες επιτίθενται στα φωσφολιπίδια της κυτταροπλασματικής μεμβράνης των ξενιστικών κυττάρων Συνηθέστερο υπόστρωμα των αιμολυσινών είναι το φωσφο-λιπίδιο λεκιθίνη (φωσφατιδυλοχολίνη) και γιrsquo αυτό τα συγκε-κριμένα ένζυμα ονομάζονται λεκιθινάσες ή φωσφολιπάσες (Εικόνα 2117β) Χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι η τοξίνη α του Clostridium perfringens μια λεκιθινάση που διασπά τα μεμβρανικά λιπίδια και προκαλεί κυτταρική λύση (Πίνακας 214) Επειδή τα φωσφολιπίδια είναι συστατικά των κυττα-ρικών μεμβρανών όλων των οργανισμών μερικές φορές οι φωσφολιπάσες λύουν την κυτταροπλασματική μεμβράνη όχι μόνο των ξενιστικών αλλά και των βακτηριακών κυττάρων Υπάρχουν ωστόσο αιμολυσίνες που δεν είναι φωσφολιπάσες Για παράδειγμα η στρεπτολυσίνη Ο την οποία παράγουν οι στρεπτόκοκκοι επιδρά στις στερόλες της κυτταροπλασματι-κής μεμβράνης Οι λευκοσιδίνες (Πίνακας 214) είναι λυτικοί παράγοντες που λύουν επιλεκτικά τη μεμβράνη των λευκών αιμοσφαιρίων γεγονός που μπορεί να προκαλέσει μείωση της αντίστασης του ξενιστή (f Τμήμα 221)

Τοξίνη της διφθερίτιδας

Όπως θα δούμε εκτενέστερα στο Τμήμα 263 η τοξίνη της διφθερίτιδας παράγεται από το Corynebacterium diphtheriae και αποτελεί σημαντικό παράγοντα παθογένεσης για τη νόσο της διφθερίτιδας Τα ποντίκια και οι αρουραίοι είναι σχετι-κά ανθεκτικοί οργανισμοί στην τοξίνη της διφθερίτιδας αλ-λά οι άνθρωποι τα κουνέλια και τα πτηνά έχουν μεγάλη ευ-αισθησία καθώς ένα και μόνο μόριο της τοξίνης μπορεί να προκαλέσει στα είδη αυτά κυτταρική λύση Η τοξίνη της δι-φθερίτιδας που εκκρίνεται από τα κύτταρα του C diphtheri-ae ανήκει στην κατηγορία των τοξινών Α-Β και το πολυπε-πτίδιό της έχει μοριακό βάρος (ΜΒ) 62000 Η υπομονάδα Β δεσμεύεται εξειδικευμένα σε έναν υποδοχέα της κυτταρο-πλασματικής μεμβράνης του ξενιστικού κυττάρου (Εικόνα 2118) Μετά τη δέσμευση οι υπομονάδες Α και Β αλληλε-πιδρούν πρωτεολυτικά μεταξύ τους με τελικό αποτέλεσμα την είσοδο της υπομονάδας Α (που έχει ΜΒ 21000) στο κυτ-

(α) (β)

T D

Bro

ck

Leon

J L

eBea

u

Εικόνα 2117 (α)ΖώνεςαιμόλυσηςγύρωαπόαποικίεςStreptococcus pyogenesπουανα-πτύσσονταισετρυβλίοάγαρ-αίματος(β)δρά-σητηςλεκιθινάσηςμιαςφωσφολιπάσηςγύ-ρωαπόαποικίεςClostridium perfringensπουαναπτύσσονται σεκαλλιεργητικόμέσοαγαρό-ζηςεμπλουτισμένομεκρόκοαυγού(πηγήλεκι-θίνης)ηλεκιθινάσηδιασπάτιςμεμβράνεςτωνερυθροκυττάρωνδημιουργώνταςτιςδιαυγείςζώνεςπουφαίνονταιστηφωτογραφία

ταρόπλασμα του ξενιστικού κυττάρου Εκεί η υπομονάδα Α παρεμποδίζει τη μεταφορά αμινοξέων από το tRNA στην αυξανόμενη πολυπεπτιδική αλυσίδα με αποτέλεσμα να ανα-στέλλεται η διαδικασία της πρωτεϊνοσύνθεσης Πιο συγκε-κριμένα η τοξίνη αδρανοποιεί τον παράγοντα επιμήκυνσης 2 (μια πρωτεΐνη που συμμετέχει στην επιμήκυνση της πολυ-πεπτιδικής αλυσίδας) καταλύοντας τη σύνδεση ενός μορίου ριβόζης στη διφωσφορική αδενοσίνη (ADP) από το NAD+ Μετά την προσθήκη της ριβόζης στο μόριο του ADP η δρα-στικότητα του παράγοντα επιμήκυνσης 2 μειώνεται θεαμα-τικά και η πρωτεϊνοσύνθεση αναστέλλεται

Η τοξίνη της διφθερίτιδας σχηματίζεται μόνον από στε-λέχη του C diphtheriae που προσβάλλονται λυσιγονικά από τον βακτηριοφάγο β ο οποίος μεταφέρει το γονίδιο για την παραγωγή της τοξίνης Έτσι ένα μη τοξινοπαραγωγικό (άρα μη παθογόνο) στέλεχος του C diphtheriae μπορεί να μετα-τραπεί σε παθογονικό αν μολυνθεί με τον φάγο β Η διαδικα-σία αυτή ονομάζεται μετατροπή φάγου (f Τμήμα 107)

Ένας άλλος παράγοντας που επηρεάζει την παραγωγή της τοξίνης της διφθερίτιδας είναι η ύπαρξη διαθέσιμου σι-δήρου Όταν το καλλιεργητικό μέσο περιέχει ποσότητες σι-δήρου που επαρκούν για την αύξηση του βακτηρίου η το-ξίνη δεν παράγεται Αν όμως η συγκέντρωση σιδήρου μειω-θεί σε περιοριστικά για την αύξηση του βακτηρίου επίπεδα τότε αρχίζει η παραγωγή της τοξίνης Ο σίδηρος δεσμεύεται από ειδικές ρυθμιστικές πρωτεΐνες του C diphtheriae συμ-μετέχοντας με τον τρόπο αυτό σε έναν μηχανισμό αρνητικού ελέγχου (f Τμήμα 85) Αυτή η σιδηροσυζευτική πρωτεΐ-νη συνδυάζεται κατόπιν με μια ρυθμιστική περιοχή του DNA

του φάγου β και παρεμποδίζει την έκφραση της τοξίνης της διφθερίτιδας Όταν η συγκέντρωση σιδήρου είναι χαμηλή η δράση της ρυθμιστικής πρωτεΐνης εξασθενεί με αποτέλεσμα να αρχίσει η σύνθεση της τοξίνης

Η εξωτοξίνη Α του Pseudomonas aeruginosa (Πίνακας 214) δρα κατά παρόμοιο τρόπο με την τοξίνη της διφθερίτι-δας αφού και αυτή τροποποιεί τον παράγοντα επιμήκυνσης 2 μέσω ριβοζυλίωσης του ADP

Τοξίνες του τετάνου και της αλλαντίασης

Αυτές οι τοξίνες παράγονται από τα υποχρεωτικώς αναερό-βια βακτήρια Clostridium tetani και Clostridium botulinum Υπό φυσιολογικές συνθήκες τα βακτήρια αυτά είναι εδαφό-βιοι οργανισμοί που ενίοτε προκαλούν ασθένειες στα ζώα (f Τμήματα 278 και 295) Το C botulinum σπανίως ανα-πτύσσεται άμεσα στο σώμαOslash συνηθέστερη εστία πολλαπλα-σιασμού του αλλά και τόπος παραγωγής της αλλαντοτοξί-νης είναι τα κακοδιατηρημένα τρόφιμα Στην αλλαντίαση ο θάνατος επέρχεται από αναπνευστική ανεπάρκεια λόγω πα-ράλυσης των αναπνευστικών μυών Το C tetani αναπτύσ-σεται σε βαθιές πληγές του σώματος που καθίστανται ανο-ξικές και παρrsquo ότι παραμένει στην αρχική εστία προσβολής και δεν διασπείρεται στο σώμα η τοξίνη την οποία παράγει μπορεί να εξαπλωθεί μέσω του νευρικού συστήματος και να προκαλέσει τέτανο δηλαδή σπαστική παράλυση που μπορεί επίσης να οδηγήσει στον θάνατο

Η τοξίνη της αλλαντίασης αποτελείται στην πραγματι-κότητα από μια ομάδα τοξινών Α-Β που συνιστούν τις πιο

2110 ΕξΩΤΟξΙΝΕΣ 855

A B

Κυτταρική microεmicroβράνη Κυτταρική microεmicroβράνη

B BA

A

AEFmdash2 EFmdash2

Πρωτεϊνοσύνθεση σε αναστολήΦυσιολογική πρωτεϊνοσύνθεση

Τοξίνη

Κλείδα

Αmicroινοξύ

Ριβόσωmicroα

(β)

t-RNA

(α)

EFmdash2

t-RNA

EFmdash2

Med

Ia T

uTo

rIal

M

edIa

Tu

TorI

al D

ipht

heri

aTo

xin

Εικόνα 2118 δράσητηςτοξίνηςτηςδιφθερίτιδαςτηνοποίαπαράγειτοCorynebacterium diphtheriae(α)υπόφυσιολογικέςσυνθήκεςοπαράγονταςεπι-μήκυνσης2(EF-2)συνδέεταιμετοριβόσωμακαιτοφέρνεισεεπαφήμεέναφορτισμένοtRNA(β)ητοξίνητηςδιφθερίτιδαςσυνδέεταιμετηνκυτταρικήμεμβράνηόπουδιασπάταιηυπομονάδααπουπροκύπτειαπότηδιάσπασηαυτήμεταφέρεταιστονενδοκυτταρικόχώροόπουκαταλύειτηνπροσθήκηρι-βοζυλιωμένουADPστονπαράγονταεπιμήκυνσης2(EF-2)οτροποποιημένοςπαράγονταςεπιμήκυνσης2δενμπορείπλέοννασυμμετάσχειστηνπροσθήκηαμινοξέωνστηναυξανόμενηπεπτιδικήαλυσίδαηδιαδικασίατηςπρωτεϊνοσύνθεσηςσταματάκαιεπέρχεταιθάνατοςτουκυττάρου

856Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

ισχυρές βιολογικές τοξίνες στη φύση Ένα χιλιοστογραμμά-ριο (mg) καθαρής αλλαντοτοξίνης αρκεί για να σκοτώσει πάνω από ένα εκατομμύριο ινδικά χοιρίδια Από τις επτά δι-αφορετικές αλλαντοτοξίνες που γνωρίζουμε δύο τουλάχι-στον κωδικεύονται από εξειδικευμένους λυσιγόνους βακτη-ριοφάγους του Clostridium botulinum Η κυριότερη τοξίνη είναι μια πρωτεΐνη με ΜΒ 150000 η οποία εύκολα σχηματί-ζει συμπλέγματα με άλλες μη τοξικές πρωτεΐνες του C bot-ulinum δημιουργώντας βιοενεργές τοξίνες με ΜΒ που αγγί-ζει το 106 Η τοξικότητά της οφείλεται στο ότι αυτή δεσμεύε-ται στις νευρομυϊκές συνάψεις (και συγκεκριμένα στις προ-συναπτικές μεμβράνες των απολήξεων των κινητικών νευ-ρώνων) όπου παρεμποδίζει την απελευθέρωση ακετυλοχο-λίνης Υπενθυμίζεται ότι η μετάδοση της νευρικής ώσης από τα νευρικά κύτταρα στα μυϊκά γίνεται μέσω της ακετυλοχο-λίνης η οποία δεσμεύεται σε ειδικούς υποδοχείς των μυϊκών κυττάρων Έτσι ένας μυς που έχει δηλητηριαστεί με αλλα-ντοτοξίνη αδυνατεί να προσλάβει το διεγερτικό σήμα (την ακετυλοχολίνη) άρα αδυνατεί να συσταλεί προκαλώντας γενικευμένη παράλυση (Εικόνα 2119)

Η τετανοτοξίνη είναι μια πρωτεΐνη με ΜΒ 150000 η οποία αποτελείται από συνδεδεμένα πολυπεπτίδια Α-Β Η τοξίνη μόλις έρθει σε επαφή με το νευρικό σύστημα μετα-φέρεται μέσω των κινητικών νευρώνων μέχρι τον νωτιαίο μυελό όπου συνδέεται εξειδικευμένα με γαγγλιοζιτικά λιπί-δια των αξονικών απολήξεων ορισμένων ανασταλτικών νευ-ρώνων του νωτιαίου μυελού Κατά τη φυσιολογική λειτουρ-

γία τους αυτοί οι διάμεσοι νευρώνες απελευθερώνουν κά-ποιον ανασταλτικό νευροδιαβιβαστή (συνήθως γλυκίνη) ο οποίος συνδέεται με ειδικούς υποδοχείς πάνω στη μεμβρά-νη του κινητικού νευρώνα και προκαλεί αποδιέγερση δη-λαδή άρση της διέγερσης του κινητικού νευρώνα Αυτός εί-ναι ο κυριότερος μηχανισμός για να σταματήσει η διέγερση ενός κινητικού νευρώνα και πρακτικά σημαίνει ότι η δρά-ση της γλυκίνης αναστέλλει την απελευθέρωση ακετυλοχο-λίνης στην τελική κινητική πλάκα και επομένως επιτρέπει τη χάλαση των μυών Η παρουσία όμως τετανοτοξίνης στον νωτιαίο μυελό εξουδετερώνει τη δράση των διάμεσων ανα-σταλτικών νευρώνων και επομένως διακόπτει την απελευθέ-ρωση και δράση της γλυκίνης επί των κινητικών νευρώνων Υπrsquo αυτές τις συνθήκες οι κινητικοί νευρώνες συνεχίζουν να παραμένουν σε κατάσταση διέγερσης εκφορτίζονται αστα-μάτητα και απελευθερώνουν συνεχώς ακετυλοχολίνη στη νευρομυϊκή σύναψη προκαλώντας συνεχείς και ανεξέλε-γκτες συστολές των αντίστοιχων μυών (Εικόνα 2120) Τε-λικό αποτέλεσμα είναι η σπαστική παράλυση δηλαδή μια κατάσταση κατά την οποία οι προσβεβλημένοι μύες βρίσκο-νται σε διαρκή συστολή Αν η προσβολή αφορά τους μυς του στόματος τότε ο παρατεταμένος σπασμός παραμορφώ-νει το στόμα προκαλώντας το φαινόμενο του τρισμού Αν η προσβολή συμβεί στους αναπνευστικούς μυς τότε μπορεί να επέλθει θάνατος από ασφυξία

Και οι δύο τοξίνες που μόλις εξετάσαμε εμποδίζουν την απελευθέρωση νευροδιαβιβαστών για τον έλεγχο των μυών

Φυσιολογικές συνθήκεςΗ ακετυλοχολίνη (A) προκαλείσυστολή των microυϊκών ινών

∆ιεγερτικό σήmicroααπό το κεντρικόνευρικό σύστηmicroα

Μυς

ΑλλαντίασηΗ αλλαντοτοξίνη εmicroποδίζει τηναπελευθέρωση της Α αναστέλλοντας έτσιτη microυϊκή συστολή

AA A

AAA

A AA

AAAAA

A

AA A

AA A

AA

A A

AAA

AAA AA

A AAA

A A A A A A A A AA A A A

(α) (β)

Εικόνα 2119 δράσητηςαλλαντοτοξίνηςηοποίαπαράγεταιαπότοClostridium botulinum (α)υπόφυσιολογικέςσυνθήκεςηδιέγερσηαπότοκεντρικόνευρικόσύστημακαταλήγειστηνευρομυϊκήσύναψηκαιέχειωςαποτέλεσματηναπελευθέρωσηακετυλοχολίνης(α)απότακυστίδιατωννευρικώναπολήξεωνστηντελικήκινητικήπλάκαΣτησυνέχειαηακετυλοχολίνησυνδέεταιμεειδικούςυποδοχείςστημεμβράνητουμυϊκούκυττάρουπροκαλώνταςσυστολήτουτελευταίου(β)ηαλλαντοτοξίνηδραστηντελικήκινητικήπλάκαπαρεμποδίζονταςτηναπελευθέρωσηακετυλοχολίνης(α)απότακυστίδιαlaquoκαταργώνταςraquoστηνπράξητηνευρικήδιέγερσηαποτέλεσματηςδράσηςαυτήςείναιημηαντιστρεπτήχάλασητουμυόςκαιτελικάημυϊκήπαράλυση(f

Τμήμα295)

Ωστόσο το τελικό αποτέλεσμα διαφέρει ανάλογα με το ποι-ος ακριβώς νευροδιαβιβαστής αναστέλλεται

2110 Έλεγχος εννοιών

Οι εξωτοξίνες τις οποίες παράγουν ορισμένοι μικροοργανισμοί εί-ναι οι ισχυρότερες βιολογικές τοξίνες που γνωρίζουμε Κάθε εξω-τοξίνη δρα σε εξειδικευμένα κύτταρα ή μόρια του ξενιστή επιφέ-ροντας βλάβες σε κάποια μείζονα (κυτταρική ή συστηματική) λει-τουργία του

Ποιες μείζονος σημασίας ιδιότητες είναι κοινές σε όλες τις εξωτοξίνες Σε όλες τις τοξίνες Α-Β

Είναι απαραίτητο να λάβει χώρα πολλαπλασιασμός των βακτη-ρίων και λοίμωξη προκειμένου να παραχθούν τοξίνες

2111 Εντεροτοξίνες

Οι εντεροτοξίνες είναι εξωτοξίνες που δρουν στο λεπτό έντερο και προκαλούν μαζική έκκριση υγρών στον εντερικό αυλό και κατά συνέπεια εμετό και διάρροια Εντεροτοξίνες

παράγουν πολλά βακτήρια όπως τα Staphylococcus aureus Clostridium perfringens και Bacillus cereus (που ευθύνονται συνήθως για τις τροφικές δηλητηριάσεις) αλλά και τα εντε-ροπαθογόνα Vibrio cholerae Escherichia coli και Salmonel-la enteritidis

Η τοξίνη της χολέρας

Η εντεροτοξίνη την οποία παράγει το Vibrio cholerae είναι ο αιτιολογικός παράγοντας της χολέρας και έχει μελετηθεί περισσότερο από οποιαδήποτε άλλη εντεροτοξίνη Η τοξί-νη της χολέρας ανήκει στις τοξίνες της κατηγορίας Α-Β (βλ Τμήμα 2110) και αποτελείται από μία υπομονάδα Α μορι-ακού βάρους 27200 και πέντε υπομονάδες Β καθεμιά από τις οποίες έχει ΜΒ 11600 (επομένως ολόκληρο το σύμπλεγ-μα της τοξίνης έχει ΜΒ 82200) Η υπομονάδα Β αποτελεί το τμήμα με το οποίο η τοξίνη δεσμεύεται εξειδικευμένα στον γαγγλιοζίτη GM1 που βρίσκεται στην κυτταροπλασματική μεμβράνη των κυττάρων του εντερικού επιθηλίου (Εικόνα 2121)Oslash ωστόσο η ίδια η υπομονάδα Β δεν προκαλεί κάποια μεταβολή στη διαπερατότητα της μεμβράνης Για την τοξι-κή δράση της τοξίνης της χολέρας υπεύθυνη είναι η υπομο-

AA

AA

A

AA A

AA

A AAA

AAA

A

AAA

A

AAAAAAAA

AAA

A

G

GGG

GGGGGGG

G

G

G G

G

G

G

GG G

G

GG

A A

A

A A

A

A

A

A

A AA A A A A A A A AA A A A

∆ιεγερτικά σήmicroατααπό το κεντρικόνευρικό σύστηmicroα

Ανασταλτικόςδιάmicroεσος νευρώνας

Αναστολή

Μυς

Φυσιολογικές συνθήκεςΗ γλυκίνη (G) που απελευθερώνεται από τουςανασταλτικούς διάmicroεσους νευρώνες σταmicroατάτην απελευθέρωση ακετυλοχολίνης (A)και επιφέρει χάλαση των microυών

ΤέτανοςΗ τετανοτοξίνη δεσmicroεύεται στουςανασταλτικούς διάmicroεσους νευρώνεςεmicroποδίζοντας την απελευθέρωση γλυκίνηςκαι τη χάλαση των microυών

(α) (β)

Τοξίνητουτετάνου

Εικόνα 2120 δράσητηςτετανοτοξίνηςτηνοποίαπαράγειτοClostridium tetani(α)υπόφυσιολογικέςσυνθήκεςηχάλασητωνμυώνοφείλεταιστηγλυ-κίνη(G)πουαπελευθερώνουνορισμένοιδιάμεσοιανασταλτικοίνευρώνεςηγλυκίνηαποδιεγείρειτουςκινητικούςνευρώνεςκάτιπουμετησειράτουση-μαίνειότιδιακόπτεταιηαπελευθέρωσηακετυλοχολίνης(α)στηνευρομυϊκήσύναψη(β)ητετανοτοξίνηδεσμεύεταισεδιάμεσουςανασταλτικούςνευρώνεςεμποδίζονταςτηναπελευθέρωσηγλυκίνηςαπότασυναπτικάκυστίδιαΈτσιδιακόπτεταιηροήανασταλτικώνσημάτωνπροςτουςκινητικούςνευρώνεςκαιηαπελευθέρωσηακετυλοχολίνηςστηνευρομυϊκήσύναψηείναισυνεχήςκαιαδιάκοπημεαποτέλεσμαναπροκαλείταιμηαντιστρεπτήσυστολήτωνμυώνκαισπαστικήπαράλυση(fΤμήμα278καιεικόνα2719)

2111 ΕΝΤΕΡΟΤΟξΙΝΕΣ 857

858Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

νάδα Α η οποία ενεργοποιεί το κυτταρικό ένζυμο αδενυλι-κή κυκλάση που με τη σειρά του μετατρέπει την τριφωσφο-ρική αδενοσίνη (ΑΤΡ) σε κυκλική μονοφωσφορική αδενοσί-νη (cAMP)

Όπως έχουμε ήδη δει στο Τμήμα 87 το κυκλικό ΑΜΡ είναι ένα ειδικό μόριο που συνδέει στα κύτταρα διάφο-ρους ρυθμιστικούς μηχανισμούς Στα θηλαστικά το κυκλι-κό ΑΜΡ συμμετέχει στον μηχανισμό δράσης αρκετών ορμο-

νών σε συναπτικές διαβιβάσεις του κεντρικού νευρικού συ-στήματος αλλά και στις φλεγμονώδεις και ανοσιακές αντι-δράσεις των ιστών συμπεριλαμβανομένων των αλλεργιών Όμως για να μπορέσει η υπομονάδα Α της τοξίνης της χολέ-ρας να ενεργοποιήσει την αδενυλική κυκλάση πρέπει πρώτα να ενεργοποιηθεί από ένα κυτταρικό ένζυμο που χρειάζεται NAD+ και ATP Κατά τη δράση της εντεροτοξίνης της χολέ-ρας τα αυξημένα επίπεδα κυκλικού ΑΜΡ προκαλούν ενερ-γητική έκκριση διττανθρακικών και ιόντων χλωρίου από τα επιθηλιακά κύτταρα προς τον εντερικό αυλό (Εικόνα 2121) Κατά την οξεία φάση της νόσου η απώλεια νερού στο λε-πτό έντερο υπερβαίνει τον ρυθμό απορρόφησής του στο πα-χύ έντερο με αποτέλεσμα τη μαζική καθαρή απώλεια νε-ρού Κατά κανόνα τα θύματα της χολέρας πεθαίνουν από ακραία αφυδάτωση Καλύτερη θεραπεία είναι η πρόσληψη από το στόμα μεγάλων ποσοτήτων από διαλύματα ηλεκτρο-λυτών προκειμένου να αναπληρωθούν τα απολεσθέντα υγρά και ιόντα

Η εντεροτοξίνη της χολέρας μπορεί να ενεργοποιήσει την αδενυλική κυκλάση σε μεγάλη ποικιλία κυττάρων και ιστών γιrsquo αυτό και οι παθολογικές εκδηλώσεις της τοξίνης αφορούν μάλλον την ειδική θέση όπου αυτή δεσμεύεται δη-λαδή τα κύτταρα του επιθηλίου του λεπτού εντέρου παρά την τοξική ενεργοποίηση της αδενυλικής κυκλάσης Πράγ-ματι η προσθήκη διαλύματος με απομονωμένες υπομονάδες Β (οι οποίες δεν διαθέτουν δραστικότητα αδενυλικής κυκλά-σης) στον αυλό του εντέρου μπορεί να εμποδίσει τη δράση της εντεροτοξίνης της χολέρας αρκεί να χορηγηθεί πριν την εκδήλωσή της Αυτό συμβαίνει διότι οι υπομονάδες Β κατα-λαμβάνουν τις ίδιες θέσεις δέσμευσης που χρησιμοποιούν και τα πλήρη μόρια (Α-Β) της τοξίνης στερώντας από τα τελευταία τη δυνατότητα δέσμευσης αλλά και δράσης κα-θώς μόνο τα πλήρη μόρια διαθέτουν δραστικότητα αδενυλι-κής κυκλάσης

Η εντεροτοξίνη της χολέρας κωδικεύεται από δύο γο-νίδια τα ctxA και ctxB Η έκφραση των εν λόγω γονιδίων ελέγχεται από έναν μηχανισμό θετικής ρύθμισης στον οποίο καθοριστικό ρόλο παίζει η πρωτεΐνη που κωδικεύει το γονί-διο toxR Το προϊόν του γονιδίου toxR είναι μια διαμεμβρα-νική πρωτεΐνη η οποία ελέγχει τόσο την παραγωγή της τοξί-νης όσο και άλλων σημαντικών παραγόντων μολυσματικό-

Εικόνα 2121 δράσητηςεντεροτοξίνηςτηςχολέρας(1)Φυσιολογικήδι-αδικασίακίνησηςτωνιόντωνστοέντεροκαιαποικισμόςτουεπιθηλίουαπότοVibrio choleraeακολουθούμενοςαπόδέσμευσητηςεντεροτοξίνηςμετουςγαγγλιοζίτεςGM1τωνκυττάρωντουξενιστή(2)ηδράσητηςτοξίνηςα-βέγκειταιστηνενσωμάτωσηστοκυτταρόπλασματωνξενιστικώνκυττάρωντηςυπομονάδαςαηοποίαενεργοποιείτηναδενυλικήκυκλάσηΤογεγονόςαυτόοδηγεί(3)στηδιακοπήτηςφυσιολογικήςροήςνa+προςταέσωκαι(4)στηναπώλειανερούπροςτοναυλόκαιτηνεμφάνισηδιάρροιαςηαντιμετώπισητηςχολέραςγίνεταιμεαναπλήρωσηιόντωνκαιενυδάτωσηηχρήσηαντιβι-οτικώνμπορείναπεριορίσειτηνανάπτυξητουV choleraeκαιναμειώσειτηδιάρκειατηςνόσουαλλάδενεπηρεάζεικαθόλουτηντοξίνηπουέχειήδηπαραχθεί

Κύτταρο GM1

Επιθήλιο

Τοξίνη του Vibrio cholerae

Κύτταρο του Vibrio cholerae

Ενεργοποίηση της επιθηλιακήςαδενυλικής κυκλάσης από τηντοξίνη της χολέρας

Τοξίνη τηςχολέρας

Αδενυλική κυκλάση

Αυλός

Αυλός

ATP κυκλικό AMP

Αίmicroα

Αίmicroα

Αίmicroα

Αυλός τουλεπτού εντέρου

Κύτταρο GM1Na+

Επιθηλιακά κύτταρα του εντέρου

Na+

Na+

Αναστολή microεταφοράς Na+ καθαρήροή Clndash προς τον αυλό

Clndash

Clndash

Μαζική microετακίνησηνερού προς τον αυλό

Φυσιολογική κίνηση ιόντων Na+ κινείται από τοναυλό προς το αίmicroαmiddot δεν υπάρχει καθαρή ροή Clndash

H2O

Αποικισmicroός καιπαραγωγή τοξινών

1

3

2

4

τητας του Vibrio cholerae (πχ πρωτεΐνες και τριχίδια της εξωτερικής μεμβράνης) που είναι απαραίτητοι για τον επι-τυχή αποικισμό του λεπτού εντέρου από το συγκεκριμένο εντεροπαθογόνο

Άλλες εντεροτοξίνες

Αρκετές εντεροτοξίνες που παράγονται από άλλα εντεροπα-θογόνα όπως είναι η Escherichia και η Salmonella δρουν παρόμοια με την τοξίνη της χολέρας Αυτό επιβεβαιώνεται από το ότι οι τοξίνες και των δύο βακτηρίων εξουδετερώνο-νται με τη χορήγηση αντισωμάτων κατά της εντεροτοξίνης της χολέρας γεγονός που υποδηλώνει ότι οι συγκεκριμένες τοξίνες έχουν παραπλήσια δομή Σε αυτό συνηγορεί και η ανάλυση της αλληλουχίας βάσεων στα γονίδια ctxA και ctxB τα οποία παρουσιάζουν ομολογία μεγαλύτερη του 75 με τα γονίδια που κωδικεύουν τη θερμοασταθή εντεροτοξίνη την οποία παράγουν τα εντεροπαθογόνα στελέχη της Escherich-ia και της Salmonella Ωστόσο υπάρχουν και εντεροτοξί-νες με διαφορετικό τρόπο δράσης τις οποίες παράγουν άλ-λα εντεροπαθογόνα των τροφίμων (Staphylococcus aureus Clostridium perfringens Bacillus cereus) Πχ η τοξίνη του Clostridium perfringens είναι μια κυτταροτοξίνη ενώ του Staphylococcus aureus μια υπεραντιγονική τοξίνη (Πίνακας 214) Τα υπεραντιγόνα έχουν έναν εντελώς διαφορετικό μη-χανισμό δράσηςOslash διεγείρουν μεγάλο αριθμό λεμφοκυττάρων προκαλώντας φλεγμονώδεις αντιδράσεις όχι μόνο τοπικά στο έντερο αλλά και διασυστηματικά σε όλο το σώμα (f Τμήμα 2214)

2111 Έλεγχος εννοιών

Οι εντεροτοξίνες είναι εξωτοξίνες που δρουν εξειδικευμένα στο λε-πτό έντερο προκαλώντας μεταβολές στη διαπερατότητα του εντε-ρικού επιθηλίου οι οποίες οδηγούν στην εμφάνιση διάρροιας Οι

εντεροτοξίνες διακρίνονται στις τοξίνες Α-Β στις κυτταροτοξίνες και στα υπεραντιγόνα

Ποια μείζονα χαρακτηριστικά είναι κοινά σε όλες τις εντεροτο-ξίνες Σε όλες τις εξωτοξίνες Α-Β

Πώς δρα η τοξίνη του Vibrio cholerae στο λεπτό έντερο Γιατί προκαλεί η τοξίνη αυτή μαζική απώλεια νερού

2112 Ενδοτοξίνες

Τα αρνητικά κατά Gram βακτήρια παράγουν λιποπολυσακ-χαρίτες για την εξωτερική στιβάδα του κυτταρικού τους τοι-χώματος (f Τμήμα 49) οι οποίοι σε πολλές περιπτώσεις είναι τοξικοί Οι πολυσακχαρίτες αυτοί ονομάζονται ενδο-τοξίνες διότι είναι σταθερά συνδεδεμένοι με το βακτηριακό κύτταρο και απελευθερώνονται σε μεγάλες ποσότητες μόνο αν συμβεί λύση του κυττάρου Οι ενδοτοξίνες έχουν μελε-τηθεί κυρίως στην περίπτωση των Escherichia Shigella και Salmonella Οι κυριότερες διαφορές μεταξύ εξωτοξινών και ενδοτοξινών παρατίθενται στον Πίνακα 215

Δομή και λειτουργία των ενδοτοξινών

Οι ενδοτοξίνες ασκούν ποικίλες επιδράσεις στη φυσιολο-γία Ο πυρετός είναι σχεδόν καθολικό σύμπτωμα της δρά-σης τους διότι οι τοξίνες αυτές διεγείρουν την απελευθέρω-ση ειδικών πρωτεϊνών από τα ξενιστικά κύτταρα οι οποίες ονομάζονται ενδογενή πυρετογόνα και επιδρούν στο θερμορ-ρυθμιστικό κέντρο του εγκεφάλου Επιπλέον οι ενδοτοξίνες προκαλούν διάρροια ταχεία μείωση του αριθμού των λεμ-φοκυττάρων και των αιμοπεταλίων και γενικευμένη φλεγ-μονή Μεγάλες ποσότητες ενδοτοξίνης μπορεί να επιφέρουν ακόμη και τον θάνατο κυρίως μέσω αιμορραγικής καταπλη-ξίας και ιστικής νέκρωσης Η τοξικότητα των ενδοτοξινών

2112 ΕΝΔΟΤΟξΙΝΕΣ 859

ΠΙΝΑΚΑΣ 215 Ιδιότητεςεξωτοξινώνκαιενδοτοξινών

Ιδιότητα Εξωτοξίνες Ενδοτοξίνες

Χημικέςιδιότητες πρωτεΐνεςπουεκκρίνονταιαπόορισμένα Σύμπλοκαλιποπολυσακχαριτών-λιποπρωτεϊνών(fεικόνα435) αρνητικάκατάGramβακτήριαενγένει ωςτμήματατηςεξωτερικήςμεμβράνηςτωναρνητικώνκατά θερμοασταθείς Gramβακτηρίωναπελευθερώνονταιμετηλύσητουκυττάρου πολύμεγάληθερμοσταθερότηταΤρόποςδράσης εξειδικευμένοςσυνήθωςδεσμεύονται μηειδικός σεειδικούςυποδοχείςήδομέςΣυμπτώματα είναικυτταροτοξίνεςεντεροτοξίνεςή πυρετόςδιάρροιαεμετός νευροτοξίνεςμεεξειδικευμένοτρόπο δράσηςσεκύτταραήιστούς Τοξικότητα Συχνάπολύμεγάληενίοτεθανατηφόρος μικρήσπάνιαθανατηφόροςανοσογονικότητα Ιδιαιτέρωςανοσοδιεγερτικέςδιεγείρουν Ήπιαανοσογόναηανοσοαπόκρισηείναι τηνπαραγωγήαντισωμάτων(αντιτοξινών) ανεπαρκήςγιατηνεξουδετέρωσητηςτοξίνηςδράσητοξοειδών ηαντιμετώπισητηςτοξίνηςμεφορμαλδεΰδη καμία καταστρέφειτηντοξικότητααλλάτα τοξοειδήπουπροκύπτουνεξακολουθούν ναέχουνανοσοδιεγερτικήδράσηπυρετογονία δενπροκαλούνπυρετόστονξενιστή πυρετογόνεςσυχνάπροκαλούνπυρετόστονξενιστή

860Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

πάντως είναι πολύ χαμηλότερη εκείνης των εξωτοξινών Στα ποντίκια επί παραδείγματι η ποσότητα ενδοτοξίνης που απαιτείται για να θανατωθεί το 50 ενός πληθυσμού πειρα-ματοζώων (δηλαδή η LD50) είναι κατά προσέγγιση 200-400 μg (μικρογραμμάρια) ανά άτομο ενώ η LD50 της αλλαντοτο-ξίνης είναι περίπου 25 pg (πικογραμμάρια) ανά άτομο δηλα-δή 10 εκατομμύρια φορές μικρότερη

Η γενική δομή των λιποπολυσακχαριτών (LPS) παρου-σιάζεται στην Εικόνα 435 Οι λιποπολυσακχαρίτες αποτε-λούνται από το λιπίδιο Α έναν κεντρικό πολυσακχαρίτη που περιέχει κετοδεοξυοκτονικό λίγα σάκχαρα με επτά άτομα άνθρακα (επτόζες) γλυκόζη γαλακτόζη Ν-ακετυλογλυκο-ζαμίνη και τον πολυσακχαρίτη Ο ένα ιδιαίτερα μεταβλητό πολυμερές που συνήθως περιέχει γαλακτόζη γλυκόζη ρα-μνόζη μαννόζη και ένα ή περισσότερα ασυνήθιστα διδεο-ξυ-σάκχαρα όπως αμπεκουόζη κολιτόζη παρατόζη ή τυβε-λόζη Τα σάκχαρα του πολυσακχαρίτη Ο σχηματίζουν αλυ-σίδες των τεσσάρων ή πέντε σακχάρων (συνήθως διακλαδι-σμένες) οι οποίες επαναλαμβάνονται αρκετές φορές για τον σχηματισμό του πλήρους μορίου (f Τμήμα 49) Το λιπί-διο Α αποτελείται από λιπαρά οξέα που συνδέονται με εστε-ρικούς δεσμούς στο μόριο της Ν-ακετυλογλυκοζαμίνης Συ-νηθέστερα τέτοια οξέα είναι το β-υδροξυμυριστικό το λαυ-ρικό (δαφνικό) το μυριστικό και το παλμιτικό (φοινικικό) Από τη μελέτη επιμέρους λιποπολυσακχαριτικών τμημάτων συνάγεται ότι το λιπίδιο ευθύνεται για την τοξικότητα και ο πολυσακχαρίτης για την υδατοδιαλυτότητα και την ανοσο-γονικότητα του συμπλόκου (f Τμήμα 223) Επίσης με-λέτες σε ζώα υποδεικνύουν ότι για τις in vivo τοξικές επι-δράσεις είναι απαραίτητο το λιπίδιο και ο πολυσακχαρίτης να συνυπάρχουν

Ανίχνευση ενδοτοξινών με τη μέθοδο Limulus

Επειδή οι ενδοτοξίνες έχουν πυρετογόνο δράση θα πρέπει τα διάφορα φάρμακα (πχ αντιβιοτικά ή σκευάσματα που χορηγούνται ενδοφλεβίως) να μην περιέχουν καθόλου εν-δοτοξίνες Για τον σκοπό αυτό έχει αναπτυχθεί μια ιδιαίτε-ρα ευαίσθητη μέθοδος ανίχνευσης ενδοτοξινών η οποία βα-σίζεται στη χρήση των αμοιβαδοκυττάρων Limulus polyphe-mus που παρασιτούν στις οπλές των αλόγων Η μέθοδος στη-ρίζεται στο γεγονός ότι οι ενδοτοξίνες προκαλούν εξειδικευ-μένα λύση αυτών των αμοιβαδοκυττάρων (Εικόνα 2122) Κατά τον εργαστηριακό έλεγχο αναμειγνύονται εκχυλίσμα-τα αμοιβαδοκύτταρων με το υπό έλεγχο διάλυμα Αν υπάρ-χει ενδοτοξίνη το εκχύλισμα των αμοιβαδοκυττάρων σχη-ματίζει πήγμα και καθιζάνει μεταβάλλοντας τη διαύγεια του διαλύματος Αυτή η αντίδραση μπορεί κατόπιν να ποσοτι-κοποιηθεί με τη χρήση φασματοφωτομέτρου Είναι εφικτή η εκτέλεση μετρήσιμης αντίδρασης με μόλις 10 pgml λιπο-πολυσακχαρίτη Η μέθοδος Limulus χρησιμοποιείται για την ανίχνευση απειροελάχιστων ποσοτήτων ενδοτοξίνης στους ορούς στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό στο πόσιμο νερό και σε όλα τα διαλύματα που χρησιμοποιούνται για την παρασκευή φαρμάκων και ενέσιμων σκευασμάτων

Επειδή η μέθοδος Limulus είναι πάρα πολύ ευαίσθητη χρειάζεται ιδιαίτερη προσοχή στην τήρηση μέτρων αποτρο-πής της μόλυνσης των εργαστηριακών οργάνων των διαλυ-μάτων και των αντιδραστηρίων από αρνητικά κατά Gram βακτήρια που υπάρχουν στο περιβάλλον του εργαστηρίου ή της κλινικής πχ στο απεσταγμένο νερό Ενδεχόμενη ανί-χνευση ενδοτοξινών με τη μέθοδο Limulus στο πλάσμα ή στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό συνιστά σοβαρή ένδειξη μόλυν-σης των συγκεκριμένων σωματικών υγρών με αρνητικά κα-τά Gram βακτήρια

2112 Έλεγχος εννοιών

Οι ενδοτοξίνες είναι λιποπολυσακχαρίτες προερχόμενοι από την εξωτερική στιβάδα των αρνητικών κατά Gram βακτηρίων Οι εν-δοτοξίνες απελευθερώνονται στο περιβάλλον με τη λύση του βα-κτηρικού κυττάρου προκαλώντας πυρετό και ορισμένες άλλες το-

(α)

(β)

A O

Tzi

anab

os a

nd R

D M

illha

mA

O T

zian

abos

and

R D

Mill

ham

Εικόνα 2122 μικροφωτογραφίεςαμοιβαδοκυττάρωνLimulus(α)Φυσι-ολογικάαμοιβαδοκύτταρα(β)αμοιβαδοκύτταραπουέχουνεκτεθείσεβα-κτηριακόλιποπολυσακχαρίτηηπαρουσίαλιποπολυσακχαρίτηπροκαλείαπο-κοκκίωσητωνκυττάρωνιδιότηταπουμπορείναχρησιμοποιηθείγιατηνανί-χνευσηλιποπολυσακχαριτώνσεκάποιουπόέλεγχοδιάλυμα

ξικές αντιδράσεις στον ξενιστή Κατά κανόνα οι ενδοτοξίνες είναι λιγότερο τοξικές από τις εξωτοξίνες

Γιατί δεν παράγουν ενδοτοξίνες τα θετικά κατά Gram βακτή-ρια

Γιατί είναι απαραίτητο να ελέγχονται τα διαλύματα των διαφό-ρων φαρμάκων ως προς την παρουσία ενδοτοξινών

ΙV ΓΕΝΙΚΟΙ ΜΗχΑΝΙΣΜΟΙ ΑΜΥΝΑΣ ΤΟΥ ξΕΝΙΣΤΗ

Οι εγγενείς laquoαμυντικοί μηχανισμοίraquo που είναι υπεύθυνοι για την καταστολή των παθογόνων μπορούν να χωριστούν σε δύο κατηγορίες στους μη ειδικούς ή γενικούς μηχανισμούς άμυνας που επιστρατεύονται έναντι μεγάλης ποικιλίας πα-θογόνων και στους ειδικούς αμυντικούς μηχανισμούς που χρησιμοποιούνται έναντι μεμονωμένων ειδών ή στελεχών παθογόνων Εδώ θα εξετάσουμε ορισμένους γενικούς αμυ-ντικούς μηχανισμούς που χρησιμοποιούνται για τον περιο-ρισμό των λοιμώξεων και τη διατήρηση της υγείας του ξε-νιστή ενώ στο επόμενο κεφάλαιο θα μελετήσουμε τους συ-γκεκριμένους μηχανισμούς άμυνας του ξενιστή έναντι μεμο-νωμένων παθογόνων δηλαδή την ανοσοαπόκριση

2113 Μη ειδική εγγενής αντίσταση στις

μολύνσεις

Η πρώτη γραμμή άμυνας του ξενιστή κατά των παθογόνων περιλαμβάνει μια σειρά φυσικών και χημικών φραγμών εγ-γενών στα περισσότερα ζώα οι οποίοι αντιδρούν με μη ει-δικό τρόπο στην εισβολή των παθογόνων Αυτοί οι γενικού χαρακτήρα μηχανισμοί εξουδετερώνουν όλα σχεδόν τα πα-θογόνα με τα οποία ερχόμαστε σε επαφή

Φυσική αντίσταση του ξενιστή

Η ικανότητα των παθογόνων να προκαλούν νόσο σε μεμο-νωμένα ζωικά είδη ποικίλλει σε πολύ μεγάλο βαθμό Για παράδειγμα η λύσσα εφόσον αρχίσει η εκδήλωση των συ-μπτωμάτων επιφέρει κατά κανόνα τον θάνατο σε οποιοδή-ποτε είδος θηλαστικού Βεβαίως ορισμένα είδη ζώων είναι πολύ πιο ευαίσθητα στη λύσσα από άλλα Τα ρακούν και τα κουνάβια πχ είναι εξαιρετικά ευαίσθητα στη μόλυνση από τον ιό της λύσσας σε αντίθεση με τα οπόσσουμ που σπανί-ως αρρωσταίνουν από την ασθένεια αυτή Ο άνθρακας μπο-ρεί να μολύνει πολλά είδη ζώων αλλά τα συμπτώματα που προκαλεί ποικίλλουν σημαντικά καθώς στον μεν άνθρω-πο εκδηλώνονται ως απλές φλύκταινες ενώ στις αγελάδες προκαλεί θανατηφόρο δηλητηρίαση του αίματος Αντίθετα ο πνευμονικός άνθρακας είναι θανατηφόρος για τον άνθρω-πο (f Τμήμα 2511) ενώ ιδιαίτερη σημασία έχει επίσης

το γεγονός ότι τα πουλιά είναι πλήρως ανθεκτικά στον άν-θρακα Επιπλέον οι ασθένειες των θερμόαιμων ζώων σπα-νίως μεταδίδονται στα ψυχρόαιμα (ποικιλόθερμα) ζώα και αντιστρόφως

Σε συγκεκριμένες συνθήκες συγγενικά είδη ή ακόμη και μέλη του ίδιου είδους ενδέχεται να παρουσιάζουν αρκε-τά διαφορετική ευαισθησία σε δεδομένο παθογόνο

Ηλικία στρες και δίαιτα

Η ηλικία είναι σημαντικός παράγοντας όσον αφορά την ευαι-σθησία έναντι μολυσματικών ασθενειών Τα λοιμώδη νοσή-ματα είναι πολύ πιο συχνά στα πολύ νεαρά και πολύ ηλικι-ωμένα άτομα Στα νεογέννητα πχ ο σχηματισμός της εντε-ρικής χλωρίδας γίνεται αρκετά γρήγορα αλλά η φυσιολογι-κή χλωρίδα του νεογέννητου δεν είναι ίδια με τη φυσιολο-γική χλωρίδα ενός ενήλικα Πριν τη δημιουργία της χλωρί-δας ενήλικα ιδιαίτερα τις πρώτες μέρες μετά τη γέννηση τα παθογόνα έχουν περισσότερες ευκαιρίες να εγκατασταθούν και να προκαλέσουν νόσο Έτσι η διάρροια που προκαλεί-ται από παθογονικά στελέχη της Escherichia coli (f Τμή-μα 297) ή του Pseudomonas aeruginosa εμφανίζεται πολύ συχνά σε νεογνά μικρότερα του ενός έτους Η νεογνική αλ-λαντίαση απαντά μόνο σε νεογνά πολύ μικρής ηλικίας επει-δή η φυσιολογική χλωρίδα που έχει δημιουργθεί στα μεγα-λύτερα παιδιά τα προφυλάσσει από εντερική λοίμωξη λόγω του Clostridium botulinum (f Τμήμα 295)

Σε άτομα μεγαλύτερα των 65 ετών τα λοιμώδη νοσήμα-τα εμφανίζονται πολύ συχνότερα απrsquo ότι σε νεότερους ενή-λικες Επί παραδείγματι οι ηλικιωμένοι είναι πολύ πιο ευ-αίσθητοι σε αναπνευστικές λοιμώξεις ιδιαίτερα στη γρίπ-πη (f Τμήμα 268) ίσως επειδή μειώνεται η αποτελεσμα-τικότητα της ανοσιακής τους απόκρισης στα παθογόνα του αναπνευστικού Επιπλέον διάφορες ανατομικές μεταβολές που συνοδεύουν το γήρας μπορεί να συμβάλλουν στην ανά-πτυξη λοιμώξεων Φερrsquo ειπείν η διόγκωση του προστάτη (συνηθισμένη πάθηση στους άνδρες άνω των 50 ετών) προ-καλεί συχνά μείωση της ροής των ούρων γεγονός που με τη σειρά του καθιστά ευκολότερο τον αποικισμό της ουροποιη-τικής οδού με παθογόνα (Εικόνα 2111) και αυξάνει τις σχε-τικές λοιμώξεις στους άνδρες μεγαλύτερης ηλικίας

Το στρες μπορεί να οδηγήσει σε προδιάθεση ενός ατό-μου που υπό φυσιολογικές συνθήκες θα ήταν υγιές στο να νοσήσει Σε σχετικές μελέτες με αρουραίους και ποντίκια η κόπωση η υπερπροσπάθεια η ελλειπής διατροφή η αφυδά-τωση και οι κλιματικές αλλαγές (όλα συνιστούν πηγές φυ-σιολογικού στρες) αυξάνουν όχι μόνο τον επιπολασμό αλλά και τη βαρύτητα των λοιμώξεων Επί παραδείγματι αρου-ραίοι που υποβάλλονται σε έντονη φυσική δραστηριότη-τα για μεγάλες χρονικές περιόδους εμφανίζουν μεγαλύτερη θνησιμότητα αν προσβληθούν από Salmonella σε σχέση με ζώα που αναπαύονται επαρκώς Επομένως οι ορμόνες που παράγονται υπό συνθήκες στρες επηρεάζουν το ανοσοποιη-τικό σύστημα και παίζουν κάποιο ρόλο στις σχετικές ασθέ-νειες Η ορμόνη κορτιζόνη πχ ένας ιδιαίτερα αποτελεσμα-

2113 ΜΗ ΕΙΔΙΚΗ ΕΓΓΕΝΗΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΣΤΙΣ ΜΟΛΥΝΣΕΙΣ 861

862Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

τικός αντιφλεγμονώδης παράγοντας παράγεται σε πολύ με-γαλύτερες ποσότητες κατά τη διάρκεια περιόδων στρες πα-ρά σε φυσιολογικές περιόδους Έτσι η καταστολή των φλεγ-μονωδών αντιδράσεων του οργανισμού στερεί το σώμα από έναν φυσιολογικό μηχανισμό άμυνας έναντι των λοιμώξεων (βλ Τμήμα 2114)

Η δίαιτα παίζει επίσης σημαντικό ρόλο στην αντίσταση του ξενιστή Η συσχέτιση μεταξύ πείνας και μολυσματικών ασθενειών είναι γνωστή εδώ και αιώνες Δίαιτες φτωχές σε πρωτεΐνη επηρεάζουν τη φυσιολογική χλωρίδα και προσφέ-ρουν μεγαλύτερες πιθανότητες ανάπτυξης σε διάφορα ευκαι-ριακά παθογόνα Για παράδειγμα ο αριθμός των κυττάρων Vibrio cholerae που απαιτούνται για να προκαλέσουν χολέ-ρα είναι πολύ μικρότερος όταν το προσβαλλόμενο άτομο υποσιτίζεται Επίσης ο αριθμός αυτός είναι πολύ μικρότε-ρος και όταν το V cholerae λαμβάνεται με την τροφή ίσως επειδή η τροφή εξουδετερώνει τα στομαχικά οξέα που υπό φυσιολογικές συνθήκες θα κατέστρεφαν το παθογόνο (f Τμήμα 285)

Σε ορισμένες περιπτώσεις η απουσία συγκεκριμένης ουσίας από τη διατροφή μπορεί να προστατεύσει από κάποια νόσο καθώς το αντίστοιχο παθογόνο στερείται τα απαραίτη-τα θρεπτικά υλικά Καλύτερο τέτοιο παράδειγμα είναι η επί-δραση της σακχαρόζης στην εμφάνιση της οδοντικής τερη-δόνας Όπως είδαμε στο Τμήμα 213 η απουσία σακχαρόζης από τη διατροφή (μαζί με τη σωστή στοματική υγιεινή) μπο-ρεί να εξαφανίσει την τερηδόνα καθώς χωρίς τη σακχαρό-ζη των τροφών τα ιδιαιτέρως τερηδονογόνα Streptococcus mutans και S sobrinus αδυνατούν να συνθέσουν τον κολ-λώδη πολυσακχαρίτη που είναι απαραίτητος για να παρα-μείνουν τα βακτηριακά κύτταρα κολλημένα στις επιφάνει-ες των δοντιών

Φυσικοί και χημικοί αμυντικοί μηχανισμοίΗ δομική ακεραιότητα των ιστικών επιφανειών συνιστά φραγμό στην είσοδο μικροοργανισμών Στο δέρμα και στις βλεννογόνους επιφάνειες τα δυνητικά παθογόνα πρέπει όχι μόνο να προσκολληθούν στην επιφάνεια του ιστού αλλά και να αναπτυχθούν σε αυτή τη θέση πριν μεταφερθούν σε κά-ποια άλλη περιοχή του σώματος Η ακεραιότητα μιας ιστι-κής επιφάνειας συνήθως αρκεί για την προστασία της από ενδεχόμενο μόνιμο αποικισμό από παθογόνα Ωστόσο μια τραυματισμένη ιστική επιφάνεια (πχ ένα γδάρσιμο στο δέρ-μα) αποικίζεται εύκολα και επιτρέπει την εισβολή μικροορ-γανισμών Η αντίσταση στον αποικισμό και στην εισβολή γίνεται αφrsquo ενός με ειδικές ουσίες που παράγει το αμυντικό σύστημα του ξενιστή και αφrsquo ετέρου με διάφορους μηχανι-σμούς ανατομικού χαρακτήρα που παρεμποδίζουν έναν πι-θανό αποικισμό Μια σύνοψη των σημαντικότερων ανατο-μικών μηχανισμών άμυνας του ανθρώπινου οργανισμού πα-ρουσιάζεται στην Εικόνα 2123

Το δέρμα συνιστά αποτελεσματικό εμπόδιο στη διείσδυ-ση μικροοργανισμών Οι σμηγματογόνοι αδένες του δέρμα-τος (Εικόνα 212) εκκρίνουν λιπαρά οξέα και γαλακτικό οξύ τα οποία μειώνουν το pH του δέρματος και αναστέλλουν τον αποικισμό από παθογόνα βακτήρια Όσοι μικροοργανι-σμοί εισπνέονται από τη μύτη ή το στόμα απομακρύνονται με τη δράση των βλεφαριδοφόρων επιθηλιακών κυττάρων των βλεννογόνων επιφανειών του ρινοφάρυγγα και της τρα-χείας Οι βλεφαρίδες ωθούν με τις κινήσεις τους τη βλέννη και τα παγιδευμένα σε αυτήν βακτήρια προς τα άνω μέχρι αυτή να ενσωματωθεί στις εκκρίσεις της στοματικής κοιλό-τητας και είτε να καταπωθεί (οπότε τα βακτήρια πεθαίνουν στο όξινο περιβάλλον του στομάχου) είτε να απομακρυνθεί με την απόχρεμψη Τα δυνητικά παθογόνα που εισέρχονται

Η λυσοζύmicroη στα δάκρυακαι σε άλλες εκκρίσεις διασπάτο κυτταρικό τοίχωmicroα τωνβακτηρίων

Αποmicroάκρυνση σωmicroατιδίων καιmicroικροοργανισmicroών microε την ταχείαδιέλευση αέρα πάνω από τα τριχίδια και τους κροσσούς τουρινοφάρυγγα

Η φυσιολογική χλωρίδαανταγωνίζεται τα παθογόνα

Η βλέννη και τα φαγοκύτταρα στους πνεύmicroονες αποτρέπουν τον αποικισmicroό

Η βλέννη και το κροσσωτό επιθήλιο στην τραχεία παγιδεύουνκαι ωθούν microικροοργανισmicroούςέξω από το σώmicroα

Το δέρmicroα είναι ένας φυσικόςφραγmicroός παράγει λιπαράοξέα microε αντιmicroικροβιακή δράση και η φυσιολογική χλωρίδα του εmicroποδίζει τοναποικισmicroό παθογόνων

Η ταχεία microεταβολή τουpH αναστέλλει τον πολλαπλασιασmicroό microικροβίων

Η περιοδική έκπλυση της ουροποιητικής οδού microε τα ούρα τηνπροφυλάσσει απότον αποικισmicroό

Η φυσιολογική χλωρίδαανταγωνίζεται τα παθογόνα

Η οξύτητα του περιβάλλοντος στο στοmicroάχι (pH 2) αναστέλλει τον πολλαπλασιασmicroό τωνmicroικροβίων

∆ιάφορες πρωτεΐνες του αίmicroατος αναστέλλουν τη microικροβιακή ανάπτυξη

Εικόνα 2123 Φυσικοίχημικοίκαιανατομικοίφραγμοίπροστασίαςέναντιτωνλοιμώξεων

στο στομάχι πρέπει να ανταπεξέλθουν αφrsquo ενός στην οξύτη-τα του στομάχου (που μπορεί να φθάσει και σε pH 2) και αφrsquo ετέρου στον ανταγωνισμό με τη διαρκώς αυξανόμενη μικρο-χλωρίδα του λεπτού (pH 5 περίπου) και του παχέος εντέρου (pH 6-7) Υπενθυμίζεται ότι στο παχύ έντερο ενός φυσιολο-γικού ενήλικα ο αριθμός των βακτηρίων προσεγγίζει το 1010 ανά γραμμάριο εντερικού περιεχομένου (βλ Τμήμα 214) Με όλους αυτούς τους αποτρεπτικούς μηχανισμούς γίνεται σαφές ότι η μόνιμη εγκατάσταση ενός νέου μικροοργανι-σμού είναι ιδιαίτερα δύσκολη

Οι νεφροί και η επιφάνεια των οφθαλμών λούονται συ-νεχώς με εκκρίσεις που περιέχουν λυσοζύμη ένζυμο το οποίο μειώνει δραστικά τους μικροβιακούς πληθυσμούς Βακτηρι-οκτόνες ουσίες υπάρχουν επίσης στα εξωκυτταρικά υγρά όπως στο πλάσμα του αίματος Οι β-λυσίνες επί παραδείγ-ματι είναι πρωτεΐνες του αίματος που έχουν την ιδιότητα να προσδένονται και να ανοίγουν ρήγματα στην κυτταρική μεμ-βράνη των βακτηρίων προκαλώντας εκροή του κυτταρο-πλάσματος άρα και λύση του βακτηριακού κυττάρου

Ιστική εξειδίκευση

Τα περισσότερα παθογόνα πρέπει αρχικά να προσκολληθούν και να αποικίσουν τη θέση που τους προσφέρεται Αν η θέ-ση αυτή δεν είναι συμβατή με τις διατροφικές και περιβαλ-λοντικές ανάγκες τους τότε είναι αδύνατο να πολλαπλασι-αστούν Επομένως αν το Clostridium tetani προσληφθεί με την τροφή δεν θα προκαλέσει τέτανο διότι πεθαίνει στο όξι-νο περιβάλλον του στομάχου Αν όμως εισχωρήσει σε μια βαθειά πληγή ενδέχεται να πολλαπλασιαστεί στις ανοξικές ζώνες που δημιουργούνται με την τοπική νέκρωση του ιστού και να αρχίσει την παραγωγή τετανοτοξίνης (βλ Τμήματα 2110 και 278) Αντίθετα τα εντεροβακτήρια όπως η Sal-monella και η Shigella δεν προκαλούν λοιμώξεις στις πλη-γές αλλά αποικίζουν επιτυχώς τον εντερικό σωλήνα Ορι-σμένες περιπτώσεις ιστικής εξειδίκευσης παρατίθενται στον Πίνακα 216

Ο καταβεβλημένος ξενιστής

Ο όρος καταβεβλημένος ξενιστής αφορά ξενιστές στους οποί-ους έχει αδρανοποιηθεί ένα ή περισσότερα τμήματα του ανο-

σοποιητικού τους συστήματος με συνέπεια να αυξάνονται σημαντικά οι πιθανότητες λοίμωξης

Πολλοί νοσοκομειακοί ασθενείς που πάσχουν από μη λοιμώδες νόσημα (πχ καρκίνο ή καρδιοπάθεια) προσβάλ-λονται σχετικά εύκολα από λοιμώξεις επειδή είναι καταβε-βλημένοι (f Τμήμα 257) Διάφορες συνήθεις νοσοκομει-ακές πράξεις όπως ο καθετηριασμός οι υποδόριες ενέσεις η λήψη εγκεφαλονωτιαίου υγρού οι βιοψίες και οι χειρουρ-γικές επεμβάσεις μπορούν ακούσια να εισαγάγουν μικροορ-γανισμούς στους ασθενείς Το προεγχειρητικό άγχος μπορεί επίσης να μειώσει τις αντιστάσεις του ασθενούς Τα διάφο-ρα αντιφλεγμονώδη φάρμακα που χορηγούνται για τον περι-ορισμό του πόνου και των οιδημάτων μειώνουν επίσης την ανοσιακή άμυνα του ξενιστή (βλ Τμήμα 2113) Στους ασθε-νείς που έχουν δεχθεί κάποιο μόσχευμα χορηγούνται ανοσο-κατασταλτικά φάρμακα τα οποία καταστέλλουν τον μηχα-νισμό απόρριψης του μοσχεύματος αλλά ταυτόχρονα μειώ-νουν την αμυντική ικανότητα του ασθενούς έναντι των λοι-μώξεων

Καταβεβλημένοι ξενιστές υπάρχουν και εκτός νοσο-κομείων Το κάπνισμα η υπέρμετρη κατανάλωση αλκοόλ η ενδοφλέβια λήψη ναρκωτικών ουσιών η έλλειψη ύπνου η ανεπαρκής διατροφή ή η λοίμωξη από κάποιον άλλο πα-ράγοντα αποτελούν συνθήκες που καταβάλλουν την άμυνα του ξενιστή έναντι των λοιμώξεων Επί παραδείγματι η μό-λυνση με τον ιό HIV (ιό της ανθρώπινης ανοσοανεπάρκειας) καθιστά τον ασθενή ευάλωτο σε πληθώρα μικροβιακών λοι-μώξεων κατά κανόνα ακίνδυνων για τα μη προσβεβλημένα άτομα Ο HIV προκαλεί το σύνδρομο της επίκτητης ανοσοα-νεπάρκειας (AIDS) επειδή καταστρέφει έναν τύπο κυττάρων του ανοσοποιητικού συστήματος τα λεμφοκύτταρα Τ-CD4 (f Τμήμα 227) που συμμετέχουν στην ανοσιακή απόκρι-ση του οργανισμού Εξαιτίας αυτής της βλάβης που προκα-λεί ο HIV στον ξενιστή οι ασθενείς με AIDS δεν διαθέτουν επαρκή άμυνα έναντι των λοιμώξεων και συχνά πεθαίνουν από κάποια λοίμωξη (f Τμήματα 256 και 2614)

Τέλος ένας ξενιστής μπορεί να είναι καταβεβλημένος εξαιτίας συγκεκριμένων γενετικών παραγόντων όπως πχ από διάφορες γενετικές ασθένειες που αναστέλλουν τη λει-τουργία ή καταστρέφουν ολόκληρα τμήματα του ανοσοποιη-τικού συστήματος Τα άτομα που υποφέρουν από τέτοιες πα-

2113 ΜΗ ΕΙΔΙΚΗ ΕΓΓΕΝΗΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΣΤΙΣ ΜΟΛΥΝΣΕΙΣ 863

ΠΙΝΑΚΑΣ 216 λοιμώξειςκαιιστικήεξειδίκευση

Νόσος Ιστός που μολύνεται Οργανισμός

αλλαντίαση Τελικήκινητικήπλάκα Clostridium botulinumαυτόματηαποβολή(βοοειδή) πλακούντας Brucella abortusΓονόρροια επιθήλιοτουουρογεννητικού Neisseria gonorrhoeaeδιφθερίτιδα επιθήλιοτουλάρυγγα Corynebacterum diphtheriaeελονοσία αίμα(ερυθροκύτταρα) είδηPlasmodiumπυελονεφρίτιδα μυελόςτωννεφρών είδηProteusΣύνδρομοεπίκτητηςανοσοανεπάρκειας(AIDS) βοηθητικάλεμφοκύτταραΤ Ιόςτηςανθρώπινηςανοσοανεπάρκειας(HIV)Τερηδόνα Στοματικόεπιθήλιο Streptococcus mutans S sobrinus S sanguisS mitisΤέτανος ανασταλτικοίδιάμεσοινευρώνες Clostridium tetani Χολέρα επιθήλιοτουλεπτούεντέρου Vibrio cholerae

864Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

θήσεις συνήθως πεθαίνουν σε νεαρή ηλικία όχι από την ίδια τη γενετική νόσο αλλά από κάποια μικροβιακή λοίμωξη

2113 Έλεγχος εννοιών

Ο αποικισμός ενός ξενιστή από παθογόνα παρεμποδίζεται από μη ειδικούς φραγμούς φυσικής ανατομικής και χημικής φύσεως Η κατάρρευση των μηχανισμών άμυνας οδηγεί σε καταβεβλημένους ξενιστές δηλαδή σε ασθενείς πιο ευάλωτους στις λοιμώξεις

Με ποιον τρόπο μπορούν το κάπνισμα και η δίαιτα να επηρεά-σουν την αντίσταση του ξενιστή σε κάποιο παθογόνο

Πώς θα μπορούσε μια προϋπάρχουσα λοίμωξη να καταβάλει έναν υγιή κατά τα άλλα ξενιστή

2114 Φλεγμονή και πυρετός

Φλεγμονή ονομάζεται η μη ειδική αντίδραση του οργανι-σμού σε διαφόρα επιβλαβή ερεθίσματα όπως είναι οι το-ξίνες και τα παθογόνα Χαρακτηριστικά της φλεγμονώδους αντίδρασης είναι η ερυθρότητα το οίδημα ο πόνος και η υψηλή θερμοκρασία που αναπτύσσεται τοπικά στο σημείο της λοίμωξης Στις ουσίες που παράγουν αυτό το αποτέλε-σμα ανήκει και μια ομάδα πρωτεϊνών που ονομάζονται κυ-τοκίνες (f Τμήμα 2310) ουσίες τις οποίες παράγουν τα λευκά αιμοσφαίρια ή λευκοκύτταρα (f Τμήμα 221) Τα λευκοκύτταρα συνδέονται επίσης με τις εξειδικευμένες αποκρίσεις του οργανισμού σε συγκεκριμένα παθογόνα τις οποίες θα εξετάσουμε στο Κεφάλαιο 22 Σπουδαιότερο απο-τέλεσμα μιας φλεγμονώδους αντίδρασης του οργανισμού εί-ναι ο άμεσος περιορισμός του παθογόνου κάτι που συνήθως επιτυγχάνεται με τον σχηματισμό ενός θρόμβου (δηλαδή ενός πλέγματος από ίνες) στο σημείο της φλεγμονής

Η φλεγμονή είναι ένας από τους σημαντικότερους και πιο διαδεδομένους αμυντικούς μηχανισμούς του ξενιστή έναντι των εισερχόμενων μικροοργανισμών Σε ορισμένες περιπτώσεις όμως η φλεγμονή μπορεί να αυξήσει την πα-θογονικότητα ενός μικροβίου Για παράδειγμα ορισμένοι μι-κροοργανισμοί επάγουν φλεγμονώδεις αντιδράσεις οι οποί-ες επειδή είναι υπερβολικά έντονες προξενούν σημαντικές βλάβες στους ιστούς δημιουργώντας laquoνεκρωμένεςraquo ζώνες πλούσιες σε θρεπτικά υλικά άρα και κατάλληλες για εγκα-τάσταση και πολλαπλασιασμό

Σε ορισμένες περιπτώσεις εκδηλώνεται μια ανεξέλεγκτη διασυστηματική φλεγμονή που ονομάζεται σηπτική κατα-πληξία (σοκ) η οποία οδηγεί σε ακόμη πιο γενικευμένα συ-μπτώματα όπως εντονότατο οίδημα και ανεξέλεγκτο πυρε-τό Η σηπτική καταπληξία είναι μια κατάσταση απειλητική για την ανθρώπινη ζωή που εμφανίζεται όταν οι λοιμώξεις και οι αντίστοιχες φλεγμονώδεις αντιδράσεις δεν περιορίζο-νται σε συγκεκριμένη θέση του σώματος αλλά διασπείρονται σε όλο το σώμα μέσω του κυκλοφορικού ή λεμφικού συστή-ματος (f Τμήμα 221)

Πυρετός

Το σώμα ενός υγιούς ατόμου διατηρεί αξιοθαύμαστα σταθε-ρή τη θερμοκρασία στο εσωτερικό του Σε μια μέση περίοδο 24 ωρών η θερμοκρασία του σώματος αυξομειώνεται σε ένα πολύ στενό εύρος τιμών που δεν υπερβαίνει τον 1ο-15οC Σε κάθε άτομο η μέση θερμοκρασία μπορεί να ποικίλλει ελα-φρά Ως laquoφυσιολογικήraquo θεωρείται μια μέση θερμοκρασία 37οC αλλά σε ορισμένα άτομα η φυσιολογική θερμοκρασία μπορεί να είναι 36οC ή 38οC Η θερμοκρασία του σώματος εξαρτάται πολύ από τη σωματική δραστηριότητα και μπορεί να φτάσει μέχρι και 4οC πάνω από το φυσιολογικό κατά τη διάρκεια έντονης σωματικής καταπόνησης και μέχρι 2οC κά-τω από το φυσιολογικό κατά τη διάρκεια του ύπνου

Πυρετός ονομάζεται η ανώμαλη αύξηση της θερμοκρα-σίας του σώματος Ο πυρετός προκαλείται ενίοτε και από μη λοιμώδη νοσήματα αλλά στις περισσότερες περιπτώσεις ευ-θύνεται κάποια λοίμωξη Το γεγονός ότι πολλές λοιμώξεις προκαλούν πυρετό οφείλεται σε ορισμένα πυρετογόνα προϊ-όντα των παθογόνων μικροοργανισμών Οι καλύτερα μελε-τημένοι πυρετογόνοι παράγοντες είναι οι ενδοτοξίνες των αρνητικών κατά Gram βακτηρίων (βλ Τμήμα 2112) Ωστό-σο υπάρχουν και οργανισμοί που προκαλούν πυρετό χωρίς να παράγουν ενδοτοξίνες Αυτοί οι οργανισμοί θανατώνο-νται από τα λευκοκύτταρα και καθώς συμβαίνει αυτό επά-γουν την απελευθέρωση λευκοκυτταρικών πρωτεϊνών που ονομάζονται ενδογενή πυρετογόνα (f Τμήμα 222) Ενίο-τε ο πυρετός ωφελεί τον ξενιστή Ο χαμηλός πυρετός επιτα-χύνει τις διαδικασίες της φαγοκυττάρωσης και της παραγω-γής αντισωμάτων Ωστόσο ο υψηλός πυρετός πχ 40οC ή και περισσότερο συνήθως λειτουργεί προς όφελος του πα-θογόνου διότι προκαλεί περαιτέρω καταστροφή των ιστών του ξενιστή

Οι πυρετοί των λοιμώξεων κατατάσσονται σε τρεις κα-τηγορίες (1) στον συνεχόμενο ή αδιάλειπτο πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώματος παραμένει αυξημένη καθrsquo όλο το 24ωρο και η διακύμανσή της γύρω από την αυ-ξημένη τιμή δεν υπερβαίνει τον 1οCOslash συνεχόμενος πυρετός εμφανίζεται στον τύφο (f Τμήμα 273) και στον τυφοει-δή πυρετό (f Τμήμα 288)Oslash (2) στον υφέσιμο πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώματος παραμένει αυξημένη καθrsquo όλο το 24ωρο αλλά παρουσιάζει διακυμάνσεις μεγαλύ-τερες του 1οCOslash αυτό το είδος πυρετού χαρακτηρίζει τις πυο-γενείς λοιμώξεις (f Τμήματα 262 και 269) και τη φυμα-τίωση (f Τμήμα 265)Oslash (3) στον διαλείποντα πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία είναι φυσιολογική ορισμένες περι-όδους της ημέρας αλλά κατά διαστήματα αυξάνεται πάνω από το φυσιολογικό Οι περισσότερες λοιμώξεις προκαλούν κάποια μορφή διαλείποντος πυρετού Ο διαλείπων πυρετός εμφανίζεται με πολύ χαρακτηριστικό τρόπο στην ελονοσία (f Τμήμα 275) η οποία οφείλεται σε λοίμωξη από πρω-τόζωο Ο υπόστροφος πυρετός που προκαλούν ορισμένα είδη του γένους Borrelia (f Τμήμα 273) είναι μια μορφή δια-λείποντος πυρετού κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώ-ματος παραμένει φυσιολογική για μεγάλο χρονικό διάστημα

αλλά διακόπτεται από εμπύρετες κρίσεις Ο υπόστροφος πυ-ρετός εμφανίζεται στις περιπτώσεις ατελούς ανάρρωσης από λοίμωξη και εκδηλώνεται περιοδικά κάθε φορά που ο λοιμώ-δης παράγοντας επανεγκαθίσταται

2114 Έλεγχος εννοιών

Η φλεγμονή και ο πυρετός αποτελούν γενικές αντιδράσεις του ορ-γανισμού σε επιβλαβή ερεθίσματα Οι αποκρίσεις του ξενιστή εί-

ναι σχεδιασμένες έτσι ώστε να απομονώνουν ταχύτατα και να κα-ταστρέφουν το παθογόνο αλλά μπορεί να προκαλέσουν περαιτέρω βλάβες στους ιστούς του ξενιστή

Περιγράψτε τα κυριότερα συμπτώματα της φλεγμονής Περιγράψτε τους τρεις τύπους πυρετού

νότητα εισβολής Ποιοι παράγοντες προσδίδουν τέτοιου είδους ικανότητες σε έναν μικροοργανισμό

9 Σε τι διαφέρουν μεταξύ τους οι τοξίνες Α-Β οι κυτταρο-τοξίνες και τα υπεραντιγόνα Δώστε ένα παράδειγμα από κάθε κατηγορία τοξινών Με ποιον τρόπο προκαλεί νόσο κάθε κατηγορία τοξίνης

10 Περιγράψτε τους μηχανισμούς δράσης της τετανοτοξί-νης και της αλλαντοτοξίνης Αναφορικά με τον μηχανι-σμό δράσης τους γιατί είναι τόσο επικίνδυνες οι εν λόγω τοξίνες

11 Περιγράψτε συνοπτικά τον μηχανισμό δράσης της εντε-ροτοξίνης της χολέρας Ποια είναι η κατάλληλη θερα-πεία για την ασθένεια αυτή και γιατί η χορήγηση αντιβι-οτικών δεν έχει κατά κανόνα αποτέλεσμα Περιγράψτε συνοπτικά τον μηχανισμό δράσης της εντεροτοξίνης του σταφυλόκοκκου Ποια είναι η κατάλληλη θεραπεία για την ασθένεια αυτή και γιατί η χορήγηση αντιβιοτικών δεν έχει κατά κανόνα αποτέλεσμα

12 Περιγράψτε τη δομή μιας τυπικής ενδοτοξίνης Με ποιον τρόπο προκαλεί η ενδοτοξίνη πυρετό Ποιοι μικροοργα-νισμοί παράγουν ενδοτοξίνες

13 Με ποιον τρόπο περιορίζουν τις βακτηριακές λοιμώξεις το pH και η θερμοκρασία Σε ποια σημεία πάνω ή μέσα στο σώμα μπορεί να είναι διαφορετικές οι τιμές της θερ-μοκρασίας και του pH από τις αντίστοιχες μέσες σωμα-τικές τιμές Ποιοι οργανισμοί θα μπορούσαν να ωφελού-νται από τις υφιστάμενες διαφορές στη θερμοκρασία και στο pH

14 Σε τι διαφέρουν ο συνεχόμενος ο υφέσιμος και ο διαλεί-πων πυρετός Αναφέρετε τουλάχιστον έναν λοιμώδη πα-ράγοντα για κάθε τύπο πυρετού Ποιος τύπος πυρετού εί-ναι συνηθέστερος στις λοιμώξεις

1 Σε τι διαφέρουν ένα παράσιτο από ένα παθογόνο Σε τι δι-αφέρει η λοίμωξη από τη νόσο

2 Ποια όργανα του ανθρώπινου σώματος αποικίζονται φυ-σιολογικά από μικροοργανισμούς Τι κοινό έχουν αυτά τα όργανα μεταξύ τους Ποια όργανα είναι εντελώς ελεύ-θερα από μικροοργανισμούς Τι κοινό έχουν αυτά τα όρ-γανα μεταξύ τους

3 Σε τι διαφέρουν οι μόνιμοι από τους περιστασιακούς πλη-θυσμούς μικροοργανισμών που αναπτύσσονται σε κά-ποια θέση του σώματος

4 Γιατί είναι καθοριστική η συμμετοχή των ειδών του γέ-νους Streptococcus στον σχηματισμό της τερηδόνας Γι-ατί είναι τα είδη αυτά ικανότερα στη δημιουργία τερηδό-νας από άλλους οργανισμούς

5 Με ποιον τρόπο επηρεάζει το pH τους οργανισμούς που αναπτύσσονται στα επιμέρους τμήματα του γαστρεντερι-κού σωλήνα Με ποιον τρόπο επηρεάζει η συγκέντρωση οξυγόνου τη σύσταση της μικροβιακής χλωρίδας στα δι-άφορα επιμέρους τμήματα του γαστρεντερικού σωλήνα

6 Περιγράψτε τη σχέση μεταξύ Lactobacillus acidophilus και γλυκογόνου στον κολπικό σωλήνα Γιατί είναι διαφο-ρετική η φυσιολογική χλωρίδα στον κόλπο μιας ενήλικης γυναίκας σε σχέση με εκείνην μιας πολύ νέας

7 Υποδείξτε σε τι διαφέρουν μεταξύ τους ο γλυκοκάλυκας η κάψα και η βλεννοστιβάδα Με ποιον τρόπο συνει-σφέρουν οι προαναφερθείσες δομές στη διαδικασία προ-σκόλλησης των βακτηρίων

8 Δώστε ένα παράδειγμα μικροοργανισμού του οποίου η παθογονικότητα οφείλεται στην ικανότητα παραγωγής τοξίνης Προσδιορίστε τη συγκεκριμένη τοξίνη και τον τρόπο δράσης της Δώστε ένα παράδειγμα μικροοργανι-σμού του οποίου η παθογονικότητα οφείλεται στην ικα-

Ερωτήσεις επανάληψης

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΕΠΑΝΑΛΗψΗΣ 865

866Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

θανές εξελικτικές πιέσεις που να προκαλούν αύξηση της μολυσματικότητας και της παθογονικότητας του Clos-tridium tetani Θα προσέδιδε επιλεκτικά πλεονεκτήματα σε αυτούς τους οργανισμούς μια ενδεχόμενη αύξηση της μολυσματικότητας Στον συλλογισμό σας βεβαιωθείτε ότι έχετε λάβει υπrsquo όψιν σας και το φυσικό ενδιαίτημα κάθε οργανισμού

9 Το ένζυμο πήξης του αίματος (coagulase) είναι ένας πα-ράγοντας μολυσματικότητας του Staphylococcus aure-us ο οποίος προκαλεί τον σχηματισμό θρόμβων στη θέ-ση ανάπτυξης του S aureus Η στρεπτοκινάση είναι ένας παράγοντας μολυσματικότητας του Staphylococcus pyo-genes που διασπά τους θρόμβους στη θέση ανάπτυξης του S pyogenes Υπάρχει κάποιος συνδυασμός αυτών των δύο αλληλοαναιρούμενων στρατηγικών που να αυ-ξάνει την παθογονικότητα

10 Τα είδη του γένους Salmonella παράγουν τουλάχιστον 10 διαφορετικά γονιδιακά προϊόντα τα οποία δρουν ως πα-ράγοντες μολυσματικότητας και αυξάνουν τη μολυσματι-κή δράση του παθογόνου Το Streptococcus pneumoniae ένα παθογόνο με κατά τεκμήριο μεγαλύτερη μολυσματι-κότητα (βλ Εικόνα 2115) χρησιμοποιεί μόνο έναν πα-ράγοντα μολυσματικότητας Ανατρέξτε στους κρίσιμους παράγοντες μολυσματικότητας για καθέναν από αυτούς τους δύο οργανισμούς και εξηγήστε γιατί είναι τόσο ση-μαντικός και αποτελεσματικός ένας συγκεκριμένος πα-ράγοντας του S pneumoniae Γιατί δεν χρησιμοποιούν όλα τα παθογόνα του ανθρώπου στρατηγικές μολυσματι-κότητας παρόμοιες με εκείνη του S pneumoniae

11 Τα εμβόλια κατά των εξωτοξινών πχ της τοξίνης της διφθερίτιδας και της τετανοτοξίνης χρησιμεύουν στην πρόληψη εκδήλωσης των αντίστοιχων νόσων (f Τμή-μα 2211) Γιατί δεν παρασκευάζονται εμβόλια και κατά των ενδοτοξινών

12 Αν και είναι σχετικά εύκολο να απομονωθούν μεταλλάγ-ματα μικροοργανισμών με ικανότητα παραγωγής ενδοτο-ξινών η απομόνωση μεταλλαγμάτων που δεν έχουν αυ-τή την ικανότητα είναι πολύ δυσκολότερη Με βάση όσα ξέρετε για τη δομή και τη λειτουργία αυτών των τοξινών εξηγήστε γιατί συμβαίνει αυτό

13 Τα εγκαύματα είναι από τις δυσκολότερες πληγές σε ότι αφορά τη θεραπεία τους καθώς μολύνονται εύκολα από ευκαιριακά συνήθως παθογόνα Εξηγήστε γιατί συμ-βαίνει αυτό με βάση τις γνώσεις σας για τους φυσικούς ανατομικούς και χημικούς μηχανισμούς που διαθέτει ο οργανισμός για την πρόληψη των λοιμώξεων

14 Πρέπει ο πυρετός να αντιμετωπίζεται θεραπευτικά σε κάθε περίπτωση Στην απάντησή σας λάβετε υπrsquo όψιν τη σημασία που έχουν οι φλεγμονώδεις αποκρίσεις του ξε-νιστή στον περιορισμό των λοιμώξεων

1 Με ποιον τρόπο αναστέλλει η βλέννη τον πολλαπλασι-ασμό των περισσότερων μικροοργανισμών Περιγράψ-τε πειράματα τα οποία καταδεικνύουν την προστατευτι-κή επίδραση της βλέννης έναντι του βακτηριακού αποι-κισμού

2 Οι βλεννογόνοι υμένες αποτελούν αποτελεσματικό φραγ-μό κατά του αποικισμού και της ανάπτυξης μικροοργανι-σμών Ωστόσο οι βλεννογόνοι του λάρυγγα και του φά-ρυγγα αποικίζονται από ποικίλους μικροοργανισμούς που μερικοί προκαλούν ενίοτε νόσο Εξηγήστε πώς μπο-ρεί υπό συγκεκριμένες συνθήκες να μετατραπεί σε παθο-γόνο ένας μικροοργανισμός που φυσιολογικά δεν είναι παθογόνος Περιγράψτε τουλάχιστον ένα σύνολο συνθη-κών που δυνητικά ευνοεί την παθογονικότητα

3 Ποια στάδια περιλαμβάνει ο σχηματισμός της οδοντικής πλάκας Περιγράψτε και αναλύστε τα πειράματα που κα-ταδεικνύουν ότι οδοντική πλάκα μπορεί να σχηματιστεί και σε απομιμήσεις οδοντικών επιφανειών και σχεδιάστε άλλα πειράματα σχετικά με τη χρήση βιολογικών μεθό-δων καταπολέμησης της πλάκας

4 Συμβάλλει η χρήση ενός αντιμικροβιακού σκευάσματος (οδοντόπαστα) στην πρόληψη της τερηδόνας Ποια εί-ναι τα πλεονεκτήματα ή τα μειονεκτήματα μιας τέτοιας στρατηγικής για την πρόληψη της τερηδόνας Πώς μπο-ρείτε να ελέγξετε εργαστηριακά την αποτελεσματικότη-τα αυτής της στρατηγικής

5 Η λήψη αντιβιοτικών μπορεί να μειώσει σημαντικά τον αριθμό των μικροοργανισμών της γαστρεντερικής οδού Ποια συμπτώματα σε επίπεδο φυσιολογίας μπορεί να προκαλέσει στον ξενιστή η μείωση της φυσιολογικής χλωρίδας Οι μακροχρόνιες θεραπείες με αντιβιοτικά συ-χνά συνοδεύονται από λοιμώξεις ευκαιριακών παθογό-νων πολλά από τα οποία είναι τα ίδια με αυτά που προ-καλούν ευκαιριακές λοιμώξεις σε άτομα με AIDS (f Τμήμα 2614) Ποια παθογόνα μπορεί να είναι αυτά Γι-ατί είναι ευάλωτα στα συγκεκριμένα παθογόνα όσα άτο-μα έχουν ακολουθήσει αντιβιοτική θεραπεία

6 Περιγράψτε σε τι διαφέρουν τα παθογόνα από τα μη πα-θογόνα στελέχη της Escherichia coli Συμπεριλάβετε στην επιχειρηματολογία σας δομικές και οικολογικές συ-νιστώσες

7 Αναφέρετε τρεις τουλάχιστον ξενιστικούς παράγοντες οι οποίοι περιορίζουν ή ευνοούν τον αποικισμό και την ανάπτυξη μικροοργανισμών σε δεδομένη θέση Συμπερι-λάβετε κάθε έναν από αυτούς τους παράγοντες σε in vi-tro πειράματα για τον έλεγχο της ισχύος των υποθέσεών σας

8 Προσδιορίστε πιθανές εξελικτικές πιέσεις που προκα-λούν αύξηση της μολυσματικότητας και της παθογονικό-τητας του Streptococcus pneumoniae Προσδιορίστε πι-

Ερωτήσεις εφαρμογής

Page 2: Ο Streptococcus mutans 21 - WordPress.com...838 Kεφάλαιο 21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ μικροοργανισμοί στα όργανα,

836Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

Από τη μεριά του βέβαια ο ανθρώπινος οργανισμός έχει αναπτύξει αποτελεσματικά αντίμετρα για την καταστολή ή την εξάλειψη των περισσότερων μικροβιακών εισβολέων Έτσι λόγω αυτής της ποικιλίας φυσικών ανατομικών και βι-οχημικών αμυντικών μηχανισμών του ανθρώπινου σώματος οι μικροβιακές προσβολές είναι τελικά ένα αρκετά σπάνιο γεγονός στη ζωή μας

Ι ΕΥΕΡΓΕΤΙΚΕΣ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ ΚΑΙ ΑΝΘΡΩΠΟΥ

Οι μικροοργανισμοί αλληλεπιδρούν με το ανθρώπινο σώμα με πάρα πολλούς τρόπους άλλοτε ευεργετικούς και άλλοτε επιβλαβείς Σε αυτή την ενότητα θα εξετάσουμε τα μικρόβια που ζουν φυσιολογικά στο σώμα ενός υγιούς ενήλικα

Στο κεφάλαιο αυτό αρχίζουμε να μελετούμε τις άμε-σες αλληλεπιδράσεις των μικροοργανισμών με τον

άνθρωπο Οι μικροοργανισμοί αναπτύσσονται τόσο στην επιφάνεια όσο και στο εσωτερικό του ανθρώπινου σώματος και ενίοτε φθάνουν σε πολύ μεγάλους αριθμούς Παραδείγ-ματος χάριν το ανθρώπινο έντερο παρομοιάζεται συχνά με μεγάλου μήκους καλλιεργητικό σωλήνα ενώ οι βλεννογόνοι υμένες που καλύπτουν την επιφάνεια της στοματικής κοι-λότητας του εντέρου του εκκριτικού και αναπαραγωγικού συστήματος έχουν έναν φυσιολογικό πληθυσμό μικροβίων που είτε λειτουργούν προς όφελος της ανθρώπινης υγείας είτε μερικές φορές είναι απολύτως απαραίτητα γιrsquo αυτήν Υπάρχει όμως και μια μικρή αλλά σημαντική ομάδα μικρο-οργανισμών οπλισμένων με μεγάλη ποικιλία άμεσων ή έμ-μεσων μηχανισμών οι οποίοι τους επιτρέπουν να διεισδύουν στο ανθρώπινο σώμα και να προκαλούν μολύνσεις ασθέ-νειες και τελικά βλάβες στον ξενιστή Ορισμένοι μικροορ-γανισμοί φερrsquo ειπείν χρησιμοποιούν εναντίον του ξενιστή εξειδικευμένες και εξαιρετικά ισχυρές βιολογικές τοξίνες

Γλωσσάριο εργασίας

ανώτερη αναπνευστική οδός (upper respiratory tract) ορινοφάρυγγαςηστοματικήκοιλό-τητακαιολάρυγγας

αποικισμός (colonization) οπολλαπλασιασμόςενόςπαθογόνουύστερααπότηνείσοδοκαιτηνεγκατάστασήτουστονοργανισμότουξενιστή

ασθένεια νόσος (disease)βλάβηπουπροκαλεί-ταιστονξενιστήκαιεπιβαρύνειήεμποδίζεικάποιαλειτουργίατου

βακτηριαιμία (bacteremia) ηπαρουσίαμικρο-οργανισμώνστοαίμα

βλέννη (mucus)έκκριμαδιαλυτώνγλυκοπρωτε-ϊνώντοοποίοπαράγεταιαπόταεπιθηλι-ακάκύτταραπουπεριβάλλουνένανβλεν-νογόνουμένα

βλεννογόνος υμένας (mucous membrane)στι-βάδεςεπιθηλιακώνκυττάρωνπουαλληλεπι-δρούνμετοεξωτερικόπεριβάλλον

βλεννοστιβάδα γλοιώδης στιβάδα (slime lay-er)διάχυτοπλέγμααπόίνεςπολυμερώντοοποίοπεριβάλλειένασύνολοκυττάρωνπουδενφαίνεταιπροσκολλημένοσεσυγκεκρι-μένοκύτταρο

γλυκοκάλυκας (glycocalyx)χαλαρόδίκτυοαπόίνες πολυμερών το οποίο επεκτείνεταιεκτόςκυττάρου

ενδοτοξίνη (endotoxin) το λιποπολυσακχαριτι-κότμήματουκυτταρικούφακέλουορισμέ-νωναρνητικώνκατάGramβακτηρίων τοοποίοδραωςτοξίνηόταναποσπαστείαπό

τηνεσωτερικήμεμβράνηκαιδιαλυτοποιη-θείσταυγράτουσώματος

εντεροτοξίνη (enterotoxin) πρωτεΐνηπουαπε-λευθερώνεταιστονεξωκυττάριοχώροαπόένανμικροοργανισμόκατάτηδιάρκειατηςανάπτυξήςτουηοποίαείναιυπεύθυνηγιαάμεσεςβλάβεςστολεπτόέντεροτουξε-νιστή

εξασθένηση (attenuation) μείωσηήαπώλειαμολυσματικότητας

εξωτοξίνη (exotoxin)πρωτεΐνηπουαπελευθε-ρώνεταιστονεξωκυττάριοχώροαπόένανμικροοργανισμόκατάτηδιάρκειατηςανά-πτυξήςτουηοποίαπροκαλείάμεσηβλά-βηστονξενιστή

ικανότητα εισβολής (invasiveness)παθογονι-κότηταπουοφείλεταιστηνικανότηταενόςπαθογόνουναεισβάλλεικαιναεξαπλώνε-ταιστοσώματουξενιστή

κατώτερη αναπνευστική οδός (lower respirato-ry tract) ητραχείαοιβρόγχοικαιοιπνεύ-μονες

κάψα (capsule) πυκνή καλά προσδιορισμένηστιβάδαπολυσακχαριτώνήπρωτεϊνώνπουπεριβάλλειστενάένακύτταρο

λευκοκύτταρα (leukocytes) εμπύρηνακύτταρατουαίματος(λευκάαιμοσφαίρια)

μόλυνση λοίμωξη (infection)ηανάπτυξημικρο-οργανισμώνστοεσωτερικόενόςξενιστή

μολυσματικότητα (virulence) οβαθμόςπαθογο-νικότηταςενόςπαθογόνου

ξενιστής (host)οοργανισμόςπουφιλοξενείέναπαράσιτο

οδοντική πλάκα (dental plaque) μήτρα απόεξωκυτταρικάπολυμερήκαιπροϊόντατουσάλιουηοποίααναπτύσσεταιστηνοδο-ντικήεπιφάνειακαιπεριβάλλειταβακτη-ριακάκύτταρα

παθογονικότητα (pathogenicity)η ικανότηταενόςπαρασίτουναπροκαλείβλάβεςστονξενιστή

παθογόνο (pathogen)μικροβιακόπαράσιτοπουπροκαλείβλάβεςστονξενιστή

παράσιτο (parasite)οργανισμόςπουαναπτύσ-σεταιπάνωήστοεσωτερικόενόςξενιστήκαιπροκαλείβλάβεςσεαυτόν

πυρετός (fever) μη φυσιολογική αύξηση τηςθερμοκρασίαςτουσώματος

τερηδόνα (dental caries) αποικοδόμηση τηςοδοντικήςμύληςπουοφείλεταισεβακτη-ριακήλοίμωξη

τοξικότητα (toxicity) παθογονικότηταηοποίαοφείλεταιστιςτοξίνεςπουπαράγειέναπα-θογόνο

φλεγμονή (inflammation)απόκρισητουξενιστήσετραυματισμόήμόλυνσηηοποίαχαρα-κτηρίζεταιαπόερύθημαπρήξιμοτοπικήαύξησητηςθερμοκρασίαςκαιπόνο

φυσιολογική χλωρίδα (normal flora) μικροοργα-νισμοίπουσυνήθως αναπτύσσουνφυσιολο-γικήσχέσημευγιείςιστούςτουσώματος

211 ΣΥΝΟψΗ ΤΩΝ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΩΝ ΜΕΤΑξΥ ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ ΚΑΙ ΑΝΘΡΩΠΟΥ 837

211 Σύνοψη των αλληλεπιδράσεων μεταξύ

μικροβίων και ανθρώπου

Το ανθρώπινο σώμα βρίσκεται διαρκώς εκτεθειμένο σε μι-κροοργανισμούς Ακόμη και απλές καθημερινές λειτουργί-ες όπως η αναπνοή μας φέρνουν σε άμεση επαφή με εκα-τομμύρια μικροοργανισμούς του περιβάλλοντος Υπάρχουν εκατοντάδες είδη μικροοργανισμών και δισεκατομμύρια αντίστοιχων ατόμων που συλλογικά ονομάζονται φυσιο-λογική χλωρίδα και τα οποία αναπτύσσονται φυσιολογικά στην επιφάνεια ή στο εσωτερικό του σώματος Οι περισσό-τεροι μικροοργανισμοί ndashόχι όμως όλοιndash είναι αβλαβείς

Παθογόνα

Οι οργανισμοί που ζουν πάνω σε έναν ξενιστή ή στο εσω-τερικό του και προκαλούν βλάβες ονομάζονται παράσιτα Όταν τα παράσιτα είναι μικροβιακής προέλευσης τότε ονο-μάζονται παθογόνα Το τελικό αποτέλεσμα της αλληλεπί-δρασης ξενιστή-παρασίτου εξαρτάται από την παθογονικό-τητα του παρασίτου (δηλ από την ικανότητά του να προκα-λεί βλάβες στον ξενιστή) και από την αντοχή ή την επιδεκτι-κότητα του ξενιστή όσον αφορά το συγκεκριμένο παράσιτο

Η παθογονικότητα ποικίλλει σημαντικά στα διάφορα εί-δη παθογόνων Το ποσοτικό μέτρο της παθογονικότητας ορί-ζεται ως μολυσματικότητα και εκφράζεται ως ο αριθμός των κυττάρων που προκαλεί παθογονική απόκριση σε έναν ξενι-στή σε δεδομένη χρονική περίοδο Η αλληλεπίδραση ξενι-στή-παρασίτου είναι μια δυναμική σχέση μεταξύ δύο οργα-νισμών και κατά συνέπεια τόσο η μολυσματικότητα του πα-θογόνου όσο και η αντοχή του ξενιστή είναι παράμετροι που μεταβάλλονται διαρκώς

Μόλυνση και ασθένεια

Με τον όρο μόλυνση ή λοίμωξη αναφερόμαστε στις κατα-στάσεις εκείνες κατά τις οποίες ένας μικροοργανισμός έχει εγκατασταθεί και πολλαπλασιάζεται σε έναν ξενιστή ανε-ξαρτήτως του εάν προκαλεί βλάβη ή όχι Ασθένεια είναι η βλάβη ή ο τραυματισμός του ξενιστή που επηρεάζει τη φυ-σιολογική λειτουργία του Η λοίμωξη δεν ταυτίζεται υποχρε-ωτικά με νόσο δεδομένου ότι η ανάπτυξη ενός μικροοργα-νισμού σε κάποιον ξενιστή δεν προκαλεί πάντοτε βλάβες Για παράδειγμα η φυσιολογική χλωρίδα μπορεί ενίοτε να προκαλέσει μικροβιακές μολύνσεις οι οποίες όμως σπανί-ως προκαλούν ασθένεια Άλλες φορές όμως η φυσιολογι-κή χλωρίδα μπορεί πράγματι να προκαλέσει νόσο κάτι που συμβαίνει όταν είναι εξασθενημένη η ανθεκτικότητα του ξε-νιστή όπως συμβαίνει πχ στην περίπτωση του καρκίνου και του AIDS (f Τμήμα 2614)

Αλληλεπιδράσεις ξενιστή-παρασίτου

Το σώμα των ζώων αποτελεί ένα φυσικοχημικό περιβάλλον

που ευνοεί την ανάπτυξη πολλών μικροοργανισμών Είναι πλούσιο σε οργανικές θρεπτικές ουσίες και αυξητικούς πα-ράγοντες συστατικά απαραίτητα για την ανάπτυξη των χη-μειοργανοτροφικών μικροοργανισμών ενώ ταυτοχρόνως πα-ρέχει σχετικά σταθερές συνθήκες pH ωσμωτικής πίεσης και θερμοκρασίας Το ζωικό σώμα ωστόσο δεν είναι ένα ομοι-ογενές περιβάλλον για την ανάπτυξη μικροοργανισμών Κά-θε περιοχή και κάθε όργανο διαφέρει από τα άλλα ως προς τις φυσικοχημικές ιδιότητες συνεπώς κάθε περιοχή ή όργα-νο ευνοεί την ανάπτυξη συγκεκριμένων μικροοργανισμών Το δέρμα η αναπνευστική οδός η γαστρεντερική οδός κλπ δημιουργούν μεγάλη ποικιλία φυσικοχημικών συνθηκών επιτρέποντας την επιλεκτική ανάπτυξη διαφορετικών οργα-νισμών Επί παραδείγματι το σχετικά ξηρό περιβάλλον του δέρματος ευνοεί την ανάπτυξη θετικών κατά Gram οργανι-σμών όπως του Staphylococcus aureus (f Τμήμα 269) Η πλούσια οξυγόνωση στο περιβάλλον των πνευμόνων ευνοεί την ανάπτυξη του υποχρεωτικά αερόβιου Mycobacterium tu-berculosis (f Τμήμα 265) ενώ στις αναερόβιες συνθήκες του παχέος εντέρου ευνοείται η ανάπτυξη μερικών υποχρε-ωτικά αναερόβιων ειδών του γένους Clostridium (f Τμή-μα 1221) Παράλληλα τα ζώα διαθέτουν επίσης ποικίλους αμυντικούς μηχανισμούς που αποτρέπουν ή αναστέλλουν τη μικροβιακή εισβολή και ανάπτυξη Έτσι όσοι μικροοργανι-σμοί καταφέρνουν τελικά να αποικίσουν με επιτυχία το σώ-μα του ξενιστή θα πρέπει να έχουν αναπτύξει τρόπους πα-ράκαμψης αυτών των αμυντικών μηχανισμών

Οι μολύνσεις συχνά ξεκινούν από τους βλεννογόνους υμένες του ζώου Τέτοιοι υμένες υπάρχουν σε όλη την έκτα-ση του σώματος όπως πχ στο στόμα στον φάρυγγα τον οισοφάγο αλλά και στην ουρογεννητική την αναπνευστι-κή και τη γαστρεντερική οδό Οι βλεννογόνοι υμένες απο-τελούνται από μία ή περισσότερες στιβάδες πυκνά διατεταγ-μένων επιθηλιακών κυττάρων που συνιστούν τις θέσεις αλ-ληλεπίδρασης του οργανισμού με το εξωτερικό περιβάλλον Υπό φυσιολογικές συνθήκες οι βλεννογόνοι υμένες επικα-λύπτονται από μια προστατευτική στιβάδα διαλυτών γλυκο-πρωτεϊνών γνωστή ως βλέννη η οποία προστατεύει τα επι-θηλιακά κύτταρα Όταν τα βακτήρια έρχονται σε επαφή με τον βλεννογόνο υμένα κάποιου ξενιστικού ιστού συνδέο-νται με αυτόν είτε χαλαρά είτε στενά Αν η σύνδεση είναι χαλαρή τότε κατά πάσα πιθανότητα θα απομακρυνθούν με κάποιον φυσικό μηχανισμό (πχ απόχρεμψη) Ορισμένοι μι-κροοργανισμοί όμως προσκολλώνται σταθερά στην επιφά-νεια του επιθηλίου λόγω ειδικής διακυτταρικής αναγνώρι-σης παθογόνου-ξενιστή Αν συμβεί κάτι τέτοιο τότε μπο-ρεί πράγματι να προκληθεί τοπική λοίμωξη του επιθηλιακού ιστού Στην περίπτωση αυτή το φράγμα της βλέννης διαρ-ρηγνύεται και το παθογόνο εισβάλλει σε βαθύτερους ιστούς (Εικόνα 211)

Στις περιοχές του σώματος που είναι εκτεθειμένες στο περιβάλλον όπως στο δέρμα στη στοματική κοιλότητα στον γαστρεντερικό σωλήνα στην αναπνευστική και στην ουρογεννητική οδό απαντούν σχεδόν πάντοτε μικροοργα-νισμοί Αντίθετα υπό φυσιολογικές συνθήκες δεν υπάρχουν

838Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

μικροοργανισμοί στα όργανα στο αίμα στη λέμφο ή στο νευρικό σύστημα Ενδεχόμενη παρουσία μικροοργανισμών στο σχετικά άσηπτο περιβάλλον αυτών των ιστών θα αποτε-λούσε ένδειξη σοβαρής λοίμωξης

Στον Πίνακα 211 παρατίθενται μερικοί από τους κυριό-τερους τύπους μικροοργανισμών που απαντούν φυσιολογικά στις επιφάνειες του σώματος Η επιφάνεια που εύλογα θεω-ρείται άμεσα εκτεθειμένη στο περιβάλλον είναι το δέρμα (2 m2) το οποίο φυσιολογικά φιλοξενεί αρκετά είδη μικροβί-ων Ωστόσο ακόμα μεγαλύτερη ποικιλία μικροβίων φιλοξε-νείται στους βλεννογόνους υμένες Αυτό εν μέρει οφείλεται στο προστατευμένο υγρό περιβάλλον των βλεννογόνων κα-θώς και στο τεράστιο συνολικό εμβαδόν των εν λόγω επιφα-νειών στο σώμα (400 m2) Επί παραδείγματι η εξειδικευμέ-νη λειτουργία ενός βλεννοπαραγωγικού οργάνου όπως είναι το λεπτό έντερο προϋποθέτει μια μεγάλη και εξειδικευμένη μεμβράνη μεταφοράς των θρεπτικών υλικών η οποία απο-τελεί ταυτόχρονα τόπο πολλαπλασιασμού μικροβίων Παρα-κάτω θα εξετάσουμε αναλυτικότερα τις φυσιολογικές αλ-ληλεπιδράσεις των μικροβίων με τμήματα του ανθρώπινου σώματος

211 Έλεγχος εννοιών

Το περιβάλλον του σώματος των ζώων ευνοεί την ανάπτυξη πολ-λών μικροοργανισμών οι περισσότεροι από τους οποίους δεν εί-ναι επιβλαβείς Όσοι μικροοργανισμοί αναπτύσσονται πάνω ή στο εσωτερικό του σώματος και προκαλούν βλάβες ονομάζονται πα-θογόνοι Η αρχική ανάπτυξη των παθογόνων λαμβάνει χώρα στην επιφάνεια του ξενιστή συνήθως σε κάποιον βλεννογόνο υμένα και μπορεί να προκαλέσει λοίμωξη (μόλυνση) και ασθένεια Η ικανό-τητα πρόκλησης νόσου επηρεάζεται από περίπλοκες αλληλεπιδρά-σεις μεταξύ ξενιστή και παθογόνου Οι λειτουργίες των παθογόνων περιορίζονται από τους αμυντικούς μηχανισμούς του ξενιστή

Σε τι διαφέρουν η λοίμωξη από την ασθένεια Γιατί είναι δυνατόν μια επιφάνεια του σώματος να είναι καταλ-

ληλότερη για την ανάπτυξη μικροβίων από κάποια άλλη

212 Φυσιολογική χλωρίδα του δέρματος

Κατά μέσον όρο η επιφάνεια του δέρματος ενός ενήλικα εί-ναι 2 m2 περίπου και μπορεί να διαφέρει σημαντικά από άτο-μο σε άτομο ως προς τη χημική σύσταση και την ενυδάτωση Στην Εικόνα 212 φαίνεται η ανατομία του δέρματος καθώς και οι περιοχές όπου αναπτύσσονται βακτήρια Η επιφάνεια του δέρματος (επιδερμίδα) δεν ευνοεί την ανάπτυξη μικρο-βίων επειδή υπόκειται σε περιοδική ξήρανση

Οι περισσότεροι μικροοργανισμοί σχετίζονται άμεσα ή έμμεσα με τους ιδρωτοποιούς αδένες Οι αποκρινείς αδένες εντοπίζονται κυρίως στις μασχάλες τις γενετήσιες περιοχές τις θηλές και στον ομφαλό Είναι ανενεργοί κατά την παιδι-κή ηλικία και αρχίζουν να αποκτούν πλήρη λειτουργικότη-τα από την εφηβεία και μετά Οι βακτηριακοί πληθυσμοί σε αυτές τις θερμές και υγρές περιοχές είναι αρκετά ανεπτυγμέ-νοι σε αντίθεση με τις λείες και ξηρές επιφάνειες των υπό-

Μικροβιακόκύτταρο

Επιθηλιακόκύτταρο

(α) (β) (γ)

Βλέννη

Εικόνα 211 αλληλεπίδρασηβακτηρίωνμεβλεννογόνουςυμένες(α)Χαλαρήσχέση(β)προσκόλληση(γ)διείσδυσησταεπιθηλιακάκύτταρακά-τωαπότηστιβάδατηςβλέννης

ΠΙΝΑΚΑΣ 211 αντιπροσωπευτικάγένημικροοργανισμών στηφυσιολογικήχλωρίδατουανθρώπου

Ανατομική θέση Οργανισμόςα

δέρμα Staphylococcus Corynebacterium Acinetobacter Pityrosporum (ζύμη) Propionibacterium MicrococcusΣτόμα Streptococcus Lactobacillus Fusobacterium Veillonella Corynebacterium Neisseria Actinomyces αναπνευστικήοδός Streptococcus Staphylococcus Corynebacterium Neisseria Γαστρεντερικήοδός Lactobacillus Streptococcus Bacteroides Bifidobacterium Eubacterium Peptococcus Peptostreptococcus Ruminococcus Clostridium Escherichia Klebsiella Proteus Enterococcus Staphylococcus ουρογεννητικήοδός Escherichia Klebsiella Proteus Neisseria Lactobacillus (στονκόλποενήλικωνγυναικών) Corynebacterium Staphylococcus Candida Provotella Clostridium Peptostreptococcus

αοκατάλογοςδενείναιπλήρηςκαιεπιπλέονδενυπάρχεισεκάθεάνθρωποτοσύνολοαυτώντωνοργανισμώνοιπερισσότεροιαπότουςπαραπάνωοργανισμούςμπορούνυπόπροϋποθέσειςνασυμμετάσχουνσενοσογόνεςδιεργασίες

Νεκρήστιβάδα

Τριχοθυλάκιο

Σmicroηγmicroατογόνοςαδένας

Πόρος

Αποκρινήςιδρωτοποιόςαδένας

Επιδερmicroίδα

∆ερmicroίδα

Υποδόριοςιστός

Τρίχα

Εικόνα 212 Τοδέρματουανθρώπουοιμικροοργανισμοίεγκαθίστα-νταισυνήθωςστουςιδρωτοποιούςαδένεςκαιστατριχοθυλάκια

λοιπων περιοχών του δέρματος Η μασχαλιαία οσμή οφείλε-ται στην παρουσία βακτηρίων στις εκκρίσεις των αποκρινών αδένων Όταν οι εκκρίσεις αυτές συλλεχθούν ασηπτικά τότε διαπιστώνεται ότι είναι άοσμες και ότι αποκτούν οσμή μόνο μετά την ανάπτυξη βακτηρίων Κάθε τριχοθυλάκιο περιβάλ-λεται από έναν σμηγματογόνο αδένα ο οποίος εκκρίνει ένα λιπαντικό υγρό Οι θύλακοι των τριχών αποτελούν ελκυστικό ενδιαίτημα για τους μικροοργανισμούς αυτών των ζωνών οι οποίοι διαβιούν στις περιοχές ακριβώς κάτω από την εξώτε-ρα στρώματα της επιδερμίδας Οι εκκρίσεις των δερματικών αδένων είναι πλούσιες σε βακτηριακές θρεπτικές ύλες κα-θώς περιέχουν ουρία αμινοξέα άλατα γαλακτικό οξύ και λι-πίδια Το pH των εκκρίσεων του ανθρώπου είναι σχεδόν πά-ντοτε όξινο και η μέση τιμή του κυμαίνεται μεταξύ 4 και 6

Η φυσιολογική χλωρίδα του δέρματος αποτελείται από προσωρινούς και μόνιμους πληθυσμούς μικροοργανισμών Το δέρμα τροφοδοτείται συνεχώς με προσωρινούς πληθυ-σμούς οι οποίοι στην πράξη αδυνατούν να πολλαπλασια-στούν και τελικά πεθαίνουν Αντίθετα οι μόνιμοι πληθυσμοί των μικροοργανισμών του δέρματος μπορούν όχι απλώς να επιβιώνουν αλλά και να πολλαπλασιάζονται Η φυσιολογική χλωρίδα του δέρματος αποτελείται κατά κύριο λόγο από με-ρικές ομάδες θετικών κατά Gram βακτηρίων (Πίνακας 211) Σε αυτές ανήκουν ορισμένα είδη του γένους Staphylococcus και μια ποικιλία αερόβιων και αναερόβιων κορυνoβακτη-ρίων Στην τελευταία ομάδα ανήκει το Propionibacterium acnes το οποίο ενίοτε συμμετέχει σε μια παθολογική κατά-σταση γνωστή ως ακμή Τα αρνητικά κατά Gram βακτήρια αποτελούν ένα μικρό κατά κανόνα τμήμα της φυσιολογικής χλωρίδας του δέρματος Η παρουσία τους οφείλεται εν μέρει στη μόλυνσή του με εντερικούς μικροοργανισμούς όπως εί-ναι η Escherichia coli μέσω αντικειμένων που έρχονται σε επαφή με κόπρανα Υπάρχουν όμως και ορισμένα αρνητι-κά κατά Gram βακτήρια μη εντερικής προελεύσεως όπως το Acinetobacter που ανιχνεύονται συχνά στη βακτηριακή χλωρίδα του δέρματος Γενικά πάντως τα αρνητικά κατά Gram βακτήρια σπανίως αναπτύσσονται στο δέρμα μάλλον διότι αδυνατούν να ανταγωνιστούν τους θετικούς κατά Gram οργανισμούς στις ξηρές συνθήκες που επικρατούν εκεί Συ-νήθως δεν υπάρχουν μεγάλοι αριθμοί ζυμομυκήτων στο δέρ-μα ή στους βλεννογόνους υμένες Αν όμως απουσιάζουν οι μηχανισμοί αντίστασης του ξενιστή (όπως συμβαίνει στο σύνδρομο επίκτητης ανοσοανεπάρκειας AIDSOslash f Τμήμα 2614) ή απουσιάζει η φυσιολογική μικροχλωρίδα του δέρ-ματος τότε είναι δυνατόν να αναπτυχθούν μύκητες (πχ ορι-σμένα είδη του γένους Candida) και μάλιστα σε βαθμό που να προκαλέσουν σοβαρές λοιμώξεις στη δερματική επιφά-νεια Ο λιπόφιλος ζυμομύκητας Pityrosporum ovalis αντίθε-τα βρίσκεται περιστασιακά στο τριχωτό μέρος του κρανίου

Μολονότι η μόνιμη μικροχλωρίδα παραμένει λίγο-πολύ σταθερή διάφοροι παράγοντες επηρεάζουν τη σύσταση και την πυκνότητα της φυσιολογικής χλωρίδας (1) Οι καιρικές συνθήκες μπορεί να προκαλέσουν αύξηση στη θερμοκρασία και την υγρασία του δέρματος με αποτέλεσμα να αυξηθεί η πυκνότητα της δερματικής μικροχλωρίδας (2) Η ηλικία παί-

ζει σημαντικό ρόλο καθώς τα μικρά παιδιά έχουν μεγαλύτε-ρη ποικιλία ειδών στη μικροχλωρίδα τους και σε σχέση με τους ενήλικες μεταφέρουν περισσότερα δυνητικώς παθογό-να αρνητικά κατά Gram βακτήρια (3) Η μόνιμη μικροχλω-ρίδα εξαρτάται από την προσωπική υγιεινή Άτομα που δεν φροντίζουν την προσωπική τους καθαριότητα έχουν υψηλό-τερη πυκνότητα μικροβιακών πληθυσμών στο δέρμα τους Οι οργανισμοί που δεν καταφέρνουν να επιβιώσουν στο δέρμα υποκύπτουν είτε εξαιτίας της χαμηλής υγρασίας είτε εξαιτίας του χαμηλού pH (το οποίο με τη σειρά του οφείλεται στην παρουσία υψηλών συγκεντρώσεων οργανικών οξέων)

212 Έλεγχος εννοιών

Το περιβάλλον του δέρματος είναι ξηρό και όξινο και δεν ευνο-εί την ανάπτυξη των περισσότερων μικροοργανισμών Ωστόσο οι υγρές ζώνες του δέρματος και κυρίως οι περιοχές γύρω από τους ιδρωτοποιούς αδένες αποικίζονται από θετικά κατά Gram βακτή-ρια και άλλα μέλη της φυσιολογικής χλωρίδας του δέρματος

Πόσο μεγάλη είναι η επιφάνεια του δέρματος του ανθρώπου Περιγράψτε τις ιδιότητες των μικροοργανισμών που αναπτύσ-

σονται καλά πάνω στο δέρμα

213 Φυσιολογική χλωρίδα της στοματικής

κοιλότητας

Η στοματική κοιλότητα είναι ένα από τα πιο περίπλοκα και ετερογενή μικροβιακά ενδιαιτήματα του σώματος Αν και το σάλιο αποτελεί πηγή θρεπτικών υλικών που φθάνει σε όλα τα σημεία της στοματικής κοιλότητας άρα θα μπορούσε θε-ωρητικά να θρέψει τα μικρόβια όπου κι αν βρίσκονται στο εσωτερικό της ωστόσο δεν είναι ιδιαίτερα καλό καλλιερ-γητικό μέσο επειδή περιέχει πολύ λίγα θρεπτικά συστατικά καθώς και ορισμένες αντιβακτηριακές ουσίες όπως τα ένζυ-μα λυσοζύμη και γαλακτοϋπεροξειδάση Η λυσοζύμη διασπά τους γλυκοζιτικούς δεσμούς των πεπτιδογλυκανών στο βα-κτηριακό κυτταρικό τοίχωμα εξασθενίζοντάς το και προκα-λώντας τελικά τη λύση του (f Τμήμα 48) Η γαλακτοϋ-περοξειδάση είναι ένα ένζυμο του σάλιου και του γάλακτος που θανατώνει τα βακτήρια μέσω μιας αντίδρασης από την οποία παράγεται μονήρες οξυγόνο (f Τμήματα 613 και 222) Παρά τη δράση των διαφόρων αντιμικροβιακών ουσι-ών η παρουσία υπολειμμάτων τροφής και βιολογικών υλι-κών από τα νεκρά επιθηλιακά κύτταρα καθιστά τη στοματι-κή κοιλότητα ενδιαίτημα ιδιάιτερα ευνοϊκό για τα μικρόβια

Τα δόντια και η οδοντική πλάκα

Τα δόντια αποτελούνται από ένα ανόργανο πλέγμα κρυστάλ-λων φωσφορικού ασβεστίου που ονομάζεται αδαμαντίνη εσωτερικά της οποίας βρίσκεται ο ζωντανός ιστός του δοντι-ού (η οδοντίνη και ο πολφόςOslash Εικόνα 213) Τα βακτήρια που ανιχνεύονται στη στοματική κοιλότητα κατά το πρώτο έτος

213 ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΚΗ χΛΩΡΙΔΑ ΤΗΣ ΣΤΟΜΑΤΙΚΗΣ ΚΟΙΛΟΤΗΤΑΣ 839

840Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

της ζωής (όταν δεν έχουν ακόμη βγει τα πρώτα δόντια) είναι συνήθως διάφορα αερανεκτικά αναερόβια όπως οι στρεπτό-κοκκοι και οι γαλακτοβάκιλλοι αλλά σε μικρούς αριθμούς υπάρχουν και αρκετά άλλα βακτήρια μεταξύ των οποίων και ορισμένα αερόβια Με την εμφάνιση των δοντιών παρα-τηρείται σημαντική διαφοροποίηση στην ισορροπία της μι-κροχλωρίδας η οποία εμπλουτίζεται με είδη ανερόβιων βα-κτηρίων προσαρμοσμένων να αναπτύσσονται στις οδοντικές επιφάνειες και τις αύλακες των ούλων

Ο βακτηριακός αποικισμός των οδοντικών επιφανειών οφείλεται στην προσκόλληση μεμονωμένων βακτηριακών κυττάρων τα οποία κατόπιν πολλαπλασιάζονται και σχη-ματίζουν μικροαποικίες Αμέσως μόλις καθαριστεί μια οδο-ντική επιφάνεια αρχίζει να σχηματίζεται ένα λεπτό οργανι-κό υμένιο πάχους μερικών μικρομέτρων λόγω της προσκόλ-λησης όξινων γλυκοπρωτεϊνών του σάλιου Αυτό το υμένιο αποτελεί ένα ευσταθές υπόστρωμα προσκόλλησης για τον αποικισμό και πολλαπλασιασμό βακτηριακών μικροαποικι-ών (Εικόνα 214) Ο αποικισμός του γλυκοπρωτεϊνικού υμε-νίου αποτελεί μια ιδιαίτερα εξειδικευμένη διαδικασία στην οποία συμμετέχουν λίγα μόνο είδη του γένους Streptococcus (κυρίως τα είδη S sanguis S sobrinus S mutans και S mi-tis) Ο ταχύς πολλαπλασιασμός αυτών των οργανισμών οδη-γεί στον σχηματισμό μιας παχιάς βακτηριακής στιβάδας που ονομάζεται οδοντική πλάκα (Εικόνες 215 και 216) Αν η πλάκα συνεχίσει να σχηματίζεται τότε αρχίζουν να ανα-πτύσσονται είδη του νηματοειδούς Fusobacterium Τα νημα-τοειδή βακτήρια ενσωματώνονται στο πλέγμα που σχηματί-ζουν οι στρεπτόκοκκοι και αρχίζουν να επεκτείνονται κάθετα

προς την οδοντική επιφάνεια διαμορφώνοντας μια διαρκώς παχύτερη βακτηριακή στιβάδα Σε συνδυασμό με τα νημα-τοειδή και τους στρεπτοκόκκους κάνουν επίσης την εμφάνι-σή τους θετικά κατά Gram ραβδόμορφα βακτήρια αρνητικοί κατά Gram κόκκοι αλλά και σπειροχαίτες πχ διάφορα είδη του γένους Borellia (fΤμήμα 1233) Σε πλάκες ιδιαίτερα αυξημένου πάχους είναι δυνατόν να υπερισχύουν διάφορα νηματοειδή αναερόβια είδη του γένους Actinomyces

Ίσως προκαλεί έκπληξη η αναερόβια φύση της στομα-τικής χλωρίδας αφού στο στόμα υπάρχει άφθονο διαθέσιμο οξυγόνο Η ανάπτυξη ανοξίας μάλλον οφείλεται στη δράση προαιρετικά αερόβιων βακτηρίων που αναπτύσσονται στην επιφάνεια του δοντιού καταναλώνοντας οργανικές ύλες Η διόγκωση της πλάκας δημιουργεί ένα πυκνό στρώμα που μειώνει τη διαθεσιμότητα οξυγόνου στην οδοντική επιφά-νεια σχηματίζοντας τελικά ένα ανοξικό μικροπεριβάλλον Έτσι οι μικροβιακοί πληθυσμοί της οδοντικής πλάκας ζουν σε ένα μικροπεριβάλλον που δημιουργούν και συντηρούν οι ίδιοι παρά τις μεγάλες διακυμάνσεις στο μακροπεριβάλλον της στοματικής κοιλότητας

Τερηδόνα

Καθώς συσσωρεύεται η οδοντική πλάκα και αρχίζουν να σχηματίζονται όξινα προϊόντα αρχίζει να εμφανίζεται και η τερηδόνα δηλαδή η αποσύνθεση των δοντιών Δηλαδή η αποσύνθεση των δοντιών είναι μια λοίμωξη που οφείλε-ται σε μικροοργανισμούς Όσες λείες επιφάνειες των δοντι-ών είναι εκτεθειμένες στην καθαρτήρια δράση της γλώσ-σας των παρειών του σάλιου της οδοντόβουρτσας ή της μασητικής απόξεσης είναι σχετικά ανθεκτικές στην τερη-δόνα Αντίθετα όσες οδοντικές επιφάνειες δεν υπόκεινται στην ευεργετική δράση των παραπάνω μηχανισμών όπως είναι οι περιοχές των μεσοδόντιων διαστημάτων ή κοντά στις αύλακες των ούλων όπου παγιδεύονται κατάλοιπα τρο-φών αποτελούν τις συνήθεις θέσεις εμφάνισης της τερηδό-νας Έτσι εξηγείται και η υψηλή ανθεκτικότητα των σκύλων στην τερηδόνα αφού το σχήμα των δοντιών τους αποτρέ-πει τη συγκράτηση τροφικών υπολειμμάτων Ένα διαιτολό-γιο πλούσιο σε σάκχαρα είναι ιδιαίτερα τερηδονογόνο διό-τι τα βακτήρια του γαλακτικού οξέος μετατρέπουν με ζύμω-ση τα σάκχαρα σε γαλακτικό οξύ το οποίο προκαλεί απα-σβέστωση της αδαμαντίνης (βλ Εικόνα 213) Μόλις αρχί-σει η αποικοδόμηση του σκληρού ιστού δηλαδή του στρώ-ματος της αδαμαντίνης αρχίζει και η πρωτεόλυσή του από διάφορα πρωτεολυτικά ένζυμα βακτηριακής προέλευσης Καθώς συνεχίζεται η αποικοδόμηση ολοένα και περισσό-τεροι μικροοργανισμοί διεισδύουν βαθύτερα στο στρώμα της αδαμαντίνηςOslash ωστόσο τα μεταγενέστερα στάδια αυτής της διαδικασίας μπορεί να εξελίσσονται πολύ αργά και είναι συνήθως ιδιαίτερα περίπλοκα Μεγάλη σημασία στην έκτα-ση της τερηδόνας έχει επίσης η δομή του ασβεστοποιημένου ιστού Η ενσωμάτωση φθορίου στο πλέγμα των κρυστάλλων φωσφορικού ασβεστίου καθιστά ανθεκτικότερο το πλέγμα στην απασβεστωτική δράση του γαλακτικού οξέος Η χρήση

Αδαmicroαντίνη

Οδοντίνη

Αύλακατων ούλων

Ούλο

Πολφός

Φατνιακό οστό

Περιοδοντικήmicroεmicroβράνη

Μυελόςτων οστών

Μύλη

Ρίζα

Εικόνα 213 εγκάρσιατομήδοντιούκαιτωνγύρωιστώνπουτοσυγκρα-τούνστοούλο

φθοριούχων ενώσεων στο πόσιμο νερό και στα σκευάσμα-τα οδοντικής φροντίδας λοιπόν αποσκοπεί στην προστασία από την οδοντική αποσύνθεση

Οι δύο οργανισμοί που κατά κύριο λόγο ενοχοποιούνται για την τερηδόνα είναι ο Streptococcus sobrinus και ο Strep-tococcus mutansOslash και οι δύο παράγουν γαλακτικό οξύ Ο S sobrinus έχει την ικανότητα να αποικίζει λείες οδοντικές επιφάνειες χάρη στην ιδιαίτερη συγγένειά του με τις γλυ-κοπρωτεΐνες του σάλιου (Εικόνα 216) και είναι μάλλον ο οργανισμός που εν πολλοίς συμβάλλει στην αποικοδόμηση των λείων επιφανειών Ο S mutans απαντά κυρίως στις αύ-λακες των ούλων και στις μικρές σχισμές των μεσοδόντιων διαστημάτωνOslash η ικανότητά του να προσκολλάται στις οδο-ντικές επιφάνειες οφείλεται στο γεγονός ότι παράγει μια πο-λυσακχαριτική δεξτράνη με ιδιαίτερα υψηλή ικανότητα προ-σκόλλησης (Εικόνα 217) Ο S mutans παράγει αυτή τη δεξ-

τράνη μόνο παρουσία σακχαρόζης (σουκρόζης) με τη βοή-θεια του ενζύμου δεξτρανοσακχαράση

Δεξτρανοσακχαράση

nΣακχαρόζη ⎯⎯⎯⎯⎯⎯rarr Δεξτράνη (nΓλυκόζη) + nΦρουκτόζη

Η σακχαρόζη δηλ η κοινή επιτραπέζια ζάχαρη που αποτελεί αναπόσπαστο τμήμα του διαιτολογίου των περισ-σότερων ανθρώπων στις ανεπτυγμένες χώρες είναι ιδιαίτε-ρα τερηδονογόνος ακριβώς επειδή συνιστά υπόστρωμα για τη δράση της δεξτρανοσακχαράσης

Η ευαισθησία στην τερηδόνα ποικίλλει σημαντικά από άτομο σε άτομο και επηρεάζεται από κληρονομικά χαρακτη-ριστικά καθώς και από το διατροφικό πρότυπο και άλλους εξωτερικούς παράγοντες Μελέτες σχετικά με την κατανο-μή των στοματικών στρεπτοκόκκων αποδεικνύουν την άμε-ση συσχέτιση που υφίσταται ανάμεσα στην έκταση της οδο-ντικής πλάκας και στην παρουσία του S mutans και σε μι-κρότερο βαθμό του S sobrinus Στις ΗΠΑ και στη Δυτική Ευρώπη για παράδειγμα το 80-90 του πληθυσμού έχουν αποικίες S mutans στα δόντια τους και η τερηδόνα έχει απο-κτήσει στις κοινωνίες αυτές χαρακτήρα πανδημίας Αντίθε-τα τα παιδιά στην Τανζανία όχι μόνο δεν έχουν τερηδόνα (πιθανότατα επειδή το διαιτολόγιό τους δεν περιέχει σχεδόν καθόλου σακχαρόζη) αλλά απουσιάζει εντελώς και το S mutans από την οδοντική πλάκα τους

Οι μικροοργανισμοί του στόματος είναι δυνατόν να προκαλέσουν και άλλου είδους λοιμώξεις Οι περιοχές κα-

(α)

(β)

T L

ieT

Lie

Εικόνα 214 μικροαποικίεςβακτηρίωνοιοποίεςαναπτύχθηκανσεπρό-πλασμαοδοντικήςεπιφάνειαςπουτοποθετήθηκεστοστόμαανθρώπουγιαέξιώρες(β)μεγέθυνσητουπαρασκευάσματοςπουφαίνεταιστο(α)πα-ρατηρήστετηνποικίλημορφολογίατωνπαρόντωνοργανισμώνκαιτηβλεν-νοστιβάδα(βέλη)ηοποίατουςσυγκρατείόλουςμαζί

213 ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΚΗ χΛΩΡΙΔΑ ΤΗΣ ΣΤΟΜΑΤΙΚΗΣ ΚΟΙΛΟΤΗΤΑΣ 841

Ηmicroέρα 1 1436 mm2

Ηmicroέρα 10 22522 mm2

Εικόνα 215 κατανομήτηςοδοντικήςπλάκας(κόκκινοχρώμα)όπωςαποκαλύπτεταιαπότηχρήσηειδικήςχρωστικήςσεδόντιαπουβουρτσίζο-νται(πάνω)καισεδόντιαπουδενβουρτσίζονται(κάτω)οιαριθμοί(σεmm2)υποδεικνύουντησυνολικήεπιφάνειαπουκαλύπτειηοδοντικήπλάκαπροσέξτεότιοιπεριοχέςστιςοποίεςαναπτύσσεταιηπλάκαβρίσκονταικατάπροτίμησηκοντάστηγραμμήτωνούλωνμεπρώτεςτιςπεριοχέςπουβρί-σκονταιακριβώςδίπλαστουςβλεννογόνουςυμένεςτωνούλων

842Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

τά μήκος των περιοδοντικών μεμβρανών ή κάτω ακριβώς από τις αύλακες των ούλων (περιοδοντικές θήκες) (Εικόνα 213) μπορεί να μολυνθούν από μεγάλη ποικιλία μικροορ-γανισμών και να προκληθεί φλεγμονή (ουλίτιδα) αλλά και σοβαρότερες ιστικές και οστεολυτικές ασθένειες του περιο-δοντίου Μερικά από τα γένη βακτηρίων που ευθύνονται για τις καταστάσεις αυτές είναι το ατρακτοειδές αναερόβιο Cap-nocytophaga και το αερόβιο Rothia

213 Έλεγχος εννοιών

Πάνω στις οδοντικές επιφάνειες είναι δυνατόν να αναπτυχθούν βα-κτήρια και να σχηματίσουν μια παχιά στιβάδα που ονομάζεται πλά-

κα Οι μικροοργανισμοί της οδοντικής πλάκας παράγουν ουσίες προσκόλλησης που ευνοούν τον περαιτέρω αποικισμό της Στην πλάκα οι μικροοργανισμοί παράγουν οξέα που τραυματίζουν την οδοντική επιφάνεια και προκαλούν την εμφάνιση τερηδόνας Τόσο στην εμφάνιση της τερηδόνας όσο και στις διάφορες ασθένειες του περιοδοντίου συμμετέχουν αρκετά είδη μικροοργανισμών

Με ποιον τρόπο εγκαθίστανται αναερόβιοι μικροοργανισμοί στο στόμα

Η τερηδόνα είναι λοίμωξη Στην απάντησή σας δώστε τουλά-χιστον μία αιτιολογία

214 Φυσιολογική χλωρίδα του

γαστρεντερικού σωλήνα

Η γενική ανατομία του γαστρεντερικού σωλήνα παρουσιά-ζεται στην Εικόνα 218 Ο γαστρεντερικός σωλήνας του αν-θρώπου ο τόπος όπου γίνεται η πέψη της τροφής αποτελεί-ται από τον στόμαχο το λεπτό έντερο και το παχύ έντερο Επειδή το pH των στομαχικών υγρών είναι πολύ χαμηλό πε-ρίπου 2 μπορούμε να θεωρήσουμε τον στόμαχο ως έναν χη-μικό φραγμό που εμποδίζει τα βακτήρια να εισέλθουν στον γαστρεντερικό σωλήνα Ο αριθμός των βακτηρίων στα πε-ριεχόμενα του στομάχου είναι γενικά πολύ χαμηλός επομέ-νως ο ανθρώπινος στόμαχος στερείται ουσιαστικά μικροβι-ακής χλωρίδας Υπάρχουν ωστόσο οργανισμοί όπως το He-licobacter pylori που μπορούν να αποικίσουν τα τοιχώμα-τα του στομάχου και να οδηγήσουν στην εμφάνιση έλκους (f Τμήμα 2610)

Ο εντερικός σωλήνας

Ο εντερικός σωλήνας αποτελείται από το λεπτό έντερο και το παχύ έντερο καθένα από τα οποία υποδιαιρείται περαιτέρω σε επιμέρους τμήματα

(α) (β)

C L

ai M

A L

istg

arte

n a

nd B

Ros

an

C L

ai M

A L

istg

arte

n a

nd B

Ros

an

Εικόνα 216 λεπτέςτομέςοδοντικήςπλάκαςόπωςφαίνονταιστοηλε-κτρονιακόμικροσκόπιοΣτηνκάτωπλευράκάθεφωτογραφίαςβρίσκεταιηβά-σητηςπλάκαςκαιστηνάνωτοτμήματηςπλάκαςπουείναιεκτεθειμένοστηστοματικήκοιλότητα(α)μικρήμεγέθυνσηοιοργανισμοίανήκουνκυρίωςσεδιάφοραείδηστρεπτοκόκκουΤακύτταρατουείδουςStreptococcus sobrinusέχουνιχνηθετηθείμεειδικέςμικροτεχνικέςαντισωμάτωνκαιεμφανίζονταιπιοσκουρόχρωμασεσχέσημεάλλακύτταρασχηματίζονταςδύοδιακριτέςαλυσίδες(βέλη)Τοσυνολικόπάχοςτηςπλάκαςστιςσυγκεκριμένεςτομέςείναι50μm(β)υψηλήμεγέθυνσηστηνοποίαφαίνεταιτοσκούροστρώματωνκυττάρωντουS sobrinus(βέλος)παρατηρήστετονεκτεταμένογλυκο-κάλυκαπουπεριβάλλειτακύτταρατουS sobrinus(βλΤμήμα216)

I L

She

chm

eist

er a

nd J

Boz

zola

Κύτταρα

Εικόνα 217 ΤερηδονογόναβακτήριαS sobrinusόπωςφαίνονταισεηλεκτρονιακόμικροσκόπιοσάρωσηςηιδιαίτερακολλώδηςδεξτράνηδιατη-ρείσυνδεδεμένατακύτταραταοποίασχηματίζουννημάτιακάθεκύτταροέχειδιάμετρο1μmπερίπου

Το λεπτό έντερο αποτελείται από δύο τμήματα το δωδε-καδάκτυλο και τον ειλεό που ενώνονται μεταξύ τους με τη νήστιδα Το δωδεκαδάκτυλο είναι το πρώτο τμήμα του εντέ-ρου μετά τον στόμαχο και το περιεχόμενό του είναι σχετι-κά όξινο με αποτέλεσμα να μοιάζει με τον στόμαχο σε ότι αφορά την απουσία μικροβιακής χλωρίδας Οδεύοντας από το δωδεκαδάκτυλο στον ειλεό το pH γίνεται σταδιακά λιγό-τερο όξινο και ο αριθμός των μικροβίων αυξάνεται Στον κα-τώτερο ειλεό βακτήρια απαντούν στον αυλό της εντερικής κοιλότητας αναμειγμένα με το πεπτικό υλικό και φθάνουν τα 105-107 κύτταρα ανά γραμμάριο υλικού

Ο ειλεός εκκενώνεται στο τυφλό την πρώτη μοίρα του παχέος εντέρου ενώ το υπόλοιπο τμήμα του παχέος εντέ-ρου συνιστά το κόλον Στο κόλον τα βακτήρια φθάνουν σε τεράστιους αριθμούς καθιστώντας το ουσιαστικά ένα εξειδικευμένο όργανο ζύμωσης Πολλά βακτήρια ζουν μέ-σα στον αυλό χρησιμοποιώντας μάλλον ως θρεπτικές ου-σίες κάποια από τα προϊόντα της πέψης των τροφών (Πίνα-κας 211) Μεταξύ αυτών υπάρχουν και προαιρετικώς αερό-βιοι οργανισμοί όπως η Escherichia coli αλλά σε μικρότε-ρους αριθμούς απrsquo ότι άλλα βακτήρια Γενικά ο συνολικός αριθμός των προαιρετικά αερόβιων μικροοργανισμών είναι μικρότερος του 107 ανά γραμμάριο εντερικού περιεχομένου Η δραστηριότητα των προαιρετικά αερόβιων καταναλώνει

τις όποιες διαθέσιμες ποσότητες οξυγόνου καθιστώντας το περιβάλλον του παχέος εντέρου αυστηρά αναερόβιο άρα και ευνοϊκό για την απρόσκοπτη ανάπτυξη μόνο υποχρεω-τικά αναερόβιων οργανισμών Πολλά από αυτά τα αναερό-βια είναι αρνητικά κατά Gram ραβδόμορφα βακτήρια επι-μήκη μικρού πάχους και με λεπτά άκρα (γιrsquo αυτό και ονο-μάζονται ατρακτοειδή) τα οποία προσκολλώνται με το ένα τους άκρο στις μικροσκοπικές αύλακες του εντερικού τοιχώ-ματος (Εικόνα 219) Στα υποχρεωτικώς αναερόβια ανήκουν επίσης διάφορα είδη Clostridium και Bacteroides Ο συνο-λικός αριθμός των υποχρεωτικά αναερόβιων είναι τεράστι-ος Δεν είναι σπάνια μεγέθη που φθάνουν τα 1010-1011 κύτ-ταρα ανά γραμμάριο εντερικού περιεχομένου ενώ τα διάφο-ρα είδη του γένους Bacteroides αποτελούν την πλειονότητα των υποχρεωτικά αναερόβιων του εντέρου Επιπλέον σχε-δόν πάντοτε εμφανίζεται σε σημαντικούς αριθμούς και το Enterococcus faecalis

Η σύσταση της εντερικής χλωρίδας στον άνθρωπο μπο-ρεί να εμφανίζει σημαντική ποιοτική διαφοροποίηση ανάλο-γα με το πρότυπο διατροφής Όσοι καταναλώνουν μεγάλες ποσότητες κρέατος εμφανίζουν σε σύγκριση με τους χορτο-φάγους υψηλότερες συγκεντρώσεις ειδών του γένους Bac-teroides και χαμηλότερες συγκεντρώσεις οξυγαλακτικών βακτηρίων ή κολοβακτηρίων Μια σύνοψη των μικροοργα-

Κύριες φυσιολογικές λειτουργίες

Έκκριση οξέος (HCI)Πέψη microακροmicroορίωνpH 2

Συνέχιση της πέψηςΑπορρόφηση microονοσακχαριτώναmicroινοξέων λιπαρών οξέων νερούpH 4ndash5

Απορρόφηση χολικών οξέωνβιταmicroίνης B12pH 7

Λεπτόέντερο

Παχύέντερο

Όργανο

Στόmicroαχος

∆ωδεκαδάκτυλο

Νήστιδα

Ειλεός

Κόλον

Οισοφάγος

Κυριότερα βακτήρια

ΕντερόκοκκοιΓαλακτοβάκιλλοι

ΕντεροβακτήριαEnterococcus faecalisBacteroidesBifidobacteriumEubacteriumPeptococcusPeptostreptococcusRuminococcusClostridiaLactobacilli

Πρωκτός

StreptococcusStaphylococcus

Εικόνα 218 ογαστρεντερικόςσωλήναςτουανθρώπουμετιςδιάφορεςλειτουργίεςτουκαιτηνκατανομήτωνμηπαθογόνωνμικροοργανισμώνπουσυ-νήθωςαπαντούνσεφυσιολογικά(υγιή)άτομα

214 ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΚΗ χΛΩΡΙΔΑ ΤΟΥ ΓΑΣΤΡΕΝΤΕΡΙΚΟΥ ΣΩΛΗΝΑ 843

844Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

νισμών που διαβιούν στον γαστρεντερικό σωλήνα υπάρχει στην Εικόνα 218

Η εντερική χλωρίδα ασκεί σημαντική επίδραση στις λει-τουργίες του ξενιστή καθώς διεκπεραιώνει μεγάλη ποικιλία μεταβολικών αντιδράσεων (Πίνακας 212) Σε αυτές ανήκει και η παραγωγή των βιταμινών Β12 και Κ Οι συγκεκριμένες ζωτικής σημασίας βιταμίνες δεν παράγονται από τον ίδιο τον ανθρώπινο οργανισμό αλλά απορροφώνται μέσω του εντέ-ρου όπου παράγονται από την τοπική μικροβιακή χλωρίδα Επίσης διάφορα στεροειδή που παράγονται από το ήπαρ και εκκρίνονται (υπό τη μορφή χολικών αλάτων) μέσω της χολη-δόχου κύστης στο λεπτό έντερο υφίστανται μεταβολές από τη μικροβιακή χλωρίδα του εντέρου Οι τροποποιημένες αυ-τές στεροειδείς ενώσεις απορροφώνται κατόπιν από το έντε-ρο Άλλα προϊόντα της δράσης των ζυμωτικών και των μεθα-νιογόνων μικροοργανισμών είναι τα εντερικά αέρια και διά-φορες οσμηρές ουσίες που παρατίθενται στον Πίνακα 212 Ο ακριβής τύπος και η ποσότητα όλων αυτών των προϊόντων του μεταβολισμού επηρεάζονται από τη σύσταση της εντερι-κής χλωρίδας και τη διατροφή

Κατά τη διέλευση της τροφής από τον γαστρεντερικό σωλήνα το εντερικό επιθήλιο απορροφά συνεχώς το νερό που υπάρχει στα πεπτόμενα υλικά με αποτέλεσμα αυτά να συμπυκνώνονται όλο και περισσότερο για να μετατραπούν τέλος σε κόπρανα Το ένα τρίτο περίπου του βάρους της ύλης των κοπράνων αποτελείται από βακτήρια Οι οργανισμοί που ζουν στον αυλό του παχέος εντέρου μετατοπίζονται δι-αρκώς από τη ροή της ύλης μέσα στο έντερο επομένως όσα βακτήρια χάνονται θα πρέπει να αντικατασταθούν από νέα

Έτσι το παχύ έντερο μοιάζει με έναν χημειοστάτη (f Τμήμα 67) Στον άνθρωπο ο χρόνος που απαιτείται για την πλήρη διέλευση της ύλης από τον γαστρεντερικό σωλήνα εί-ναι περίπου 24 ώρες ενώ ο ρυθμός ανάπτυξης βακτηρίων στον αυλό είναι μία με δύο διαιρέσεις την ημέρα

Η λήψη αντιβιοτικών από το στόμα αναστέλλει την ανάπτυξη όχι μόνο των παθογόνων μικροοργανισμών αλλά και της φυσιολογικής χλωρίδας Έτσι η συνεχής ροή των περιεχομένων του εντέρου οδηγεί προοδευτικά σε απώλεια των βακτηρίων που ήδη υπήρχαν και σε ουσιαστική απο-στείρωση του εντερικού σωλήνα Η απουσία της φυσιολογι-κής χλωρίδας μπορεί να επιτρέψει την εγκατάσταση ευκαι-ριακών μικροοργανισμών όπως είναι διάφορα είδη των γε-νών Staphylococcus και Proteus ανθεκτικά στο συγκεκριμέ-νο αντιβιοτικό καθώς και ο ζυμομύκητας Candida albicans Ενίοτε η εγκατάσταση αυτών των ευκαιριακών παθογόνων οδηγεί σε επιβλαβείς μεταβολές της πεπτικής λειτουργίας ή ακόμη και σε νόσο Κατά κανόνα όμως η διακοπή της αντιβιοτικής θεραπείας αποκαθιστά τη φυσιολογική χλωρί-δα αν και απαιτείται η παρέλευση υπολογίσιμου χρονικού διαστήματος

Εντερικά αέρια

Τα αέρια που παράγονται στο εσωτερικό του εντέρου προ-κύπτουν από τη δράση ζυμωτικών και μεθανιογόνων μικρο-οργανισμών Ορισμένες τροφές μπορούν να μεταβολιστούν από ζυμωτικά εντεροβακτήρια οδηγώντας στην παραγωγή υδρογόνου (Η2) και διοξειδίου του άνθρακα (CO2) Επίσης πάνω από το ένα τρίτο των υγιών ενηλίκων διαθέτουν στο έντερό τους μεθανιογόνα (f Τμήμα 134) τα οποία μετα-τρέπουν το Η2 και το CO2 (που παράγουν οι διάφοροι εντερι-κοί μικροοργανισμοί) σε μεθάνιο (CH4) Ένας φυσιολογικός ενήλικας εκπέμπει ημερησίως αρκετές εκατοντάδες ml αερί-ων από το έντερο αν και τα μισά περίπου από αυτά οφείλο-νται στο Ν2 του ατμοσφαιρικού αέρα που καταπίνει

214 Έλεγχος εννοιών

Το περιβάλλον στο εσωτερικό του στομάχου είναι πολύ όξινο και

(α) (β)

Dw

ayne

Sav

age

and

R V

H B

lum

ersh

ine

Dw

ayne

Sav

age

and

R V

H B

lum

ersh

ine

Εικόνα 219 μικροβιακέςκοινότητεςστοναυλότουειλεούενόςπο-ντικούόπωςφαίνονταιστοηλεκτρονιακόμικροσκόπιοσάρωσης(α)Γενικήάποψησεχαμηλήμεγέθυνσηπαρατηρήστεταεπιμήκηατρακτοειδήβακτή-ριαστηνεπιφάνειατουεντέρου(β)μεγαλύτερημεγέθυνσηδιακρίνονταινημάτιαπροσκολλημένασεμεμονωμένηεγκόλπωσητηςεντερικήςεπιφάνει-αςπροσέξτεότιηπροσκόλλησηγίνεταιμετημίαμόνοάκρητουνηματίουκάθεκύτταροέχειμήκος10-15μm

ΠΙΝΑΚΑΣ 212 βιοχημικήήμεταβολικήσυνεισφορά τωνμικροοργανισμώντου γαστρεντερικούσωλήνα

Σύνθεσηβιταμινών προϊόνταθειαμίνηριβοφλαβίνηπυριδοξίνη β12κπαραγωγήαερίων προϊόνταCO2CH4H2παραγωγήοσμής προϊόνταH2SNH3αμίνεςινδόλησκατόλη βουτυρικόοξύπαραγωγήοργανικών προϊόνταοξικόοξύπροπιονικόοξύβουτυρικό οξέων οξύαντιδράσειςγλυκοζιτάσης Ένζυμαβ-γλυκουρονιδάσηβ-γαλακτοζιτάση β-γλυκοζιτάσηα-γλυκοζιτάσηα-γαλακτοζιτάσημεταβολισμόςστεροειδών διαδικασίαεστεροποίησηαφυδροξυλίωση (χολικάοξέα) οξείδωσηαναγωγήαντιστροφή

συνιστά φραγμό για την ανάπτυξη των περισσότερων βακτηρίων Το περιβάλλον στον εντερικό σωλήνα είναι ελαφρώς όξινο έως ου-δέτερο και επιτρέπει την ανάπτυξη διαφοροποιημένου πληθυσμού μικροοργανισμών σε μεγάλη ποικιλία διατροφικών και περιβαλ-λοντικών συνθηκών

Γιατί ενδέχεται το λεπτό έντερο να ευνοεί περισσότερο από το παχύ την ανάπτυξη προαιρετικά αναερόβιων μικροοργανι-σμών

Υποδείξτε ορισμένες ζωτικές ενώσεις τις οποίες παράγουν οι εντερικοί μικροοργανισμοί Τι θα συνέβαινε αν η χρήση αντι-βιοτικών κατέστρεφε εντελώς αυτούς τους μικροοργανισμούς από το σώμα

215 Φυσιολογική χλωρίδα άλλων περιοχών

του σώματος

Κάθε βλεννογόνος υμένας του σώματος στηρίζει την ανά-πτυξη εξειδικευμένων ομάδων μικροοργανισμών Οι μι-κροοργανισμοί αυτοί όχι μόνο αποτελούν φυσιολογικό τμή-μα του τοπικού περιβάλλοντος αλλά είναι και απαραίτη-τοι για την ομαλή λειτουργία του συγκεκριμένου ιστού Σε πολλές περιπτώσεις δυνητικά παθογόνοι μικροοργανισμοί αδυνατούν να αποικίσουν τους βλεννογόνους υμένες ακρι-βώς επειδή διαβιώνει εκεί ο φυσιολογικός μόνιμος πληθυ-σμός μικροοργανισμών Εδώ θα εξετάσουμε δύο παραδείγ-ματα τέτοιων βλεννογόνων μαζί με τους μόνιμους μικροορ-γανισμούς τους

Αναπνευστική οδός

Η ανατομία της αναπνευστικής οδού παρουσιάζεται στην Ει-κόνα 2110 (f Τμήμα 262) Στην ανώτερη αναπνευστι-κή οδό (ρινοφάρυγγας στοματική κοιλότητα και λάρυγγας) οι μικροοργανισμοί ζουν κυρίως στις περιοχές που υγραί-νονται από τις εκκρίσεις των βλεννογόνων Τα βακτήρια ει-σέρχονται στο ανώτερο τμήμα της αναπνευστικής οδού μέ-σω του εισπνεόμενου αέρα αλλά τα περισσότερα από αυτά παγιδεύονται στις ρινικές διόδους και απομακρύνονται με τις ρινικές εκκρίσεις Οι οργανισμοί που ανιχνεύονται μόνιμα σε αυτό το τμήμα της αναπνευστικής οδού είναι σταφυλό-κοκκοι στρεπτόκοκκοι διφθεροειδείς βάκιλλοι και αρνητι-κοί κατά Gram κόκκοι Δυνητικώς επιβλαβή βακτήρια όπως το Staphylococcus aureus και το Streptococcus pneumoniae απαντούν συχνά στη φυσιολογική χλωρίδα του ρινοφάρυγ-γα των υγιών ενηλίκων (Πίνακας 211) Αυτά τα άτομα εί-ναι φορείς των παθογόνων χωρίς ωστόσο να νοσούν ίσως επειδή οι άλλοι μόνιμοι μικροοργανισμοί τα ανταγωνίζονται επιτυχώς ως προς τις θρεπτικές ουσίες άρα περιορίζουν την ανάπτυξή τους Ιδιαιτέρως ενεργό στις επιφάνειες των βλεν-νογόνων είναι και το τοπικό ανοσοποιητικό σύστημα του ορ-γανισμού (f Τμήμα 228) που επίσης μπορεί να αναστεί-λει την ανάπτυξη των παθογόνων

Στην κατώτερη αναπνευστική οδό (τραχεία βρόγχοι και πνεύμονες) ουσιαστικά δεν υπάρχουν μικρόβια παρά τον μεγάλο αριθμό μικροοργανισμών που μπορούν θεωρη-τικά να φθάσουν εκεί με την αναπνοή Όσα σωματίδια σκό-νης είναι σχετικά ευμεγέθη απομακρύνονται ήδη στο ανώ-τερο τμήμα της αναπνευστικής οδού Καθώς ο αέρας περ-νά στο κατώτερο τμήμα της η ταχύτητα ροής μειώνεται ση-μαντικά με αποτέλεσμα οι διάφοροι μικροοργανισμοί και τα μικρότερα σωματίδια να επικάθονται στα τοιχώματα Σε όλο το μήκος της αναπνευστικής οδού τα τοιχώματα καλύ-πτονται από τριχωτό επιθήλιο στο οποίο τα τριχίδια κατευ-θύνονται προς τα πάνω ωθώντας τα παγιδευμένα βακτήρια και τα σωματίδια ύλης προς τα ανώτερα τμήματα της ανα-πνευστικής οδού απrsquo όπου αποβάλλονται κυρίως με το σά-λιο και τις ρινικές εκκρίσεις Μόνο τα σωματίδια με διάμε-τρο μικρότερη των 10 μm μπορούν να φτάσουν μέχρι τους πνεύμονες

Ουρογεννητική οδός

Τα κυριότερα ανατομικά χαρακτηριστικά της ανδρικής και γυναικείας ουρογεννητικής οδού παρουσιάζονται στην Ει-κόνα 2111α Η ουροδόχος κύστη τόσο στον άνδρα όσο και στη γυναίκα είναι συνήθως αποστειρωμένη αλλά τα επιθη-λιακά κύτταρα που καλύπτουν εσωτερικά την ουρήθρα αποι-κίζονται από προαιρετικά αερόβιους μικροοργανισμούς (αρ-νητικά κατά Gram ραβδία και κόκκουςOslash βλ Πίνακα 211) Αυτοί οι οργανισμοί στους οποίους συμπεριλαμβάνονται οι Escherichia coli Proteus mirabilis και άλλοι μπορούν σε συγκεκριμένες συνθήκες να μετατραπούν σε περιστασιακά παθογόνα Υπό φυσιολογικές συνθήκες οι εν λόγω οργανι-σμοί υπάρχουν στο σώμα ή στο τοπικό περιβάλλον αλλά δεν

215 ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΚΗ χΛΩΡΙΔΑ ΑΛΛΩΝ ΠΕΡΙΟχΩΝ ΤΟΥ ΣΩΜΑΤΟΣ 845

Ρινοφάρυγγας

Στοmicroατική κοιλότητα

Λάρυγγας

Τραχεία

Πνεύmicroονες

Ανώτερηαναπνευστική

οδός

Κατώτερηαναπνευστική

οδός

Εικόνα 2110 ηαναπνευστικήοδόςΣτοανώτεροτμήματηςαναπνευστι-κήςοδούεγκαθίστανταιμεγάληποικιλίακαιαυξημένοιπληθυσμοίμικροοργα-νισμώναντίθεταστοκατώτεροτμήματηςαναπνευστικήςοδούζουνσχετικάλίγαμικρόβιαεκτόςανβρίσκεταισεεξέλιξηκάποιαενεργόςλοίμωξη(fεικόνα262)

846Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

είναι παθογόνοι Ωστόσο οι διάφορες μεταβολές που επέρ-χονται στο σώμα πχ αλλαγές στο τοπικό pH επιτρέπουν στους οργανισμούς να πολλαπλασιαστούν και να γίνουν πα-θογόνοι προκαλώντας συχνά μόλυνση της ουρήθρας ιδιαί-τερα στις γυναίκες

Ο κόλπος της ενήλικης γυναίκας είναι εν γένει ελαφρά όξινος και περιέχει σημαντικές ποσότητες γλυκογόνου Το Lactobacillus acidophilus ένας από τους μόνιμους οργα-νισμούς του κόλπου παράγει γαλακτικό οξύ από τη ζύμω-ση του γλυκογόνου με αποτέλεσμα την πτώση του pH του κόλπου (Εικόνα 2111) (f Τμήμα 1219) Μπορεί όμως να υπάρχουν και άλλοι οργανισμοί πχ ζυμομύκητες (είδη των γενών Torulopsis και Candida) στρεπτόκοκκοι και E coli Πριν την εφηβεία ο γυναικείος κόλπος είναι αλκαλι-κός και δεν παράγει γλυκογόνο οπότε απουσιάζει το L ac-idophilus και η χλωρίδα αποτελείται κυρίως από σταφυλό-κοκκους στρεπτόκοκκους διφθεροειδή και E coli Μετά την εμμηνόπαυση το γλυκογόνο εξαφανίζεται το pH ανε-βαίνει και η χλωρίδα προσεγγίζει και πάλι την προεφηβική της σύσταση

215 Έλεγχος εννοιών

Η φυσιολογική παρουσία ενός πληθυσμού μη παθογόνων μικρο-οργανισμών στην αναπνευστική και στην ουρογεννητική οδό εί-ναι ζωτική για τη φυσιολογική λειτουργία των οργάνων και συχνά αποτρέπει την εγκατάσταση παθογόνων

Στη φυσιολογική χλωρίδα του ανώτερου αναπνευστικού συχνά απαντούν δυνητικά παθογόνοι μικροοργανισμοί Γιατί δεν προ-καλούν νόσο σε ορισμένες περιπτώσεις

Πώς εξηγείται η παρουσία του Lactobacillus στην ουρογεννη-τική οδό των φυσιολογικών ενήλικων γυναικών

ΙΙ ΕΠΙΒΛΑΒΕΙΣ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ ΚΑΙ ΑΝΘΡΩΠΟΥ

Σε πολλές περιπτώσεις οι αλληλεπιδράσεις των μικροβίων με τον ξενιστή είναι επιβλαβείς για τον ξενιστή και προκα-

Κύστη

(α)

(β)

Ηβικόοστούν

Ωοθήκη

Μήτρα

Κόλπος

Ορθό

Τράχηλος

Ηβικόοστούν

Πέος Όρχεις

Ουρήθρα

Ουρήθρα

Κύστη

Ορθό

Προστάτης

John

Dur

ham

Εικόνα 2111 (α)Τοουρογεννητικόσύστημαστονάνδρακαιστηγυναί-καΣτιςπεριοχέςμεεντονότεροχρώμααναπτύσσονταισυχνάμικροοργανι-σμοίαςσημειωθείότισταυγιήάτομαοιανώτερεςπεριοχέςτηςουρογεννη-τικήςοδούτόσοστουςάντρεςόσοκαιστιςγυναίκεςδενπεριέχουνμικροορ-γανισμούς(β)ΧρώσηκατάGramτουLactobacillus acidophilusτουοργανι-σμούπουκυριαρχείστονγυναικείοκόλποαπότηνέναρξητηςεμμηνόρροιαςκαιμέχριτοτέλοςτηςεμμηνόπαυσηςκάθεμεμονωμένοραβδίοέχειμήκος3-4μmπριντηνέναρξητηςεμμηνόρροιαςκαιμετάτοπέραςτηςεμμηνό-παυσηςηγυναικείαουρογεννητικήοδόςείναιλιγότεροόξινηκαιαποικίζε-ταιαπόέναπολύπιοετερογενέςσύνολομικροοργανισμώνπουαναπτύσσο-νταισεσυνθήκεςουδέτερουήελαφράαλκαλικούpH

λούν νόσο Στην ενότητα αυτή θα εξετάσουμε τους γενικούς μηχανισμούς τους οποίους χρησιμοποιούν οι μικροοργανι-σμοί για να προκαλέσουν βλάβες στον ξενιστή Η διαδικασία της παθογένεσης δηλαδή της πρόκλησης νόσου από τους μι-κροοργανισμούς ξεκινά με την προσκόλληση των μικροορ-γανισμών στα κύτταρα του ξενιστή και συνεχίζεται με τον αποικισμό και πολλαπλασιασμό τους που προκαλούν βλά-βες στον ξενιστή Η σχετική ικανότητα παθογένεσης δηλ η μολυσματικότητα των νοσογόνων μικροοργανισμών είναι αποτέλεσμα μεταβολών που επέρχονται στον ξενιστή με διά-φορους μηχανισμούς (Εικόνα 2112) Πρώτα θα εξετάσουμε τους παράγοντες που ευθύνονται για τη διείσδυση ενός πα-θογόνου σε κάποιον ξενιστή

216 Είσοδος των παθογόνων στον ξενιστή

Συνήθως ένα παθογόνο πρέπει πρώτα να αποκτήσει πρό-σβαση στους ιστούς του ξενιστή και να πολλαπλασιαστεί

πριν μπορέσει να προκαλέσει βλάβη Στις περισσότερες πε-ριπτώσεις αυτό σημαίνει διείσδυση του παθογόνου μέσω του δέρματος των βλεννογόνων μεμβρανών ή του εντερικού επι-θηλίου δηλ μέσω επιφανειών που συνήθως λειτουργούν ως φραγμοί για τα μικρόβια

Εξειδικευμένη προσκόλληση

Οι περισσότερες μικροβιακές μολύνσεις έχουν ως αφετη-ρία ασυνέχειες ή πληγές του δέρματος ή του βλεννογόνου της αναπνευστικής πεπτικής ή ουρογεννητικής οδού Τα βα-κτήρια ή οι ιοί που έχουν την ικανότητα να προκαλούν λοί-μωξη συχνά προσκολλώνται εξειδικευμένα στα επιθηλιακά κύτταρα (Εικόνα 2113) μέσω πρωτεϊνικών αλληλεπιδράσε-ων ανάμεσα στην επιφάνεια του παθογόνου και στην επιφά-νεια του ξενιστικού κυττάρου Ένας λοιμογόνος μικροοργα-νισμός δεν προσκολλάται εξίσου καλά σε όλα τα επιθηλιακά κύτταρα αλλά επιλεκτικά μόνο σε εκείνες τις περιοχές του σώματος μέσω των οποίων συνήθως κατορθώνει να εισβά-λει στον ξενιστικό οργανισμό Επί παραδείγματι η Neisseria gonorrhoeae ο αιτιολογικός παράγοντας της σεξουαλικά με-ταδιδόμενης γονόρροιας (f Τμήμα 2612) προσκολλάται πολύ πιο ισχυρά στο ουρογεννητικό επιθήλιο παρά σε οιον-δήποτε άλλο ιστό Η προσκόλληση αυτή γίνεται μέσω μιας ειδικής επιφανειακής μικροβιακής πρωτεΐνης που ονομάζε-ται Opa Τα κύτταρα του ξενιστή δεσμεύουν εξειδικευμένα την Opa με μια πρωτεΐνη τη CD66 που απαντά μόνο στην επιφάνεια των επιθηλιακών κυττάρων του ανθρώπου Έτσι η

ΕΚΘΕΣΗστα

παθογόνα

Περαιτέρωέκθεση

στην εκάστοτετοπική θέση

ΠΡΟΣΚΟΛΛΗΣΗστο

δέρmicroα ή τον βλεννογόνο

ΕΙΣΒΟΛΗmicroέσω τουεπιθηλίου

ΑΠΟΙΚΙΣΜΟΣκαι

ΠΟΛΛΑΠΛΑΣΙΑΣΜΟΣΠαραγωγή παραγόντων

microολυσmicroατικότητας

ΙΣΤΙΚΗΒΛΑΒΗΝΟΣΟΣ

Περαιτέρωέκθεση

ΙΚΑΝΟΤΗΤΑΕΙΣΒΟΛΗΣπεραιτέρω

πολλαπλασιασmicroόςτόσο στην αρχική

θέση όσο καισε άλλες

ΤΟΞΙΚΟΤΗΤΑοι επιδράσειςτων τοξινώνείναι τοπιικές

ή διασυστηmicroατικές

Εικόνα 2112 μικροοργανισμοίκαιπαθογένεσηηπαρουσίαακόμηκαιοπολλαπλασιασμόςτωνμικροοργανισμώνστονξενιστήδενοδηγείπάντοτεστηνεμφάνισηνόσου

216 ΕΙΣΟΔΟΣ ΤΩΝ ΠΑΘΟΓΟΝΩΝ ΣΤΟΝ ξΕΝΙΣΤΗ 847

(α) (β)

E T

Nel

son

J D

Cle

men

ts a

nd R

A F

inke

lste

in

J W

Cos

tert

on

Εικόνα 2113 προσκόλλησηπαθογόνωνσεζωικούςιστούς(α)λεπτήτομήενόςκυττάρουVibrio choleraeπουπροσκολλάταιστηνψηκτροειδήπα-ρυφήτωνεντερικώνλαχνώνενόςλαγούόπωςφαίνεταιστοηλεκτρονιακόμικροσκόπιοδιέλευσηςπαρατηρήστετηναπουσίαγλυκοκάλυκα(β)εντε-ροπαθογόνοστέλεχοςEscherichia coliαπόμιαθανατηφόρομόλυνσησενε-ογέννητομοσχάριΤαβακτηριακάκύτταραπροσκολλώνταιστηνψυκτροειδήπαρυφήτωνλαχνώντουεντερικούεπιθηλίουμέσωτουεκτεταμένουγλυκο-κάλυκαΤαραβδίαέχουνδιάμετρο05μmπερίπου

848Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

N gonorrhoeae αλληλεπιδρά εξειδικευμένα με τα κύτταρα-στόχους μέσω μιας δικής του επιφανειακής πρωτεΐνης που δρα ως υπόστρωμα και ενός υποδοχέα στη μεμβράνη του επιθηλιακού κυττάρου Αυτή η αρχή ισχύει γενικότερα και σε ότι αφορά την εξειδίκευση του ξενιστή Σε πολλές περιπτώ-σεις κύτταρα μιας βακτηριακής σειράς που είναι γνωστό ότι προσβάλλουν τον άνθρωπο προσκολλώνται πολύ πιο ισχυ-ρά στα ενδεδειγμένα κύτταρα του ανθρώπου παρά στα αντί-στοιχα κύτταρα ενός άλλου ζώου (πχ του αρουραίου) Ισχύ-ει όμως και το αντίστροφο Μια σειρά βακτηρίων που αποι-κίζει εξειδικευμένα τον αρουραίο προσκολλάται ισχυρότερα σε κύτταρα αρουραίου παρά σε κύτταρα ανθρώπου

Ορισμένα από τα μόρια που χρησιμοποιούν τα βακτή-ρια για την προσκόλλησή τους δεν συνδέονται ομοιοπολικά με τη βακτηριακή μεμβράνη Πρόκειται συνήθως για πολυ-σακχαρίτες τους οποίους συνθέτουν και εκκρίνουν τα βακτή-ρια (f Τμήμα 413) Ως κάψα ορίζεται η πυκνή και σαφώς καθορισμένη στιβάδα πολυμερών που περιβάλλει στενά ένα βακτηριακό κύτταρο (f Εικόνα 263) Ως γλυκοκάλυκας ορίζεται το χαλαρό δίκτυο ινωδών πολυμερών που εκτείνο-νται προς το εξωτερικό του κυττάρου (Εικόνα 2113β)Oslash τέ-λος βλεννοστιβάδα ονομάζεται η διάχυτη μάζα ινωδών πο-λυμερών που φαινομενικά δεν συνδέεται με κανένα μεμο-νωμένο κύτταρο (βλ Εικόνα 214β) αλλά περιβάλλει πολλά βακτηριακά κύτταρα Όλες αυτές οι δομές είναι σημαντικές όχι μόνο για την προσκόλληση των βακτηρίων σε ιστούς ξε-νιστών αλλά και για την προσκόλληση βακτηρίων μεταξύ τους Επιπλέον αυτά τα στρώματα προστατεύουν τα βακτή-ρια από τους αμυντικούς μηχανισμούς του ξενιστή πχ απο-τρέπουν τη φαγοκυττάρωση από μακροφάγα ή άλλα κύττα-ρα (f Τμήμα 222)

Άλλες πρωτεϊνικές δομές που βρίσκονται στην επιφά-νεια των βακτηριακών κυττάρων (Εικόνα 2114) και ενίοτε συμμετέχουν στη διαδικασία προσκόλλησης είναι οι κροσ-σοί (ή ινίδια) και τα τριχίδια (f Τμήμα 413) Επί παρα-

δείγματι τα τριχίδια της Neisseria gonorrhoeae παίζουν κα-θοριστικό ρόλο στην προσκόλληση του οργανισμού στο ου-ρογεννητικό επιθήλιο ενώ οι ουρολοιμώξεις που προκαλού-νται από την Escherichia coli οφείλονται πολύ πιο συχνά σε κροσσοφόρα στελέχη (Εικόνα 2114) παρά σε στελέχη χω-ρίς κροσσούς Στους καλύτερα μελετημένους κροσσούς συ-γκαταλέγονται οι επονομαζόμενοι κροσσοί τύπου Ι των εντε-ροβακτηρίων (Escherichia Klebsiella Salmonella Shigel-la) οι οποίοι κατανέμονται ομοιογενώς πάνω στην κυτταρι-κή επιφάνεια Κατά κανόνα τα τριχίδια είναι μικρότερα σε αριθμό αλλά έχουν μεγαλύτερο μήκος από τους κροσσούς Η λειτουργία των τριχιδίων και των κροσσών έγκειται στο ότι δεσμεύουν τις επιφανειακές γλυκοπρωτεΐνες του ξενιστι-κού κυττάρου βήμα που σηματοδοτεί την έναρξη της διαδι-κασίας προσκόλλησης

Στοιχεία για τις εξειδικευμένες αλληλεπιδράσεις ανάμε-σα στον βλεννογόνο του επιθηλίου και στα παθογόνα προκύ-πτουν από μελέτες στελεχών της Escherichia coli που προ-καλούν διάρροια Τα περισσότερα στελέχη της E coli δεν εί-ναι παθογόνα και αποτελούν τμήμα της φυσιολογικής χλωρί-δας ειδικά στο τυφλό και το κόλον Στο σώμα συνυπάρχουν συνήθως ποικίλα μη παθογόνα στελέχη της E coliOslash μεγάλοι αριθμοί από αυτά διέρχονται καθημερινά μέσω του εντέρου και απομακρύνονται με τα κόπρανα Τα εντεροπαθογόνα στελέχη της E coli όμως διαθέτουν ινώδεις πρωτεΐνες που ονομάζονται CFA (Colonization Factor Antigens δηλ αντι-γονικοί παράγοντες αποικισμού) με τη βοήθεια των οποίων προσκολλώνται εξειδικευμένα στα επιθηλιακά κύτταρα του λεπτού εντέρου Εκεί τα παθογόνα αυτά στελέχη δημιουρ-γούν αποικίες και παράγουν εντεροτοξίνες (βλ Τμήμα 219) που προκαλούν διάρροια ή και άλλες ασθένειες (f Τμήμα 297) Αντίθετα τα μη παθογόνα στελέχη της E coli σπανί-ως διαθέτουν τις πρωτεΐνες CFA Ορισμένοι σημαντικοί πα-ράγοντες βακτηριακής προσκόλλησης παρατίθενται στον Πίνακα 213

Εισβολή

Ορισμένοι μικροοργανισμοί οφείλουν την παθογονικότητά τους αποκλειστικά και μόνο στις τοξίνες που παράγουν Αυ-τοί οι οργανισμοί δεν είναι απαραίτητο να διεισδύουν στους ιστούς του ξενιστή και θα τους εξετάσουμε χωριστά (βλ Τμήματα 218 και 219) Τα περισσότερα παθογόνα όμως πρέπει να εισβάλλουν στο επιθήλιο προκειμένου να ξεκινή-σει η παθογονική δράση τους διαδικασία που ονομάζεται εισβολή Τα σημεία εισόδου είναι κατά κανόνα μικρές ασυ-νέχειες ή πληγές στο δέρμα ή στους βλεννογόνους υμένες και αποτελούν τον συνήθη τόπο αρχικής εγκατάστασης και πολλαπλασιασμού των παθογόνων Πολλαπλασιασμός μπο-ρεί να λάβει χώρα και πάνω σε ακέραιη βλεννογόνο μεμ-βράνη ιδιαίτερα αν μεταβληθεί ή καταστραφεί η φυσιολο-γική χλωρίδα πχ κατά τη διάρκεια αντιβιοτικής θεραπείας Σε τέτοιες περιπτώσεις τα παθογόνα αποικίζουν ευκολότε-ρα τον ιστό κάτι που διευκολύνει περαιτέρω τη διαδικασία εισβολής Σε ορισμένες περιπτώσεις η αρχική εγκατάσταση

Jam

es A

Rob

erts

Εικόνα 2114 βακτήριοEscherichia coliμεκροσσούςτύπουPόπωςφαί-νεταιστοηλεκτρονιακόμικροσκόπιομετηντεχνικήτηςσκιαστικήςεπικάλυ-ψηςοικροσσοίτύπουPμοιάζουνμετουςκροσσούςτουτύπουΙαλλάεί-ναιλίγομακρύτεροιΤοκύτταροτηςφωτογραφίαςέχειδιάμετρο05μmπε-ρίπου

και ανάπτυξη των παθογόνων μπορεί να γίνει σε θέσεις πο-λύ απομακρυσμένες από τη θέση εισόδου Η μετάβαση στις θέσεις αυτές γίνεται συνήθως μέσω του αίματος ή του λεμ-φικού συστήματος (f Τμήμα 221)

216 Έλεγχος εννοιών

Η είσοδος των παθογόνων στους ιστούς του ξενιστή γίνεται συνή-θως με προσκόλληση σε εξειδικευμένα μόρια του ξενιστή συχνά σε βλεννογόνους επιφάνειες Η εισβολή ξεκινά στη θέση προσκόλ-λησης και μπορεί να εξαπλωθεί σε όλο τον ξενιστή μέσω του κυ-κλοφορικού συστήματος

Με ποιον τρόπο επηρεάζουν τα μόρια CFA της Escherichia co-li την προσκόλληση στους βλεννογόνους ιστούς

Με ποιον τρόπο η προσκόλληση εκκινεί τη διείσδυση

217 Αποικισμός και αύξηση

Εφόσον κάποιο παθογόνο αποκτήσει πρόσβαση σε έναν ιστό έχει κατόπιν πιθανότητες να πολλαπλασιαστεί διαδι-κασία που ονομάζεται αποικισμός Τα παθογόνα που εισέρ-χονται σε έναν ιστό σπανίως είναι αρκετά σε αριθμό ώστε να προκαλέσουν βλάβες επομένως θα πρέπει να βρουν θρε-πτικά υλικά και κατάλληλες συνθήκες για να πολλαπλασι-αστούν Η ανάπτυξη ενός παθογόνου επηρεάζεται από πε-

ριβαλλοντικούς παράγοντες όπως είναι η θερμοκρασία το pH και το δυναμικό αναγωγής αλλά ακόμη σημαντικότερος παράγοντας είναι η διαθεσιμότητα θρεπτικών υλικών στον ιστό του ξενιστή Εκ πρώτης όψεως θα πίστευε κανείς ότι τα σπονδυλωτά αποτελούν ένα είδος διατροφικού παραδεί-σου για τους μικροοργανισμούς αλλά στην πραγματικότητα δεν διαθέτουν σε επάρκεια όλες τις απαραίτητες θρεπτικές ουσίες Διάφορα ευδιάλυτα θρεπτικά υλικά όπως τα σάκχα-ρα τα αμινοξέα και τα οργανικά οξέα δεν απαντούν πάντο-τε σε επάρκεια με αποτέλεσμα να ευνοούνται εκείνοι οι ορ-γανισμοί που μπορούν να αξιοποιήσουν περίπλοκες θρεπτι-κές πηγές όπως είναι το γλυκογόνο Επίσης δεν υπάρχουν σε όλους τους ιστούς και σε κάθε δεδομένη χρονική στιγ-μή επαρκείς ποσότητες των βιταμινών και των αυξητικών παραγόντων που απαιτούν τα παθογόνα Επί παραδείγμα-τι το Brucella abortus που μολύνει τα βοοειδή αναπτύσσε-ται πολύ αργά στους περισσότερους ιστούς αλλά ταχύτατα στον πλακούντα προκαλώντας αποβολή των εμβρύων Αυ-τό οφείλεται στην αυξημένη συγκέντρωση της ουσίας ερυ-θριόλη που παράγεται από τον πλακούντα και η οποία επι-ταχύνει σημαντικά τον πολλαπλασιασμό του B abortus (βλ Πίνακα 216)

Άλλες φορές η εγκατάσταση ενός παθογόνου καθορί-ζεται επίσης από την περιορισμένη διαθεσιμότητα ιχνοστοι-χείων Για παράδειγμα υπάρχει πληθώρα αποδείξεων σχετι-κά με την επίδραση του σιδήρου στη μικροβιακή αύξηση Οι ζωικές πρωτεΐνες τρανσφερρίνη και λακτοφερρίνη δεσμεύουν ισχυρά τον σίδηρο και τον μεταφέρουν σε όλο το σώμα μέ-σω της κυκλοφορίας Οι πρωτεΐνες αυτές έχουν τόσο στενή συγγένεια με τον σίδηρο ώστε πολύ συχνά προκαλούν ανε-πάρκεια σιδήρου στα μικρόβια Έτσι αν σε ένα ζώο με λοί-μωξη χορηγηθούν διατροφικώς ευδιάλυτα άλατα σιδήρου αυξάνεται δραστικά η μολυσματικότητα ορισμένων παθογό-νων Όπως είδαμε στο Τμήμα 51 πολλά βακτήρια (τα επο-νομαζόμενα σιδηροφορείς) παράγουν σιδηροχηλικές ενώσεις προκειμένου να ενισχυθεί η ικανότητα πρόσληψης σιδήρου από το περιβάλλον Μερικοί σιδηροχηλικοί παράγοντες που έχουν απομονωθεί από παθογόνα βακτήρια είναι τόσο απο-τελεσματικοί ώστε μπορούν να laquoυποκλέψουνraquo σίδηρο ακό-μη και από ζωικές σιδηροσυζευκτικές πρωτεΐνες Για παρά-δειγμα ο σιδηροφορέας αεροβακτίνη τον οποίο παράγουν ορισμένα στελέχη Escherichia coli κωδικεύεται από το πλα-σμίδιο Col V (f Τμήμα 108) και απομακρύνει με μεγάλη ευκολία τον σίδηρο από την τρανσφερρίνη

Εντοπισμός στο σώμα

Μετά την αρχική του είσοδο στο σώμα ο παθογόνος μικροορ-γανισμός παραμένει συνήθως τοπικά εντοπισμένος και πολ-λαπλασιάζεται δημιουργώντας μια μικρή εστία μόλυνσης Αυτό συμβαίνει πχ στους δοθιήνες (laquoκαλογήρουςraquo) τον ψευδάνθρακα και τα εξανθήματα που δημιουργούνται από τις τοπικές μολύνσεις του δέρματος με Staphylococcus (f Τμήμα 269) Εναλλακτικά ο οργανισμός μπορεί να περάσει στα λεμφικά αγγεία και να εναποτεθεί στους λεμφαδένες

ΠΙΝΑΚΑΣ 213 Σημαντικοίπαράγοντεςπροσκόλλησης μικροβιακώνπαθογόνωνσειστούς ξενιστώνα

Παράγοντας Παράδειγμα

Γλυκοκάλυκαςκάψα παθογόναστελέχηEscherichia colindashογλυκοκάλυκας βλεννοστιβάδα ευνοείτηνπροσκόλλησηστηνψηκτροειδή (fΤμήμα413 παρυφήτωνεντερικώνλαχνών καιεικόνα2113) Streptococcus mutansndashοδεξτρανικόςγλυκοκάλυκας ευνοείτηνπρόσδεσηστιςοδοντικέςεπιφάνειεςπρωτεΐνες Streptococcus pyogenesndashηπρωτεΐνημτης προσκόλλησης βακτηριακήςεπιφάνειαςδεσμεύεταισευποδοχείς τωνβλεννογόνωνυμένωντηςαναπνευστικήςοδού Neisseria gonorrhoeae ndash ηπρωτεΐνηOpaτηςβακτη- ριακήςεπιφάνειαςδεσμεύεταισευποδοχείςτου ουρογεννητικούεπιθηλίουλιποτειχικόοξύ Streptococcus pyogenesndashευνοεί(μαζίμετηνπρω- (fΤμήμα48 τεΐνημ)τηδέσμευσησευποδοχείςτηςαναπνευ- καιεικόνα432) στικήςβλεννογόνουστιβάδαςκροσσοί(ινίδια) Neisseria gonorrhoeae ndash οικροσσοίτύπουΙευνοούν (fΤμήμα413 τηνπρόσδεσηστοουρογεννητικόεπιθήλιο καιεικόνα2114) είδητουγένουςSalmonellandashινίδιατύπουΙδιευκο- λύνουντηνπρόσδεσηστοεπιθήλιοτουλεπτού εντέρου παθογόναστελέχηEscherichia colindashοιινώδειςπρω- τεΐνεςπουσυνιστούντουςαντιγονικούςπαράγο- ντεςαποικισμού(CFA)ευνοούντηνπρόσδεσηστο επιθήλιοτουλεπτούεντέρου

αοιπερισσότερεςθέσειςυποδοχήςστουςξενιστικούςιστούςείναιδιάφορεςγλυ-κοπρωτεΐνεςήσύνθεταλιπίδιαπχγαγγλιοζίτεςήγλοβοζίτες

217 ΑΠΟΙΚΙΣΜΟΣ ΚΑΙ ΑΥξΗΣΗ 849

850Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

Αν ο μικροοργανισμός φθάσει στο αίμα τότε μεταφέρεται σε απομακρυσμένες περιοχές του σώματος αν και συνήθως συγκεντρώνεται στο ήπαρ ή στον σπλήνα Η διασπορά του παθογόνου μέσω του αίματος και του λεμφικού συστήματος μπορεί να οδηγήσει σε γενικευμένη (διασυστηματική) λοί-μωξη του σώματος και πολλαπλασιασμό του παθογόνου σε πολλούς ιστούς Αν η ανάπτυξη του βακτηρίου στους ιστούς είναι πολύ εκτεταμένη τότε διαχέεται στο αίμα σημαντικός αριθμός μικροοργανισμών με συνέπεια την εκδήλωση βα-κτηριαιμίας Στις εκτεταμένες λοιμώξεις αυτού του τύπου η αρχή γίνεται σχεδόν πάντοτε από κάποια τοπική λοίμωξη σε συγκεκριμένο όργανο

217 Έλεγχος εννοιών

Για να μπορέσει κάποιο παθογόνο να αποικίσει έναν ξενιστικό ιστό και να πολλαπλασιαστεί σε σημαντικό βαθμό θα πρέπει πρώτα να αποκτήσει πρόσβαση σε θρεπτικές ουσίες και κατάλληλες αναπτυ-ξιακές συνθήκες Τα παθογόνα είτε αναπτύσσονται τοπικά στον τό-πο αρχικής προσβολής είτε διασπείρονται στο σώμα

Γιατί αποτελούν ο αποικισμός και ο πολλαπλασιασμός απαραί-τητη προϋπόθεση για την επιτυχία των περισσότερων παθογό-νων

Ποιοι ξενιστικοί παράγοντες περιορίζουν ή επιταχύνουν τον αποικισμό και την ανάπτυξη ενός μικροοργανισμού σε συγκε-κριμένη θέση

218 Μολυσματικότητα

Μολυσματικότητα ονομάζεται η σχετική ικανότητα ενός παρασίτου να προκαλεί νόσο Εδώ θα εξετάσουμε μερικές από τις κύριες μεθόδους που χρησιμοποιούνται για τη μέ-τρηση της μολυσματικότητας και στη συνέχεια θα δώσουμε ορισμένα παραδείγματα οργανισμών υψηλής μολυσματικό-τητας καθώς και των μηχανισμών που αυτοί χρησιμοποιούν για να αυξήσουν τη μολυσματικότητά τους

Μέτρηση της μολυσματικότητας

Η μολυσματικότητα ενός παθογόνου μπορεί να προσδιο-ριστεί με πειραματικές μελέτες της LD50 Η LD50 (lethal dose50) δηλαδή η θανατηφόρος δόση50 είναι εκείνη η δόση ενός μολυσματικού παράγοντα η οποία θανατώνει το 50 των ζώων μιας ομάδας ελέγχου Η LD50 των παθογόνων υψηλής μολυσματικότητας συνήθως δεν διαφέρει πολύ από το LD100 με άλλα λόγια ο αριθμός των απαιτούμενων πα-θογόνων για να θανατωθεί το 50 των πειραματοζώων δεν απέχει πολύ από τον αριθμό των κυττάρων που θανατώνει το σύνολο των πειραματοζώων Αυτό φαίνεται στην Εικόνα 2115 σε ότι αφορά την πειραματική μόλυνση ποντικών με Streptococcus και Salmonella Ακόμη και λίγα κύτταρα του Streptococcus pneumoniae σε ένα πειραματόζωο αρκούν για να προκαλέσουν θανατηφόρο λοίμωξη και να εξοντώσουν

όλα τα μέλη της ομάδας ελέγχου Για τον συγκεκριμένο ορ-γανισμό μάλιστα είναι δύσκολο να προσδιοριστεί η LD50 ακριβώς επειδή είναι τόσο λίγα τα κύτταρα που χρειάζονται για να προκληθεί η θανατηφόρος λοίμωξη Αντίθετα η LD50 ενός ηπιότερου παθογόνου των ποντικών της Salmonella ty-phimurium είναι πολύ υψηλότερη από εκείνη του S pneu-moniae και ο αριθμός των κυττάρων που απαιτούνται για να θανατωθεί το 100 της ομάδας ελέγχου είναι υπερεκατοντα-πλάσιος εκείνου της LD50

Η μολυσματικότητα παθογόνων που διατηρούνται σε εργαστηριακές καλλιέργειες και δεν αναπτύσσονται σε ζώα είναι συχνά μειωμένη ή και εκλείπει εντελώς Τέτοιοι οργα-νισμοί αποκαλούνται εξασθενημένοι Η εξασθένηση μπορεί να οφείλεται στην ταχύτερη ανάπτυξη στελεχών χαμηλότε-ρης μολυσματικότητας τα οποία ενδεχομένως ευνοούνται επιλεκτικά από τη διαδοχική μεταφορά τους σε νέα καλλι-εργητικά υλικά Σε πολλές περιπτώσεις η εξασθένηση είναι εντονότερη όταν οι καλλιεργητικές συνθήκες δεν είναι ιδα-νικές για το είδος Αν σε ένα ζώο χορηγηθεί εξασθενημένη καλλιέργεια τότε τα παθογόνα ενίοτε ανακτούν την αρχική μολυσματικότητά τους αλλά στις περισσότερες περιπτώσεις η απώλεια είναι μόνιμη Τα εξασθενημένα στελέχη χρησιμο-ποιούνται συχνά για την παραγωγή εμβολίων ιδιαίτερα ιι-κών εμβολίων (f Τμήμα 2211) Για παράδειγμα τα εμ-βόλια της ιλαράς και της παρωτίτιδας αποτελούνται από εξα-σθενημένα ιικά στελέχη

Τοξικότητα και ικανότητα εισβολής

Η μολυσματικότητα ενός παθογόνου οφείλεται στην ικανό-τητά του να προκαλεί βλάβες μέσω δύο μηχανισμών της το-ξικότητας και της ικανότητας εισβολής Όλα τα παθογόνα

101 102 103 104 105 106 107

20

40

60

80

100

Οργανισmicroός υψηλήςmicroολυσmicroατικότητας(Streptococcuspneumoniae)

Οργανισmicroός microέτριαςmicroολυσmicroατικότητας(Salmonella typhimurium)

Ποσ

οστό

πον

τικώ

ν π

ου π

εθα

ίνου

ν

Αριθmicroός χορηγούmicroενων κυττάρων ανά πειραmicroατόζωο (ποντίκι)

Εικόνα 2115 ΣυγκριτικέςδιαφορέςστημικροβιακήμολυσματικότηταμεβάσητοναριθμότωνκυττάρωνStreptococcus pneumoniaeκαιSalmonella ty-phimurium πουαπαιτούνταιγιαναθανατωθούνπειραματόζωα

χρησιμοποιούν αυτούς τους δύο μηχανισμούς για την πρό-κληση παθολογικών εκδηλώσεων

Τοξικότητα ονομάζεται η ικανότητα ενός οργανισμού να προκαλεί παθολογικές καταστάσεις μέσω μιας προσχημα-τισθείσας τοξίνης που αναστέλλει τη λειτουργία ή προκαλεί τον θάνατο των κυττάρων του ξενιστή Για παράδειγμα ο τέ-τανος οφείλεται στην ισχυρή εξωτοξίνη που παράγει το Clos-tridium tetani (βλ Τμήμα 2110) Τα κύτταρα του C tetani παραμένουν στις αρχικές θέσεις εισόδου τους (συνήθως κά-ποια πληγή) όπου αναπτύσσονται αργάOslash σπάνια μετακινού-νται μακριά από τις θέσεις αυτές Ωστόσο το C tetani είναι εξαιρετικά νοσογόνο καθώς παράγει την τετανική τοξίνη η οποία μεταφέρεται μέσω της κυκλοφορίας σε απομακρυσμέ-να σημεία του οργανισμού και προκαλεί ανεξέλεγκτες μυϊκές συσπάσεις που συχνά οδηγούν στον θάνατο του ξενιστή

Ικανότητα εισβολής ονομάζεται η δυνατότητα ενός πα-θογόνου να αναπτύσσεται σε ξενιστικούς ιστούς και να φθά-νει σε τόσο μεγάλους αριθμούς ώστε να αναστέλλει μία ή περισσότερες λειτουργίες του ξενιστή Η ικανότητα εισβολής επιτρέπει σε έναν μικροοργανισμό να είναι νοσογόνος ακό-μα κι όταν δεν παράγει τοξίνες Επί παραδείγματι ο σημα-ντικότερος παράγοντας μολυσματικότητας του Streptococcus pneumoniae είναι το γεγονός ότι διαθέτει μια πολυσακχαρι-τική κάψα που τον προστατεύει από τη φαγοκυττάρωση (βλ Τμήμα 216Oslash f Τμήμα 222 και Εικόνα 225) εξουδετερώ-νοντας έτσι έναν από τους κυριότερους αμυντικούς μηχανι-σμούς των ξενιστών έναντι της διείσδυσης παθογόνων Τα συγκεκριμένα στελέχη του S pneumoniae μπορούν να προ-καλέσουν εκτεταμένες βλάβες στον ξενιστή λόγω της με-γάλης ικανότητας εισβολής που τα χαρακτηρίζει αναπτύσ-σονται σε τεράστιους αριθμούς στον πνευμονικό ιστό όπου επάγουν ξενιστικές αντιδράσεις οι οποίες καταλήγουν στην εκδήλωση πνευμονίας (f Τμήμα 262) Αντίθετα τα στε-λέχη χωρίς κάψα δεσμεύονται γρήγορα και αποτελεσματικά από τον ξενιστή και καταστρέφονται από τα φαγοκύτταρα

Τα Clostridium tetani και Streptococcus pneumoniae συνιστούν χαρακτηριστικά παραδείγματα ακραίας τοξικό-τητας και ακραίας ικανότητας εισβολής αντιστοίχως Τα πε-ρισσότερα επιτυχή παθογόνα πάντως κατατάσσονται κάπου ενδιάμεσα όσον αφορά αυτές τις δύο ιδιότητες χρησιμοποι-ώντας και τους δύο μηχανισμούς (τοξίνες και εισβολή) για να προκαλέσουν νόσο

Μολυσματικότητα του γένους Salmonella

Τα είδη του γένους Salmonella χρησιμοποιούν έναν συνδυ-ασμό τοξινών εισβολής και άλλων μολυσματικών παραγό-ντων κατά την παθογονική δράση τους Αρχικά η Salmonel-la παράγει τρεις τουλάχιστον τοξίνες που συμβάλλουν στη μολυσματικότητά της την εντεροτοξίνη (Πίνακας 214) την ενδοτοξίνη (f Τμήμα 49 και Εικόνα 435) και την κυττα-ροτοξίνη Η κυτταροτοξίνη αναστέλλει την πρωτεϊνοσύνθε-ση στα κύτταρα του ξενιστή και αποτρέπει τη διαφυγή του ενδοκυτταρικού Ca2+ από αυτά Επίσης στην προσβολή συμ-μετέχουν διάφοροι παράγοντες μολυσματικότητας Παράγο-

ντες προσκόλλησης είναι το πολυσακχαριτικό αντιγόνο Ο της κυτταρικής επιφάνειας και το αντιγόνο Η των μαστιγί-ων ενώ ενισχυτικό ρόλο μπορεί να παίξουν και οι κροσσοί της κυτταρικής επιφάνειας Ο πολυσακχαρίτης Vi της κά-ψας αναστέλλει τόσο τη δράση του συμπληρώματος όσο και την αντιγονικά διαμεσολαβούμενη θανάτωση των κυττάρων Salmonella (f Τμήμα 2210) Τα γονίδια inv στα είδη του γένους Salmonella κωδικεύουν τουλάχιστον είκοσι πρωτεΐ-νες που συμμετέχουν στη διαδικασία προσβολής Για παρά-δειγμα το invΗ κωδικεύει μια επιφανειακή πρωτεΐνη προ-σκόλλησης ενώ τα invC invG και invI κωδικεύουν πρωτε-ΐνες που συμμετέχουν στη συναρμολόγηση ενός εξειδικευ-μένου επιφανειακού προσαρτήματος που ονομάζεται βελό-νη (needle) ή ενεσίσωμα (injectisome) [Βλ Παράρτημα 3 ΣτΕΕ 5]

Η ευκολία με την οποία όρισμένα είδη Salmonella προ-καλούν λοιμώξεις έγκειται στο γεγονός ότι παρασιτούν και πολλαπλασιάζονται ενδοκυτταρικά όχι μόνο σε κύτταρα του εντερικού τοιχώματος αλλά ακόμη και στα μακροφάγα μια ομάδα λευκοκυττάρων που υπό φυσιολογικές συνθήκες φα-γοκυτταρώνουν βακτήρια (f Τμήμα 222) Ένας από τους τρόπους δράσης των φαγοκυττάρων είναι η παραγωγή ειδι-κών τοξικών ενώσεων του οξυγόνου τα οποία όμως η Sal-monella εξουδετερώνει με το προϊόν του γονιδίου oxyR Επί-σης τα μακροφάγα παράγουν ειδικά αμυντικά μόρια τις ντε-φενσίνες που κι αυτά όμως εξουδετερώνονται από τη Salmo-nella με τα προϊόντα των γονιδίων phoP και phoQ Η Sal-monella επομένως διαθέτει γονίδια (oxy και pho) που της επιτρέπουν να γίνει ενδοκυτταρικό παράσιτο καθώς τα προ-ϊόντα αυτών των γονιδίων εξουδετερώνουν τους αμυντικούς μηχανισμούς του ξενιστή που θα περιόριζαν την ενδοκυττα-ρική της ανάπτυξη Επίσης ορισμένοι παράγοντες μολυσμα-τικότητας οι οποίοι συμβάλλουν στην αντοχή και τη διασπο-ρά των περισσότερων παθογόνων στελεχών της Salmonella είναι πλασμιδιακής προέλευσης Τέλος για να αποθηκεύσει τον αναπτυξιακά πολύτιμο σίδηρο η Salmonella παράγει ειδικές σιδηροχηλικές πρωτεΐνες τους σιδηροφορείς (f Τμήμα 51 και Τμήμα 217) Βλέπουμε δηλαδή ότι η Salmo-nella και ενδεχομένως τα περισσότερα παθογόνα διαθέτουν αρκετούς παράγοντες αύξησης της μολυσματικότητάς τους που συμβάλλουν στην εκδήλωση νόσου Οι διάφοροι γνω-στοί παράγοντες μολυσματικότητας της Salmonella παρατί-θενται στην Εικόνα 2116

218 Έλεγχος εννοιών

Η μολυσματικότητα ενός παθογόνου καθορίζεται από την ικανότη-τα εισβολής την τοξικότητα και μερικούς άλλους παράγοντες του παθογόνου Στα περισσότερα παθογόνα η μολυσματικότητα καθο-ρίζεται από πολλούς παράγοντες Εξασθένηση ενός παθογόνου εί-ναι η απώλεια μολυσματικότητας

Σε τι διαφέρουν η τοξικότητα από την ικανότητα εισβολής Εξηγήστε με ποιον τρόπο μπορεί να επέλθει εξασθένηση ενός

παθογόνου οργανισμού Αναλύστε τον ρόλο των εξασθενημέ-νων μικροοργανισμών στην παραγωγή εμβολίων

218 ΜΟΛΥΣΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑ 851

852Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

ΙII ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΜΟΛΥΣΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΚΑΙ ΤΟξΙΝΕΣ

Η παθογονικότητα των μικροοργανισμών ευνοείται σημαντι-κά από τοξίνες και εξωκυτταρικούς παράγοντες μολυσματι-κότητας που οι ίδιοι οι μικροοργανισμοί παράγουν και απε-λευθερώνουν Αν και οι πρωτεΐνες αυτές εμφανίζουν μεγάλη ποικιλία και παράγονται από πολλά και διάφορα παθογόνα πολλές έχουν κοινά μοριακά χαρακτηριστικά και παρόμοιους

μηχανισμούς δράσης Σε αυτή την ενότητα θα εξετάσουμε ορισμένα χαρακτηριστικά παραδείγματα τοξινών και παρα-γόντων μολυσματικότητας σε επίπεδο μηχανισμού δράσης

219 Παράγοντες μολυσματικότητας

Ορισμένες εξωκυτταρικές πρωτεΐνες που παράγονται από πα-θογόνα συντελούν στην ενίσχυση και διατήρηση των νόσων Αυτές οι πρωτεΐνες ονομάζονται παράγοντες μολυσματικότη-

ΠΙΝΑΚΑΣ 214 εξωτοξίνεςκαιεξωκυτταρικοίπαράγοντεςμολυσματικότηταςπου προέρχονταιαπόπαθογόνουςμικροοργανισμούςτουανθρώπου

Οργανισμός Νόσος Τοξίνη ή παράγονταςα Δράση

Bacillus anthracis Άνθρακας θανατηφόροςπαράγοντας(θπ) ΤοπAείναιοπαράγονταςβπουσυνδέεται παράγονταςοιδήματος(πο) στοκύτταροοποπροκαλείοίδημα προστατευτικόαντιγόνο(πA)(αβ) οθππροκαλείκυτταρικόθάνατο Bacillus cereus Τροφικήδηλητηρίαση εντεροτοξίνη() προκαλείαπώλειαυγρώναπόταεντερικάκύτταρα Bordetella pertussis κοκκύτης Τοξίνητουκοκκύτη(αβ) Σταματάτημεταγωγήσήματοςμέσωτηςπρωτεΐ- νηςGεπιφέρεικυτταρικόθάνατο Clostridium botulinum αλλαντίαση νευροτοξίνη(αβ) μυϊκήπαράλυση(βλεικόνα2119) Clostridium tetani Τέτανος νευροτοξίνη(αβ) Σπαστικήπαράλυση(βλεικόνα2120) Clostridium perfringens αεριογόνοςγάγγραινα Τοξίνηα(κΤ) αιμόλυση(λεκιθινάσηβλεικόνα2117β) τροφικήδηλητηρίαση Τοξίνηβ(κΤ) αιμόλυση Τοξίνηγ(κΤ) αιμόλυση Τοξίνηδ(κΤ) αιμόλυση(καρδιοτοξίνη) Τοξίνηκ(ε) κολλαγενάση Τοξίνηλ(ε) πρωτεάση εντεροτοξίνη(κT) μεταβάλλειτηδιαπερατότητατουεντερικού επιθηλίου Corynebacterium diphtheriae διφθερίτιδα Τοξίνητηςδιφθερίτιδας(αβ) αναστέλλειτηνπρωτεϊνοσύνθεσηστουςευκα- ρυώτες(εικόνα2118) Escherichia coli(μόνοτα Γαστρεντερίτιδα εντεροτοξίνη(αβ) επάγειαπώλειαυγρώναπόταεντερικάκύτταρα εντεροπαθογόναστελέχη) Pseudomonas aeruginosa μολύνσειςαπό εξωτοξίνηα(αβ) αναστέλλειτηνπρωτεϊνοσύνθεση P aeruginosa είδη Salmonella Σαλμονέλλωσητυφο- εντεροτοξίνη(αβ) αναστέλλειτηνπρωτεϊνοσύνθεσηκαιπροκαλεί ειδήςπυρετόςπαρα- λύσητωνξενιστικώνκυττάρων τυφοειδήςπυρετός κυτταροτοξίνη(κΤ) επάγειαπώλειαυγρώναπόταεντερικάκύτταρα Shigella dysenteriae βακτηριακήδυσεντερία Σιγκατοξίνη(αβ) αναστέλλειτηνπρωτεϊνοσύνθεση Staphylococcus aureus πυρετογόνεςμολύνσεις Τοξίνηα(κΤ) αιμόλυση (εξανθήματακλπ) Τοξίνησυνδρόμουτοξικής διασυστηματικήκαταπληξία λοιμώξειςτουανα- καταπληξίας(υα) πνευστικούτροφική αποφολιδωτικέςτοξίνεςα απολέπισηδέρματοςκαταπληξία δηλητηρίασησύνδρομο καιβ(υα) τοξικήςκαταπληξίας λευκοσιδίνη(κΤ) καταστρέφειλευκοκύτταρα τοξικήεπιδερμική Τοξίνηβ(κΤ) αιμόλυση νεκρόλυση Τοξίνηγ(κΤ) θανατώνεικύτταρα Τοξίνηδ(κΤ) αιμόλυσηλευκόλυση εντεροτοξίνηαβCD προκαλείεμετούςδιάρροιακαταπληξία καιε(υα) Ένζυμοπήξηςαίματος(ε) επάγειθρόμβωσητουινώδους Streptococcus pyogenes πυρετογόνεςμολύνσεις Στρεπτολυσίνηο(κΤ) αιμόλυση αμυγδαλίτιδαοστρακιά ΣτρεπτολυσίνηS(κΤ) αιμόλυση(βλεικόνα2117) ερυθρογόνοςτοξίνη(υα) προκαλείτοεξάνθηματηςοστρακιάς Στρεπτοκινάση(ε) διασπάτουςθρόμβουςτουινώδους υαλουρονιδάση(ε) διασπάτουαλουρονικόοξύστονσυνδετικόιστό Vibrio cholerae Χολέρα εντεροτοξίνη(αβ) επάγειαπώλειαυγρώναπότα εντερικάκύτταρα(εικόνα2121)

ααβτοξίνηα-βKTκυτταρολυτικήτοξίνηεενζυμικόςπαράγονταςμολυσματικότηταςυαυπεραντιγονικήτοξίνηαταξινόμητοςπαράγοντας

τας Οι περισσότεροι τέτοιοι παράγοντες είναι ένζυμα που βο-ηθούν τα παθογόνα να δημιουργήσουν αποικίες και να ανα-πτυχθούν Επί παραδείγματι οι στρεπτόκοκκοι οι σταφυλό-κοκκοι και ορισμένα είδη του γένους Clostridium παράγουν το ένζυμο υαλουρονιδάση (Πίνακας 214) Η υαλουρονιδάση ευνοεί τη διασπορά των μικροοργανισμών στους διάφορους ιστούς καθώς διασπά το υαλουρονικό οξύ έναν πολυσακχα-ρίτη που λειτουργεί ως στερεωτικό υλικό στον χώρο μεταξύ των κυττάρων Η παραγωγή της υαλουρονιδάσης επιτρέπει τη διασπορά των παθογόνων μικροοργανισμών από την αρ-χική θέση προσβολής στους διάφορους ιστούς του ξενιστή Οι στρεπτόκοκκοι και οι σταφυλόκοκκοι παράγουν επίσης ευρύτατη ποικιλία πρωτεασών νουκλεασών και λιπασών που χρησιμεύουν στον αποπολυμερισμό των πρωτεϊνών των νουκλεϊκών οξέων και των λιπιδίων του ξενιστή Τα είδη του Clostridium που προκαλούν την αεριογόνο γάγγραινα παρά-γουν επιπλέον το ένζυμο κολλαγονάση γνωστή και ως τοξί-νη κ (Πίνακας 214) η οποία αποικοδομεί το υποστηρικτικό δίκτυο των ιστών που αποτελείται από κολλαγόνο επιτρέπο-ντας τη διασπορά του παθογόνου στους ιστούς του ξενιστή

Ινώδες θρόμβοι και μολυσματικότητα

Στις περισσότερες περιπτώσεις η εισβολή ενός μικροβιακού παθογόνου στον ξενιστή αντιμετωπίζεται άμεσα με τον σχη-ματισμό θρόμβων ινώδους Ο μηχανισμός της θρόμβωσης ενεργοποιείται από τον τραυματισμό του ιστού και έχει ως αποτέλεσμα την απομόνωση του παθογόνου και τον περιορι-σμό της λοίμωξης σε μια μικρή περιοχή του σώματος Ορι-σμένοι οργανισμοί έχουν την ικανότητα να παράγουν ινωδο-λυτικά ένζυμα που διασπούν τους θρόμβους επιτρέποντας

έτσι την περαιτέρω διασπορά της λοίμωξης Μια τέτοια ινω-δολυτική ουσία γνωστή ως στρεπτοκινάση παράγεται από τον Streptococcus pyogenes (Πίνακας 214)

Άλλοι οργανισμοί όμως μπορούν να παράγουν ένζυμα που ευνοούν τον σχηματισμό θρόμβων ινώδουςOslash έτσι αδυνα-τούν μεν να εξαπλωθούν αλλά διασφαλίζουν την προστασία τους από το ανοσοποιητικό σύστημα του ξενιστή Το καλύ-τερα μελετημένο ένζυμο που προκαλεί θρόμβους ινώδους εί-ναι το ένζυμο πήξης του αίματος (Πίνακας 214) που παράγε-ται από το παθογόνο Staphylococcus aureus Το ένζυμο αυτό προκαλεί την εναπόθεση ινώδους πάνω στους μικροβιακούς κόκκους παρέχοντάς τους κάλυμμα προστασίας από τις επι-θέσεις των κυττάρων του ξενιστή Το πλέγμα ινώδους που παράγεται από τη δράση του ενζύμου πήξης του αίματος εί-ναι μάλλον η αιτία για την εξαιρετικά εντοπισμένη φύση πολ-λών σταφυλοκοκκικών λοιμώξεων όπως πχ οι δοθιήνες και οι φλύκταινες (f Εικόνα 2623)

219 Έλεγχος εννοιών

Οι παθογόνοι μικροοργανισμοί παράγουν μια ποικιλία ενζύμων που αυξάνουν τη μολυσματικότητά τους άλλοτε διασπώντας τους ιστούς του ξενιστή και άλλοτε μεταβάλλοντας το περιβάλλον τους προκειμένου να εξασφαλίσουν θρεπτικές ουσίες Σε άλλες περι-πτώσεις οι παράγοντες μολυσματικότητας που εκκρίνονται από τα παθογόνα παρέχουν προστασία από την επαφή με τους φυσιο-λογικούς μηχανισμούς άμυνας του ξενιστή Όλοι αυτοί οι παράγο-ντες αποσκοπούν στο να ενισχύσουν τον αποικισμό και την ανά-πτυξη των παθογόνων

Τι πλεονέκτημα παρέχει στο παθογόνο η παραγωγή ενζύμων που πέπτουν τα δομικά στοιχεία των ξενιστικών ιστών

Κροσσοί τύπου 1(προσκόλληση)

Ενδοτοξίνη στολιποπολυσακχαριτικόστρώmicroα (πυρετός)

Πλασmicroίδιοmicroολυσmicroατικότητας

Αντιγόνο Ο(αναστέλλει τηφαγοκυτταρικήθανάτωση)

Κυτταροτοξίνη(αναστέλλει τησύνθεση πρωτεϊνών στακύτταρα του ξενιστήmiddotείσοδος ασβεστίουστο ξενιστικό κύτταροmiddotπροσκόλληση)

Μαστίγιο(αυτοκινησία)Αντιγόνο Η(προσκόλλησηmiddotαναστολή φαγοκυτταρικήςθανάτωσης)

Εντεροτοξίνη (διάρροια)

Επιφανειακάπροσαρτήmicroατα πουκωδικεύονται απόγονίδια invπροσκόλληση

Σιδηροφορείς

Αντιφαγοκυτταρικέςπρωτεΐνες πουκωδικεύονται απότο γονίδιο oxyR

Αντιγόνο τηςκάψας Vimiddotαναστέλλει τηνπρόσδεση τουσυmicroπληρώmicroατοςτου microαστιγίου

Εικόνα 2116 παράγοντες πουαυξάνουν τη μολυσματικότητα τηςSalmonella παρουσιάζονται εκείνατα δομικά στοιχεία που γνωρίζουμεότιείναιπαθογονικώςσημαντικάΤαπρωτεϊνικάπροϊόντατουγονιδιακούσυστήματοςphoδενέχουνταυτοποι-ηθείαλλάείναιγνωστόότιεξουδε-τερώνουντιςεπιπτώσειςτωνλιποδια-σπαστικώνντεφενσινώνπουπαράγουνταμακροφάγα

219 ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΜΟΛΥΣΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑΣ 853

854Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

Η δράση του ενζύμου πήξης του αίματος βοηθά ή εμποδίζει τη βακτηριακή ανάπτυξη και με ποιον τρόπο Δώστε συγκεκριμέ-να παραδείγματα

2110 Εξωτοξίνες

Οι εξωτοξίνες είναι πρωτεΐνες που απελευθερώνονται στον εξωκυτταρικό χώρο κατά την ανάπτυξη του οργανισμού Αυ-τές οι τοξίνες είναι δυνατόν να διασπαρούν σε μεγάλες απο-στάσεις μέσα στο σώμα και να προκαλέσουν βλάβες σε πε-ριοχές πολύ μακριά από την αρχική εστία της λοίμωξης Ο Πίνακας 214 συνοψίζει τις ιδιότητες και τη δράση μερικών από τις γνωστότερες εξωτοξίνες καθώς και ορισμένων άλ-λων εξωκυτταρικών παραγόντων μολυσματικότητας

Οι περισσότερες εξωτοξίνες ανήκουν σε μία από τις τρεις ακόλουθες κατηγορίες τις κυτταρολυτικές τοξίνες τις τοξίνες Α-Β και τις υπεραντιγονικές τοξίνες Οι κυτταρολυτι-κές τοξίνες είναι ένζυμα που επιτίθενται σε κάποιο δομικό συστατικό των κυττάρων και προκαλούν λύση Οι τοξίνες Α-Β αποτελούνται από δύο ομοιοπολικά συνδεδεμένες υπομο-νάδες Α και Β Η μία από αυτές η Β συνδέεται σε κάποιον επιφανειακό υποδοχέα των ξενιστικών κυττάρων και επιτρέ-πει τη μεταφορά της Α στο εσωτερικό του κυττάρου όπου αυτή επιφέρει διάφορες βλάβες Τα υπεραντιγόνα είναι τοξί-νες που διεγείρουν μεγάλο αριθμό κυττάρων του ανοσοποι-ητικού συστήματος του ξενιστή προκαλώντας εκτεταμένες φλεγμονώδεις αποκρίσεις (f Τμήμα 2214)

Κυτταρολυτικές τοξίνες

Πολλά παθογόνα παράγουν πρωτεΐνες που δρουν στην κυτ-ταροπλασματική μεμβράνη προκαλώντας λύση άρα και θά-νατο των ζωικών κυττάρων Οι τοξίνες αυτές ονομάζονται επίσης αιμολυσίνες διότι η δράση τους παρατηρείται πολύ εύκολα στα ερυθρά αιμοσφαίρια (Πίνακας 214) Οι επιδρά-σεις τους ωστόσο δεν περιορίζονται μόνο στα ερυθροκύτ-ταρα αλλά αφορούν και πολλά άλλα κύτταρα του ξενιστή Η παραγωγή αιμολυσινών διαπιστώνεται εύκολα στο εργα-στήριο με γραμμική επίστρωση του οργανισμού σε τρυβλίο

άγαρ-αίματος Η αιμολυσίνη απελευθερώνεται κατά την ανά-πτυξη των αποικιών και λύει τα περιβάλλοντα ερυθροκύττα-ρα δημιουργώντας έτσι ζώνες αιμόλυσης (Εικόνα 2117α) Ορισμένες αιμολυσίνες επιτίθενται στα φωσφολιπίδια της κυτταροπλασματικής μεμβράνης των ξενιστικών κυττάρων Συνηθέστερο υπόστρωμα των αιμολυσινών είναι το φωσφο-λιπίδιο λεκιθίνη (φωσφατιδυλοχολίνη) και γιrsquo αυτό τα συγκε-κριμένα ένζυμα ονομάζονται λεκιθινάσες ή φωσφολιπάσες (Εικόνα 2117β) Χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι η τοξίνη α του Clostridium perfringens μια λεκιθινάση που διασπά τα μεμβρανικά λιπίδια και προκαλεί κυτταρική λύση (Πίνακας 214) Επειδή τα φωσφολιπίδια είναι συστατικά των κυττα-ρικών μεμβρανών όλων των οργανισμών μερικές φορές οι φωσφολιπάσες λύουν την κυτταροπλασματική μεμβράνη όχι μόνο των ξενιστικών αλλά και των βακτηριακών κυττάρων Υπάρχουν ωστόσο αιμολυσίνες που δεν είναι φωσφολιπάσες Για παράδειγμα η στρεπτολυσίνη Ο την οποία παράγουν οι στρεπτόκοκκοι επιδρά στις στερόλες της κυτταροπλασματι-κής μεμβράνης Οι λευκοσιδίνες (Πίνακας 214) είναι λυτικοί παράγοντες που λύουν επιλεκτικά τη μεμβράνη των λευκών αιμοσφαιρίων γεγονός που μπορεί να προκαλέσει μείωση της αντίστασης του ξενιστή (f Τμήμα 221)

Τοξίνη της διφθερίτιδας

Όπως θα δούμε εκτενέστερα στο Τμήμα 263 η τοξίνη της διφθερίτιδας παράγεται από το Corynebacterium diphtheriae και αποτελεί σημαντικό παράγοντα παθογένεσης για τη νόσο της διφθερίτιδας Τα ποντίκια και οι αρουραίοι είναι σχετι-κά ανθεκτικοί οργανισμοί στην τοξίνη της διφθερίτιδας αλ-λά οι άνθρωποι τα κουνέλια και τα πτηνά έχουν μεγάλη ευ-αισθησία καθώς ένα και μόνο μόριο της τοξίνης μπορεί να προκαλέσει στα είδη αυτά κυτταρική λύση Η τοξίνη της δι-φθερίτιδας που εκκρίνεται από τα κύτταρα του C diphtheri-ae ανήκει στην κατηγορία των τοξινών Α-Β και το πολυπε-πτίδιό της έχει μοριακό βάρος (ΜΒ) 62000 Η υπομονάδα Β δεσμεύεται εξειδικευμένα σε έναν υποδοχέα της κυτταρο-πλασματικής μεμβράνης του ξενιστικού κυττάρου (Εικόνα 2118) Μετά τη δέσμευση οι υπομονάδες Α και Β αλληλε-πιδρούν πρωτεολυτικά μεταξύ τους με τελικό αποτέλεσμα την είσοδο της υπομονάδας Α (που έχει ΜΒ 21000) στο κυτ-

(α) (β)

T D

Bro

ck

Leon

J L

eBea

u

Εικόνα 2117 (α)ΖώνεςαιμόλυσηςγύρωαπόαποικίεςStreptococcus pyogenesπουανα-πτύσσονταισετρυβλίοάγαρ-αίματος(β)δρά-σητηςλεκιθινάσηςμιαςφωσφολιπάσηςγύ-ρωαπόαποικίεςClostridium perfringensπουαναπτύσσονται σεκαλλιεργητικόμέσοαγαρό-ζηςεμπλουτισμένομεκρόκοαυγού(πηγήλεκι-θίνης)ηλεκιθινάσηδιασπάτιςμεμβράνεςτωνερυθροκυττάρωνδημιουργώνταςτιςδιαυγείςζώνεςπουφαίνονταιστηφωτογραφία

ταρόπλασμα του ξενιστικού κυττάρου Εκεί η υπομονάδα Α παρεμποδίζει τη μεταφορά αμινοξέων από το tRNA στην αυξανόμενη πολυπεπτιδική αλυσίδα με αποτέλεσμα να ανα-στέλλεται η διαδικασία της πρωτεϊνοσύνθεσης Πιο συγκε-κριμένα η τοξίνη αδρανοποιεί τον παράγοντα επιμήκυνσης 2 (μια πρωτεΐνη που συμμετέχει στην επιμήκυνση της πολυ-πεπτιδικής αλυσίδας) καταλύοντας τη σύνδεση ενός μορίου ριβόζης στη διφωσφορική αδενοσίνη (ADP) από το NAD+ Μετά την προσθήκη της ριβόζης στο μόριο του ADP η δρα-στικότητα του παράγοντα επιμήκυνσης 2 μειώνεται θεαμα-τικά και η πρωτεϊνοσύνθεση αναστέλλεται

Η τοξίνη της διφθερίτιδας σχηματίζεται μόνον από στε-λέχη του C diphtheriae που προσβάλλονται λυσιγονικά από τον βακτηριοφάγο β ο οποίος μεταφέρει το γονίδιο για την παραγωγή της τοξίνης Έτσι ένα μη τοξινοπαραγωγικό (άρα μη παθογόνο) στέλεχος του C diphtheriae μπορεί να μετα-τραπεί σε παθογονικό αν μολυνθεί με τον φάγο β Η διαδικα-σία αυτή ονομάζεται μετατροπή φάγου (f Τμήμα 107)

Ένας άλλος παράγοντας που επηρεάζει την παραγωγή της τοξίνης της διφθερίτιδας είναι η ύπαρξη διαθέσιμου σι-δήρου Όταν το καλλιεργητικό μέσο περιέχει ποσότητες σι-δήρου που επαρκούν για την αύξηση του βακτηρίου η το-ξίνη δεν παράγεται Αν όμως η συγκέντρωση σιδήρου μειω-θεί σε περιοριστικά για την αύξηση του βακτηρίου επίπεδα τότε αρχίζει η παραγωγή της τοξίνης Ο σίδηρος δεσμεύεται από ειδικές ρυθμιστικές πρωτεΐνες του C diphtheriae συμ-μετέχοντας με τον τρόπο αυτό σε έναν μηχανισμό αρνητικού ελέγχου (f Τμήμα 85) Αυτή η σιδηροσυζευτική πρωτεΐ-νη συνδυάζεται κατόπιν με μια ρυθμιστική περιοχή του DNA

του φάγου β και παρεμποδίζει την έκφραση της τοξίνης της διφθερίτιδας Όταν η συγκέντρωση σιδήρου είναι χαμηλή η δράση της ρυθμιστικής πρωτεΐνης εξασθενεί με αποτέλεσμα να αρχίσει η σύνθεση της τοξίνης

Η εξωτοξίνη Α του Pseudomonas aeruginosa (Πίνακας 214) δρα κατά παρόμοιο τρόπο με την τοξίνη της διφθερίτι-δας αφού και αυτή τροποποιεί τον παράγοντα επιμήκυνσης 2 μέσω ριβοζυλίωσης του ADP

Τοξίνες του τετάνου και της αλλαντίασης

Αυτές οι τοξίνες παράγονται από τα υποχρεωτικώς αναερό-βια βακτήρια Clostridium tetani και Clostridium botulinum Υπό φυσιολογικές συνθήκες τα βακτήρια αυτά είναι εδαφό-βιοι οργανισμοί που ενίοτε προκαλούν ασθένειες στα ζώα (f Τμήματα 278 και 295) Το C botulinum σπανίως ανα-πτύσσεται άμεσα στο σώμαOslash συνηθέστερη εστία πολλαπλα-σιασμού του αλλά και τόπος παραγωγής της αλλαντοτοξί-νης είναι τα κακοδιατηρημένα τρόφιμα Στην αλλαντίαση ο θάνατος επέρχεται από αναπνευστική ανεπάρκεια λόγω πα-ράλυσης των αναπνευστικών μυών Το C tetani αναπτύσ-σεται σε βαθιές πληγές του σώματος που καθίστανται ανο-ξικές και παρrsquo ότι παραμένει στην αρχική εστία προσβολής και δεν διασπείρεται στο σώμα η τοξίνη την οποία παράγει μπορεί να εξαπλωθεί μέσω του νευρικού συστήματος και να προκαλέσει τέτανο δηλαδή σπαστική παράλυση που μπορεί επίσης να οδηγήσει στον θάνατο

Η τοξίνη της αλλαντίασης αποτελείται στην πραγματι-κότητα από μια ομάδα τοξινών Α-Β που συνιστούν τις πιο

2110 ΕξΩΤΟξΙΝΕΣ 855

A B

Κυτταρική microεmicroβράνη Κυτταρική microεmicroβράνη

B BA

A

AEFmdash2 EFmdash2

Πρωτεϊνοσύνθεση σε αναστολήΦυσιολογική πρωτεϊνοσύνθεση

Τοξίνη

Κλείδα

Αmicroινοξύ

Ριβόσωmicroα

(β)

t-RNA

(α)

EFmdash2

t-RNA

EFmdash2

Med

Ia T

uTo

rIal

M

edIa

Tu

TorI

al D

ipht

heri

aTo

xin

Εικόνα 2118 δράσητηςτοξίνηςτηςδιφθερίτιδαςτηνοποίαπαράγειτοCorynebacterium diphtheriae(α)υπόφυσιολογικέςσυνθήκεςοπαράγονταςεπι-μήκυνσης2(EF-2)συνδέεταιμετοριβόσωμακαιτοφέρνεισεεπαφήμεέναφορτισμένοtRNA(β)ητοξίνητηςδιφθερίτιδαςσυνδέεταιμετηνκυτταρικήμεμβράνηόπουδιασπάταιηυπομονάδααπουπροκύπτειαπότηδιάσπασηαυτήμεταφέρεταιστονενδοκυτταρικόχώροόπουκαταλύειτηνπροσθήκηρι-βοζυλιωμένουADPστονπαράγονταεπιμήκυνσης2(EF-2)οτροποποιημένοςπαράγονταςεπιμήκυνσης2δενμπορείπλέοννασυμμετάσχειστηνπροσθήκηαμινοξέωνστηναυξανόμενηπεπτιδικήαλυσίδαηδιαδικασίατηςπρωτεϊνοσύνθεσηςσταματάκαιεπέρχεταιθάνατοςτουκυττάρου

856Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

ισχυρές βιολογικές τοξίνες στη φύση Ένα χιλιοστογραμμά-ριο (mg) καθαρής αλλαντοτοξίνης αρκεί για να σκοτώσει πάνω από ένα εκατομμύριο ινδικά χοιρίδια Από τις επτά δι-αφορετικές αλλαντοτοξίνες που γνωρίζουμε δύο τουλάχι-στον κωδικεύονται από εξειδικευμένους λυσιγόνους βακτη-ριοφάγους του Clostridium botulinum Η κυριότερη τοξίνη είναι μια πρωτεΐνη με ΜΒ 150000 η οποία εύκολα σχηματί-ζει συμπλέγματα με άλλες μη τοξικές πρωτεΐνες του C bot-ulinum δημιουργώντας βιοενεργές τοξίνες με ΜΒ που αγγί-ζει το 106 Η τοξικότητά της οφείλεται στο ότι αυτή δεσμεύε-ται στις νευρομυϊκές συνάψεις (και συγκεκριμένα στις προ-συναπτικές μεμβράνες των απολήξεων των κινητικών νευ-ρώνων) όπου παρεμποδίζει την απελευθέρωση ακετυλοχο-λίνης Υπενθυμίζεται ότι η μετάδοση της νευρικής ώσης από τα νευρικά κύτταρα στα μυϊκά γίνεται μέσω της ακετυλοχο-λίνης η οποία δεσμεύεται σε ειδικούς υποδοχείς των μυϊκών κυττάρων Έτσι ένας μυς που έχει δηλητηριαστεί με αλλα-ντοτοξίνη αδυνατεί να προσλάβει το διεγερτικό σήμα (την ακετυλοχολίνη) άρα αδυνατεί να συσταλεί προκαλώντας γενικευμένη παράλυση (Εικόνα 2119)

Η τετανοτοξίνη είναι μια πρωτεΐνη με ΜΒ 150000 η οποία αποτελείται από συνδεδεμένα πολυπεπτίδια Α-Β Η τοξίνη μόλις έρθει σε επαφή με το νευρικό σύστημα μετα-φέρεται μέσω των κινητικών νευρώνων μέχρι τον νωτιαίο μυελό όπου συνδέεται εξειδικευμένα με γαγγλιοζιτικά λιπί-δια των αξονικών απολήξεων ορισμένων ανασταλτικών νευ-ρώνων του νωτιαίου μυελού Κατά τη φυσιολογική λειτουρ-

γία τους αυτοί οι διάμεσοι νευρώνες απελευθερώνουν κά-ποιον ανασταλτικό νευροδιαβιβαστή (συνήθως γλυκίνη) ο οποίος συνδέεται με ειδικούς υποδοχείς πάνω στη μεμβρά-νη του κινητικού νευρώνα και προκαλεί αποδιέγερση δη-λαδή άρση της διέγερσης του κινητικού νευρώνα Αυτός εί-ναι ο κυριότερος μηχανισμός για να σταματήσει η διέγερση ενός κινητικού νευρώνα και πρακτικά σημαίνει ότι η δρά-ση της γλυκίνης αναστέλλει την απελευθέρωση ακετυλοχο-λίνης στην τελική κινητική πλάκα και επομένως επιτρέπει τη χάλαση των μυών Η παρουσία όμως τετανοτοξίνης στον νωτιαίο μυελό εξουδετερώνει τη δράση των διάμεσων ανα-σταλτικών νευρώνων και επομένως διακόπτει την απελευθέ-ρωση και δράση της γλυκίνης επί των κινητικών νευρώνων Υπrsquo αυτές τις συνθήκες οι κινητικοί νευρώνες συνεχίζουν να παραμένουν σε κατάσταση διέγερσης εκφορτίζονται αστα-μάτητα και απελευθερώνουν συνεχώς ακετυλοχολίνη στη νευρομυϊκή σύναψη προκαλώντας συνεχείς και ανεξέλε-γκτες συστολές των αντίστοιχων μυών (Εικόνα 2120) Τε-λικό αποτέλεσμα είναι η σπαστική παράλυση δηλαδή μια κατάσταση κατά την οποία οι προσβεβλημένοι μύες βρίσκο-νται σε διαρκή συστολή Αν η προσβολή αφορά τους μυς του στόματος τότε ο παρατεταμένος σπασμός παραμορφώ-νει το στόμα προκαλώντας το φαινόμενο του τρισμού Αν η προσβολή συμβεί στους αναπνευστικούς μυς τότε μπορεί να επέλθει θάνατος από ασφυξία

Και οι δύο τοξίνες που μόλις εξετάσαμε εμποδίζουν την απελευθέρωση νευροδιαβιβαστών για τον έλεγχο των μυών

Φυσιολογικές συνθήκεςΗ ακετυλοχολίνη (A) προκαλείσυστολή των microυϊκών ινών

∆ιεγερτικό σήmicroααπό το κεντρικόνευρικό σύστηmicroα

Μυς

ΑλλαντίασηΗ αλλαντοτοξίνη εmicroποδίζει τηναπελευθέρωση της Α αναστέλλοντας έτσιτη microυϊκή συστολή

AA A

AAA

A AA

AAAAA

A

AA A

AA A

AA

A A

AAA

AAA AA

A AAA

A A A A A A A A AA A A A

(α) (β)

Εικόνα 2119 δράσητηςαλλαντοτοξίνηςηοποίαπαράγεταιαπότοClostridium botulinum (α)υπόφυσιολογικέςσυνθήκεςηδιέγερσηαπότοκεντρικόνευρικόσύστημακαταλήγειστηνευρομυϊκήσύναψηκαιέχειωςαποτέλεσματηναπελευθέρωσηακετυλοχολίνης(α)απότακυστίδιατωννευρικώναπολήξεωνστηντελικήκινητικήπλάκαΣτησυνέχειαηακετυλοχολίνησυνδέεταιμεειδικούςυποδοχείςστημεμβράνητουμυϊκούκυττάρουπροκαλώνταςσυστολήτουτελευταίου(β)ηαλλαντοτοξίνηδραστηντελικήκινητικήπλάκαπαρεμποδίζονταςτηναπελευθέρωσηακετυλοχολίνης(α)απότακυστίδιαlaquoκαταργώνταςraquoστηνπράξητηνευρικήδιέγερσηαποτέλεσματηςδράσηςαυτήςείναιημηαντιστρεπτήχάλασητουμυόςκαιτελικάημυϊκήπαράλυση(f

Τμήμα295)

Ωστόσο το τελικό αποτέλεσμα διαφέρει ανάλογα με το ποι-ος ακριβώς νευροδιαβιβαστής αναστέλλεται

2110 Έλεγχος εννοιών

Οι εξωτοξίνες τις οποίες παράγουν ορισμένοι μικροοργανισμοί εί-ναι οι ισχυρότερες βιολογικές τοξίνες που γνωρίζουμε Κάθε εξω-τοξίνη δρα σε εξειδικευμένα κύτταρα ή μόρια του ξενιστή επιφέ-ροντας βλάβες σε κάποια μείζονα (κυτταρική ή συστηματική) λει-τουργία του

Ποιες μείζονος σημασίας ιδιότητες είναι κοινές σε όλες τις εξωτοξίνες Σε όλες τις τοξίνες Α-Β

Είναι απαραίτητο να λάβει χώρα πολλαπλασιασμός των βακτη-ρίων και λοίμωξη προκειμένου να παραχθούν τοξίνες

2111 Εντεροτοξίνες

Οι εντεροτοξίνες είναι εξωτοξίνες που δρουν στο λεπτό έντερο και προκαλούν μαζική έκκριση υγρών στον εντερικό αυλό και κατά συνέπεια εμετό και διάρροια Εντεροτοξίνες

παράγουν πολλά βακτήρια όπως τα Staphylococcus aureus Clostridium perfringens και Bacillus cereus (που ευθύνονται συνήθως για τις τροφικές δηλητηριάσεις) αλλά και τα εντε-ροπαθογόνα Vibrio cholerae Escherichia coli και Salmonel-la enteritidis

Η τοξίνη της χολέρας

Η εντεροτοξίνη την οποία παράγει το Vibrio cholerae είναι ο αιτιολογικός παράγοντας της χολέρας και έχει μελετηθεί περισσότερο από οποιαδήποτε άλλη εντεροτοξίνη Η τοξί-νη της χολέρας ανήκει στις τοξίνες της κατηγορίας Α-Β (βλ Τμήμα 2110) και αποτελείται από μία υπομονάδα Α μορι-ακού βάρους 27200 και πέντε υπομονάδες Β καθεμιά από τις οποίες έχει ΜΒ 11600 (επομένως ολόκληρο το σύμπλεγ-μα της τοξίνης έχει ΜΒ 82200) Η υπομονάδα Β αποτελεί το τμήμα με το οποίο η τοξίνη δεσμεύεται εξειδικευμένα στον γαγγλιοζίτη GM1 που βρίσκεται στην κυτταροπλασματική μεμβράνη των κυττάρων του εντερικού επιθηλίου (Εικόνα 2121)Oslash ωστόσο η ίδια η υπομονάδα Β δεν προκαλεί κάποια μεταβολή στη διαπερατότητα της μεμβράνης Για την τοξι-κή δράση της τοξίνης της χολέρας υπεύθυνη είναι η υπομο-

AA

AA

A

AA A

AA

A AAA

AAA

A

AAA

A

AAAAAAAA

AAA

A

G

GGG

GGGGGGG

G

G

G G

G

G

G

GG G

G

GG

A A

A

A A

A

A

A

A

A AA A A A A A A A AA A A A

∆ιεγερτικά σήmicroατααπό το κεντρικόνευρικό σύστηmicroα

Ανασταλτικόςδιάmicroεσος νευρώνας

Αναστολή

Μυς

Φυσιολογικές συνθήκεςΗ γλυκίνη (G) που απελευθερώνεται από τουςανασταλτικούς διάmicroεσους νευρώνες σταmicroατάτην απελευθέρωση ακετυλοχολίνης (A)και επιφέρει χάλαση των microυών

ΤέτανοςΗ τετανοτοξίνη δεσmicroεύεται στουςανασταλτικούς διάmicroεσους νευρώνεςεmicroποδίζοντας την απελευθέρωση γλυκίνηςκαι τη χάλαση των microυών

(α) (β)

Τοξίνητουτετάνου

Εικόνα 2120 δράσητηςτετανοτοξίνηςτηνοποίαπαράγειτοClostridium tetani(α)υπόφυσιολογικέςσυνθήκεςηχάλασητωνμυώνοφείλεταιστηγλυ-κίνη(G)πουαπελευθερώνουνορισμένοιδιάμεσοιανασταλτικοίνευρώνεςηγλυκίνηαποδιεγείρειτουςκινητικούςνευρώνεςκάτιπουμετησειράτουση-μαίνειότιδιακόπτεταιηαπελευθέρωσηακετυλοχολίνης(α)στηνευρομυϊκήσύναψη(β)ητετανοτοξίνηδεσμεύεταισεδιάμεσουςανασταλτικούςνευρώνεςεμποδίζονταςτηναπελευθέρωσηγλυκίνηςαπότασυναπτικάκυστίδιαΈτσιδιακόπτεταιηροήανασταλτικώνσημάτωνπροςτουςκινητικούςνευρώνεςκαιηαπελευθέρωσηακετυλοχολίνηςστηνευρομυϊκήσύναψηείναισυνεχήςκαιαδιάκοπημεαποτέλεσμαναπροκαλείταιμηαντιστρεπτήσυστολήτωνμυώνκαισπαστικήπαράλυση(fΤμήμα278καιεικόνα2719)

2111 ΕΝΤΕΡΟΤΟξΙΝΕΣ 857

858Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

νάδα Α η οποία ενεργοποιεί το κυτταρικό ένζυμο αδενυλι-κή κυκλάση που με τη σειρά του μετατρέπει την τριφωσφο-ρική αδενοσίνη (ΑΤΡ) σε κυκλική μονοφωσφορική αδενοσί-νη (cAMP)

Όπως έχουμε ήδη δει στο Τμήμα 87 το κυκλικό ΑΜΡ είναι ένα ειδικό μόριο που συνδέει στα κύτταρα διάφο-ρους ρυθμιστικούς μηχανισμούς Στα θηλαστικά το κυκλι-κό ΑΜΡ συμμετέχει στον μηχανισμό δράσης αρκετών ορμο-

νών σε συναπτικές διαβιβάσεις του κεντρικού νευρικού συ-στήματος αλλά και στις φλεγμονώδεις και ανοσιακές αντι-δράσεις των ιστών συμπεριλαμβανομένων των αλλεργιών Όμως για να μπορέσει η υπομονάδα Α της τοξίνης της χολέ-ρας να ενεργοποιήσει την αδενυλική κυκλάση πρέπει πρώτα να ενεργοποιηθεί από ένα κυτταρικό ένζυμο που χρειάζεται NAD+ και ATP Κατά τη δράση της εντεροτοξίνης της χολέ-ρας τα αυξημένα επίπεδα κυκλικού ΑΜΡ προκαλούν ενερ-γητική έκκριση διττανθρακικών και ιόντων χλωρίου από τα επιθηλιακά κύτταρα προς τον εντερικό αυλό (Εικόνα 2121) Κατά την οξεία φάση της νόσου η απώλεια νερού στο λε-πτό έντερο υπερβαίνει τον ρυθμό απορρόφησής του στο πα-χύ έντερο με αποτέλεσμα τη μαζική καθαρή απώλεια νε-ρού Κατά κανόνα τα θύματα της χολέρας πεθαίνουν από ακραία αφυδάτωση Καλύτερη θεραπεία είναι η πρόσληψη από το στόμα μεγάλων ποσοτήτων από διαλύματα ηλεκτρο-λυτών προκειμένου να αναπληρωθούν τα απολεσθέντα υγρά και ιόντα

Η εντεροτοξίνη της χολέρας μπορεί να ενεργοποιήσει την αδενυλική κυκλάση σε μεγάλη ποικιλία κυττάρων και ιστών γιrsquo αυτό και οι παθολογικές εκδηλώσεις της τοξίνης αφορούν μάλλον την ειδική θέση όπου αυτή δεσμεύεται δη-λαδή τα κύτταρα του επιθηλίου του λεπτού εντέρου παρά την τοξική ενεργοποίηση της αδενυλικής κυκλάσης Πράγ-ματι η προσθήκη διαλύματος με απομονωμένες υπομονάδες Β (οι οποίες δεν διαθέτουν δραστικότητα αδενυλικής κυκλά-σης) στον αυλό του εντέρου μπορεί να εμποδίσει τη δράση της εντεροτοξίνης της χολέρας αρκεί να χορηγηθεί πριν την εκδήλωσή της Αυτό συμβαίνει διότι οι υπομονάδες Β κατα-λαμβάνουν τις ίδιες θέσεις δέσμευσης που χρησιμοποιούν και τα πλήρη μόρια (Α-Β) της τοξίνης στερώντας από τα τελευταία τη δυνατότητα δέσμευσης αλλά και δράσης κα-θώς μόνο τα πλήρη μόρια διαθέτουν δραστικότητα αδενυλι-κής κυκλάσης

Η εντεροτοξίνη της χολέρας κωδικεύεται από δύο γο-νίδια τα ctxA και ctxB Η έκφραση των εν λόγω γονιδίων ελέγχεται από έναν μηχανισμό θετικής ρύθμισης στον οποίο καθοριστικό ρόλο παίζει η πρωτεΐνη που κωδικεύει το γονί-διο toxR Το προϊόν του γονιδίου toxR είναι μια διαμεμβρα-νική πρωτεΐνη η οποία ελέγχει τόσο την παραγωγή της τοξί-νης όσο και άλλων σημαντικών παραγόντων μολυσματικό-

Εικόνα 2121 δράσητηςεντεροτοξίνηςτηςχολέρας(1)Φυσιολογικήδι-αδικασίακίνησηςτωνιόντωνστοέντεροκαιαποικισμόςτουεπιθηλίουαπότοVibrio choleraeακολουθούμενοςαπόδέσμευσητηςεντεροτοξίνηςμετουςγαγγλιοζίτεςGM1τωνκυττάρωντουξενιστή(2)ηδράσητηςτοξίνηςα-βέγκειταιστηνενσωμάτωσηστοκυτταρόπλασματωνξενιστικώνκυττάρωντηςυπομονάδαςαηοποίαενεργοποιείτηναδενυλικήκυκλάσηΤογεγονόςαυτόοδηγεί(3)στηδιακοπήτηςφυσιολογικήςροήςνa+προςταέσωκαι(4)στηναπώλειανερούπροςτοναυλόκαιτηνεμφάνισηδιάρροιαςηαντιμετώπισητηςχολέραςγίνεταιμεαναπλήρωσηιόντωνκαιενυδάτωσηηχρήσηαντιβι-οτικώνμπορείναπεριορίσειτηνανάπτυξητουV choleraeκαιναμειώσειτηδιάρκειατηςνόσουαλλάδενεπηρεάζεικαθόλουτηντοξίνηπουέχειήδηπαραχθεί

Κύτταρο GM1

Επιθήλιο

Τοξίνη του Vibrio cholerae

Κύτταρο του Vibrio cholerae

Ενεργοποίηση της επιθηλιακήςαδενυλικής κυκλάσης από τηντοξίνη της χολέρας

Τοξίνη τηςχολέρας

Αδενυλική κυκλάση

Αυλός

Αυλός

ATP κυκλικό AMP

Αίmicroα

Αίmicroα

Αίmicroα

Αυλός τουλεπτού εντέρου

Κύτταρο GM1Na+

Επιθηλιακά κύτταρα του εντέρου

Na+

Na+

Αναστολή microεταφοράς Na+ καθαρήροή Clndash προς τον αυλό

Clndash

Clndash

Μαζική microετακίνησηνερού προς τον αυλό

Φυσιολογική κίνηση ιόντων Na+ κινείται από τοναυλό προς το αίmicroαmiddot δεν υπάρχει καθαρή ροή Clndash

H2O

Αποικισmicroός καιπαραγωγή τοξινών

1

3

2

4

τητας του Vibrio cholerae (πχ πρωτεΐνες και τριχίδια της εξωτερικής μεμβράνης) που είναι απαραίτητοι για τον επι-τυχή αποικισμό του λεπτού εντέρου από το συγκεκριμένο εντεροπαθογόνο

Άλλες εντεροτοξίνες

Αρκετές εντεροτοξίνες που παράγονται από άλλα εντεροπα-θογόνα όπως είναι η Escherichia και η Salmonella δρουν παρόμοια με την τοξίνη της χολέρας Αυτό επιβεβαιώνεται από το ότι οι τοξίνες και των δύο βακτηρίων εξουδετερώνο-νται με τη χορήγηση αντισωμάτων κατά της εντεροτοξίνης της χολέρας γεγονός που υποδηλώνει ότι οι συγκεκριμένες τοξίνες έχουν παραπλήσια δομή Σε αυτό συνηγορεί και η ανάλυση της αλληλουχίας βάσεων στα γονίδια ctxA και ctxB τα οποία παρουσιάζουν ομολογία μεγαλύτερη του 75 με τα γονίδια που κωδικεύουν τη θερμοασταθή εντεροτοξίνη την οποία παράγουν τα εντεροπαθογόνα στελέχη της Escherich-ia και της Salmonella Ωστόσο υπάρχουν και εντεροτοξί-νες με διαφορετικό τρόπο δράσης τις οποίες παράγουν άλ-λα εντεροπαθογόνα των τροφίμων (Staphylococcus aureus Clostridium perfringens Bacillus cereus) Πχ η τοξίνη του Clostridium perfringens είναι μια κυτταροτοξίνη ενώ του Staphylococcus aureus μια υπεραντιγονική τοξίνη (Πίνακας 214) Τα υπεραντιγόνα έχουν έναν εντελώς διαφορετικό μη-χανισμό δράσηςOslash διεγείρουν μεγάλο αριθμό λεμφοκυττάρων προκαλώντας φλεγμονώδεις αντιδράσεις όχι μόνο τοπικά στο έντερο αλλά και διασυστηματικά σε όλο το σώμα (f Τμήμα 2214)

2111 Έλεγχος εννοιών

Οι εντεροτοξίνες είναι εξωτοξίνες που δρουν εξειδικευμένα στο λε-πτό έντερο προκαλώντας μεταβολές στη διαπερατότητα του εντε-ρικού επιθηλίου οι οποίες οδηγούν στην εμφάνιση διάρροιας Οι

εντεροτοξίνες διακρίνονται στις τοξίνες Α-Β στις κυτταροτοξίνες και στα υπεραντιγόνα

Ποια μείζονα χαρακτηριστικά είναι κοινά σε όλες τις εντεροτο-ξίνες Σε όλες τις εξωτοξίνες Α-Β

Πώς δρα η τοξίνη του Vibrio cholerae στο λεπτό έντερο Γιατί προκαλεί η τοξίνη αυτή μαζική απώλεια νερού

2112 Ενδοτοξίνες

Τα αρνητικά κατά Gram βακτήρια παράγουν λιποπολυσακ-χαρίτες για την εξωτερική στιβάδα του κυτταρικού τους τοι-χώματος (f Τμήμα 49) οι οποίοι σε πολλές περιπτώσεις είναι τοξικοί Οι πολυσακχαρίτες αυτοί ονομάζονται ενδο-τοξίνες διότι είναι σταθερά συνδεδεμένοι με το βακτηριακό κύτταρο και απελευθερώνονται σε μεγάλες ποσότητες μόνο αν συμβεί λύση του κυττάρου Οι ενδοτοξίνες έχουν μελε-τηθεί κυρίως στην περίπτωση των Escherichia Shigella και Salmonella Οι κυριότερες διαφορές μεταξύ εξωτοξινών και ενδοτοξινών παρατίθενται στον Πίνακα 215

Δομή και λειτουργία των ενδοτοξινών

Οι ενδοτοξίνες ασκούν ποικίλες επιδράσεις στη φυσιολο-γία Ο πυρετός είναι σχεδόν καθολικό σύμπτωμα της δρά-σης τους διότι οι τοξίνες αυτές διεγείρουν την απελευθέρω-ση ειδικών πρωτεϊνών από τα ξενιστικά κύτταρα οι οποίες ονομάζονται ενδογενή πυρετογόνα και επιδρούν στο θερμορ-ρυθμιστικό κέντρο του εγκεφάλου Επιπλέον οι ενδοτοξίνες προκαλούν διάρροια ταχεία μείωση του αριθμού των λεμ-φοκυττάρων και των αιμοπεταλίων και γενικευμένη φλεγ-μονή Μεγάλες ποσότητες ενδοτοξίνης μπορεί να επιφέρουν ακόμη και τον θάνατο κυρίως μέσω αιμορραγικής καταπλη-ξίας και ιστικής νέκρωσης Η τοξικότητα των ενδοτοξινών

2112 ΕΝΔΟΤΟξΙΝΕΣ 859

ΠΙΝΑΚΑΣ 215 Ιδιότητεςεξωτοξινώνκαιενδοτοξινών

Ιδιότητα Εξωτοξίνες Ενδοτοξίνες

Χημικέςιδιότητες πρωτεΐνεςπουεκκρίνονταιαπόορισμένα Σύμπλοκαλιποπολυσακχαριτών-λιποπρωτεϊνών(fεικόνα435) αρνητικάκατάGramβακτήριαενγένει ωςτμήματατηςεξωτερικήςμεμβράνηςτωναρνητικώνκατά θερμοασταθείς Gramβακτηρίωναπελευθερώνονταιμετηλύσητουκυττάρου πολύμεγάληθερμοσταθερότηταΤρόποςδράσης εξειδικευμένοςσυνήθωςδεσμεύονται μηειδικός σεειδικούςυποδοχείςήδομέςΣυμπτώματα είναικυτταροτοξίνεςεντεροτοξίνεςή πυρετόςδιάρροιαεμετός νευροτοξίνεςμεεξειδικευμένοτρόπο δράσηςσεκύτταραήιστούς Τοξικότητα Συχνάπολύμεγάληενίοτεθανατηφόρος μικρήσπάνιαθανατηφόροςανοσογονικότητα Ιδιαιτέρωςανοσοδιεγερτικέςδιεγείρουν Ήπιαανοσογόναηανοσοαπόκρισηείναι τηνπαραγωγήαντισωμάτων(αντιτοξινών) ανεπαρκήςγιατηνεξουδετέρωσητηςτοξίνηςδράσητοξοειδών ηαντιμετώπισητηςτοξίνηςμεφορμαλδεΰδη καμία καταστρέφειτηντοξικότητααλλάτα τοξοειδήπουπροκύπτουνεξακολουθούν ναέχουνανοσοδιεγερτικήδράσηπυρετογονία δενπροκαλούνπυρετόστονξενιστή πυρετογόνεςσυχνάπροκαλούνπυρετόστονξενιστή

860Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

πάντως είναι πολύ χαμηλότερη εκείνης των εξωτοξινών Στα ποντίκια επί παραδείγματι η ποσότητα ενδοτοξίνης που απαιτείται για να θανατωθεί το 50 ενός πληθυσμού πειρα-ματοζώων (δηλαδή η LD50) είναι κατά προσέγγιση 200-400 μg (μικρογραμμάρια) ανά άτομο ενώ η LD50 της αλλαντοτο-ξίνης είναι περίπου 25 pg (πικογραμμάρια) ανά άτομο δηλα-δή 10 εκατομμύρια φορές μικρότερη

Η γενική δομή των λιποπολυσακχαριτών (LPS) παρου-σιάζεται στην Εικόνα 435 Οι λιποπολυσακχαρίτες αποτε-λούνται από το λιπίδιο Α έναν κεντρικό πολυσακχαρίτη που περιέχει κετοδεοξυοκτονικό λίγα σάκχαρα με επτά άτομα άνθρακα (επτόζες) γλυκόζη γαλακτόζη Ν-ακετυλογλυκο-ζαμίνη και τον πολυσακχαρίτη Ο ένα ιδιαίτερα μεταβλητό πολυμερές που συνήθως περιέχει γαλακτόζη γλυκόζη ρα-μνόζη μαννόζη και ένα ή περισσότερα ασυνήθιστα διδεο-ξυ-σάκχαρα όπως αμπεκουόζη κολιτόζη παρατόζη ή τυβε-λόζη Τα σάκχαρα του πολυσακχαρίτη Ο σχηματίζουν αλυ-σίδες των τεσσάρων ή πέντε σακχάρων (συνήθως διακλαδι-σμένες) οι οποίες επαναλαμβάνονται αρκετές φορές για τον σχηματισμό του πλήρους μορίου (f Τμήμα 49) Το λιπί-διο Α αποτελείται από λιπαρά οξέα που συνδέονται με εστε-ρικούς δεσμούς στο μόριο της Ν-ακετυλογλυκοζαμίνης Συ-νηθέστερα τέτοια οξέα είναι το β-υδροξυμυριστικό το λαυ-ρικό (δαφνικό) το μυριστικό και το παλμιτικό (φοινικικό) Από τη μελέτη επιμέρους λιποπολυσακχαριτικών τμημάτων συνάγεται ότι το λιπίδιο ευθύνεται για την τοξικότητα και ο πολυσακχαρίτης για την υδατοδιαλυτότητα και την ανοσο-γονικότητα του συμπλόκου (f Τμήμα 223) Επίσης με-λέτες σε ζώα υποδεικνύουν ότι για τις in vivo τοξικές επι-δράσεις είναι απαραίτητο το λιπίδιο και ο πολυσακχαρίτης να συνυπάρχουν

Ανίχνευση ενδοτοξινών με τη μέθοδο Limulus

Επειδή οι ενδοτοξίνες έχουν πυρετογόνο δράση θα πρέπει τα διάφορα φάρμακα (πχ αντιβιοτικά ή σκευάσματα που χορηγούνται ενδοφλεβίως) να μην περιέχουν καθόλου εν-δοτοξίνες Για τον σκοπό αυτό έχει αναπτυχθεί μια ιδιαίτε-ρα ευαίσθητη μέθοδος ανίχνευσης ενδοτοξινών η οποία βα-σίζεται στη χρήση των αμοιβαδοκυττάρων Limulus polyphe-mus που παρασιτούν στις οπλές των αλόγων Η μέθοδος στη-ρίζεται στο γεγονός ότι οι ενδοτοξίνες προκαλούν εξειδικευ-μένα λύση αυτών των αμοιβαδοκυττάρων (Εικόνα 2122) Κατά τον εργαστηριακό έλεγχο αναμειγνύονται εκχυλίσμα-τα αμοιβαδοκύτταρων με το υπό έλεγχο διάλυμα Αν υπάρ-χει ενδοτοξίνη το εκχύλισμα των αμοιβαδοκυττάρων σχη-ματίζει πήγμα και καθιζάνει μεταβάλλοντας τη διαύγεια του διαλύματος Αυτή η αντίδραση μπορεί κατόπιν να ποσοτι-κοποιηθεί με τη χρήση φασματοφωτομέτρου Είναι εφικτή η εκτέλεση μετρήσιμης αντίδρασης με μόλις 10 pgml λιπο-πολυσακχαρίτη Η μέθοδος Limulus χρησιμοποιείται για την ανίχνευση απειροελάχιστων ποσοτήτων ενδοτοξίνης στους ορούς στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό στο πόσιμο νερό και σε όλα τα διαλύματα που χρησιμοποιούνται για την παρασκευή φαρμάκων και ενέσιμων σκευασμάτων

Επειδή η μέθοδος Limulus είναι πάρα πολύ ευαίσθητη χρειάζεται ιδιαίτερη προσοχή στην τήρηση μέτρων αποτρο-πής της μόλυνσης των εργαστηριακών οργάνων των διαλυ-μάτων και των αντιδραστηρίων από αρνητικά κατά Gram βακτήρια που υπάρχουν στο περιβάλλον του εργαστηρίου ή της κλινικής πχ στο απεσταγμένο νερό Ενδεχόμενη ανί-χνευση ενδοτοξινών με τη μέθοδο Limulus στο πλάσμα ή στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό συνιστά σοβαρή ένδειξη μόλυν-σης των συγκεκριμένων σωματικών υγρών με αρνητικά κα-τά Gram βακτήρια

2112 Έλεγχος εννοιών

Οι ενδοτοξίνες είναι λιποπολυσακχαρίτες προερχόμενοι από την εξωτερική στιβάδα των αρνητικών κατά Gram βακτηρίων Οι εν-δοτοξίνες απελευθερώνονται στο περιβάλλον με τη λύση του βα-κτηρικού κυττάρου προκαλώντας πυρετό και ορισμένες άλλες το-

(α)

(β)

A O

Tzi

anab

os a

nd R

D M

illha

mA

O T

zian

abos

and

R D

Mill

ham

Εικόνα 2122 μικροφωτογραφίεςαμοιβαδοκυττάρωνLimulus(α)Φυσι-ολογικάαμοιβαδοκύτταρα(β)αμοιβαδοκύτταραπουέχουνεκτεθείσεβα-κτηριακόλιποπολυσακχαρίτηηπαρουσίαλιποπολυσακχαρίτηπροκαλείαπο-κοκκίωσητωνκυττάρωνιδιότηταπουμπορείναχρησιμοποιηθείγιατηνανί-χνευσηλιποπολυσακχαριτώνσεκάποιουπόέλεγχοδιάλυμα

ξικές αντιδράσεις στον ξενιστή Κατά κανόνα οι ενδοτοξίνες είναι λιγότερο τοξικές από τις εξωτοξίνες

Γιατί δεν παράγουν ενδοτοξίνες τα θετικά κατά Gram βακτή-ρια

Γιατί είναι απαραίτητο να ελέγχονται τα διαλύματα των διαφό-ρων φαρμάκων ως προς την παρουσία ενδοτοξινών

ΙV ΓΕΝΙΚΟΙ ΜΗχΑΝΙΣΜΟΙ ΑΜΥΝΑΣ ΤΟΥ ξΕΝΙΣΤΗ

Οι εγγενείς laquoαμυντικοί μηχανισμοίraquo που είναι υπεύθυνοι για την καταστολή των παθογόνων μπορούν να χωριστούν σε δύο κατηγορίες στους μη ειδικούς ή γενικούς μηχανισμούς άμυνας που επιστρατεύονται έναντι μεγάλης ποικιλίας πα-θογόνων και στους ειδικούς αμυντικούς μηχανισμούς που χρησιμοποιούνται έναντι μεμονωμένων ειδών ή στελεχών παθογόνων Εδώ θα εξετάσουμε ορισμένους γενικούς αμυ-ντικούς μηχανισμούς που χρησιμοποιούνται για τον περιο-ρισμό των λοιμώξεων και τη διατήρηση της υγείας του ξε-νιστή ενώ στο επόμενο κεφάλαιο θα μελετήσουμε τους συ-γκεκριμένους μηχανισμούς άμυνας του ξενιστή έναντι μεμο-νωμένων παθογόνων δηλαδή την ανοσοαπόκριση

2113 Μη ειδική εγγενής αντίσταση στις

μολύνσεις

Η πρώτη γραμμή άμυνας του ξενιστή κατά των παθογόνων περιλαμβάνει μια σειρά φυσικών και χημικών φραγμών εγ-γενών στα περισσότερα ζώα οι οποίοι αντιδρούν με μη ει-δικό τρόπο στην εισβολή των παθογόνων Αυτοί οι γενικού χαρακτήρα μηχανισμοί εξουδετερώνουν όλα σχεδόν τα πα-θογόνα με τα οποία ερχόμαστε σε επαφή

Φυσική αντίσταση του ξενιστή

Η ικανότητα των παθογόνων να προκαλούν νόσο σε μεμο-νωμένα ζωικά είδη ποικίλλει σε πολύ μεγάλο βαθμό Για παράδειγμα η λύσσα εφόσον αρχίσει η εκδήλωση των συ-μπτωμάτων επιφέρει κατά κανόνα τον θάνατο σε οποιοδή-ποτε είδος θηλαστικού Βεβαίως ορισμένα είδη ζώων είναι πολύ πιο ευαίσθητα στη λύσσα από άλλα Τα ρακούν και τα κουνάβια πχ είναι εξαιρετικά ευαίσθητα στη μόλυνση από τον ιό της λύσσας σε αντίθεση με τα οπόσσουμ που σπανί-ως αρρωσταίνουν από την ασθένεια αυτή Ο άνθρακας μπο-ρεί να μολύνει πολλά είδη ζώων αλλά τα συμπτώματα που προκαλεί ποικίλλουν σημαντικά καθώς στον μεν άνθρω-πο εκδηλώνονται ως απλές φλύκταινες ενώ στις αγελάδες προκαλεί θανατηφόρο δηλητηρίαση του αίματος Αντίθετα ο πνευμονικός άνθρακας είναι θανατηφόρος για τον άνθρω-πο (f Τμήμα 2511) ενώ ιδιαίτερη σημασία έχει επίσης

το γεγονός ότι τα πουλιά είναι πλήρως ανθεκτικά στον άν-θρακα Επιπλέον οι ασθένειες των θερμόαιμων ζώων σπα-νίως μεταδίδονται στα ψυχρόαιμα (ποικιλόθερμα) ζώα και αντιστρόφως

Σε συγκεκριμένες συνθήκες συγγενικά είδη ή ακόμη και μέλη του ίδιου είδους ενδέχεται να παρουσιάζουν αρκε-τά διαφορετική ευαισθησία σε δεδομένο παθογόνο

Ηλικία στρες και δίαιτα

Η ηλικία είναι σημαντικός παράγοντας όσον αφορά την ευαι-σθησία έναντι μολυσματικών ασθενειών Τα λοιμώδη νοσή-ματα είναι πολύ πιο συχνά στα πολύ νεαρά και πολύ ηλικι-ωμένα άτομα Στα νεογέννητα πχ ο σχηματισμός της εντε-ρικής χλωρίδας γίνεται αρκετά γρήγορα αλλά η φυσιολογι-κή χλωρίδα του νεογέννητου δεν είναι ίδια με τη φυσιολο-γική χλωρίδα ενός ενήλικα Πριν τη δημιουργία της χλωρί-δας ενήλικα ιδιαίτερα τις πρώτες μέρες μετά τη γέννηση τα παθογόνα έχουν περισσότερες ευκαιρίες να εγκατασταθούν και να προκαλέσουν νόσο Έτσι η διάρροια που προκαλεί-ται από παθογονικά στελέχη της Escherichia coli (f Τμή-μα 297) ή του Pseudomonas aeruginosa εμφανίζεται πολύ συχνά σε νεογνά μικρότερα του ενός έτους Η νεογνική αλ-λαντίαση απαντά μόνο σε νεογνά πολύ μικρής ηλικίας επει-δή η φυσιολογική χλωρίδα που έχει δημιουργθεί στα μεγα-λύτερα παιδιά τα προφυλάσσει από εντερική λοίμωξη λόγω του Clostridium botulinum (f Τμήμα 295)

Σε άτομα μεγαλύτερα των 65 ετών τα λοιμώδη νοσήμα-τα εμφανίζονται πολύ συχνότερα απrsquo ότι σε νεότερους ενή-λικες Επί παραδείγματι οι ηλικιωμένοι είναι πολύ πιο ευ-αίσθητοι σε αναπνευστικές λοιμώξεις ιδιαίτερα στη γρίπ-πη (f Τμήμα 268) ίσως επειδή μειώνεται η αποτελεσμα-τικότητα της ανοσιακής τους απόκρισης στα παθογόνα του αναπνευστικού Επιπλέον διάφορες ανατομικές μεταβολές που συνοδεύουν το γήρας μπορεί να συμβάλλουν στην ανά-πτυξη λοιμώξεων Φερrsquo ειπείν η διόγκωση του προστάτη (συνηθισμένη πάθηση στους άνδρες άνω των 50 ετών) προ-καλεί συχνά μείωση της ροής των ούρων γεγονός που με τη σειρά του καθιστά ευκολότερο τον αποικισμό της ουροποιη-τικής οδού με παθογόνα (Εικόνα 2111) και αυξάνει τις σχε-τικές λοιμώξεις στους άνδρες μεγαλύτερης ηλικίας

Το στρες μπορεί να οδηγήσει σε προδιάθεση ενός ατό-μου που υπό φυσιολογικές συνθήκες θα ήταν υγιές στο να νοσήσει Σε σχετικές μελέτες με αρουραίους και ποντίκια η κόπωση η υπερπροσπάθεια η ελλειπής διατροφή η αφυδά-τωση και οι κλιματικές αλλαγές (όλα συνιστούν πηγές φυ-σιολογικού στρες) αυξάνουν όχι μόνο τον επιπολασμό αλλά και τη βαρύτητα των λοιμώξεων Επί παραδείγματι αρου-ραίοι που υποβάλλονται σε έντονη φυσική δραστηριότη-τα για μεγάλες χρονικές περιόδους εμφανίζουν μεγαλύτερη θνησιμότητα αν προσβληθούν από Salmonella σε σχέση με ζώα που αναπαύονται επαρκώς Επομένως οι ορμόνες που παράγονται υπό συνθήκες στρες επηρεάζουν το ανοσοποιη-τικό σύστημα και παίζουν κάποιο ρόλο στις σχετικές ασθέ-νειες Η ορμόνη κορτιζόνη πχ ένας ιδιαίτερα αποτελεσμα-

2113 ΜΗ ΕΙΔΙΚΗ ΕΓΓΕΝΗΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΣΤΙΣ ΜΟΛΥΝΣΕΙΣ 861

862Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

τικός αντιφλεγμονώδης παράγοντας παράγεται σε πολύ με-γαλύτερες ποσότητες κατά τη διάρκεια περιόδων στρες πα-ρά σε φυσιολογικές περιόδους Έτσι η καταστολή των φλεγ-μονωδών αντιδράσεων του οργανισμού στερεί το σώμα από έναν φυσιολογικό μηχανισμό άμυνας έναντι των λοιμώξεων (βλ Τμήμα 2114)

Η δίαιτα παίζει επίσης σημαντικό ρόλο στην αντίσταση του ξενιστή Η συσχέτιση μεταξύ πείνας και μολυσματικών ασθενειών είναι γνωστή εδώ και αιώνες Δίαιτες φτωχές σε πρωτεΐνη επηρεάζουν τη φυσιολογική χλωρίδα και προσφέ-ρουν μεγαλύτερες πιθανότητες ανάπτυξης σε διάφορα ευκαι-ριακά παθογόνα Για παράδειγμα ο αριθμός των κυττάρων Vibrio cholerae που απαιτούνται για να προκαλέσουν χολέ-ρα είναι πολύ μικρότερος όταν το προσβαλλόμενο άτομο υποσιτίζεται Επίσης ο αριθμός αυτός είναι πολύ μικρότε-ρος και όταν το V cholerae λαμβάνεται με την τροφή ίσως επειδή η τροφή εξουδετερώνει τα στομαχικά οξέα που υπό φυσιολογικές συνθήκες θα κατέστρεφαν το παθογόνο (f Τμήμα 285)

Σε ορισμένες περιπτώσεις η απουσία συγκεκριμένης ουσίας από τη διατροφή μπορεί να προστατεύσει από κάποια νόσο καθώς το αντίστοιχο παθογόνο στερείται τα απαραίτη-τα θρεπτικά υλικά Καλύτερο τέτοιο παράδειγμα είναι η επί-δραση της σακχαρόζης στην εμφάνιση της οδοντικής τερη-δόνας Όπως είδαμε στο Τμήμα 213 η απουσία σακχαρόζης από τη διατροφή (μαζί με τη σωστή στοματική υγιεινή) μπο-ρεί να εξαφανίσει την τερηδόνα καθώς χωρίς τη σακχαρό-ζη των τροφών τα ιδιαιτέρως τερηδονογόνα Streptococcus mutans και S sobrinus αδυνατούν να συνθέσουν τον κολ-λώδη πολυσακχαρίτη που είναι απαραίτητος για να παρα-μείνουν τα βακτηριακά κύτταρα κολλημένα στις επιφάνει-ες των δοντιών

Φυσικοί και χημικοί αμυντικοί μηχανισμοίΗ δομική ακεραιότητα των ιστικών επιφανειών συνιστά φραγμό στην είσοδο μικροοργανισμών Στο δέρμα και στις βλεννογόνους επιφάνειες τα δυνητικά παθογόνα πρέπει όχι μόνο να προσκολληθούν στην επιφάνεια του ιστού αλλά και να αναπτυχθούν σε αυτή τη θέση πριν μεταφερθούν σε κά-ποια άλλη περιοχή του σώματος Η ακεραιότητα μιας ιστι-κής επιφάνειας συνήθως αρκεί για την προστασία της από ενδεχόμενο μόνιμο αποικισμό από παθογόνα Ωστόσο μια τραυματισμένη ιστική επιφάνεια (πχ ένα γδάρσιμο στο δέρ-μα) αποικίζεται εύκολα και επιτρέπει την εισβολή μικροορ-γανισμών Η αντίσταση στον αποικισμό και στην εισβολή γίνεται αφrsquo ενός με ειδικές ουσίες που παράγει το αμυντικό σύστημα του ξενιστή και αφrsquo ετέρου με διάφορους μηχανι-σμούς ανατομικού χαρακτήρα που παρεμποδίζουν έναν πι-θανό αποικισμό Μια σύνοψη των σημαντικότερων ανατο-μικών μηχανισμών άμυνας του ανθρώπινου οργανισμού πα-ρουσιάζεται στην Εικόνα 2123

Το δέρμα συνιστά αποτελεσματικό εμπόδιο στη διείσδυ-ση μικροοργανισμών Οι σμηγματογόνοι αδένες του δέρμα-τος (Εικόνα 212) εκκρίνουν λιπαρά οξέα και γαλακτικό οξύ τα οποία μειώνουν το pH του δέρματος και αναστέλλουν τον αποικισμό από παθογόνα βακτήρια Όσοι μικροοργανι-σμοί εισπνέονται από τη μύτη ή το στόμα απομακρύνονται με τη δράση των βλεφαριδοφόρων επιθηλιακών κυττάρων των βλεννογόνων επιφανειών του ρινοφάρυγγα και της τρα-χείας Οι βλεφαρίδες ωθούν με τις κινήσεις τους τη βλέννη και τα παγιδευμένα σε αυτήν βακτήρια προς τα άνω μέχρι αυτή να ενσωματωθεί στις εκκρίσεις της στοματικής κοιλό-τητας και είτε να καταπωθεί (οπότε τα βακτήρια πεθαίνουν στο όξινο περιβάλλον του στομάχου) είτε να απομακρυνθεί με την απόχρεμψη Τα δυνητικά παθογόνα που εισέρχονται

Η λυσοζύmicroη στα δάκρυακαι σε άλλες εκκρίσεις διασπάτο κυτταρικό τοίχωmicroα τωνβακτηρίων

Αποmicroάκρυνση σωmicroατιδίων καιmicroικροοργανισmicroών microε την ταχείαδιέλευση αέρα πάνω από τα τριχίδια και τους κροσσούς τουρινοφάρυγγα

Η φυσιολογική χλωρίδαανταγωνίζεται τα παθογόνα

Η βλέννη και τα φαγοκύτταρα στους πνεύmicroονες αποτρέπουν τον αποικισmicroό

Η βλέννη και το κροσσωτό επιθήλιο στην τραχεία παγιδεύουνκαι ωθούν microικροοργανισmicroούςέξω από το σώmicroα

Το δέρmicroα είναι ένας φυσικόςφραγmicroός παράγει λιπαράοξέα microε αντιmicroικροβιακή δράση και η φυσιολογική χλωρίδα του εmicroποδίζει τοναποικισmicroό παθογόνων

Η ταχεία microεταβολή τουpH αναστέλλει τον πολλαπλασιασmicroό microικροβίων

Η περιοδική έκπλυση της ουροποιητικής οδού microε τα ούρα τηνπροφυλάσσει απότον αποικισmicroό

Η φυσιολογική χλωρίδαανταγωνίζεται τα παθογόνα

Η οξύτητα του περιβάλλοντος στο στοmicroάχι (pH 2) αναστέλλει τον πολλαπλασιασmicroό τωνmicroικροβίων

∆ιάφορες πρωτεΐνες του αίmicroατος αναστέλλουν τη microικροβιακή ανάπτυξη

Εικόνα 2123 Φυσικοίχημικοίκαιανατομικοίφραγμοίπροστασίαςέναντιτωνλοιμώξεων

στο στομάχι πρέπει να ανταπεξέλθουν αφrsquo ενός στην οξύτη-τα του στομάχου (που μπορεί να φθάσει και σε pH 2) και αφrsquo ετέρου στον ανταγωνισμό με τη διαρκώς αυξανόμενη μικρο-χλωρίδα του λεπτού (pH 5 περίπου) και του παχέος εντέρου (pH 6-7) Υπενθυμίζεται ότι στο παχύ έντερο ενός φυσιολο-γικού ενήλικα ο αριθμός των βακτηρίων προσεγγίζει το 1010 ανά γραμμάριο εντερικού περιεχομένου (βλ Τμήμα 214) Με όλους αυτούς τους αποτρεπτικούς μηχανισμούς γίνεται σαφές ότι η μόνιμη εγκατάσταση ενός νέου μικροοργανι-σμού είναι ιδιαίτερα δύσκολη

Οι νεφροί και η επιφάνεια των οφθαλμών λούονται συ-νεχώς με εκκρίσεις που περιέχουν λυσοζύμη ένζυμο το οποίο μειώνει δραστικά τους μικροβιακούς πληθυσμούς Βακτηρι-οκτόνες ουσίες υπάρχουν επίσης στα εξωκυτταρικά υγρά όπως στο πλάσμα του αίματος Οι β-λυσίνες επί παραδείγ-ματι είναι πρωτεΐνες του αίματος που έχουν την ιδιότητα να προσδένονται και να ανοίγουν ρήγματα στην κυτταρική μεμ-βράνη των βακτηρίων προκαλώντας εκροή του κυτταρο-πλάσματος άρα και λύση του βακτηριακού κυττάρου

Ιστική εξειδίκευση

Τα περισσότερα παθογόνα πρέπει αρχικά να προσκολληθούν και να αποικίσουν τη θέση που τους προσφέρεται Αν η θέ-ση αυτή δεν είναι συμβατή με τις διατροφικές και περιβαλ-λοντικές ανάγκες τους τότε είναι αδύνατο να πολλαπλασι-αστούν Επομένως αν το Clostridium tetani προσληφθεί με την τροφή δεν θα προκαλέσει τέτανο διότι πεθαίνει στο όξι-νο περιβάλλον του στομάχου Αν όμως εισχωρήσει σε μια βαθειά πληγή ενδέχεται να πολλαπλασιαστεί στις ανοξικές ζώνες που δημιουργούνται με την τοπική νέκρωση του ιστού και να αρχίσει την παραγωγή τετανοτοξίνης (βλ Τμήματα 2110 και 278) Αντίθετα τα εντεροβακτήρια όπως η Sal-monella και η Shigella δεν προκαλούν λοιμώξεις στις πλη-γές αλλά αποικίζουν επιτυχώς τον εντερικό σωλήνα Ορι-σμένες περιπτώσεις ιστικής εξειδίκευσης παρατίθενται στον Πίνακα 216

Ο καταβεβλημένος ξενιστής

Ο όρος καταβεβλημένος ξενιστής αφορά ξενιστές στους οποί-ους έχει αδρανοποιηθεί ένα ή περισσότερα τμήματα του ανο-

σοποιητικού τους συστήματος με συνέπεια να αυξάνονται σημαντικά οι πιθανότητες λοίμωξης

Πολλοί νοσοκομειακοί ασθενείς που πάσχουν από μη λοιμώδες νόσημα (πχ καρκίνο ή καρδιοπάθεια) προσβάλ-λονται σχετικά εύκολα από λοιμώξεις επειδή είναι καταβε-βλημένοι (f Τμήμα 257) Διάφορες συνήθεις νοσοκομει-ακές πράξεις όπως ο καθετηριασμός οι υποδόριες ενέσεις η λήψη εγκεφαλονωτιαίου υγρού οι βιοψίες και οι χειρουρ-γικές επεμβάσεις μπορούν ακούσια να εισαγάγουν μικροορ-γανισμούς στους ασθενείς Το προεγχειρητικό άγχος μπορεί επίσης να μειώσει τις αντιστάσεις του ασθενούς Τα διάφο-ρα αντιφλεγμονώδη φάρμακα που χορηγούνται για τον περι-ορισμό του πόνου και των οιδημάτων μειώνουν επίσης την ανοσιακή άμυνα του ξενιστή (βλ Τμήμα 2113) Στους ασθε-νείς που έχουν δεχθεί κάποιο μόσχευμα χορηγούνται ανοσο-κατασταλτικά φάρμακα τα οποία καταστέλλουν τον μηχα-νισμό απόρριψης του μοσχεύματος αλλά ταυτόχρονα μειώ-νουν την αμυντική ικανότητα του ασθενούς έναντι των λοι-μώξεων

Καταβεβλημένοι ξενιστές υπάρχουν και εκτός νοσο-κομείων Το κάπνισμα η υπέρμετρη κατανάλωση αλκοόλ η ενδοφλέβια λήψη ναρκωτικών ουσιών η έλλειψη ύπνου η ανεπαρκής διατροφή ή η λοίμωξη από κάποιον άλλο πα-ράγοντα αποτελούν συνθήκες που καταβάλλουν την άμυνα του ξενιστή έναντι των λοιμώξεων Επί παραδείγματι η μό-λυνση με τον ιό HIV (ιό της ανθρώπινης ανοσοανεπάρκειας) καθιστά τον ασθενή ευάλωτο σε πληθώρα μικροβιακών λοι-μώξεων κατά κανόνα ακίνδυνων για τα μη προσβεβλημένα άτομα Ο HIV προκαλεί το σύνδρομο της επίκτητης ανοσοα-νεπάρκειας (AIDS) επειδή καταστρέφει έναν τύπο κυττάρων του ανοσοποιητικού συστήματος τα λεμφοκύτταρα Τ-CD4 (f Τμήμα 227) που συμμετέχουν στην ανοσιακή απόκρι-ση του οργανισμού Εξαιτίας αυτής της βλάβης που προκα-λεί ο HIV στον ξενιστή οι ασθενείς με AIDS δεν διαθέτουν επαρκή άμυνα έναντι των λοιμώξεων και συχνά πεθαίνουν από κάποια λοίμωξη (f Τμήματα 256 και 2614)

Τέλος ένας ξενιστής μπορεί να είναι καταβεβλημένος εξαιτίας συγκεκριμένων γενετικών παραγόντων όπως πχ από διάφορες γενετικές ασθένειες που αναστέλλουν τη λει-τουργία ή καταστρέφουν ολόκληρα τμήματα του ανοσοποιη-τικού συστήματος Τα άτομα που υποφέρουν από τέτοιες πα-

2113 ΜΗ ΕΙΔΙΚΗ ΕΓΓΕΝΗΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΣΤΙΣ ΜΟΛΥΝΣΕΙΣ 863

ΠΙΝΑΚΑΣ 216 λοιμώξειςκαιιστικήεξειδίκευση

Νόσος Ιστός που μολύνεται Οργανισμός

αλλαντίαση Τελικήκινητικήπλάκα Clostridium botulinumαυτόματηαποβολή(βοοειδή) πλακούντας Brucella abortusΓονόρροια επιθήλιοτουουρογεννητικού Neisseria gonorrhoeaeδιφθερίτιδα επιθήλιοτουλάρυγγα Corynebacterum diphtheriaeελονοσία αίμα(ερυθροκύτταρα) είδηPlasmodiumπυελονεφρίτιδα μυελόςτωννεφρών είδηProteusΣύνδρομοεπίκτητηςανοσοανεπάρκειας(AIDS) βοηθητικάλεμφοκύτταραΤ Ιόςτηςανθρώπινηςανοσοανεπάρκειας(HIV)Τερηδόνα Στοματικόεπιθήλιο Streptococcus mutans S sobrinus S sanguisS mitisΤέτανος ανασταλτικοίδιάμεσοινευρώνες Clostridium tetani Χολέρα επιθήλιοτουλεπτούεντέρου Vibrio cholerae

864Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

θήσεις συνήθως πεθαίνουν σε νεαρή ηλικία όχι από την ίδια τη γενετική νόσο αλλά από κάποια μικροβιακή λοίμωξη

2113 Έλεγχος εννοιών

Ο αποικισμός ενός ξενιστή από παθογόνα παρεμποδίζεται από μη ειδικούς φραγμούς φυσικής ανατομικής και χημικής φύσεως Η κατάρρευση των μηχανισμών άμυνας οδηγεί σε καταβεβλημένους ξενιστές δηλαδή σε ασθενείς πιο ευάλωτους στις λοιμώξεις

Με ποιον τρόπο μπορούν το κάπνισμα και η δίαιτα να επηρεά-σουν την αντίσταση του ξενιστή σε κάποιο παθογόνο

Πώς θα μπορούσε μια προϋπάρχουσα λοίμωξη να καταβάλει έναν υγιή κατά τα άλλα ξενιστή

2114 Φλεγμονή και πυρετός

Φλεγμονή ονομάζεται η μη ειδική αντίδραση του οργανι-σμού σε διαφόρα επιβλαβή ερεθίσματα όπως είναι οι το-ξίνες και τα παθογόνα Χαρακτηριστικά της φλεγμονώδους αντίδρασης είναι η ερυθρότητα το οίδημα ο πόνος και η υψηλή θερμοκρασία που αναπτύσσεται τοπικά στο σημείο της λοίμωξης Στις ουσίες που παράγουν αυτό το αποτέλε-σμα ανήκει και μια ομάδα πρωτεϊνών που ονομάζονται κυ-τοκίνες (f Τμήμα 2310) ουσίες τις οποίες παράγουν τα λευκά αιμοσφαίρια ή λευκοκύτταρα (f Τμήμα 221) Τα λευκοκύτταρα συνδέονται επίσης με τις εξειδικευμένες αποκρίσεις του οργανισμού σε συγκεκριμένα παθογόνα τις οποίες θα εξετάσουμε στο Κεφάλαιο 22 Σπουδαιότερο απο-τέλεσμα μιας φλεγμονώδους αντίδρασης του οργανισμού εί-ναι ο άμεσος περιορισμός του παθογόνου κάτι που συνήθως επιτυγχάνεται με τον σχηματισμό ενός θρόμβου (δηλαδή ενός πλέγματος από ίνες) στο σημείο της φλεγμονής

Η φλεγμονή είναι ένας από τους σημαντικότερους και πιο διαδεδομένους αμυντικούς μηχανισμούς του ξενιστή έναντι των εισερχόμενων μικροοργανισμών Σε ορισμένες περιπτώσεις όμως η φλεγμονή μπορεί να αυξήσει την πα-θογονικότητα ενός μικροβίου Για παράδειγμα ορισμένοι μι-κροοργανισμοί επάγουν φλεγμονώδεις αντιδράσεις οι οποί-ες επειδή είναι υπερβολικά έντονες προξενούν σημαντικές βλάβες στους ιστούς δημιουργώντας laquoνεκρωμένεςraquo ζώνες πλούσιες σε θρεπτικά υλικά άρα και κατάλληλες για εγκα-τάσταση και πολλαπλασιασμό

Σε ορισμένες περιπτώσεις εκδηλώνεται μια ανεξέλεγκτη διασυστηματική φλεγμονή που ονομάζεται σηπτική κατα-πληξία (σοκ) η οποία οδηγεί σε ακόμη πιο γενικευμένα συ-μπτώματα όπως εντονότατο οίδημα και ανεξέλεγκτο πυρε-τό Η σηπτική καταπληξία είναι μια κατάσταση απειλητική για την ανθρώπινη ζωή που εμφανίζεται όταν οι λοιμώξεις και οι αντίστοιχες φλεγμονώδεις αντιδράσεις δεν περιορίζο-νται σε συγκεκριμένη θέση του σώματος αλλά διασπείρονται σε όλο το σώμα μέσω του κυκλοφορικού ή λεμφικού συστή-ματος (f Τμήμα 221)

Πυρετός

Το σώμα ενός υγιούς ατόμου διατηρεί αξιοθαύμαστα σταθε-ρή τη θερμοκρασία στο εσωτερικό του Σε μια μέση περίοδο 24 ωρών η θερμοκρασία του σώματος αυξομειώνεται σε ένα πολύ στενό εύρος τιμών που δεν υπερβαίνει τον 1ο-15οC Σε κάθε άτομο η μέση θερμοκρασία μπορεί να ποικίλλει ελα-φρά Ως laquoφυσιολογικήraquo θεωρείται μια μέση θερμοκρασία 37οC αλλά σε ορισμένα άτομα η φυσιολογική θερμοκρασία μπορεί να είναι 36οC ή 38οC Η θερμοκρασία του σώματος εξαρτάται πολύ από τη σωματική δραστηριότητα και μπορεί να φτάσει μέχρι και 4οC πάνω από το φυσιολογικό κατά τη διάρκεια έντονης σωματικής καταπόνησης και μέχρι 2οC κά-τω από το φυσιολογικό κατά τη διάρκεια του ύπνου

Πυρετός ονομάζεται η ανώμαλη αύξηση της θερμοκρα-σίας του σώματος Ο πυρετός προκαλείται ενίοτε και από μη λοιμώδη νοσήματα αλλά στις περισσότερες περιπτώσεις ευ-θύνεται κάποια λοίμωξη Το γεγονός ότι πολλές λοιμώξεις προκαλούν πυρετό οφείλεται σε ορισμένα πυρετογόνα προϊ-όντα των παθογόνων μικροοργανισμών Οι καλύτερα μελε-τημένοι πυρετογόνοι παράγοντες είναι οι ενδοτοξίνες των αρνητικών κατά Gram βακτηρίων (βλ Τμήμα 2112) Ωστό-σο υπάρχουν και οργανισμοί που προκαλούν πυρετό χωρίς να παράγουν ενδοτοξίνες Αυτοί οι οργανισμοί θανατώνο-νται από τα λευκοκύτταρα και καθώς συμβαίνει αυτό επά-γουν την απελευθέρωση λευκοκυτταρικών πρωτεϊνών που ονομάζονται ενδογενή πυρετογόνα (f Τμήμα 222) Ενίο-τε ο πυρετός ωφελεί τον ξενιστή Ο χαμηλός πυρετός επιτα-χύνει τις διαδικασίες της φαγοκυττάρωσης και της παραγω-γής αντισωμάτων Ωστόσο ο υψηλός πυρετός πχ 40οC ή και περισσότερο συνήθως λειτουργεί προς όφελος του πα-θογόνου διότι προκαλεί περαιτέρω καταστροφή των ιστών του ξενιστή

Οι πυρετοί των λοιμώξεων κατατάσσονται σε τρεις κα-τηγορίες (1) στον συνεχόμενο ή αδιάλειπτο πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώματος παραμένει αυξημένη καθrsquo όλο το 24ωρο και η διακύμανσή της γύρω από την αυ-ξημένη τιμή δεν υπερβαίνει τον 1οCOslash συνεχόμενος πυρετός εμφανίζεται στον τύφο (f Τμήμα 273) και στον τυφοει-δή πυρετό (f Τμήμα 288)Oslash (2) στον υφέσιμο πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώματος παραμένει αυξημένη καθrsquo όλο το 24ωρο αλλά παρουσιάζει διακυμάνσεις μεγαλύ-τερες του 1οCOslash αυτό το είδος πυρετού χαρακτηρίζει τις πυο-γενείς λοιμώξεις (f Τμήματα 262 και 269) και τη φυμα-τίωση (f Τμήμα 265)Oslash (3) στον διαλείποντα πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία είναι φυσιολογική ορισμένες περι-όδους της ημέρας αλλά κατά διαστήματα αυξάνεται πάνω από το φυσιολογικό Οι περισσότερες λοιμώξεις προκαλούν κάποια μορφή διαλείποντος πυρετού Ο διαλείπων πυρετός εμφανίζεται με πολύ χαρακτηριστικό τρόπο στην ελονοσία (f Τμήμα 275) η οποία οφείλεται σε λοίμωξη από πρω-τόζωο Ο υπόστροφος πυρετός που προκαλούν ορισμένα είδη του γένους Borrelia (f Τμήμα 273) είναι μια μορφή δια-λείποντος πυρετού κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώ-ματος παραμένει φυσιολογική για μεγάλο χρονικό διάστημα

αλλά διακόπτεται από εμπύρετες κρίσεις Ο υπόστροφος πυ-ρετός εμφανίζεται στις περιπτώσεις ατελούς ανάρρωσης από λοίμωξη και εκδηλώνεται περιοδικά κάθε φορά που ο λοιμώ-δης παράγοντας επανεγκαθίσταται

2114 Έλεγχος εννοιών

Η φλεγμονή και ο πυρετός αποτελούν γενικές αντιδράσεις του ορ-γανισμού σε επιβλαβή ερεθίσματα Οι αποκρίσεις του ξενιστή εί-

ναι σχεδιασμένες έτσι ώστε να απομονώνουν ταχύτατα και να κα-ταστρέφουν το παθογόνο αλλά μπορεί να προκαλέσουν περαιτέρω βλάβες στους ιστούς του ξενιστή

Περιγράψτε τα κυριότερα συμπτώματα της φλεγμονής Περιγράψτε τους τρεις τύπους πυρετού

νότητα εισβολής Ποιοι παράγοντες προσδίδουν τέτοιου είδους ικανότητες σε έναν μικροοργανισμό

9 Σε τι διαφέρουν μεταξύ τους οι τοξίνες Α-Β οι κυτταρο-τοξίνες και τα υπεραντιγόνα Δώστε ένα παράδειγμα από κάθε κατηγορία τοξινών Με ποιον τρόπο προκαλεί νόσο κάθε κατηγορία τοξίνης

10 Περιγράψτε τους μηχανισμούς δράσης της τετανοτοξί-νης και της αλλαντοτοξίνης Αναφορικά με τον μηχανι-σμό δράσης τους γιατί είναι τόσο επικίνδυνες οι εν λόγω τοξίνες

11 Περιγράψτε συνοπτικά τον μηχανισμό δράσης της εντε-ροτοξίνης της χολέρας Ποια είναι η κατάλληλη θερα-πεία για την ασθένεια αυτή και γιατί η χορήγηση αντιβι-οτικών δεν έχει κατά κανόνα αποτέλεσμα Περιγράψτε συνοπτικά τον μηχανισμό δράσης της εντεροτοξίνης του σταφυλόκοκκου Ποια είναι η κατάλληλη θεραπεία για την ασθένεια αυτή και γιατί η χορήγηση αντιβιοτικών δεν έχει κατά κανόνα αποτέλεσμα

12 Περιγράψτε τη δομή μιας τυπικής ενδοτοξίνης Με ποιον τρόπο προκαλεί η ενδοτοξίνη πυρετό Ποιοι μικροοργα-νισμοί παράγουν ενδοτοξίνες

13 Με ποιον τρόπο περιορίζουν τις βακτηριακές λοιμώξεις το pH και η θερμοκρασία Σε ποια σημεία πάνω ή μέσα στο σώμα μπορεί να είναι διαφορετικές οι τιμές της θερ-μοκρασίας και του pH από τις αντίστοιχες μέσες σωμα-τικές τιμές Ποιοι οργανισμοί θα μπορούσαν να ωφελού-νται από τις υφιστάμενες διαφορές στη θερμοκρασία και στο pH

14 Σε τι διαφέρουν ο συνεχόμενος ο υφέσιμος και ο διαλεί-πων πυρετός Αναφέρετε τουλάχιστον έναν λοιμώδη πα-ράγοντα για κάθε τύπο πυρετού Ποιος τύπος πυρετού εί-ναι συνηθέστερος στις λοιμώξεις

1 Σε τι διαφέρουν ένα παράσιτο από ένα παθογόνο Σε τι δι-αφέρει η λοίμωξη από τη νόσο

2 Ποια όργανα του ανθρώπινου σώματος αποικίζονται φυ-σιολογικά από μικροοργανισμούς Τι κοινό έχουν αυτά τα όργανα μεταξύ τους Ποια όργανα είναι εντελώς ελεύ-θερα από μικροοργανισμούς Τι κοινό έχουν αυτά τα όρ-γανα μεταξύ τους

3 Σε τι διαφέρουν οι μόνιμοι από τους περιστασιακούς πλη-θυσμούς μικροοργανισμών που αναπτύσσονται σε κά-ποια θέση του σώματος

4 Γιατί είναι καθοριστική η συμμετοχή των ειδών του γέ-νους Streptococcus στον σχηματισμό της τερηδόνας Γι-ατί είναι τα είδη αυτά ικανότερα στη δημιουργία τερηδό-νας από άλλους οργανισμούς

5 Με ποιον τρόπο επηρεάζει το pH τους οργανισμούς που αναπτύσσονται στα επιμέρους τμήματα του γαστρεντερι-κού σωλήνα Με ποιον τρόπο επηρεάζει η συγκέντρωση οξυγόνου τη σύσταση της μικροβιακής χλωρίδας στα δι-άφορα επιμέρους τμήματα του γαστρεντερικού σωλήνα

6 Περιγράψτε τη σχέση μεταξύ Lactobacillus acidophilus και γλυκογόνου στον κολπικό σωλήνα Γιατί είναι διαφο-ρετική η φυσιολογική χλωρίδα στον κόλπο μιας ενήλικης γυναίκας σε σχέση με εκείνην μιας πολύ νέας

7 Υποδείξτε σε τι διαφέρουν μεταξύ τους ο γλυκοκάλυκας η κάψα και η βλεννοστιβάδα Με ποιον τρόπο συνει-σφέρουν οι προαναφερθείσες δομές στη διαδικασία προ-σκόλλησης των βακτηρίων

8 Δώστε ένα παράδειγμα μικροοργανισμού του οποίου η παθογονικότητα οφείλεται στην ικανότητα παραγωγής τοξίνης Προσδιορίστε τη συγκεκριμένη τοξίνη και τον τρόπο δράσης της Δώστε ένα παράδειγμα μικροοργανι-σμού του οποίου η παθογονικότητα οφείλεται στην ικα-

Ερωτήσεις επανάληψης

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΕΠΑΝΑΛΗψΗΣ 865

866Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

θανές εξελικτικές πιέσεις που να προκαλούν αύξηση της μολυσματικότητας και της παθογονικότητας του Clos-tridium tetani Θα προσέδιδε επιλεκτικά πλεονεκτήματα σε αυτούς τους οργανισμούς μια ενδεχόμενη αύξηση της μολυσματικότητας Στον συλλογισμό σας βεβαιωθείτε ότι έχετε λάβει υπrsquo όψιν σας και το φυσικό ενδιαίτημα κάθε οργανισμού

9 Το ένζυμο πήξης του αίματος (coagulase) είναι ένας πα-ράγοντας μολυσματικότητας του Staphylococcus aure-us ο οποίος προκαλεί τον σχηματισμό θρόμβων στη θέ-ση ανάπτυξης του S aureus Η στρεπτοκινάση είναι ένας παράγοντας μολυσματικότητας του Staphylococcus pyo-genes που διασπά τους θρόμβους στη θέση ανάπτυξης του S pyogenes Υπάρχει κάποιος συνδυασμός αυτών των δύο αλληλοαναιρούμενων στρατηγικών που να αυ-ξάνει την παθογονικότητα

10 Τα είδη του γένους Salmonella παράγουν τουλάχιστον 10 διαφορετικά γονιδιακά προϊόντα τα οποία δρουν ως πα-ράγοντες μολυσματικότητας και αυξάνουν τη μολυσματι-κή δράση του παθογόνου Το Streptococcus pneumoniae ένα παθογόνο με κατά τεκμήριο μεγαλύτερη μολυσματι-κότητα (βλ Εικόνα 2115) χρησιμοποιεί μόνο έναν πα-ράγοντα μολυσματικότητας Ανατρέξτε στους κρίσιμους παράγοντες μολυσματικότητας για καθέναν από αυτούς τους δύο οργανισμούς και εξηγήστε γιατί είναι τόσο ση-μαντικός και αποτελεσματικός ένας συγκεκριμένος πα-ράγοντας του S pneumoniae Γιατί δεν χρησιμοποιούν όλα τα παθογόνα του ανθρώπου στρατηγικές μολυσματι-κότητας παρόμοιες με εκείνη του S pneumoniae

11 Τα εμβόλια κατά των εξωτοξινών πχ της τοξίνης της διφθερίτιδας και της τετανοτοξίνης χρησιμεύουν στην πρόληψη εκδήλωσης των αντίστοιχων νόσων (f Τμή-μα 2211) Γιατί δεν παρασκευάζονται εμβόλια και κατά των ενδοτοξινών

12 Αν και είναι σχετικά εύκολο να απομονωθούν μεταλλάγ-ματα μικροοργανισμών με ικανότητα παραγωγής ενδοτο-ξινών η απομόνωση μεταλλαγμάτων που δεν έχουν αυ-τή την ικανότητα είναι πολύ δυσκολότερη Με βάση όσα ξέρετε για τη δομή και τη λειτουργία αυτών των τοξινών εξηγήστε γιατί συμβαίνει αυτό

13 Τα εγκαύματα είναι από τις δυσκολότερες πληγές σε ότι αφορά τη θεραπεία τους καθώς μολύνονται εύκολα από ευκαιριακά συνήθως παθογόνα Εξηγήστε γιατί συμ-βαίνει αυτό με βάση τις γνώσεις σας για τους φυσικούς ανατομικούς και χημικούς μηχανισμούς που διαθέτει ο οργανισμός για την πρόληψη των λοιμώξεων

14 Πρέπει ο πυρετός να αντιμετωπίζεται θεραπευτικά σε κάθε περίπτωση Στην απάντησή σας λάβετε υπrsquo όψιν τη σημασία που έχουν οι φλεγμονώδεις αποκρίσεις του ξε-νιστή στον περιορισμό των λοιμώξεων

1 Με ποιον τρόπο αναστέλλει η βλέννη τον πολλαπλασι-ασμό των περισσότερων μικροοργανισμών Περιγράψ-τε πειράματα τα οποία καταδεικνύουν την προστατευτι-κή επίδραση της βλέννης έναντι του βακτηριακού αποι-κισμού

2 Οι βλεννογόνοι υμένες αποτελούν αποτελεσματικό φραγ-μό κατά του αποικισμού και της ανάπτυξης μικροοργανι-σμών Ωστόσο οι βλεννογόνοι του λάρυγγα και του φά-ρυγγα αποικίζονται από ποικίλους μικροοργανισμούς που μερικοί προκαλούν ενίοτε νόσο Εξηγήστε πώς μπο-ρεί υπό συγκεκριμένες συνθήκες να μετατραπεί σε παθο-γόνο ένας μικροοργανισμός που φυσιολογικά δεν είναι παθογόνος Περιγράψτε τουλάχιστον ένα σύνολο συνθη-κών που δυνητικά ευνοεί την παθογονικότητα

3 Ποια στάδια περιλαμβάνει ο σχηματισμός της οδοντικής πλάκας Περιγράψτε και αναλύστε τα πειράματα που κα-ταδεικνύουν ότι οδοντική πλάκα μπορεί να σχηματιστεί και σε απομιμήσεις οδοντικών επιφανειών και σχεδιάστε άλλα πειράματα σχετικά με τη χρήση βιολογικών μεθό-δων καταπολέμησης της πλάκας

4 Συμβάλλει η χρήση ενός αντιμικροβιακού σκευάσματος (οδοντόπαστα) στην πρόληψη της τερηδόνας Ποια εί-ναι τα πλεονεκτήματα ή τα μειονεκτήματα μιας τέτοιας στρατηγικής για την πρόληψη της τερηδόνας Πώς μπο-ρείτε να ελέγξετε εργαστηριακά την αποτελεσματικότη-τα αυτής της στρατηγικής

5 Η λήψη αντιβιοτικών μπορεί να μειώσει σημαντικά τον αριθμό των μικροοργανισμών της γαστρεντερικής οδού Ποια συμπτώματα σε επίπεδο φυσιολογίας μπορεί να προκαλέσει στον ξενιστή η μείωση της φυσιολογικής χλωρίδας Οι μακροχρόνιες θεραπείες με αντιβιοτικά συ-χνά συνοδεύονται από λοιμώξεις ευκαιριακών παθογό-νων πολλά από τα οποία είναι τα ίδια με αυτά που προ-καλούν ευκαιριακές λοιμώξεις σε άτομα με AIDS (f Τμήμα 2614) Ποια παθογόνα μπορεί να είναι αυτά Γι-ατί είναι ευάλωτα στα συγκεκριμένα παθογόνα όσα άτο-μα έχουν ακολουθήσει αντιβιοτική θεραπεία

6 Περιγράψτε σε τι διαφέρουν τα παθογόνα από τα μη πα-θογόνα στελέχη της Escherichia coli Συμπεριλάβετε στην επιχειρηματολογία σας δομικές και οικολογικές συ-νιστώσες

7 Αναφέρετε τρεις τουλάχιστον ξενιστικούς παράγοντες οι οποίοι περιορίζουν ή ευνοούν τον αποικισμό και την ανάπτυξη μικροοργανισμών σε δεδομένη θέση Συμπερι-λάβετε κάθε έναν από αυτούς τους παράγοντες σε in vi-tro πειράματα για τον έλεγχο της ισχύος των υποθέσεών σας

8 Προσδιορίστε πιθανές εξελικτικές πιέσεις που προκα-λούν αύξηση της μολυσματικότητας και της παθογονικό-τητας του Streptococcus pneumoniae Προσδιορίστε πι-

Ερωτήσεις εφαρμογής

Page 3: Ο Streptococcus mutans 21 - WordPress.com...838 Kεφάλαιο 21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ μικροοργανισμοί στα όργανα,

211 ΣΥΝΟψΗ ΤΩΝ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΩΝ ΜΕΤΑξΥ ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ ΚΑΙ ΑΝΘΡΩΠΟΥ 837

211 Σύνοψη των αλληλεπιδράσεων μεταξύ

μικροβίων και ανθρώπου

Το ανθρώπινο σώμα βρίσκεται διαρκώς εκτεθειμένο σε μι-κροοργανισμούς Ακόμη και απλές καθημερινές λειτουργί-ες όπως η αναπνοή μας φέρνουν σε άμεση επαφή με εκα-τομμύρια μικροοργανισμούς του περιβάλλοντος Υπάρχουν εκατοντάδες είδη μικροοργανισμών και δισεκατομμύρια αντίστοιχων ατόμων που συλλογικά ονομάζονται φυσιο-λογική χλωρίδα και τα οποία αναπτύσσονται φυσιολογικά στην επιφάνεια ή στο εσωτερικό του σώματος Οι περισσό-τεροι μικροοργανισμοί ndashόχι όμως όλοιndash είναι αβλαβείς

Παθογόνα

Οι οργανισμοί που ζουν πάνω σε έναν ξενιστή ή στο εσω-τερικό του και προκαλούν βλάβες ονομάζονται παράσιτα Όταν τα παράσιτα είναι μικροβιακής προέλευσης τότε ονο-μάζονται παθογόνα Το τελικό αποτέλεσμα της αλληλεπί-δρασης ξενιστή-παρασίτου εξαρτάται από την παθογονικό-τητα του παρασίτου (δηλ από την ικανότητά του να προκα-λεί βλάβες στον ξενιστή) και από την αντοχή ή την επιδεκτι-κότητα του ξενιστή όσον αφορά το συγκεκριμένο παράσιτο

Η παθογονικότητα ποικίλλει σημαντικά στα διάφορα εί-δη παθογόνων Το ποσοτικό μέτρο της παθογονικότητας ορί-ζεται ως μολυσματικότητα και εκφράζεται ως ο αριθμός των κυττάρων που προκαλεί παθογονική απόκριση σε έναν ξενι-στή σε δεδομένη χρονική περίοδο Η αλληλεπίδραση ξενι-στή-παρασίτου είναι μια δυναμική σχέση μεταξύ δύο οργα-νισμών και κατά συνέπεια τόσο η μολυσματικότητα του πα-θογόνου όσο και η αντοχή του ξενιστή είναι παράμετροι που μεταβάλλονται διαρκώς

Μόλυνση και ασθένεια

Με τον όρο μόλυνση ή λοίμωξη αναφερόμαστε στις κατα-στάσεις εκείνες κατά τις οποίες ένας μικροοργανισμός έχει εγκατασταθεί και πολλαπλασιάζεται σε έναν ξενιστή ανε-ξαρτήτως του εάν προκαλεί βλάβη ή όχι Ασθένεια είναι η βλάβη ή ο τραυματισμός του ξενιστή που επηρεάζει τη φυ-σιολογική λειτουργία του Η λοίμωξη δεν ταυτίζεται υποχρε-ωτικά με νόσο δεδομένου ότι η ανάπτυξη ενός μικροοργα-νισμού σε κάποιον ξενιστή δεν προκαλεί πάντοτε βλάβες Για παράδειγμα η φυσιολογική χλωρίδα μπορεί ενίοτε να προκαλέσει μικροβιακές μολύνσεις οι οποίες όμως σπανί-ως προκαλούν ασθένεια Άλλες φορές όμως η φυσιολογι-κή χλωρίδα μπορεί πράγματι να προκαλέσει νόσο κάτι που συμβαίνει όταν είναι εξασθενημένη η ανθεκτικότητα του ξε-νιστή όπως συμβαίνει πχ στην περίπτωση του καρκίνου και του AIDS (f Τμήμα 2614)

Αλληλεπιδράσεις ξενιστή-παρασίτου

Το σώμα των ζώων αποτελεί ένα φυσικοχημικό περιβάλλον

που ευνοεί την ανάπτυξη πολλών μικροοργανισμών Είναι πλούσιο σε οργανικές θρεπτικές ουσίες και αυξητικούς πα-ράγοντες συστατικά απαραίτητα για την ανάπτυξη των χη-μειοργανοτροφικών μικροοργανισμών ενώ ταυτοχρόνως πα-ρέχει σχετικά σταθερές συνθήκες pH ωσμωτικής πίεσης και θερμοκρασίας Το ζωικό σώμα ωστόσο δεν είναι ένα ομοι-ογενές περιβάλλον για την ανάπτυξη μικροοργανισμών Κά-θε περιοχή και κάθε όργανο διαφέρει από τα άλλα ως προς τις φυσικοχημικές ιδιότητες συνεπώς κάθε περιοχή ή όργα-νο ευνοεί την ανάπτυξη συγκεκριμένων μικροοργανισμών Το δέρμα η αναπνευστική οδός η γαστρεντερική οδός κλπ δημιουργούν μεγάλη ποικιλία φυσικοχημικών συνθηκών επιτρέποντας την επιλεκτική ανάπτυξη διαφορετικών οργα-νισμών Επί παραδείγματι το σχετικά ξηρό περιβάλλον του δέρματος ευνοεί την ανάπτυξη θετικών κατά Gram οργανι-σμών όπως του Staphylococcus aureus (f Τμήμα 269) Η πλούσια οξυγόνωση στο περιβάλλον των πνευμόνων ευνοεί την ανάπτυξη του υποχρεωτικά αερόβιου Mycobacterium tu-berculosis (f Τμήμα 265) ενώ στις αναερόβιες συνθήκες του παχέος εντέρου ευνοείται η ανάπτυξη μερικών υποχρε-ωτικά αναερόβιων ειδών του γένους Clostridium (f Τμή-μα 1221) Παράλληλα τα ζώα διαθέτουν επίσης ποικίλους αμυντικούς μηχανισμούς που αποτρέπουν ή αναστέλλουν τη μικροβιακή εισβολή και ανάπτυξη Έτσι όσοι μικροοργανι-σμοί καταφέρνουν τελικά να αποικίσουν με επιτυχία το σώ-μα του ξενιστή θα πρέπει να έχουν αναπτύξει τρόπους πα-ράκαμψης αυτών των αμυντικών μηχανισμών

Οι μολύνσεις συχνά ξεκινούν από τους βλεννογόνους υμένες του ζώου Τέτοιοι υμένες υπάρχουν σε όλη την έκτα-ση του σώματος όπως πχ στο στόμα στον φάρυγγα τον οισοφάγο αλλά και στην ουρογεννητική την αναπνευστι-κή και τη γαστρεντερική οδό Οι βλεννογόνοι υμένες απο-τελούνται από μία ή περισσότερες στιβάδες πυκνά διατεταγ-μένων επιθηλιακών κυττάρων που συνιστούν τις θέσεις αλ-ληλεπίδρασης του οργανισμού με το εξωτερικό περιβάλλον Υπό φυσιολογικές συνθήκες οι βλεννογόνοι υμένες επικα-λύπτονται από μια προστατευτική στιβάδα διαλυτών γλυκο-πρωτεϊνών γνωστή ως βλέννη η οποία προστατεύει τα επι-θηλιακά κύτταρα Όταν τα βακτήρια έρχονται σε επαφή με τον βλεννογόνο υμένα κάποιου ξενιστικού ιστού συνδέο-νται με αυτόν είτε χαλαρά είτε στενά Αν η σύνδεση είναι χαλαρή τότε κατά πάσα πιθανότητα θα απομακρυνθούν με κάποιον φυσικό μηχανισμό (πχ απόχρεμψη) Ορισμένοι μι-κροοργανισμοί όμως προσκολλώνται σταθερά στην επιφά-νεια του επιθηλίου λόγω ειδικής διακυτταρικής αναγνώρι-σης παθογόνου-ξενιστή Αν συμβεί κάτι τέτοιο τότε μπο-ρεί πράγματι να προκληθεί τοπική λοίμωξη του επιθηλιακού ιστού Στην περίπτωση αυτή το φράγμα της βλέννης διαρ-ρηγνύεται και το παθογόνο εισβάλλει σε βαθύτερους ιστούς (Εικόνα 211)

Στις περιοχές του σώματος που είναι εκτεθειμένες στο περιβάλλον όπως στο δέρμα στη στοματική κοιλότητα στον γαστρεντερικό σωλήνα στην αναπνευστική και στην ουρογεννητική οδό απαντούν σχεδόν πάντοτε μικροοργα-νισμοί Αντίθετα υπό φυσιολογικές συνθήκες δεν υπάρχουν

838Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

μικροοργανισμοί στα όργανα στο αίμα στη λέμφο ή στο νευρικό σύστημα Ενδεχόμενη παρουσία μικροοργανισμών στο σχετικά άσηπτο περιβάλλον αυτών των ιστών θα αποτε-λούσε ένδειξη σοβαρής λοίμωξης

Στον Πίνακα 211 παρατίθενται μερικοί από τους κυριό-τερους τύπους μικροοργανισμών που απαντούν φυσιολογικά στις επιφάνειες του σώματος Η επιφάνεια που εύλογα θεω-ρείται άμεσα εκτεθειμένη στο περιβάλλον είναι το δέρμα (2 m2) το οποίο φυσιολογικά φιλοξενεί αρκετά είδη μικροβί-ων Ωστόσο ακόμα μεγαλύτερη ποικιλία μικροβίων φιλοξε-νείται στους βλεννογόνους υμένες Αυτό εν μέρει οφείλεται στο προστατευμένο υγρό περιβάλλον των βλεννογόνων κα-θώς και στο τεράστιο συνολικό εμβαδόν των εν λόγω επιφα-νειών στο σώμα (400 m2) Επί παραδείγματι η εξειδικευμέ-νη λειτουργία ενός βλεννοπαραγωγικού οργάνου όπως είναι το λεπτό έντερο προϋποθέτει μια μεγάλη και εξειδικευμένη μεμβράνη μεταφοράς των θρεπτικών υλικών η οποία απο-τελεί ταυτόχρονα τόπο πολλαπλασιασμού μικροβίων Παρα-κάτω θα εξετάσουμε αναλυτικότερα τις φυσιολογικές αλ-ληλεπιδράσεις των μικροβίων με τμήματα του ανθρώπινου σώματος

211 Έλεγχος εννοιών

Το περιβάλλον του σώματος των ζώων ευνοεί την ανάπτυξη πολ-λών μικροοργανισμών οι περισσότεροι από τους οποίους δεν εί-ναι επιβλαβείς Όσοι μικροοργανισμοί αναπτύσσονται πάνω ή στο εσωτερικό του σώματος και προκαλούν βλάβες ονομάζονται πα-θογόνοι Η αρχική ανάπτυξη των παθογόνων λαμβάνει χώρα στην επιφάνεια του ξενιστή συνήθως σε κάποιον βλεννογόνο υμένα και μπορεί να προκαλέσει λοίμωξη (μόλυνση) και ασθένεια Η ικανό-τητα πρόκλησης νόσου επηρεάζεται από περίπλοκες αλληλεπιδρά-σεις μεταξύ ξενιστή και παθογόνου Οι λειτουργίες των παθογόνων περιορίζονται από τους αμυντικούς μηχανισμούς του ξενιστή

Σε τι διαφέρουν η λοίμωξη από την ασθένεια Γιατί είναι δυνατόν μια επιφάνεια του σώματος να είναι καταλ-

ληλότερη για την ανάπτυξη μικροβίων από κάποια άλλη

212 Φυσιολογική χλωρίδα του δέρματος

Κατά μέσον όρο η επιφάνεια του δέρματος ενός ενήλικα εί-ναι 2 m2 περίπου και μπορεί να διαφέρει σημαντικά από άτο-μο σε άτομο ως προς τη χημική σύσταση και την ενυδάτωση Στην Εικόνα 212 φαίνεται η ανατομία του δέρματος καθώς και οι περιοχές όπου αναπτύσσονται βακτήρια Η επιφάνεια του δέρματος (επιδερμίδα) δεν ευνοεί την ανάπτυξη μικρο-βίων επειδή υπόκειται σε περιοδική ξήρανση

Οι περισσότεροι μικροοργανισμοί σχετίζονται άμεσα ή έμμεσα με τους ιδρωτοποιούς αδένες Οι αποκρινείς αδένες εντοπίζονται κυρίως στις μασχάλες τις γενετήσιες περιοχές τις θηλές και στον ομφαλό Είναι ανενεργοί κατά την παιδι-κή ηλικία και αρχίζουν να αποκτούν πλήρη λειτουργικότη-τα από την εφηβεία και μετά Οι βακτηριακοί πληθυσμοί σε αυτές τις θερμές και υγρές περιοχές είναι αρκετά ανεπτυγμέ-νοι σε αντίθεση με τις λείες και ξηρές επιφάνειες των υπό-

Μικροβιακόκύτταρο

Επιθηλιακόκύτταρο

(α) (β) (γ)

Βλέννη

Εικόνα 211 αλληλεπίδρασηβακτηρίωνμεβλεννογόνουςυμένες(α)Χαλαρήσχέση(β)προσκόλληση(γ)διείσδυσησταεπιθηλιακάκύτταρακά-τωαπότηστιβάδατηςβλέννης

ΠΙΝΑΚΑΣ 211 αντιπροσωπευτικάγένημικροοργανισμών στηφυσιολογικήχλωρίδατουανθρώπου

Ανατομική θέση Οργανισμόςα

δέρμα Staphylococcus Corynebacterium Acinetobacter Pityrosporum (ζύμη) Propionibacterium MicrococcusΣτόμα Streptococcus Lactobacillus Fusobacterium Veillonella Corynebacterium Neisseria Actinomyces αναπνευστικήοδός Streptococcus Staphylococcus Corynebacterium Neisseria Γαστρεντερικήοδός Lactobacillus Streptococcus Bacteroides Bifidobacterium Eubacterium Peptococcus Peptostreptococcus Ruminococcus Clostridium Escherichia Klebsiella Proteus Enterococcus Staphylococcus ουρογεννητικήοδός Escherichia Klebsiella Proteus Neisseria Lactobacillus (στονκόλποενήλικωνγυναικών) Corynebacterium Staphylococcus Candida Provotella Clostridium Peptostreptococcus

αοκατάλογοςδενείναιπλήρηςκαιεπιπλέονδενυπάρχεισεκάθεάνθρωποτοσύνολοαυτώντωνοργανισμώνοιπερισσότεροιαπότουςπαραπάνωοργανισμούςμπορούνυπόπροϋποθέσειςνασυμμετάσχουνσενοσογόνεςδιεργασίες

Νεκρήστιβάδα

Τριχοθυλάκιο

Σmicroηγmicroατογόνοςαδένας

Πόρος

Αποκρινήςιδρωτοποιόςαδένας

Επιδερmicroίδα

∆ερmicroίδα

Υποδόριοςιστός

Τρίχα

Εικόνα 212 Τοδέρματουανθρώπουοιμικροοργανισμοίεγκαθίστα-νταισυνήθωςστουςιδρωτοποιούςαδένεςκαιστατριχοθυλάκια

λοιπων περιοχών του δέρματος Η μασχαλιαία οσμή οφείλε-ται στην παρουσία βακτηρίων στις εκκρίσεις των αποκρινών αδένων Όταν οι εκκρίσεις αυτές συλλεχθούν ασηπτικά τότε διαπιστώνεται ότι είναι άοσμες και ότι αποκτούν οσμή μόνο μετά την ανάπτυξη βακτηρίων Κάθε τριχοθυλάκιο περιβάλ-λεται από έναν σμηγματογόνο αδένα ο οποίος εκκρίνει ένα λιπαντικό υγρό Οι θύλακοι των τριχών αποτελούν ελκυστικό ενδιαίτημα για τους μικροοργανισμούς αυτών των ζωνών οι οποίοι διαβιούν στις περιοχές ακριβώς κάτω από την εξώτε-ρα στρώματα της επιδερμίδας Οι εκκρίσεις των δερματικών αδένων είναι πλούσιες σε βακτηριακές θρεπτικές ύλες κα-θώς περιέχουν ουρία αμινοξέα άλατα γαλακτικό οξύ και λι-πίδια Το pH των εκκρίσεων του ανθρώπου είναι σχεδόν πά-ντοτε όξινο και η μέση τιμή του κυμαίνεται μεταξύ 4 και 6

Η φυσιολογική χλωρίδα του δέρματος αποτελείται από προσωρινούς και μόνιμους πληθυσμούς μικροοργανισμών Το δέρμα τροφοδοτείται συνεχώς με προσωρινούς πληθυ-σμούς οι οποίοι στην πράξη αδυνατούν να πολλαπλασια-στούν και τελικά πεθαίνουν Αντίθετα οι μόνιμοι πληθυσμοί των μικροοργανισμών του δέρματος μπορούν όχι απλώς να επιβιώνουν αλλά και να πολλαπλασιάζονται Η φυσιολογική χλωρίδα του δέρματος αποτελείται κατά κύριο λόγο από με-ρικές ομάδες θετικών κατά Gram βακτηρίων (Πίνακας 211) Σε αυτές ανήκουν ορισμένα είδη του γένους Staphylococcus και μια ποικιλία αερόβιων και αναερόβιων κορυνoβακτη-ρίων Στην τελευταία ομάδα ανήκει το Propionibacterium acnes το οποίο ενίοτε συμμετέχει σε μια παθολογική κατά-σταση γνωστή ως ακμή Τα αρνητικά κατά Gram βακτήρια αποτελούν ένα μικρό κατά κανόνα τμήμα της φυσιολογικής χλωρίδας του δέρματος Η παρουσία τους οφείλεται εν μέρει στη μόλυνσή του με εντερικούς μικροοργανισμούς όπως εί-ναι η Escherichia coli μέσω αντικειμένων που έρχονται σε επαφή με κόπρανα Υπάρχουν όμως και ορισμένα αρνητι-κά κατά Gram βακτήρια μη εντερικής προελεύσεως όπως το Acinetobacter που ανιχνεύονται συχνά στη βακτηριακή χλωρίδα του δέρματος Γενικά πάντως τα αρνητικά κατά Gram βακτήρια σπανίως αναπτύσσονται στο δέρμα μάλλον διότι αδυνατούν να ανταγωνιστούν τους θετικούς κατά Gram οργανισμούς στις ξηρές συνθήκες που επικρατούν εκεί Συ-νήθως δεν υπάρχουν μεγάλοι αριθμοί ζυμομυκήτων στο δέρ-μα ή στους βλεννογόνους υμένες Αν όμως απουσιάζουν οι μηχανισμοί αντίστασης του ξενιστή (όπως συμβαίνει στο σύνδρομο επίκτητης ανοσοανεπάρκειας AIDSOslash f Τμήμα 2614) ή απουσιάζει η φυσιολογική μικροχλωρίδα του δέρ-ματος τότε είναι δυνατόν να αναπτυχθούν μύκητες (πχ ορι-σμένα είδη του γένους Candida) και μάλιστα σε βαθμό που να προκαλέσουν σοβαρές λοιμώξεις στη δερματική επιφά-νεια Ο λιπόφιλος ζυμομύκητας Pityrosporum ovalis αντίθε-τα βρίσκεται περιστασιακά στο τριχωτό μέρος του κρανίου

Μολονότι η μόνιμη μικροχλωρίδα παραμένει λίγο-πολύ σταθερή διάφοροι παράγοντες επηρεάζουν τη σύσταση και την πυκνότητα της φυσιολογικής χλωρίδας (1) Οι καιρικές συνθήκες μπορεί να προκαλέσουν αύξηση στη θερμοκρασία και την υγρασία του δέρματος με αποτέλεσμα να αυξηθεί η πυκνότητα της δερματικής μικροχλωρίδας (2) Η ηλικία παί-

ζει σημαντικό ρόλο καθώς τα μικρά παιδιά έχουν μεγαλύτε-ρη ποικιλία ειδών στη μικροχλωρίδα τους και σε σχέση με τους ενήλικες μεταφέρουν περισσότερα δυνητικώς παθογό-να αρνητικά κατά Gram βακτήρια (3) Η μόνιμη μικροχλω-ρίδα εξαρτάται από την προσωπική υγιεινή Άτομα που δεν φροντίζουν την προσωπική τους καθαριότητα έχουν υψηλό-τερη πυκνότητα μικροβιακών πληθυσμών στο δέρμα τους Οι οργανισμοί που δεν καταφέρνουν να επιβιώσουν στο δέρμα υποκύπτουν είτε εξαιτίας της χαμηλής υγρασίας είτε εξαιτίας του χαμηλού pH (το οποίο με τη σειρά του οφείλεται στην παρουσία υψηλών συγκεντρώσεων οργανικών οξέων)

212 Έλεγχος εννοιών

Το περιβάλλον του δέρματος είναι ξηρό και όξινο και δεν ευνο-εί την ανάπτυξη των περισσότερων μικροοργανισμών Ωστόσο οι υγρές ζώνες του δέρματος και κυρίως οι περιοχές γύρω από τους ιδρωτοποιούς αδένες αποικίζονται από θετικά κατά Gram βακτή-ρια και άλλα μέλη της φυσιολογικής χλωρίδας του δέρματος

Πόσο μεγάλη είναι η επιφάνεια του δέρματος του ανθρώπου Περιγράψτε τις ιδιότητες των μικροοργανισμών που αναπτύσ-

σονται καλά πάνω στο δέρμα

213 Φυσιολογική χλωρίδα της στοματικής

κοιλότητας

Η στοματική κοιλότητα είναι ένα από τα πιο περίπλοκα και ετερογενή μικροβιακά ενδιαιτήματα του σώματος Αν και το σάλιο αποτελεί πηγή θρεπτικών υλικών που φθάνει σε όλα τα σημεία της στοματικής κοιλότητας άρα θα μπορούσε θε-ωρητικά να θρέψει τα μικρόβια όπου κι αν βρίσκονται στο εσωτερικό της ωστόσο δεν είναι ιδιαίτερα καλό καλλιερ-γητικό μέσο επειδή περιέχει πολύ λίγα θρεπτικά συστατικά καθώς και ορισμένες αντιβακτηριακές ουσίες όπως τα ένζυ-μα λυσοζύμη και γαλακτοϋπεροξειδάση Η λυσοζύμη διασπά τους γλυκοζιτικούς δεσμούς των πεπτιδογλυκανών στο βα-κτηριακό κυτταρικό τοίχωμα εξασθενίζοντάς το και προκα-λώντας τελικά τη λύση του (f Τμήμα 48) Η γαλακτοϋ-περοξειδάση είναι ένα ένζυμο του σάλιου και του γάλακτος που θανατώνει τα βακτήρια μέσω μιας αντίδρασης από την οποία παράγεται μονήρες οξυγόνο (f Τμήματα 613 και 222) Παρά τη δράση των διαφόρων αντιμικροβιακών ουσι-ών η παρουσία υπολειμμάτων τροφής και βιολογικών υλι-κών από τα νεκρά επιθηλιακά κύτταρα καθιστά τη στοματι-κή κοιλότητα ενδιαίτημα ιδιάιτερα ευνοϊκό για τα μικρόβια

Τα δόντια και η οδοντική πλάκα

Τα δόντια αποτελούνται από ένα ανόργανο πλέγμα κρυστάλ-λων φωσφορικού ασβεστίου που ονομάζεται αδαμαντίνη εσωτερικά της οποίας βρίσκεται ο ζωντανός ιστός του δοντι-ού (η οδοντίνη και ο πολφόςOslash Εικόνα 213) Τα βακτήρια που ανιχνεύονται στη στοματική κοιλότητα κατά το πρώτο έτος

213 ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΚΗ χΛΩΡΙΔΑ ΤΗΣ ΣΤΟΜΑΤΙΚΗΣ ΚΟΙΛΟΤΗΤΑΣ 839

840Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

της ζωής (όταν δεν έχουν ακόμη βγει τα πρώτα δόντια) είναι συνήθως διάφορα αερανεκτικά αναερόβια όπως οι στρεπτό-κοκκοι και οι γαλακτοβάκιλλοι αλλά σε μικρούς αριθμούς υπάρχουν και αρκετά άλλα βακτήρια μεταξύ των οποίων και ορισμένα αερόβια Με την εμφάνιση των δοντιών παρα-τηρείται σημαντική διαφοροποίηση στην ισορροπία της μι-κροχλωρίδας η οποία εμπλουτίζεται με είδη ανερόβιων βα-κτηρίων προσαρμοσμένων να αναπτύσσονται στις οδοντικές επιφάνειες και τις αύλακες των ούλων

Ο βακτηριακός αποικισμός των οδοντικών επιφανειών οφείλεται στην προσκόλληση μεμονωμένων βακτηριακών κυττάρων τα οποία κατόπιν πολλαπλασιάζονται και σχη-ματίζουν μικροαποικίες Αμέσως μόλις καθαριστεί μια οδο-ντική επιφάνεια αρχίζει να σχηματίζεται ένα λεπτό οργανι-κό υμένιο πάχους μερικών μικρομέτρων λόγω της προσκόλ-λησης όξινων γλυκοπρωτεϊνών του σάλιου Αυτό το υμένιο αποτελεί ένα ευσταθές υπόστρωμα προσκόλλησης για τον αποικισμό και πολλαπλασιασμό βακτηριακών μικροαποικι-ών (Εικόνα 214) Ο αποικισμός του γλυκοπρωτεϊνικού υμε-νίου αποτελεί μια ιδιαίτερα εξειδικευμένη διαδικασία στην οποία συμμετέχουν λίγα μόνο είδη του γένους Streptococcus (κυρίως τα είδη S sanguis S sobrinus S mutans και S mi-tis) Ο ταχύς πολλαπλασιασμός αυτών των οργανισμών οδη-γεί στον σχηματισμό μιας παχιάς βακτηριακής στιβάδας που ονομάζεται οδοντική πλάκα (Εικόνες 215 και 216) Αν η πλάκα συνεχίσει να σχηματίζεται τότε αρχίζουν να ανα-πτύσσονται είδη του νηματοειδούς Fusobacterium Τα νημα-τοειδή βακτήρια ενσωματώνονται στο πλέγμα που σχηματί-ζουν οι στρεπτόκοκκοι και αρχίζουν να επεκτείνονται κάθετα

προς την οδοντική επιφάνεια διαμορφώνοντας μια διαρκώς παχύτερη βακτηριακή στιβάδα Σε συνδυασμό με τα νημα-τοειδή και τους στρεπτοκόκκους κάνουν επίσης την εμφάνι-σή τους θετικά κατά Gram ραβδόμορφα βακτήρια αρνητικοί κατά Gram κόκκοι αλλά και σπειροχαίτες πχ διάφορα είδη του γένους Borellia (fΤμήμα 1233) Σε πλάκες ιδιαίτερα αυξημένου πάχους είναι δυνατόν να υπερισχύουν διάφορα νηματοειδή αναερόβια είδη του γένους Actinomyces

Ίσως προκαλεί έκπληξη η αναερόβια φύση της στομα-τικής χλωρίδας αφού στο στόμα υπάρχει άφθονο διαθέσιμο οξυγόνο Η ανάπτυξη ανοξίας μάλλον οφείλεται στη δράση προαιρετικά αερόβιων βακτηρίων που αναπτύσσονται στην επιφάνεια του δοντιού καταναλώνοντας οργανικές ύλες Η διόγκωση της πλάκας δημιουργεί ένα πυκνό στρώμα που μειώνει τη διαθεσιμότητα οξυγόνου στην οδοντική επιφά-νεια σχηματίζοντας τελικά ένα ανοξικό μικροπεριβάλλον Έτσι οι μικροβιακοί πληθυσμοί της οδοντικής πλάκας ζουν σε ένα μικροπεριβάλλον που δημιουργούν και συντηρούν οι ίδιοι παρά τις μεγάλες διακυμάνσεις στο μακροπεριβάλλον της στοματικής κοιλότητας

Τερηδόνα

Καθώς συσσωρεύεται η οδοντική πλάκα και αρχίζουν να σχηματίζονται όξινα προϊόντα αρχίζει να εμφανίζεται και η τερηδόνα δηλαδή η αποσύνθεση των δοντιών Δηλαδή η αποσύνθεση των δοντιών είναι μια λοίμωξη που οφείλε-ται σε μικροοργανισμούς Όσες λείες επιφάνειες των δοντι-ών είναι εκτεθειμένες στην καθαρτήρια δράση της γλώσ-σας των παρειών του σάλιου της οδοντόβουρτσας ή της μασητικής απόξεσης είναι σχετικά ανθεκτικές στην τερη-δόνα Αντίθετα όσες οδοντικές επιφάνειες δεν υπόκεινται στην ευεργετική δράση των παραπάνω μηχανισμών όπως είναι οι περιοχές των μεσοδόντιων διαστημάτων ή κοντά στις αύλακες των ούλων όπου παγιδεύονται κατάλοιπα τρο-φών αποτελούν τις συνήθεις θέσεις εμφάνισης της τερηδό-νας Έτσι εξηγείται και η υψηλή ανθεκτικότητα των σκύλων στην τερηδόνα αφού το σχήμα των δοντιών τους αποτρέ-πει τη συγκράτηση τροφικών υπολειμμάτων Ένα διαιτολό-γιο πλούσιο σε σάκχαρα είναι ιδιαίτερα τερηδονογόνο διό-τι τα βακτήρια του γαλακτικού οξέος μετατρέπουν με ζύμω-ση τα σάκχαρα σε γαλακτικό οξύ το οποίο προκαλεί απα-σβέστωση της αδαμαντίνης (βλ Εικόνα 213) Μόλις αρχί-σει η αποικοδόμηση του σκληρού ιστού δηλαδή του στρώ-ματος της αδαμαντίνης αρχίζει και η πρωτεόλυσή του από διάφορα πρωτεολυτικά ένζυμα βακτηριακής προέλευσης Καθώς συνεχίζεται η αποικοδόμηση ολοένα και περισσό-τεροι μικροοργανισμοί διεισδύουν βαθύτερα στο στρώμα της αδαμαντίνηςOslash ωστόσο τα μεταγενέστερα στάδια αυτής της διαδικασίας μπορεί να εξελίσσονται πολύ αργά και είναι συνήθως ιδιαίτερα περίπλοκα Μεγάλη σημασία στην έκτα-ση της τερηδόνας έχει επίσης η δομή του ασβεστοποιημένου ιστού Η ενσωμάτωση φθορίου στο πλέγμα των κρυστάλλων φωσφορικού ασβεστίου καθιστά ανθεκτικότερο το πλέγμα στην απασβεστωτική δράση του γαλακτικού οξέος Η χρήση

Αδαmicroαντίνη

Οδοντίνη

Αύλακατων ούλων

Ούλο

Πολφός

Φατνιακό οστό

Περιοδοντικήmicroεmicroβράνη

Μυελόςτων οστών

Μύλη

Ρίζα

Εικόνα 213 εγκάρσιατομήδοντιούκαιτωνγύρωιστώνπουτοσυγκρα-τούνστοούλο

φθοριούχων ενώσεων στο πόσιμο νερό και στα σκευάσμα-τα οδοντικής φροντίδας λοιπόν αποσκοπεί στην προστασία από την οδοντική αποσύνθεση

Οι δύο οργανισμοί που κατά κύριο λόγο ενοχοποιούνται για την τερηδόνα είναι ο Streptococcus sobrinus και ο Strep-tococcus mutansOslash και οι δύο παράγουν γαλακτικό οξύ Ο S sobrinus έχει την ικανότητα να αποικίζει λείες οδοντικές επιφάνειες χάρη στην ιδιαίτερη συγγένειά του με τις γλυ-κοπρωτεΐνες του σάλιου (Εικόνα 216) και είναι μάλλον ο οργανισμός που εν πολλοίς συμβάλλει στην αποικοδόμηση των λείων επιφανειών Ο S mutans απαντά κυρίως στις αύ-λακες των ούλων και στις μικρές σχισμές των μεσοδόντιων διαστημάτωνOslash η ικανότητά του να προσκολλάται στις οδο-ντικές επιφάνειες οφείλεται στο γεγονός ότι παράγει μια πο-λυσακχαριτική δεξτράνη με ιδιαίτερα υψηλή ικανότητα προ-σκόλλησης (Εικόνα 217) Ο S mutans παράγει αυτή τη δεξ-

τράνη μόνο παρουσία σακχαρόζης (σουκρόζης) με τη βοή-θεια του ενζύμου δεξτρανοσακχαράση

Δεξτρανοσακχαράση

nΣακχαρόζη ⎯⎯⎯⎯⎯⎯rarr Δεξτράνη (nΓλυκόζη) + nΦρουκτόζη

Η σακχαρόζη δηλ η κοινή επιτραπέζια ζάχαρη που αποτελεί αναπόσπαστο τμήμα του διαιτολογίου των περισ-σότερων ανθρώπων στις ανεπτυγμένες χώρες είναι ιδιαίτε-ρα τερηδονογόνος ακριβώς επειδή συνιστά υπόστρωμα για τη δράση της δεξτρανοσακχαράσης

Η ευαισθησία στην τερηδόνα ποικίλλει σημαντικά από άτομο σε άτομο και επηρεάζεται από κληρονομικά χαρακτη-ριστικά καθώς και από το διατροφικό πρότυπο και άλλους εξωτερικούς παράγοντες Μελέτες σχετικά με την κατανο-μή των στοματικών στρεπτοκόκκων αποδεικνύουν την άμε-ση συσχέτιση που υφίσταται ανάμεσα στην έκταση της οδο-ντικής πλάκας και στην παρουσία του S mutans και σε μι-κρότερο βαθμό του S sobrinus Στις ΗΠΑ και στη Δυτική Ευρώπη για παράδειγμα το 80-90 του πληθυσμού έχουν αποικίες S mutans στα δόντια τους και η τερηδόνα έχει απο-κτήσει στις κοινωνίες αυτές χαρακτήρα πανδημίας Αντίθε-τα τα παιδιά στην Τανζανία όχι μόνο δεν έχουν τερηδόνα (πιθανότατα επειδή το διαιτολόγιό τους δεν περιέχει σχεδόν καθόλου σακχαρόζη) αλλά απουσιάζει εντελώς και το S mutans από την οδοντική πλάκα τους

Οι μικροοργανισμοί του στόματος είναι δυνατόν να προκαλέσουν και άλλου είδους λοιμώξεις Οι περιοχές κα-

(α)

(β)

T L

ieT

Lie

Εικόνα 214 μικροαποικίεςβακτηρίωνοιοποίεςαναπτύχθηκανσεπρό-πλασμαοδοντικήςεπιφάνειαςπουτοποθετήθηκεστοστόμαανθρώπουγιαέξιώρες(β)μεγέθυνσητουπαρασκευάσματοςπουφαίνεταιστο(α)πα-ρατηρήστετηνποικίλημορφολογίατωνπαρόντωνοργανισμώνκαιτηβλεν-νοστιβάδα(βέλη)ηοποίατουςσυγκρατείόλουςμαζί

213 ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΚΗ χΛΩΡΙΔΑ ΤΗΣ ΣΤΟΜΑΤΙΚΗΣ ΚΟΙΛΟΤΗΤΑΣ 841

Ηmicroέρα 1 1436 mm2

Ηmicroέρα 10 22522 mm2

Εικόνα 215 κατανομήτηςοδοντικήςπλάκας(κόκκινοχρώμα)όπωςαποκαλύπτεταιαπότηχρήσηειδικήςχρωστικήςσεδόντιαπουβουρτσίζο-νται(πάνω)καισεδόντιαπουδενβουρτσίζονται(κάτω)οιαριθμοί(σεmm2)υποδεικνύουντησυνολικήεπιφάνειαπουκαλύπτειηοδοντικήπλάκαπροσέξτεότιοιπεριοχέςστιςοποίεςαναπτύσσεταιηπλάκαβρίσκονταικατάπροτίμησηκοντάστηγραμμήτωνούλωνμεπρώτεςτιςπεριοχέςπουβρί-σκονταιακριβώςδίπλαστουςβλεννογόνουςυμένεςτωνούλων

842Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

τά μήκος των περιοδοντικών μεμβρανών ή κάτω ακριβώς από τις αύλακες των ούλων (περιοδοντικές θήκες) (Εικόνα 213) μπορεί να μολυνθούν από μεγάλη ποικιλία μικροορ-γανισμών και να προκληθεί φλεγμονή (ουλίτιδα) αλλά και σοβαρότερες ιστικές και οστεολυτικές ασθένειες του περιο-δοντίου Μερικά από τα γένη βακτηρίων που ευθύνονται για τις καταστάσεις αυτές είναι το ατρακτοειδές αναερόβιο Cap-nocytophaga και το αερόβιο Rothia

213 Έλεγχος εννοιών

Πάνω στις οδοντικές επιφάνειες είναι δυνατόν να αναπτυχθούν βα-κτήρια και να σχηματίσουν μια παχιά στιβάδα που ονομάζεται πλά-

κα Οι μικροοργανισμοί της οδοντικής πλάκας παράγουν ουσίες προσκόλλησης που ευνοούν τον περαιτέρω αποικισμό της Στην πλάκα οι μικροοργανισμοί παράγουν οξέα που τραυματίζουν την οδοντική επιφάνεια και προκαλούν την εμφάνιση τερηδόνας Τόσο στην εμφάνιση της τερηδόνας όσο και στις διάφορες ασθένειες του περιοδοντίου συμμετέχουν αρκετά είδη μικροοργανισμών

Με ποιον τρόπο εγκαθίστανται αναερόβιοι μικροοργανισμοί στο στόμα

Η τερηδόνα είναι λοίμωξη Στην απάντησή σας δώστε τουλά-χιστον μία αιτιολογία

214 Φυσιολογική χλωρίδα του

γαστρεντερικού σωλήνα

Η γενική ανατομία του γαστρεντερικού σωλήνα παρουσιά-ζεται στην Εικόνα 218 Ο γαστρεντερικός σωλήνας του αν-θρώπου ο τόπος όπου γίνεται η πέψη της τροφής αποτελεί-ται από τον στόμαχο το λεπτό έντερο και το παχύ έντερο Επειδή το pH των στομαχικών υγρών είναι πολύ χαμηλό πε-ρίπου 2 μπορούμε να θεωρήσουμε τον στόμαχο ως έναν χη-μικό φραγμό που εμποδίζει τα βακτήρια να εισέλθουν στον γαστρεντερικό σωλήνα Ο αριθμός των βακτηρίων στα πε-ριεχόμενα του στομάχου είναι γενικά πολύ χαμηλός επομέ-νως ο ανθρώπινος στόμαχος στερείται ουσιαστικά μικροβι-ακής χλωρίδας Υπάρχουν ωστόσο οργανισμοί όπως το He-licobacter pylori που μπορούν να αποικίσουν τα τοιχώμα-τα του στομάχου και να οδηγήσουν στην εμφάνιση έλκους (f Τμήμα 2610)

Ο εντερικός σωλήνας

Ο εντερικός σωλήνας αποτελείται από το λεπτό έντερο και το παχύ έντερο καθένα από τα οποία υποδιαιρείται περαιτέρω σε επιμέρους τμήματα

(α) (β)

C L

ai M

A L

istg

arte

n a

nd B

Ros

an

C L

ai M

A L

istg

arte

n a

nd B

Ros

an

Εικόνα 216 λεπτέςτομέςοδοντικήςπλάκαςόπωςφαίνονταιστοηλε-κτρονιακόμικροσκόπιοΣτηνκάτωπλευράκάθεφωτογραφίαςβρίσκεταιηβά-σητηςπλάκαςκαιστηνάνωτοτμήματηςπλάκαςπουείναιεκτεθειμένοστηστοματικήκοιλότητα(α)μικρήμεγέθυνσηοιοργανισμοίανήκουνκυρίωςσεδιάφοραείδηστρεπτοκόκκουΤακύτταρατουείδουςStreptococcus sobrinusέχουνιχνηθετηθείμεειδικέςμικροτεχνικέςαντισωμάτωνκαιεμφανίζονταιπιοσκουρόχρωμασεσχέσημεάλλακύτταρασχηματίζονταςδύοδιακριτέςαλυσίδες(βέλη)Τοσυνολικόπάχοςτηςπλάκαςστιςσυγκεκριμένεςτομέςείναι50μm(β)υψηλήμεγέθυνσηστηνοποίαφαίνεταιτοσκούροστρώματωνκυττάρωντουS sobrinus(βέλος)παρατηρήστετονεκτεταμένογλυκο-κάλυκαπουπεριβάλλειτακύτταρατουS sobrinus(βλΤμήμα216)

I L

She

chm

eist

er a

nd J

Boz

zola

Κύτταρα

Εικόνα 217 ΤερηδονογόναβακτήριαS sobrinusόπωςφαίνονταισεηλεκτρονιακόμικροσκόπιοσάρωσηςηιδιαίτερακολλώδηςδεξτράνηδιατη-ρείσυνδεδεμένατακύτταραταοποίασχηματίζουννημάτιακάθεκύτταροέχειδιάμετρο1μmπερίπου

Το λεπτό έντερο αποτελείται από δύο τμήματα το δωδε-καδάκτυλο και τον ειλεό που ενώνονται μεταξύ τους με τη νήστιδα Το δωδεκαδάκτυλο είναι το πρώτο τμήμα του εντέ-ρου μετά τον στόμαχο και το περιεχόμενό του είναι σχετι-κά όξινο με αποτέλεσμα να μοιάζει με τον στόμαχο σε ότι αφορά την απουσία μικροβιακής χλωρίδας Οδεύοντας από το δωδεκαδάκτυλο στον ειλεό το pH γίνεται σταδιακά λιγό-τερο όξινο και ο αριθμός των μικροβίων αυξάνεται Στον κα-τώτερο ειλεό βακτήρια απαντούν στον αυλό της εντερικής κοιλότητας αναμειγμένα με το πεπτικό υλικό και φθάνουν τα 105-107 κύτταρα ανά γραμμάριο υλικού

Ο ειλεός εκκενώνεται στο τυφλό την πρώτη μοίρα του παχέος εντέρου ενώ το υπόλοιπο τμήμα του παχέος εντέ-ρου συνιστά το κόλον Στο κόλον τα βακτήρια φθάνουν σε τεράστιους αριθμούς καθιστώντας το ουσιαστικά ένα εξειδικευμένο όργανο ζύμωσης Πολλά βακτήρια ζουν μέ-σα στον αυλό χρησιμοποιώντας μάλλον ως θρεπτικές ου-σίες κάποια από τα προϊόντα της πέψης των τροφών (Πίνα-κας 211) Μεταξύ αυτών υπάρχουν και προαιρετικώς αερό-βιοι οργανισμοί όπως η Escherichia coli αλλά σε μικρότε-ρους αριθμούς απrsquo ότι άλλα βακτήρια Γενικά ο συνολικός αριθμός των προαιρετικά αερόβιων μικροοργανισμών είναι μικρότερος του 107 ανά γραμμάριο εντερικού περιεχομένου Η δραστηριότητα των προαιρετικά αερόβιων καταναλώνει

τις όποιες διαθέσιμες ποσότητες οξυγόνου καθιστώντας το περιβάλλον του παχέος εντέρου αυστηρά αναερόβιο άρα και ευνοϊκό για την απρόσκοπτη ανάπτυξη μόνο υποχρεω-τικά αναερόβιων οργανισμών Πολλά από αυτά τα αναερό-βια είναι αρνητικά κατά Gram ραβδόμορφα βακτήρια επι-μήκη μικρού πάχους και με λεπτά άκρα (γιrsquo αυτό και ονο-μάζονται ατρακτοειδή) τα οποία προσκολλώνται με το ένα τους άκρο στις μικροσκοπικές αύλακες του εντερικού τοιχώ-ματος (Εικόνα 219) Στα υποχρεωτικώς αναερόβια ανήκουν επίσης διάφορα είδη Clostridium και Bacteroides Ο συνο-λικός αριθμός των υποχρεωτικά αναερόβιων είναι τεράστι-ος Δεν είναι σπάνια μεγέθη που φθάνουν τα 1010-1011 κύτ-ταρα ανά γραμμάριο εντερικού περιεχομένου ενώ τα διάφο-ρα είδη του γένους Bacteroides αποτελούν την πλειονότητα των υποχρεωτικά αναερόβιων του εντέρου Επιπλέον σχε-δόν πάντοτε εμφανίζεται σε σημαντικούς αριθμούς και το Enterococcus faecalis

Η σύσταση της εντερικής χλωρίδας στον άνθρωπο μπο-ρεί να εμφανίζει σημαντική ποιοτική διαφοροποίηση ανάλο-γα με το πρότυπο διατροφής Όσοι καταναλώνουν μεγάλες ποσότητες κρέατος εμφανίζουν σε σύγκριση με τους χορτο-φάγους υψηλότερες συγκεντρώσεις ειδών του γένους Bac-teroides και χαμηλότερες συγκεντρώσεις οξυγαλακτικών βακτηρίων ή κολοβακτηρίων Μια σύνοψη των μικροοργα-

Κύριες φυσιολογικές λειτουργίες

Έκκριση οξέος (HCI)Πέψη microακροmicroορίωνpH 2

Συνέχιση της πέψηςΑπορρόφηση microονοσακχαριτώναmicroινοξέων λιπαρών οξέων νερούpH 4ndash5

Απορρόφηση χολικών οξέωνβιταmicroίνης B12pH 7

Λεπτόέντερο

Παχύέντερο

Όργανο

Στόmicroαχος

∆ωδεκαδάκτυλο

Νήστιδα

Ειλεός

Κόλον

Οισοφάγος

Κυριότερα βακτήρια

ΕντερόκοκκοιΓαλακτοβάκιλλοι

ΕντεροβακτήριαEnterococcus faecalisBacteroidesBifidobacteriumEubacteriumPeptococcusPeptostreptococcusRuminococcusClostridiaLactobacilli

Πρωκτός

StreptococcusStaphylococcus

Εικόνα 218 ογαστρεντερικόςσωλήναςτουανθρώπουμετιςδιάφορεςλειτουργίεςτουκαιτηνκατανομήτωνμηπαθογόνωνμικροοργανισμώνπουσυ-νήθωςαπαντούνσεφυσιολογικά(υγιή)άτομα

214 ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΚΗ χΛΩΡΙΔΑ ΤΟΥ ΓΑΣΤΡΕΝΤΕΡΙΚΟΥ ΣΩΛΗΝΑ 843

844Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

νισμών που διαβιούν στον γαστρεντερικό σωλήνα υπάρχει στην Εικόνα 218

Η εντερική χλωρίδα ασκεί σημαντική επίδραση στις λει-τουργίες του ξενιστή καθώς διεκπεραιώνει μεγάλη ποικιλία μεταβολικών αντιδράσεων (Πίνακας 212) Σε αυτές ανήκει και η παραγωγή των βιταμινών Β12 και Κ Οι συγκεκριμένες ζωτικής σημασίας βιταμίνες δεν παράγονται από τον ίδιο τον ανθρώπινο οργανισμό αλλά απορροφώνται μέσω του εντέ-ρου όπου παράγονται από την τοπική μικροβιακή χλωρίδα Επίσης διάφορα στεροειδή που παράγονται από το ήπαρ και εκκρίνονται (υπό τη μορφή χολικών αλάτων) μέσω της χολη-δόχου κύστης στο λεπτό έντερο υφίστανται μεταβολές από τη μικροβιακή χλωρίδα του εντέρου Οι τροποποιημένες αυ-τές στεροειδείς ενώσεις απορροφώνται κατόπιν από το έντε-ρο Άλλα προϊόντα της δράσης των ζυμωτικών και των μεθα-νιογόνων μικροοργανισμών είναι τα εντερικά αέρια και διά-φορες οσμηρές ουσίες που παρατίθενται στον Πίνακα 212 Ο ακριβής τύπος και η ποσότητα όλων αυτών των προϊόντων του μεταβολισμού επηρεάζονται από τη σύσταση της εντερι-κής χλωρίδας και τη διατροφή

Κατά τη διέλευση της τροφής από τον γαστρεντερικό σωλήνα το εντερικό επιθήλιο απορροφά συνεχώς το νερό που υπάρχει στα πεπτόμενα υλικά με αποτέλεσμα αυτά να συμπυκνώνονται όλο και περισσότερο για να μετατραπούν τέλος σε κόπρανα Το ένα τρίτο περίπου του βάρους της ύλης των κοπράνων αποτελείται από βακτήρια Οι οργανισμοί που ζουν στον αυλό του παχέος εντέρου μετατοπίζονται δι-αρκώς από τη ροή της ύλης μέσα στο έντερο επομένως όσα βακτήρια χάνονται θα πρέπει να αντικατασταθούν από νέα

Έτσι το παχύ έντερο μοιάζει με έναν χημειοστάτη (f Τμήμα 67) Στον άνθρωπο ο χρόνος που απαιτείται για την πλήρη διέλευση της ύλης από τον γαστρεντερικό σωλήνα εί-ναι περίπου 24 ώρες ενώ ο ρυθμός ανάπτυξης βακτηρίων στον αυλό είναι μία με δύο διαιρέσεις την ημέρα

Η λήψη αντιβιοτικών από το στόμα αναστέλλει την ανάπτυξη όχι μόνο των παθογόνων μικροοργανισμών αλλά και της φυσιολογικής χλωρίδας Έτσι η συνεχής ροή των περιεχομένων του εντέρου οδηγεί προοδευτικά σε απώλεια των βακτηρίων που ήδη υπήρχαν και σε ουσιαστική απο-στείρωση του εντερικού σωλήνα Η απουσία της φυσιολογι-κής χλωρίδας μπορεί να επιτρέψει την εγκατάσταση ευκαι-ριακών μικροοργανισμών όπως είναι διάφορα είδη των γε-νών Staphylococcus και Proteus ανθεκτικά στο συγκεκριμέ-νο αντιβιοτικό καθώς και ο ζυμομύκητας Candida albicans Ενίοτε η εγκατάσταση αυτών των ευκαιριακών παθογόνων οδηγεί σε επιβλαβείς μεταβολές της πεπτικής λειτουργίας ή ακόμη και σε νόσο Κατά κανόνα όμως η διακοπή της αντιβιοτικής θεραπείας αποκαθιστά τη φυσιολογική χλωρί-δα αν και απαιτείται η παρέλευση υπολογίσιμου χρονικού διαστήματος

Εντερικά αέρια

Τα αέρια που παράγονται στο εσωτερικό του εντέρου προ-κύπτουν από τη δράση ζυμωτικών και μεθανιογόνων μικρο-οργανισμών Ορισμένες τροφές μπορούν να μεταβολιστούν από ζυμωτικά εντεροβακτήρια οδηγώντας στην παραγωγή υδρογόνου (Η2) και διοξειδίου του άνθρακα (CO2) Επίσης πάνω από το ένα τρίτο των υγιών ενηλίκων διαθέτουν στο έντερό τους μεθανιογόνα (f Τμήμα 134) τα οποία μετα-τρέπουν το Η2 και το CO2 (που παράγουν οι διάφοροι εντερι-κοί μικροοργανισμοί) σε μεθάνιο (CH4) Ένας φυσιολογικός ενήλικας εκπέμπει ημερησίως αρκετές εκατοντάδες ml αερί-ων από το έντερο αν και τα μισά περίπου από αυτά οφείλο-νται στο Ν2 του ατμοσφαιρικού αέρα που καταπίνει

214 Έλεγχος εννοιών

Το περιβάλλον στο εσωτερικό του στομάχου είναι πολύ όξινο και

(α) (β)

Dw

ayne

Sav

age

and

R V

H B

lum

ersh

ine

Dw

ayne

Sav

age

and

R V

H B

lum

ersh

ine

Εικόνα 219 μικροβιακέςκοινότητεςστοναυλότουειλεούενόςπο-ντικούόπωςφαίνονταιστοηλεκτρονιακόμικροσκόπιοσάρωσης(α)Γενικήάποψησεχαμηλήμεγέθυνσηπαρατηρήστεταεπιμήκηατρακτοειδήβακτή-ριαστηνεπιφάνειατουεντέρου(β)μεγαλύτερημεγέθυνσηδιακρίνονταινημάτιαπροσκολλημένασεμεμονωμένηεγκόλπωσητηςεντερικήςεπιφάνει-αςπροσέξτεότιηπροσκόλλησηγίνεταιμετημίαμόνοάκρητουνηματίουκάθεκύτταροέχειμήκος10-15μm

ΠΙΝΑΚΑΣ 212 βιοχημικήήμεταβολικήσυνεισφορά τωνμικροοργανισμώντου γαστρεντερικούσωλήνα

Σύνθεσηβιταμινών προϊόνταθειαμίνηριβοφλαβίνηπυριδοξίνη β12κπαραγωγήαερίων προϊόνταCO2CH4H2παραγωγήοσμής προϊόνταH2SNH3αμίνεςινδόλησκατόλη βουτυρικόοξύπαραγωγήοργανικών προϊόνταοξικόοξύπροπιονικόοξύβουτυρικό οξέων οξύαντιδράσειςγλυκοζιτάσης Ένζυμαβ-γλυκουρονιδάσηβ-γαλακτοζιτάση β-γλυκοζιτάσηα-γλυκοζιτάσηα-γαλακτοζιτάσημεταβολισμόςστεροειδών διαδικασίαεστεροποίησηαφυδροξυλίωση (χολικάοξέα) οξείδωσηαναγωγήαντιστροφή

συνιστά φραγμό για την ανάπτυξη των περισσότερων βακτηρίων Το περιβάλλον στον εντερικό σωλήνα είναι ελαφρώς όξινο έως ου-δέτερο και επιτρέπει την ανάπτυξη διαφοροποιημένου πληθυσμού μικροοργανισμών σε μεγάλη ποικιλία διατροφικών και περιβαλ-λοντικών συνθηκών

Γιατί ενδέχεται το λεπτό έντερο να ευνοεί περισσότερο από το παχύ την ανάπτυξη προαιρετικά αναερόβιων μικροοργανι-σμών

Υποδείξτε ορισμένες ζωτικές ενώσεις τις οποίες παράγουν οι εντερικοί μικροοργανισμοί Τι θα συνέβαινε αν η χρήση αντι-βιοτικών κατέστρεφε εντελώς αυτούς τους μικροοργανισμούς από το σώμα

215 Φυσιολογική χλωρίδα άλλων περιοχών

του σώματος

Κάθε βλεννογόνος υμένας του σώματος στηρίζει την ανά-πτυξη εξειδικευμένων ομάδων μικροοργανισμών Οι μι-κροοργανισμοί αυτοί όχι μόνο αποτελούν φυσιολογικό τμή-μα του τοπικού περιβάλλοντος αλλά είναι και απαραίτη-τοι για την ομαλή λειτουργία του συγκεκριμένου ιστού Σε πολλές περιπτώσεις δυνητικά παθογόνοι μικροοργανισμοί αδυνατούν να αποικίσουν τους βλεννογόνους υμένες ακρι-βώς επειδή διαβιώνει εκεί ο φυσιολογικός μόνιμος πληθυ-σμός μικροοργανισμών Εδώ θα εξετάσουμε δύο παραδείγ-ματα τέτοιων βλεννογόνων μαζί με τους μόνιμους μικροορ-γανισμούς τους

Αναπνευστική οδός

Η ανατομία της αναπνευστικής οδού παρουσιάζεται στην Ει-κόνα 2110 (f Τμήμα 262) Στην ανώτερη αναπνευστι-κή οδό (ρινοφάρυγγας στοματική κοιλότητα και λάρυγγας) οι μικροοργανισμοί ζουν κυρίως στις περιοχές που υγραί-νονται από τις εκκρίσεις των βλεννογόνων Τα βακτήρια ει-σέρχονται στο ανώτερο τμήμα της αναπνευστικής οδού μέ-σω του εισπνεόμενου αέρα αλλά τα περισσότερα από αυτά παγιδεύονται στις ρινικές διόδους και απομακρύνονται με τις ρινικές εκκρίσεις Οι οργανισμοί που ανιχνεύονται μόνιμα σε αυτό το τμήμα της αναπνευστικής οδού είναι σταφυλό-κοκκοι στρεπτόκοκκοι διφθεροειδείς βάκιλλοι και αρνητι-κοί κατά Gram κόκκοι Δυνητικώς επιβλαβή βακτήρια όπως το Staphylococcus aureus και το Streptococcus pneumoniae απαντούν συχνά στη φυσιολογική χλωρίδα του ρινοφάρυγ-γα των υγιών ενηλίκων (Πίνακας 211) Αυτά τα άτομα εί-ναι φορείς των παθογόνων χωρίς ωστόσο να νοσούν ίσως επειδή οι άλλοι μόνιμοι μικροοργανισμοί τα ανταγωνίζονται επιτυχώς ως προς τις θρεπτικές ουσίες άρα περιορίζουν την ανάπτυξή τους Ιδιαιτέρως ενεργό στις επιφάνειες των βλεν-νογόνων είναι και το τοπικό ανοσοποιητικό σύστημα του ορ-γανισμού (f Τμήμα 228) που επίσης μπορεί να αναστεί-λει την ανάπτυξη των παθογόνων

Στην κατώτερη αναπνευστική οδό (τραχεία βρόγχοι και πνεύμονες) ουσιαστικά δεν υπάρχουν μικρόβια παρά τον μεγάλο αριθμό μικροοργανισμών που μπορούν θεωρη-τικά να φθάσουν εκεί με την αναπνοή Όσα σωματίδια σκό-νης είναι σχετικά ευμεγέθη απομακρύνονται ήδη στο ανώ-τερο τμήμα της αναπνευστικής οδού Καθώς ο αέρας περ-νά στο κατώτερο τμήμα της η ταχύτητα ροής μειώνεται ση-μαντικά με αποτέλεσμα οι διάφοροι μικροοργανισμοί και τα μικρότερα σωματίδια να επικάθονται στα τοιχώματα Σε όλο το μήκος της αναπνευστικής οδού τα τοιχώματα καλύ-πτονται από τριχωτό επιθήλιο στο οποίο τα τριχίδια κατευ-θύνονται προς τα πάνω ωθώντας τα παγιδευμένα βακτήρια και τα σωματίδια ύλης προς τα ανώτερα τμήματα της ανα-πνευστικής οδού απrsquo όπου αποβάλλονται κυρίως με το σά-λιο και τις ρινικές εκκρίσεις Μόνο τα σωματίδια με διάμε-τρο μικρότερη των 10 μm μπορούν να φτάσουν μέχρι τους πνεύμονες

Ουρογεννητική οδός

Τα κυριότερα ανατομικά χαρακτηριστικά της ανδρικής και γυναικείας ουρογεννητικής οδού παρουσιάζονται στην Ει-κόνα 2111α Η ουροδόχος κύστη τόσο στον άνδρα όσο και στη γυναίκα είναι συνήθως αποστειρωμένη αλλά τα επιθη-λιακά κύτταρα που καλύπτουν εσωτερικά την ουρήθρα αποι-κίζονται από προαιρετικά αερόβιους μικροοργανισμούς (αρ-νητικά κατά Gram ραβδία και κόκκουςOslash βλ Πίνακα 211) Αυτοί οι οργανισμοί στους οποίους συμπεριλαμβάνονται οι Escherichia coli Proteus mirabilis και άλλοι μπορούν σε συγκεκριμένες συνθήκες να μετατραπούν σε περιστασιακά παθογόνα Υπό φυσιολογικές συνθήκες οι εν λόγω οργανι-σμοί υπάρχουν στο σώμα ή στο τοπικό περιβάλλον αλλά δεν

215 ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΚΗ χΛΩΡΙΔΑ ΑΛΛΩΝ ΠΕΡΙΟχΩΝ ΤΟΥ ΣΩΜΑΤΟΣ 845

Ρινοφάρυγγας

Στοmicroατική κοιλότητα

Λάρυγγας

Τραχεία

Πνεύmicroονες

Ανώτερηαναπνευστική

οδός

Κατώτερηαναπνευστική

οδός

Εικόνα 2110 ηαναπνευστικήοδόςΣτοανώτεροτμήματηςαναπνευστι-κήςοδούεγκαθίστανταιμεγάληποικιλίακαιαυξημένοιπληθυσμοίμικροοργα-νισμώναντίθεταστοκατώτεροτμήματηςαναπνευστικήςοδούζουνσχετικάλίγαμικρόβιαεκτόςανβρίσκεταισεεξέλιξηκάποιαενεργόςλοίμωξη(fεικόνα262)

846Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

είναι παθογόνοι Ωστόσο οι διάφορες μεταβολές που επέρ-χονται στο σώμα πχ αλλαγές στο τοπικό pH επιτρέπουν στους οργανισμούς να πολλαπλασιαστούν και να γίνουν πα-θογόνοι προκαλώντας συχνά μόλυνση της ουρήθρας ιδιαί-τερα στις γυναίκες

Ο κόλπος της ενήλικης γυναίκας είναι εν γένει ελαφρά όξινος και περιέχει σημαντικές ποσότητες γλυκογόνου Το Lactobacillus acidophilus ένας από τους μόνιμους οργα-νισμούς του κόλπου παράγει γαλακτικό οξύ από τη ζύμω-ση του γλυκογόνου με αποτέλεσμα την πτώση του pH του κόλπου (Εικόνα 2111) (f Τμήμα 1219) Μπορεί όμως να υπάρχουν και άλλοι οργανισμοί πχ ζυμομύκητες (είδη των γενών Torulopsis και Candida) στρεπτόκοκκοι και E coli Πριν την εφηβεία ο γυναικείος κόλπος είναι αλκαλι-κός και δεν παράγει γλυκογόνο οπότε απουσιάζει το L ac-idophilus και η χλωρίδα αποτελείται κυρίως από σταφυλό-κοκκους στρεπτόκοκκους διφθεροειδή και E coli Μετά την εμμηνόπαυση το γλυκογόνο εξαφανίζεται το pH ανε-βαίνει και η χλωρίδα προσεγγίζει και πάλι την προεφηβική της σύσταση

215 Έλεγχος εννοιών

Η φυσιολογική παρουσία ενός πληθυσμού μη παθογόνων μικρο-οργανισμών στην αναπνευστική και στην ουρογεννητική οδό εί-ναι ζωτική για τη φυσιολογική λειτουργία των οργάνων και συχνά αποτρέπει την εγκατάσταση παθογόνων

Στη φυσιολογική χλωρίδα του ανώτερου αναπνευστικού συχνά απαντούν δυνητικά παθογόνοι μικροοργανισμοί Γιατί δεν προ-καλούν νόσο σε ορισμένες περιπτώσεις

Πώς εξηγείται η παρουσία του Lactobacillus στην ουρογεννη-τική οδό των φυσιολογικών ενήλικων γυναικών

ΙΙ ΕΠΙΒΛΑΒΕΙΣ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ ΚΑΙ ΑΝΘΡΩΠΟΥ

Σε πολλές περιπτώσεις οι αλληλεπιδράσεις των μικροβίων με τον ξενιστή είναι επιβλαβείς για τον ξενιστή και προκα-

Κύστη

(α)

(β)

Ηβικόοστούν

Ωοθήκη

Μήτρα

Κόλπος

Ορθό

Τράχηλος

Ηβικόοστούν

Πέος Όρχεις

Ουρήθρα

Ουρήθρα

Κύστη

Ορθό

Προστάτης

John

Dur

ham

Εικόνα 2111 (α)Τοουρογεννητικόσύστημαστονάνδρακαιστηγυναί-καΣτιςπεριοχέςμεεντονότεροχρώμααναπτύσσονταισυχνάμικροοργανι-σμοίαςσημειωθείότισταυγιήάτομαοιανώτερεςπεριοχέςτηςουρογεννη-τικήςοδούτόσοστουςάντρεςόσοκαιστιςγυναίκεςδενπεριέχουνμικροορ-γανισμούς(β)ΧρώσηκατάGramτουLactobacillus acidophilusτουοργανι-σμούπουκυριαρχείστονγυναικείοκόλποαπότηνέναρξητηςεμμηνόρροιαςκαιμέχριτοτέλοςτηςεμμηνόπαυσηςκάθεμεμονωμένοραβδίοέχειμήκος3-4μmπριντηνέναρξητηςεμμηνόρροιαςκαιμετάτοπέραςτηςεμμηνό-παυσηςηγυναικείαουρογεννητικήοδόςείναιλιγότεροόξινηκαιαποικίζε-ταιαπόέναπολύπιοετερογενέςσύνολομικροοργανισμώνπουαναπτύσσο-νταισεσυνθήκεςουδέτερουήελαφράαλκαλικούpH

λούν νόσο Στην ενότητα αυτή θα εξετάσουμε τους γενικούς μηχανισμούς τους οποίους χρησιμοποιούν οι μικροοργανι-σμοί για να προκαλέσουν βλάβες στον ξενιστή Η διαδικασία της παθογένεσης δηλαδή της πρόκλησης νόσου από τους μι-κροοργανισμούς ξεκινά με την προσκόλληση των μικροορ-γανισμών στα κύτταρα του ξενιστή και συνεχίζεται με τον αποικισμό και πολλαπλασιασμό τους που προκαλούν βλά-βες στον ξενιστή Η σχετική ικανότητα παθογένεσης δηλ η μολυσματικότητα των νοσογόνων μικροοργανισμών είναι αποτέλεσμα μεταβολών που επέρχονται στον ξενιστή με διά-φορους μηχανισμούς (Εικόνα 2112) Πρώτα θα εξετάσουμε τους παράγοντες που ευθύνονται για τη διείσδυση ενός πα-θογόνου σε κάποιον ξενιστή

216 Είσοδος των παθογόνων στον ξενιστή

Συνήθως ένα παθογόνο πρέπει πρώτα να αποκτήσει πρό-σβαση στους ιστούς του ξενιστή και να πολλαπλασιαστεί

πριν μπορέσει να προκαλέσει βλάβη Στις περισσότερες πε-ριπτώσεις αυτό σημαίνει διείσδυση του παθογόνου μέσω του δέρματος των βλεννογόνων μεμβρανών ή του εντερικού επι-θηλίου δηλ μέσω επιφανειών που συνήθως λειτουργούν ως φραγμοί για τα μικρόβια

Εξειδικευμένη προσκόλληση

Οι περισσότερες μικροβιακές μολύνσεις έχουν ως αφετη-ρία ασυνέχειες ή πληγές του δέρματος ή του βλεννογόνου της αναπνευστικής πεπτικής ή ουρογεννητικής οδού Τα βα-κτήρια ή οι ιοί που έχουν την ικανότητα να προκαλούν λοί-μωξη συχνά προσκολλώνται εξειδικευμένα στα επιθηλιακά κύτταρα (Εικόνα 2113) μέσω πρωτεϊνικών αλληλεπιδράσε-ων ανάμεσα στην επιφάνεια του παθογόνου και στην επιφά-νεια του ξενιστικού κυττάρου Ένας λοιμογόνος μικροοργα-νισμός δεν προσκολλάται εξίσου καλά σε όλα τα επιθηλιακά κύτταρα αλλά επιλεκτικά μόνο σε εκείνες τις περιοχές του σώματος μέσω των οποίων συνήθως κατορθώνει να εισβά-λει στον ξενιστικό οργανισμό Επί παραδείγματι η Neisseria gonorrhoeae ο αιτιολογικός παράγοντας της σεξουαλικά με-ταδιδόμενης γονόρροιας (f Τμήμα 2612) προσκολλάται πολύ πιο ισχυρά στο ουρογεννητικό επιθήλιο παρά σε οιον-δήποτε άλλο ιστό Η προσκόλληση αυτή γίνεται μέσω μιας ειδικής επιφανειακής μικροβιακής πρωτεΐνης που ονομάζε-ται Opa Τα κύτταρα του ξενιστή δεσμεύουν εξειδικευμένα την Opa με μια πρωτεΐνη τη CD66 που απαντά μόνο στην επιφάνεια των επιθηλιακών κυττάρων του ανθρώπου Έτσι η

ΕΚΘΕΣΗστα

παθογόνα

Περαιτέρωέκθεση

στην εκάστοτετοπική θέση

ΠΡΟΣΚΟΛΛΗΣΗστο

δέρmicroα ή τον βλεννογόνο

ΕΙΣΒΟΛΗmicroέσω τουεπιθηλίου

ΑΠΟΙΚΙΣΜΟΣκαι

ΠΟΛΛΑΠΛΑΣΙΑΣΜΟΣΠαραγωγή παραγόντων

microολυσmicroατικότητας

ΙΣΤΙΚΗΒΛΑΒΗΝΟΣΟΣ

Περαιτέρωέκθεση

ΙΚΑΝΟΤΗΤΑΕΙΣΒΟΛΗΣπεραιτέρω

πολλαπλασιασmicroόςτόσο στην αρχική

θέση όσο καισε άλλες

ΤΟΞΙΚΟΤΗΤΑοι επιδράσειςτων τοξινώνείναι τοπιικές

ή διασυστηmicroατικές

Εικόνα 2112 μικροοργανισμοίκαιπαθογένεσηηπαρουσίαακόμηκαιοπολλαπλασιασμόςτωνμικροοργανισμώνστονξενιστήδενοδηγείπάντοτεστηνεμφάνισηνόσου

216 ΕΙΣΟΔΟΣ ΤΩΝ ΠΑΘΟΓΟΝΩΝ ΣΤΟΝ ξΕΝΙΣΤΗ 847

(α) (β)

E T

Nel

son

J D

Cle

men

ts a

nd R

A F

inke

lste

in

J W

Cos

tert

on

Εικόνα 2113 προσκόλλησηπαθογόνωνσεζωικούςιστούς(α)λεπτήτομήενόςκυττάρουVibrio choleraeπουπροσκολλάταιστηνψηκτροειδήπα-ρυφήτωνεντερικώνλαχνώνενόςλαγούόπωςφαίνεταιστοηλεκτρονιακόμικροσκόπιοδιέλευσηςπαρατηρήστετηναπουσίαγλυκοκάλυκα(β)εντε-ροπαθογόνοστέλεχοςEscherichia coliαπόμιαθανατηφόρομόλυνσησενε-ογέννητομοσχάριΤαβακτηριακάκύτταραπροσκολλώνταιστηνψυκτροειδήπαρυφήτωνλαχνώντουεντερικούεπιθηλίουμέσωτουεκτεταμένουγλυκο-κάλυκαΤαραβδίαέχουνδιάμετρο05μmπερίπου

848Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

N gonorrhoeae αλληλεπιδρά εξειδικευμένα με τα κύτταρα-στόχους μέσω μιας δικής του επιφανειακής πρωτεΐνης που δρα ως υπόστρωμα και ενός υποδοχέα στη μεμβράνη του επιθηλιακού κυττάρου Αυτή η αρχή ισχύει γενικότερα και σε ότι αφορά την εξειδίκευση του ξενιστή Σε πολλές περιπτώ-σεις κύτταρα μιας βακτηριακής σειράς που είναι γνωστό ότι προσβάλλουν τον άνθρωπο προσκολλώνται πολύ πιο ισχυ-ρά στα ενδεδειγμένα κύτταρα του ανθρώπου παρά στα αντί-στοιχα κύτταρα ενός άλλου ζώου (πχ του αρουραίου) Ισχύ-ει όμως και το αντίστροφο Μια σειρά βακτηρίων που αποι-κίζει εξειδικευμένα τον αρουραίο προσκολλάται ισχυρότερα σε κύτταρα αρουραίου παρά σε κύτταρα ανθρώπου

Ορισμένα από τα μόρια που χρησιμοποιούν τα βακτή-ρια για την προσκόλλησή τους δεν συνδέονται ομοιοπολικά με τη βακτηριακή μεμβράνη Πρόκειται συνήθως για πολυ-σακχαρίτες τους οποίους συνθέτουν και εκκρίνουν τα βακτή-ρια (f Τμήμα 413) Ως κάψα ορίζεται η πυκνή και σαφώς καθορισμένη στιβάδα πολυμερών που περιβάλλει στενά ένα βακτηριακό κύτταρο (f Εικόνα 263) Ως γλυκοκάλυκας ορίζεται το χαλαρό δίκτυο ινωδών πολυμερών που εκτείνο-νται προς το εξωτερικό του κυττάρου (Εικόνα 2113β)Oslash τέ-λος βλεννοστιβάδα ονομάζεται η διάχυτη μάζα ινωδών πο-λυμερών που φαινομενικά δεν συνδέεται με κανένα μεμο-νωμένο κύτταρο (βλ Εικόνα 214β) αλλά περιβάλλει πολλά βακτηριακά κύτταρα Όλες αυτές οι δομές είναι σημαντικές όχι μόνο για την προσκόλληση των βακτηρίων σε ιστούς ξε-νιστών αλλά και για την προσκόλληση βακτηρίων μεταξύ τους Επιπλέον αυτά τα στρώματα προστατεύουν τα βακτή-ρια από τους αμυντικούς μηχανισμούς του ξενιστή πχ απο-τρέπουν τη φαγοκυττάρωση από μακροφάγα ή άλλα κύττα-ρα (f Τμήμα 222)

Άλλες πρωτεϊνικές δομές που βρίσκονται στην επιφά-νεια των βακτηριακών κυττάρων (Εικόνα 2114) και ενίοτε συμμετέχουν στη διαδικασία προσκόλλησης είναι οι κροσ-σοί (ή ινίδια) και τα τριχίδια (f Τμήμα 413) Επί παρα-

δείγματι τα τριχίδια της Neisseria gonorrhoeae παίζουν κα-θοριστικό ρόλο στην προσκόλληση του οργανισμού στο ου-ρογεννητικό επιθήλιο ενώ οι ουρολοιμώξεις που προκαλού-νται από την Escherichia coli οφείλονται πολύ πιο συχνά σε κροσσοφόρα στελέχη (Εικόνα 2114) παρά σε στελέχη χω-ρίς κροσσούς Στους καλύτερα μελετημένους κροσσούς συ-γκαταλέγονται οι επονομαζόμενοι κροσσοί τύπου Ι των εντε-ροβακτηρίων (Escherichia Klebsiella Salmonella Shigel-la) οι οποίοι κατανέμονται ομοιογενώς πάνω στην κυτταρι-κή επιφάνεια Κατά κανόνα τα τριχίδια είναι μικρότερα σε αριθμό αλλά έχουν μεγαλύτερο μήκος από τους κροσσούς Η λειτουργία των τριχιδίων και των κροσσών έγκειται στο ότι δεσμεύουν τις επιφανειακές γλυκοπρωτεΐνες του ξενιστι-κού κυττάρου βήμα που σηματοδοτεί την έναρξη της διαδι-κασίας προσκόλλησης

Στοιχεία για τις εξειδικευμένες αλληλεπιδράσεις ανάμε-σα στον βλεννογόνο του επιθηλίου και στα παθογόνα προκύ-πτουν από μελέτες στελεχών της Escherichia coli που προ-καλούν διάρροια Τα περισσότερα στελέχη της E coli δεν εί-ναι παθογόνα και αποτελούν τμήμα της φυσιολογικής χλωρί-δας ειδικά στο τυφλό και το κόλον Στο σώμα συνυπάρχουν συνήθως ποικίλα μη παθογόνα στελέχη της E coliOslash μεγάλοι αριθμοί από αυτά διέρχονται καθημερινά μέσω του εντέρου και απομακρύνονται με τα κόπρανα Τα εντεροπαθογόνα στελέχη της E coli όμως διαθέτουν ινώδεις πρωτεΐνες που ονομάζονται CFA (Colonization Factor Antigens δηλ αντι-γονικοί παράγοντες αποικισμού) με τη βοήθεια των οποίων προσκολλώνται εξειδικευμένα στα επιθηλιακά κύτταρα του λεπτού εντέρου Εκεί τα παθογόνα αυτά στελέχη δημιουρ-γούν αποικίες και παράγουν εντεροτοξίνες (βλ Τμήμα 219) που προκαλούν διάρροια ή και άλλες ασθένειες (f Τμήμα 297) Αντίθετα τα μη παθογόνα στελέχη της E coli σπανί-ως διαθέτουν τις πρωτεΐνες CFA Ορισμένοι σημαντικοί πα-ράγοντες βακτηριακής προσκόλλησης παρατίθενται στον Πίνακα 213

Εισβολή

Ορισμένοι μικροοργανισμοί οφείλουν την παθογονικότητά τους αποκλειστικά και μόνο στις τοξίνες που παράγουν Αυ-τοί οι οργανισμοί δεν είναι απαραίτητο να διεισδύουν στους ιστούς του ξενιστή και θα τους εξετάσουμε χωριστά (βλ Τμήματα 218 και 219) Τα περισσότερα παθογόνα όμως πρέπει να εισβάλλουν στο επιθήλιο προκειμένου να ξεκινή-σει η παθογονική δράση τους διαδικασία που ονομάζεται εισβολή Τα σημεία εισόδου είναι κατά κανόνα μικρές ασυ-νέχειες ή πληγές στο δέρμα ή στους βλεννογόνους υμένες και αποτελούν τον συνήθη τόπο αρχικής εγκατάστασης και πολλαπλασιασμού των παθογόνων Πολλαπλασιασμός μπο-ρεί να λάβει χώρα και πάνω σε ακέραιη βλεννογόνο μεμ-βράνη ιδιαίτερα αν μεταβληθεί ή καταστραφεί η φυσιολο-γική χλωρίδα πχ κατά τη διάρκεια αντιβιοτικής θεραπείας Σε τέτοιες περιπτώσεις τα παθογόνα αποικίζουν ευκολότε-ρα τον ιστό κάτι που διευκολύνει περαιτέρω τη διαδικασία εισβολής Σε ορισμένες περιπτώσεις η αρχική εγκατάσταση

Jam

es A

Rob

erts

Εικόνα 2114 βακτήριοEscherichia coliμεκροσσούςτύπουPόπωςφαί-νεταιστοηλεκτρονιακόμικροσκόπιομετηντεχνικήτηςσκιαστικήςεπικάλυ-ψηςοικροσσοίτύπουPμοιάζουνμετουςκροσσούςτουτύπουΙαλλάεί-ναιλίγομακρύτεροιΤοκύτταροτηςφωτογραφίαςέχειδιάμετρο05μmπε-ρίπου

και ανάπτυξη των παθογόνων μπορεί να γίνει σε θέσεις πο-λύ απομακρυσμένες από τη θέση εισόδου Η μετάβαση στις θέσεις αυτές γίνεται συνήθως μέσω του αίματος ή του λεμ-φικού συστήματος (f Τμήμα 221)

216 Έλεγχος εννοιών

Η είσοδος των παθογόνων στους ιστούς του ξενιστή γίνεται συνή-θως με προσκόλληση σε εξειδικευμένα μόρια του ξενιστή συχνά σε βλεννογόνους επιφάνειες Η εισβολή ξεκινά στη θέση προσκόλ-λησης και μπορεί να εξαπλωθεί σε όλο τον ξενιστή μέσω του κυ-κλοφορικού συστήματος

Με ποιον τρόπο επηρεάζουν τα μόρια CFA της Escherichia co-li την προσκόλληση στους βλεννογόνους ιστούς

Με ποιον τρόπο η προσκόλληση εκκινεί τη διείσδυση

217 Αποικισμός και αύξηση

Εφόσον κάποιο παθογόνο αποκτήσει πρόσβαση σε έναν ιστό έχει κατόπιν πιθανότητες να πολλαπλασιαστεί διαδι-κασία που ονομάζεται αποικισμός Τα παθογόνα που εισέρ-χονται σε έναν ιστό σπανίως είναι αρκετά σε αριθμό ώστε να προκαλέσουν βλάβες επομένως θα πρέπει να βρουν θρε-πτικά υλικά και κατάλληλες συνθήκες για να πολλαπλασι-αστούν Η ανάπτυξη ενός παθογόνου επηρεάζεται από πε-

ριβαλλοντικούς παράγοντες όπως είναι η θερμοκρασία το pH και το δυναμικό αναγωγής αλλά ακόμη σημαντικότερος παράγοντας είναι η διαθεσιμότητα θρεπτικών υλικών στον ιστό του ξενιστή Εκ πρώτης όψεως θα πίστευε κανείς ότι τα σπονδυλωτά αποτελούν ένα είδος διατροφικού παραδεί-σου για τους μικροοργανισμούς αλλά στην πραγματικότητα δεν διαθέτουν σε επάρκεια όλες τις απαραίτητες θρεπτικές ουσίες Διάφορα ευδιάλυτα θρεπτικά υλικά όπως τα σάκχα-ρα τα αμινοξέα και τα οργανικά οξέα δεν απαντούν πάντο-τε σε επάρκεια με αποτέλεσμα να ευνοούνται εκείνοι οι ορ-γανισμοί που μπορούν να αξιοποιήσουν περίπλοκες θρεπτι-κές πηγές όπως είναι το γλυκογόνο Επίσης δεν υπάρχουν σε όλους τους ιστούς και σε κάθε δεδομένη χρονική στιγ-μή επαρκείς ποσότητες των βιταμινών και των αυξητικών παραγόντων που απαιτούν τα παθογόνα Επί παραδείγμα-τι το Brucella abortus που μολύνει τα βοοειδή αναπτύσσε-ται πολύ αργά στους περισσότερους ιστούς αλλά ταχύτατα στον πλακούντα προκαλώντας αποβολή των εμβρύων Αυ-τό οφείλεται στην αυξημένη συγκέντρωση της ουσίας ερυ-θριόλη που παράγεται από τον πλακούντα και η οποία επι-ταχύνει σημαντικά τον πολλαπλασιασμό του B abortus (βλ Πίνακα 216)

Άλλες φορές η εγκατάσταση ενός παθογόνου καθορί-ζεται επίσης από την περιορισμένη διαθεσιμότητα ιχνοστοι-χείων Για παράδειγμα υπάρχει πληθώρα αποδείξεων σχετι-κά με την επίδραση του σιδήρου στη μικροβιακή αύξηση Οι ζωικές πρωτεΐνες τρανσφερρίνη και λακτοφερρίνη δεσμεύουν ισχυρά τον σίδηρο και τον μεταφέρουν σε όλο το σώμα μέ-σω της κυκλοφορίας Οι πρωτεΐνες αυτές έχουν τόσο στενή συγγένεια με τον σίδηρο ώστε πολύ συχνά προκαλούν ανε-πάρκεια σιδήρου στα μικρόβια Έτσι αν σε ένα ζώο με λοί-μωξη χορηγηθούν διατροφικώς ευδιάλυτα άλατα σιδήρου αυξάνεται δραστικά η μολυσματικότητα ορισμένων παθογό-νων Όπως είδαμε στο Τμήμα 51 πολλά βακτήρια (τα επο-νομαζόμενα σιδηροφορείς) παράγουν σιδηροχηλικές ενώσεις προκειμένου να ενισχυθεί η ικανότητα πρόσληψης σιδήρου από το περιβάλλον Μερικοί σιδηροχηλικοί παράγοντες που έχουν απομονωθεί από παθογόνα βακτήρια είναι τόσο απο-τελεσματικοί ώστε μπορούν να laquoυποκλέψουνraquo σίδηρο ακό-μη και από ζωικές σιδηροσυζευκτικές πρωτεΐνες Για παρά-δειγμα ο σιδηροφορέας αεροβακτίνη τον οποίο παράγουν ορισμένα στελέχη Escherichia coli κωδικεύεται από το πλα-σμίδιο Col V (f Τμήμα 108) και απομακρύνει με μεγάλη ευκολία τον σίδηρο από την τρανσφερρίνη

Εντοπισμός στο σώμα

Μετά την αρχική του είσοδο στο σώμα ο παθογόνος μικροορ-γανισμός παραμένει συνήθως τοπικά εντοπισμένος και πολ-λαπλασιάζεται δημιουργώντας μια μικρή εστία μόλυνσης Αυτό συμβαίνει πχ στους δοθιήνες (laquoκαλογήρουςraquo) τον ψευδάνθρακα και τα εξανθήματα που δημιουργούνται από τις τοπικές μολύνσεις του δέρματος με Staphylococcus (f Τμήμα 269) Εναλλακτικά ο οργανισμός μπορεί να περάσει στα λεμφικά αγγεία και να εναποτεθεί στους λεμφαδένες

ΠΙΝΑΚΑΣ 213 Σημαντικοίπαράγοντεςπροσκόλλησης μικροβιακώνπαθογόνωνσειστούς ξενιστώνα

Παράγοντας Παράδειγμα

Γλυκοκάλυκαςκάψα παθογόναστελέχηEscherichia colindashογλυκοκάλυκας βλεννοστιβάδα ευνοείτηνπροσκόλλησηστηνψηκτροειδή (fΤμήμα413 παρυφήτωνεντερικώνλαχνών καιεικόνα2113) Streptococcus mutansndashοδεξτρανικόςγλυκοκάλυκας ευνοείτηνπρόσδεσηστιςοδοντικέςεπιφάνειεςπρωτεΐνες Streptococcus pyogenesndashηπρωτεΐνημτης προσκόλλησης βακτηριακήςεπιφάνειαςδεσμεύεταισευποδοχείς τωνβλεννογόνωνυμένωντηςαναπνευστικήςοδού Neisseria gonorrhoeae ndash ηπρωτεΐνηOpaτηςβακτη- ριακήςεπιφάνειαςδεσμεύεταισευποδοχείςτου ουρογεννητικούεπιθηλίουλιποτειχικόοξύ Streptococcus pyogenesndashευνοεί(μαζίμετηνπρω- (fΤμήμα48 τεΐνημ)τηδέσμευσησευποδοχείςτηςαναπνευ- καιεικόνα432) στικήςβλεννογόνουστιβάδαςκροσσοί(ινίδια) Neisseria gonorrhoeae ndash οικροσσοίτύπουΙευνοούν (fΤμήμα413 τηνπρόσδεσηστοουρογεννητικόεπιθήλιο καιεικόνα2114) είδητουγένουςSalmonellandashινίδιατύπουΙδιευκο- λύνουντηνπρόσδεσηστοεπιθήλιοτουλεπτού εντέρου παθογόναστελέχηEscherichia colindashοιινώδειςπρω- τεΐνεςπουσυνιστούντουςαντιγονικούςπαράγο- ντεςαποικισμού(CFA)ευνοούντηνπρόσδεσηστο επιθήλιοτουλεπτούεντέρου

αοιπερισσότερεςθέσειςυποδοχήςστουςξενιστικούςιστούςείναιδιάφορεςγλυ-κοπρωτεΐνεςήσύνθεταλιπίδιαπχγαγγλιοζίτεςήγλοβοζίτες

217 ΑΠΟΙΚΙΣΜΟΣ ΚΑΙ ΑΥξΗΣΗ 849

850Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

Αν ο μικροοργανισμός φθάσει στο αίμα τότε μεταφέρεται σε απομακρυσμένες περιοχές του σώματος αν και συνήθως συγκεντρώνεται στο ήπαρ ή στον σπλήνα Η διασπορά του παθογόνου μέσω του αίματος και του λεμφικού συστήματος μπορεί να οδηγήσει σε γενικευμένη (διασυστηματική) λοί-μωξη του σώματος και πολλαπλασιασμό του παθογόνου σε πολλούς ιστούς Αν η ανάπτυξη του βακτηρίου στους ιστούς είναι πολύ εκτεταμένη τότε διαχέεται στο αίμα σημαντικός αριθμός μικροοργανισμών με συνέπεια την εκδήλωση βα-κτηριαιμίας Στις εκτεταμένες λοιμώξεις αυτού του τύπου η αρχή γίνεται σχεδόν πάντοτε από κάποια τοπική λοίμωξη σε συγκεκριμένο όργανο

217 Έλεγχος εννοιών

Για να μπορέσει κάποιο παθογόνο να αποικίσει έναν ξενιστικό ιστό και να πολλαπλασιαστεί σε σημαντικό βαθμό θα πρέπει πρώτα να αποκτήσει πρόσβαση σε θρεπτικές ουσίες και κατάλληλες αναπτυ-ξιακές συνθήκες Τα παθογόνα είτε αναπτύσσονται τοπικά στον τό-πο αρχικής προσβολής είτε διασπείρονται στο σώμα

Γιατί αποτελούν ο αποικισμός και ο πολλαπλασιασμός απαραί-τητη προϋπόθεση για την επιτυχία των περισσότερων παθογό-νων

Ποιοι ξενιστικοί παράγοντες περιορίζουν ή επιταχύνουν τον αποικισμό και την ανάπτυξη ενός μικροοργανισμού σε συγκε-κριμένη θέση

218 Μολυσματικότητα

Μολυσματικότητα ονομάζεται η σχετική ικανότητα ενός παρασίτου να προκαλεί νόσο Εδώ θα εξετάσουμε μερικές από τις κύριες μεθόδους που χρησιμοποιούνται για τη μέ-τρηση της μολυσματικότητας και στη συνέχεια θα δώσουμε ορισμένα παραδείγματα οργανισμών υψηλής μολυσματικό-τητας καθώς και των μηχανισμών που αυτοί χρησιμοποιούν για να αυξήσουν τη μολυσματικότητά τους

Μέτρηση της μολυσματικότητας

Η μολυσματικότητα ενός παθογόνου μπορεί να προσδιο-ριστεί με πειραματικές μελέτες της LD50 Η LD50 (lethal dose50) δηλαδή η θανατηφόρος δόση50 είναι εκείνη η δόση ενός μολυσματικού παράγοντα η οποία θανατώνει το 50 των ζώων μιας ομάδας ελέγχου Η LD50 των παθογόνων υψηλής μολυσματικότητας συνήθως δεν διαφέρει πολύ από το LD100 με άλλα λόγια ο αριθμός των απαιτούμενων πα-θογόνων για να θανατωθεί το 50 των πειραματοζώων δεν απέχει πολύ από τον αριθμό των κυττάρων που θανατώνει το σύνολο των πειραματοζώων Αυτό φαίνεται στην Εικόνα 2115 σε ότι αφορά την πειραματική μόλυνση ποντικών με Streptococcus και Salmonella Ακόμη και λίγα κύτταρα του Streptococcus pneumoniae σε ένα πειραματόζωο αρκούν για να προκαλέσουν θανατηφόρο λοίμωξη και να εξοντώσουν

όλα τα μέλη της ομάδας ελέγχου Για τον συγκεκριμένο ορ-γανισμό μάλιστα είναι δύσκολο να προσδιοριστεί η LD50 ακριβώς επειδή είναι τόσο λίγα τα κύτταρα που χρειάζονται για να προκληθεί η θανατηφόρος λοίμωξη Αντίθετα η LD50 ενός ηπιότερου παθογόνου των ποντικών της Salmonella ty-phimurium είναι πολύ υψηλότερη από εκείνη του S pneu-moniae και ο αριθμός των κυττάρων που απαιτούνται για να θανατωθεί το 100 της ομάδας ελέγχου είναι υπερεκατοντα-πλάσιος εκείνου της LD50

Η μολυσματικότητα παθογόνων που διατηρούνται σε εργαστηριακές καλλιέργειες και δεν αναπτύσσονται σε ζώα είναι συχνά μειωμένη ή και εκλείπει εντελώς Τέτοιοι οργα-νισμοί αποκαλούνται εξασθενημένοι Η εξασθένηση μπορεί να οφείλεται στην ταχύτερη ανάπτυξη στελεχών χαμηλότε-ρης μολυσματικότητας τα οποία ενδεχομένως ευνοούνται επιλεκτικά από τη διαδοχική μεταφορά τους σε νέα καλλι-εργητικά υλικά Σε πολλές περιπτώσεις η εξασθένηση είναι εντονότερη όταν οι καλλιεργητικές συνθήκες δεν είναι ιδα-νικές για το είδος Αν σε ένα ζώο χορηγηθεί εξασθενημένη καλλιέργεια τότε τα παθογόνα ενίοτε ανακτούν την αρχική μολυσματικότητά τους αλλά στις περισσότερες περιπτώσεις η απώλεια είναι μόνιμη Τα εξασθενημένα στελέχη χρησιμο-ποιούνται συχνά για την παραγωγή εμβολίων ιδιαίτερα ιι-κών εμβολίων (f Τμήμα 2211) Για παράδειγμα τα εμ-βόλια της ιλαράς και της παρωτίτιδας αποτελούνται από εξα-σθενημένα ιικά στελέχη

Τοξικότητα και ικανότητα εισβολής

Η μολυσματικότητα ενός παθογόνου οφείλεται στην ικανό-τητά του να προκαλεί βλάβες μέσω δύο μηχανισμών της το-ξικότητας και της ικανότητας εισβολής Όλα τα παθογόνα

101 102 103 104 105 106 107

20

40

60

80

100

Οργανισmicroός υψηλήςmicroολυσmicroατικότητας(Streptococcuspneumoniae)

Οργανισmicroός microέτριαςmicroολυσmicroατικότητας(Salmonella typhimurium)

Ποσ

οστό

πον

τικώ

ν π

ου π

εθα

ίνου

ν

Αριθmicroός χορηγούmicroενων κυττάρων ανά πειραmicroατόζωο (ποντίκι)

Εικόνα 2115 ΣυγκριτικέςδιαφορέςστημικροβιακήμολυσματικότηταμεβάσητοναριθμότωνκυττάρωνStreptococcus pneumoniaeκαιSalmonella ty-phimurium πουαπαιτούνταιγιαναθανατωθούνπειραματόζωα

χρησιμοποιούν αυτούς τους δύο μηχανισμούς για την πρό-κληση παθολογικών εκδηλώσεων

Τοξικότητα ονομάζεται η ικανότητα ενός οργανισμού να προκαλεί παθολογικές καταστάσεις μέσω μιας προσχημα-τισθείσας τοξίνης που αναστέλλει τη λειτουργία ή προκαλεί τον θάνατο των κυττάρων του ξενιστή Για παράδειγμα ο τέ-τανος οφείλεται στην ισχυρή εξωτοξίνη που παράγει το Clos-tridium tetani (βλ Τμήμα 2110) Τα κύτταρα του C tetani παραμένουν στις αρχικές θέσεις εισόδου τους (συνήθως κά-ποια πληγή) όπου αναπτύσσονται αργάOslash σπάνια μετακινού-νται μακριά από τις θέσεις αυτές Ωστόσο το C tetani είναι εξαιρετικά νοσογόνο καθώς παράγει την τετανική τοξίνη η οποία μεταφέρεται μέσω της κυκλοφορίας σε απομακρυσμέ-να σημεία του οργανισμού και προκαλεί ανεξέλεγκτες μυϊκές συσπάσεις που συχνά οδηγούν στον θάνατο του ξενιστή

Ικανότητα εισβολής ονομάζεται η δυνατότητα ενός πα-θογόνου να αναπτύσσεται σε ξενιστικούς ιστούς και να φθά-νει σε τόσο μεγάλους αριθμούς ώστε να αναστέλλει μία ή περισσότερες λειτουργίες του ξενιστή Η ικανότητα εισβολής επιτρέπει σε έναν μικροοργανισμό να είναι νοσογόνος ακό-μα κι όταν δεν παράγει τοξίνες Επί παραδείγματι ο σημα-ντικότερος παράγοντας μολυσματικότητας του Streptococcus pneumoniae είναι το γεγονός ότι διαθέτει μια πολυσακχαρι-τική κάψα που τον προστατεύει από τη φαγοκυττάρωση (βλ Τμήμα 216Oslash f Τμήμα 222 και Εικόνα 225) εξουδετερώ-νοντας έτσι έναν από τους κυριότερους αμυντικούς μηχανι-σμούς των ξενιστών έναντι της διείσδυσης παθογόνων Τα συγκεκριμένα στελέχη του S pneumoniae μπορούν να προ-καλέσουν εκτεταμένες βλάβες στον ξενιστή λόγω της με-γάλης ικανότητας εισβολής που τα χαρακτηρίζει αναπτύσ-σονται σε τεράστιους αριθμούς στον πνευμονικό ιστό όπου επάγουν ξενιστικές αντιδράσεις οι οποίες καταλήγουν στην εκδήλωση πνευμονίας (f Τμήμα 262) Αντίθετα τα στε-λέχη χωρίς κάψα δεσμεύονται γρήγορα και αποτελεσματικά από τον ξενιστή και καταστρέφονται από τα φαγοκύτταρα

Τα Clostridium tetani και Streptococcus pneumoniae συνιστούν χαρακτηριστικά παραδείγματα ακραίας τοξικό-τητας και ακραίας ικανότητας εισβολής αντιστοίχως Τα πε-ρισσότερα επιτυχή παθογόνα πάντως κατατάσσονται κάπου ενδιάμεσα όσον αφορά αυτές τις δύο ιδιότητες χρησιμοποι-ώντας και τους δύο μηχανισμούς (τοξίνες και εισβολή) για να προκαλέσουν νόσο

Μολυσματικότητα του γένους Salmonella

Τα είδη του γένους Salmonella χρησιμοποιούν έναν συνδυ-ασμό τοξινών εισβολής και άλλων μολυσματικών παραγό-ντων κατά την παθογονική δράση τους Αρχικά η Salmonel-la παράγει τρεις τουλάχιστον τοξίνες που συμβάλλουν στη μολυσματικότητά της την εντεροτοξίνη (Πίνακας 214) την ενδοτοξίνη (f Τμήμα 49 και Εικόνα 435) και την κυττα-ροτοξίνη Η κυτταροτοξίνη αναστέλλει την πρωτεϊνοσύνθε-ση στα κύτταρα του ξενιστή και αποτρέπει τη διαφυγή του ενδοκυτταρικού Ca2+ από αυτά Επίσης στην προσβολή συμ-μετέχουν διάφοροι παράγοντες μολυσματικότητας Παράγο-

ντες προσκόλλησης είναι το πολυσακχαριτικό αντιγόνο Ο της κυτταρικής επιφάνειας και το αντιγόνο Η των μαστιγί-ων ενώ ενισχυτικό ρόλο μπορεί να παίξουν και οι κροσσοί της κυτταρικής επιφάνειας Ο πολυσακχαρίτης Vi της κά-ψας αναστέλλει τόσο τη δράση του συμπληρώματος όσο και την αντιγονικά διαμεσολαβούμενη θανάτωση των κυττάρων Salmonella (f Τμήμα 2210) Τα γονίδια inv στα είδη του γένους Salmonella κωδικεύουν τουλάχιστον είκοσι πρωτεΐ-νες που συμμετέχουν στη διαδικασία προσβολής Για παρά-δειγμα το invΗ κωδικεύει μια επιφανειακή πρωτεΐνη προ-σκόλλησης ενώ τα invC invG και invI κωδικεύουν πρωτε-ΐνες που συμμετέχουν στη συναρμολόγηση ενός εξειδικευ-μένου επιφανειακού προσαρτήματος που ονομάζεται βελό-νη (needle) ή ενεσίσωμα (injectisome) [Βλ Παράρτημα 3 ΣτΕΕ 5]

Η ευκολία με την οποία όρισμένα είδη Salmonella προ-καλούν λοιμώξεις έγκειται στο γεγονός ότι παρασιτούν και πολλαπλασιάζονται ενδοκυτταρικά όχι μόνο σε κύτταρα του εντερικού τοιχώματος αλλά ακόμη και στα μακροφάγα μια ομάδα λευκοκυττάρων που υπό φυσιολογικές συνθήκες φα-γοκυτταρώνουν βακτήρια (f Τμήμα 222) Ένας από τους τρόπους δράσης των φαγοκυττάρων είναι η παραγωγή ειδι-κών τοξικών ενώσεων του οξυγόνου τα οποία όμως η Sal-monella εξουδετερώνει με το προϊόν του γονιδίου oxyR Επί-σης τα μακροφάγα παράγουν ειδικά αμυντικά μόρια τις ντε-φενσίνες που κι αυτά όμως εξουδετερώνονται από τη Salmo-nella με τα προϊόντα των γονιδίων phoP και phoQ Η Sal-monella επομένως διαθέτει γονίδια (oxy και pho) που της επιτρέπουν να γίνει ενδοκυτταρικό παράσιτο καθώς τα προ-ϊόντα αυτών των γονιδίων εξουδετερώνουν τους αμυντικούς μηχανισμούς του ξενιστή που θα περιόριζαν την ενδοκυττα-ρική της ανάπτυξη Επίσης ορισμένοι παράγοντες μολυσμα-τικότητας οι οποίοι συμβάλλουν στην αντοχή και τη διασπο-ρά των περισσότερων παθογόνων στελεχών της Salmonella είναι πλασμιδιακής προέλευσης Τέλος για να αποθηκεύσει τον αναπτυξιακά πολύτιμο σίδηρο η Salmonella παράγει ειδικές σιδηροχηλικές πρωτεΐνες τους σιδηροφορείς (f Τμήμα 51 και Τμήμα 217) Βλέπουμε δηλαδή ότι η Salmo-nella και ενδεχομένως τα περισσότερα παθογόνα διαθέτουν αρκετούς παράγοντες αύξησης της μολυσματικότητάς τους που συμβάλλουν στην εκδήλωση νόσου Οι διάφοροι γνω-στοί παράγοντες μολυσματικότητας της Salmonella παρατί-θενται στην Εικόνα 2116

218 Έλεγχος εννοιών

Η μολυσματικότητα ενός παθογόνου καθορίζεται από την ικανότη-τα εισβολής την τοξικότητα και μερικούς άλλους παράγοντες του παθογόνου Στα περισσότερα παθογόνα η μολυσματικότητα καθο-ρίζεται από πολλούς παράγοντες Εξασθένηση ενός παθογόνου εί-ναι η απώλεια μολυσματικότητας

Σε τι διαφέρουν η τοξικότητα από την ικανότητα εισβολής Εξηγήστε με ποιον τρόπο μπορεί να επέλθει εξασθένηση ενός

παθογόνου οργανισμού Αναλύστε τον ρόλο των εξασθενημέ-νων μικροοργανισμών στην παραγωγή εμβολίων

218 ΜΟΛΥΣΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑ 851

852Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

ΙII ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΜΟΛΥΣΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΚΑΙ ΤΟξΙΝΕΣ

Η παθογονικότητα των μικροοργανισμών ευνοείται σημαντι-κά από τοξίνες και εξωκυτταρικούς παράγοντες μολυσματι-κότητας που οι ίδιοι οι μικροοργανισμοί παράγουν και απε-λευθερώνουν Αν και οι πρωτεΐνες αυτές εμφανίζουν μεγάλη ποικιλία και παράγονται από πολλά και διάφορα παθογόνα πολλές έχουν κοινά μοριακά χαρακτηριστικά και παρόμοιους

μηχανισμούς δράσης Σε αυτή την ενότητα θα εξετάσουμε ορισμένα χαρακτηριστικά παραδείγματα τοξινών και παρα-γόντων μολυσματικότητας σε επίπεδο μηχανισμού δράσης

219 Παράγοντες μολυσματικότητας

Ορισμένες εξωκυτταρικές πρωτεΐνες που παράγονται από πα-θογόνα συντελούν στην ενίσχυση και διατήρηση των νόσων Αυτές οι πρωτεΐνες ονομάζονται παράγοντες μολυσματικότη-

ΠΙΝΑΚΑΣ 214 εξωτοξίνεςκαιεξωκυτταρικοίπαράγοντεςμολυσματικότηταςπου προέρχονταιαπόπαθογόνουςμικροοργανισμούςτουανθρώπου

Οργανισμός Νόσος Τοξίνη ή παράγονταςα Δράση

Bacillus anthracis Άνθρακας θανατηφόροςπαράγοντας(θπ) ΤοπAείναιοπαράγονταςβπουσυνδέεται παράγονταςοιδήματος(πο) στοκύτταροοποπροκαλείοίδημα προστατευτικόαντιγόνο(πA)(αβ) οθππροκαλείκυτταρικόθάνατο Bacillus cereus Τροφικήδηλητηρίαση εντεροτοξίνη() προκαλείαπώλειαυγρώναπόταεντερικάκύτταρα Bordetella pertussis κοκκύτης Τοξίνητουκοκκύτη(αβ) Σταματάτημεταγωγήσήματοςμέσωτηςπρωτεΐ- νηςGεπιφέρεικυτταρικόθάνατο Clostridium botulinum αλλαντίαση νευροτοξίνη(αβ) μυϊκήπαράλυση(βλεικόνα2119) Clostridium tetani Τέτανος νευροτοξίνη(αβ) Σπαστικήπαράλυση(βλεικόνα2120) Clostridium perfringens αεριογόνοςγάγγραινα Τοξίνηα(κΤ) αιμόλυση(λεκιθινάσηβλεικόνα2117β) τροφικήδηλητηρίαση Τοξίνηβ(κΤ) αιμόλυση Τοξίνηγ(κΤ) αιμόλυση Τοξίνηδ(κΤ) αιμόλυση(καρδιοτοξίνη) Τοξίνηκ(ε) κολλαγενάση Τοξίνηλ(ε) πρωτεάση εντεροτοξίνη(κT) μεταβάλλειτηδιαπερατότητατουεντερικού επιθηλίου Corynebacterium diphtheriae διφθερίτιδα Τοξίνητηςδιφθερίτιδας(αβ) αναστέλλειτηνπρωτεϊνοσύνθεσηστουςευκα- ρυώτες(εικόνα2118) Escherichia coli(μόνοτα Γαστρεντερίτιδα εντεροτοξίνη(αβ) επάγειαπώλειαυγρώναπόταεντερικάκύτταρα εντεροπαθογόναστελέχη) Pseudomonas aeruginosa μολύνσειςαπό εξωτοξίνηα(αβ) αναστέλλειτηνπρωτεϊνοσύνθεση P aeruginosa είδη Salmonella Σαλμονέλλωσητυφο- εντεροτοξίνη(αβ) αναστέλλειτηνπρωτεϊνοσύνθεσηκαιπροκαλεί ειδήςπυρετόςπαρα- λύσητωνξενιστικώνκυττάρων τυφοειδήςπυρετός κυτταροτοξίνη(κΤ) επάγειαπώλειαυγρώναπόταεντερικάκύτταρα Shigella dysenteriae βακτηριακήδυσεντερία Σιγκατοξίνη(αβ) αναστέλλειτηνπρωτεϊνοσύνθεση Staphylococcus aureus πυρετογόνεςμολύνσεις Τοξίνηα(κΤ) αιμόλυση (εξανθήματακλπ) Τοξίνησυνδρόμουτοξικής διασυστηματικήκαταπληξία λοιμώξειςτουανα- καταπληξίας(υα) πνευστικούτροφική αποφολιδωτικέςτοξίνεςα απολέπισηδέρματοςκαταπληξία δηλητηρίασησύνδρομο καιβ(υα) τοξικήςκαταπληξίας λευκοσιδίνη(κΤ) καταστρέφειλευκοκύτταρα τοξικήεπιδερμική Τοξίνηβ(κΤ) αιμόλυση νεκρόλυση Τοξίνηγ(κΤ) θανατώνεικύτταρα Τοξίνηδ(κΤ) αιμόλυσηλευκόλυση εντεροτοξίνηαβCD προκαλείεμετούςδιάρροιακαταπληξία καιε(υα) Ένζυμοπήξηςαίματος(ε) επάγειθρόμβωσητουινώδους Streptococcus pyogenes πυρετογόνεςμολύνσεις Στρεπτολυσίνηο(κΤ) αιμόλυση αμυγδαλίτιδαοστρακιά ΣτρεπτολυσίνηS(κΤ) αιμόλυση(βλεικόνα2117) ερυθρογόνοςτοξίνη(υα) προκαλείτοεξάνθηματηςοστρακιάς Στρεπτοκινάση(ε) διασπάτουςθρόμβουςτουινώδους υαλουρονιδάση(ε) διασπάτουαλουρονικόοξύστονσυνδετικόιστό Vibrio cholerae Χολέρα εντεροτοξίνη(αβ) επάγειαπώλειαυγρώναπότα εντερικάκύτταρα(εικόνα2121)

ααβτοξίνηα-βKTκυτταρολυτικήτοξίνηεενζυμικόςπαράγονταςμολυσματικότηταςυαυπεραντιγονικήτοξίνηαταξινόμητοςπαράγοντας

τας Οι περισσότεροι τέτοιοι παράγοντες είναι ένζυμα που βο-ηθούν τα παθογόνα να δημιουργήσουν αποικίες και να ανα-πτυχθούν Επί παραδείγματι οι στρεπτόκοκκοι οι σταφυλό-κοκκοι και ορισμένα είδη του γένους Clostridium παράγουν το ένζυμο υαλουρονιδάση (Πίνακας 214) Η υαλουρονιδάση ευνοεί τη διασπορά των μικροοργανισμών στους διάφορους ιστούς καθώς διασπά το υαλουρονικό οξύ έναν πολυσακχα-ρίτη που λειτουργεί ως στερεωτικό υλικό στον χώρο μεταξύ των κυττάρων Η παραγωγή της υαλουρονιδάσης επιτρέπει τη διασπορά των παθογόνων μικροοργανισμών από την αρ-χική θέση προσβολής στους διάφορους ιστούς του ξενιστή Οι στρεπτόκοκκοι και οι σταφυλόκοκκοι παράγουν επίσης ευρύτατη ποικιλία πρωτεασών νουκλεασών και λιπασών που χρησιμεύουν στον αποπολυμερισμό των πρωτεϊνών των νουκλεϊκών οξέων και των λιπιδίων του ξενιστή Τα είδη του Clostridium που προκαλούν την αεριογόνο γάγγραινα παρά-γουν επιπλέον το ένζυμο κολλαγονάση γνωστή και ως τοξί-νη κ (Πίνακας 214) η οποία αποικοδομεί το υποστηρικτικό δίκτυο των ιστών που αποτελείται από κολλαγόνο επιτρέπο-ντας τη διασπορά του παθογόνου στους ιστούς του ξενιστή

Ινώδες θρόμβοι και μολυσματικότητα

Στις περισσότερες περιπτώσεις η εισβολή ενός μικροβιακού παθογόνου στον ξενιστή αντιμετωπίζεται άμεσα με τον σχη-ματισμό θρόμβων ινώδους Ο μηχανισμός της θρόμβωσης ενεργοποιείται από τον τραυματισμό του ιστού και έχει ως αποτέλεσμα την απομόνωση του παθογόνου και τον περιορι-σμό της λοίμωξης σε μια μικρή περιοχή του σώματος Ορι-σμένοι οργανισμοί έχουν την ικανότητα να παράγουν ινωδο-λυτικά ένζυμα που διασπούν τους θρόμβους επιτρέποντας

έτσι την περαιτέρω διασπορά της λοίμωξης Μια τέτοια ινω-δολυτική ουσία γνωστή ως στρεπτοκινάση παράγεται από τον Streptococcus pyogenes (Πίνακας 214)

Άλλοι οργανισμοί όμως μπορούν να παράγουν ένζυμα που ευνοούν τον σχηματισμό θρόμβων ινώδουςOslash έτσι αδυνα-τούν μεν να εξαπλωθούν αλλά διασφαλίζουν την προστασία τους από το ανοσοποιητικό σύστημα του ξενιστή Το καλύ-τερα μελετημένο ένζυμο που προκαλεί θρόμβους ινώδους εί-ναι το ένζυμο πήξης του αίματος (Πίνακας 214) που παράγε-ται από το παθογόνο Staphylococcus aureus Το ένζυμο αυτό προκαλεί την εναπόθεση ινώδους πάνω στους μικροβιακούς κόκκους παρέχοντάς τους κάλυμμα προστασίας από τις επι-θέσεις των κυττάρων του ξενιστή Το πλέγμα ινώδους που παράγεται από τη δράση του ενζύμου πήξης του αίματος εί-ναι μάλλον η αιτία για την εξαιρετικά εντοπισμένη φύση πολ-λών σταφυλοκοκκικών λοιμώξεων όπως πχ οι δοθιήνες και οι φλύκταινες (f Εικόνα 2623)

219 Έλεγχος εννοιών

Οι παθογόνοι μικροοργανισμοί παράγουν μια ποικιλία ενζύμων που αυξάνουν τη μολυσματικότητά τους άλλοτε διασπώντας τους ιστούς του ξενιστή και άλλοτε μεταβάλλοντας το περιβάλλον τους προκειμένου να εξασφαλίσουν θρεπτικές ουσίες Σε άλλες περι-πτώσεις οι παράγοντες μολυσματικότητας που εκκρίνονται από τα παθογόνα παρέχουν προστασία από την επαφή με τους φυσιο-λογικούς μηχανισμούς άμυνας του ξενιστή Όλοι αυτοί οι παράγο-ντες αποσκοπούν στο να ενισχύσουν τον αποικισμό και την ανά-πτυξη των παθογόνων

Τι πλεονέκτημα παρέχει στο παθογόνο η παραγωγή ενζύμων που πέπτουν τα δομικά στοιχεία των ξενιστικών ιστών

Κροσσοί τύπου 1(προσκόλληση)

Ενδοτοξίνη στολιποπολυσακχαριτικόστρώmicroα (πυρετός)

Πλασmicroίδιοmicroολυσmicroατικότητας

Αντιγόνο Ο(αναστέλλει τηφαγοκυτταρικήθανάτωση)

Κυτταροτοξίνη(αναστέλλει τησύνθεση πρωτεϊνών στακύτταρα του ξενιστήmiddotείσοδος ασβεστίουστο ξενιστικό κύτταροmiddotπροσκόλληση)

Μαστίγιο(αυτοκινησία)Αντιγόνο Η(προσκόλλησηmiddotαναστολή φαγοκυτταρικήςθανάτωσης)

Εντεροτοξίνη (διάρροια)

Επιφανειακάπροσαρτήmicroατα πουκωδικεύονται απόγονίδια invπροσκόλληση

Σιδηροφορείς

Αντιφαγοκυτταρικέςπρωτεΐνες πουκωδικεύονται απότο γονίδιο oxyR

Αντιγόνο τηςκάψας Vimiddotαναστέλλει τηνπρόσδεση τουσυmicroπληρώmicroατοςτου microαστιγίου

Εικόνα 2116 παράγοντες πουαυξάνουν τη μολυσματικότητα τηςSalmonella παρουσιάζονται εκείνατα δομικά στοιχεία που γνωρίζουμεότιείναιπαθογονικώςσημαντικάΤαπρωτεϊνικάπροϊόντατουγονιδιακούσυστήματοςphoδενέχουνταυτοποι-ηθείαλλάείναιγνωστόότιεξουδε-τερώνουντιςεπιπτώσειςτωνλιποδια-σπαστικώνντεφενσινώνπουπαράγουνταμακροφάγα

219 ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΜΟΛΥΣΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑΣ 853

854Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

Η δράση του ενζύμου πήξης του αίματος βοηθά ή εμποδίζει τη βακτηριακή ανάπτυξη και με ποιον τρόπο Δώστε συγκεκριμέ-να παραδείγματα

2110 Εξωτοξίνες

Οι εξωτοξίνες είναι πρωτεΐνες που απελευθερώνονται στον εξωκυτταρικό χώρο κατά την ανάπτυξη του οργανισμού Αυ-τές οι τοξίνες είναι δυνατόν να διασπαρούν σε μεγάλες απο-στάσεις μέσα στο σώμα και να προκαλέσουν βλάβες σε πε-ριοχές πολύ μακριά από την αρχική εστία της λοίμωξης Ο Πίνακας 214 συνοψίζει τις ιδιότητες και τη δράση μερικών από τις γνωστότερες εξωτοξίνες καθώς και ορισμένων άλ-λων εξωκυτταρικών παραγόντων μολυσματικότητας

Οι περισσότερες εξωτοξίνες ανήκουν σε μία από τις τρεις ακόλουθες κατηγορίες τις κυτταρολυτικές τοξίνες τις τοξίνες Α-Β και τις υπεραντιγονικές τοξίνες Οι κυτταρολυτι-κές τοξίνες είναι ένζυμα που επιτίθενται σε κάποιο δομικό συστατικό των κυττάρων και προκαλούν λύση Οι τοξίνες Α-Β αποτελούνται από δύο ομοιοπολικά συνδεδεμένες υπομο-νάδες Α και Β Η μία από αυτές η Β συνδέεται σε κάποιον επιφανειακό υποδοχέα των ξενιστικών κυττάρων και επιτρέ-πει τη μεταφορά της Α στο εσωτερικό του κυττάρου όπου αυτή επιφέρει διάφορες βλάβες Τα υπεραντιγόνα είναι τοξί-νες που διεγείρουν μεγάλο αριθμό κυττάρων του ανοσοποι-ητικού συστήματος του ξενιστή προκαλώντας εκτεταμένες φλεγμονώδεις αποκρίσεις (f Τμήμα 2214)

Κυτταρολυτικές τοξίνες

Πολλά παθογόνα παράγουν πρωτεΐνες που δρουν στην κυτ-ταροπλασματική μεμβράνη προκαλώντας λύση άρα και θά-νατο των ζωικών κυττάρων Οι τοξίνες αυτές ονομάζονται επίσης αιμολυσίνες διότι η δράση τους παρατηρείται πολύ εύκολα στα ερυθρά αιμοσφαίρια (Πίνακας 214) Οι επιδρά-σεις τους ωστόσο δεν περιορίζονται μόνο στα ερυθροκύτ-ταρα αλλά αφορούν και πολλά άλλα κύτταρα του ξενιστή Η παραγωγή αιμολυσινών διαπιστώνεται εύκολα στο εργα-στήριο με γραμμική επίστρωση του οργανισμού σε τρυβλίο

άγαρ-αίματος Η αιμολυσίνη απελευθερώνεται κατά την ανά-πτυξη των αποικιών και λύει τα περιβάλλοντα ερυθροκύττα-ρα δημιουργώντας έτσι ζώνες αιμόλυσης (Εικόνα 2117α) Ορισμένες αιμολυσίνες επιτίθενται στα φωσφολιπίδια της κυτταροπλασματικής μεμβράνης των ξενιστικών κυττάρων Συνηθέστερο υπόστρωμα των αιμολυσινών είναι το φωσφο-λιπίδιο λεκιθίνη (φωσφατιδυλοχολίνη) και γιrsquo αυτό τα συγκε-κριμένα ένζυμα ονομάζονται λεκιθινάσες ή φωσφολιπάσες (Εικόνα 2117β) Χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι η τοξίνη α του Clostridium perfringens μια λεκιθινάση που διασπά τα μεμβρανικά λιπίδια και προκαλεί κυτταρική λύση (Πίνακας 214) Επειδή τα φωσφολιπίδια είναι συστατικά των κυττα-ρικών μεμβρανών όλων των οργανισμών μερικές φορές οι φωσφολιπάσες λύουν την κυτταροπλασματική μεμβράνη όχι μόνο των ξενιστικών αλλά και των βακτηριακών κυττάρων Υπάρχουν ωστόσο αιμολυσίνες που δεν είναι φωσφολιπάσες Για παράδειγμα η στρεπτολυσίνη Ο την οποία παράγουν οι στρεπτόκοκκοι επιδρά στις στερόλες της κυτταροπλασματι-κής μεμβράνης Οι λευκοσιδίνες (Πίνακας 214) είναι λυτικοί παράγοντες που λύουν επιλεκτικά τη μεμβράνη των λευκών αιμοσφαιρίων γεγονός που μπορεί να προκαλέσει μείωση της αντίστασης του ξενιστή (f Τμήμα 221)

Τοξίνη της διφθερίτιδας

Όπως θα δούμε εκτενέστερα στο Τμήμα 263 η τοξίνη της διφθερίτιδας παράγεται από το Corynebacterium diphtheriae και αποτελεί σημαντικό παράγοντα παθογένεσης για τη νόσο της διφθερίτιδας Τα ποντίκια και οι αρουραίοι είναι σχετι-κά ανθεκτικοί οργανισμοί στην τοξίνη της διφθερίτιδας αλ-λά οι άνθρωποι τα κουνέλια και τα πτηνά έχουν μεγάλη ευ-αισθησία καθώς ένα και μόνο μόριο της τοξίνης μπορεί να προκαλέσει στα είδη αυτά κυτταρική λύση Η τοξίνη της δι-φθερίτιδας που εκκρίνεται από τα κύτταρα του C diphtheri-ae ανήκει στην κατηγορία των τοξινών Α-Β και το πολυπε-πτίδιό της έχει μοριακό βάρος (ΜΒ) 62000 Η υπομονάδα Β δεσμεύεται εξειδικευμένα σε έναν υποδοχέα της κυτταρο-πλασματικής μεμβράνης του ξενιστικού κυττάρου (Εικόνα 2118) Μετά τη δέσμευση οι υπομονάδες Α και Β αλληλε-πιδρούν πρωτεολυτικά μεταξύ τους με τελικό αποτέλεσμα την είσοδο της υπομονάδας Α (που έχει ΜΒ 21000) στο κυτ-

(α) (β)

T D

Bro

ck

Leon

J L

eBea

u

Εικόνα 2117 (α)ΖώνεςαιμόλυσηςγύρωαπόαποικίεςStreptococcus pyogenesπουανα-πτύσσονταισετρυβλίοάγαρ-αίματος(β)δρά-σητηςλεκιθινάσηςμιαςφωσφολιπάσηςγύ-ρωαπόαποικίεςClostridium perfringensπουαναπτύσσονται σεκαλλιεργητικόμέσοαγαρό-ζηςεμπλουτισμένομεκρόκοαυγού(πηγήλεκι-θίνης)ηλεκιθινάσηδιασπάτιςμεμβράνεςτωνερυθροκυττάρωνδημιουργώνταςτιςδιαυγείςζώνεςπουφαίνονταιστηφωτογραφία

ταρόπλασμα του ξενιστικού κυττάρου Εκεί η υπομονάδα Α παρεμποδίζει τη μεταφορά αμινοξέων από το tRNA στην αυξανόμενη πολυπεπτιδική αλυσίδα με αποτέλεσμα να ανα-στέλλεται η διαδικασία της πρωτεϊνοσύνθεσης Πιο συγκε-κριμένα η τοξίνη αδρανοποιεί τον παράγοντα επιμήκυνσης 2 (μια πρωτεΐνη που συμμετέχει στην επιμήκυνση της πολυ-πεπτιδικής αλυσίδας) καταλύοντας τη σύνδεση ενός μορίου ριβόζης στη διφωσφορική αδενοσίνη (ADP) από το NAD+ Μετά την προσθήκη της ριβόζης στο μόριο του ADP η δρα-στικότητα του παράγοντα επιμήκυνσης 2 μειώνεται θεαμα-τικά και η πρωτεϊνοσύνθεση αναστέλλεται

Η τοξίνη της διφθερίτιδας σχηματίζεται μόνον από στε-λέχη του C diphtheriae που προσβάλλονται λυσιγονικά από τον βακτηριοφάγο β ο οποίος μεταφέρει το γονίδιο για την παραγωγή της τοξίνης Έτσι ένα μη τοξινοπαραγωγικό (άρα μη παθογόνο) στέλεχος του C diphtheriae μπορεί να μετα-τραπεί σε παθογονικό αν μολυνθεί με τον φάγο β Η διαδικα-σία αυτή ονομάζεται μετατροπή φάγου (f Τμήμα 107)

Ένας άλλος παράγοντας που επηρεάζει την παραγωγή της τοξίνης της διφθερίτιδας είναι η ύπαρξη διαθέσιμου σι-δήρου Όταν το καλλιεργητικό μέσο περιέχει ποσότητες σι-δήρου που επαρκούν για την αύξηση του βακτηρίου η το-ξίνη δεν παράγεται Αν όμως η συγκέντρωση σιδήρου μειω-θεί σε περιοριστικά για την αύξηση του βακτηρίου επίπεδα τότε αρχίζει η παραγωγή της τοξίνης Ο σίδηρος δεσμεύεται από ειδικές ρυθμιστικές πρωτεΐνες του C diphtheriae συμ-μετέχοντας με τον τρόπο αυτό σε έναν μηχανισμό αρνητικού ελέγχου (f Τμήμα 85) Αυτή η σιδηροσυζευτική πρωτεΐ-νη συνδυάζεται κατόπιν με μια ρυθμιστική περιοχή του DNA

του φάγου β και παρεμποδίζει την έκφραση της τοξίνης της διφθερίτιδας Όταν η συγκέντρωση σιδήρου είναι χαμηλή η δράση της ρυθμιστικής πρωτεΐνης εξασθενεί με αποτέλεσμα να αρχίσει η σύνθεση της τοξίνης

Η εξωτοξίνη Α του Pseudomonas aeruginosa (Πίνακας 214) δρα κατά παρόμοιο τρόπο με την τοξίνη της διφθερίτι-δας αφού και αυτή τροποποιεί τον παράγοντα επιμήκυνσης 2 μέσω ριβοζυλίωσης του ADP

Τοξίνες του τετάνου και της αλλαντίασης

Αυτές οι τοξίνες παράγονται από τα υποχρεωτικώς αναερό-βια βακτήρια Clostridium tetani και Clostridium botulinum Υπό φυσιολογικές συνθήκες τα βακτήρια αυτά είναι εδαφό-βιοι οργανισμοί που ενίοτε προκαλούν ασθένειες στα ζώα (f Τμήματα 278 και 295) Το C botulinum σπανίως ανα-πτύσσεται άμεσα στο σώμαOslash συνηθέστερη εστία πολλαπλα-σιασμού του αλλά και τόπος παραγωγής της αλλαντοτοξί-νης είναι τα κακοδιατηρημένα τρόφιμα Στην αλλαντίαση ο θάνατος επέρχεται από αναπνευστική ανεπάρκεια λόγω πα-ράλυσης των αναπνευστικών μυών Το C tetani αναπτύσ-σεται σε βαθιές πληγές του σώματος που καθίστανται ανο-ξικές και παρrsquo ότι παραμένει στην αρχική εστία προσβολής και δεν διασπείρεται στο σώμα η τοξίνη την οποία παράγει μπορεί να εξαπλωθεί μέσω του νευρικού συστήματος και να προκαλέσει τέτανο δηλαδή σπαστική παράλυση που μπορεί επίσης να οδηγήσει στον θάνατο

Η τοξίνη της αλλαντίασης αποτελείται στην πραγματι-κότητα από μια ομάδα τοξινών Α-Β που συνιστούν τις πιο

2110 ΕξΩΤΟξΙΝΕΣ 855

A B

Κυτταρική microεmicroβράνη Κυτταρική microεmicroβράνη

B BA

A

AEFmdash2 EFmdash2

Πρωτεϊνοσύνθεση σε αναστολήΦυσιολογική πρωτεϊνοσύνθεση

Τοξίνη

Κλείδα

Αmicroινοξύ

Ριβόσωmicroα

(β)

t-RNA

(α)

EFmdash2

t-RNA

EFmdash2

Med

Ia T

uTo

rIal

M

edIa

Tu

TorI

al D

ipht

heri

aTo

xin

Εικόνα 2118 δράσητηςτοξίνηςτηςδιφθερίτιδαςτηνοποίαπαράγειτοCorynebacterium diphtheriae(α)υπόφυσιολογικέςσυνθήκεςοπαράγονταςεπι-μήκυνσης2(EF-2)συνδέεταιμετοριβόσωμακαιτοφέρνεισεεπαφήμεέναφορτισμένοtRNA(β)ητοξίνητηςδιφθερίτιδαςσυνδέεταιμετηνκυτταρικήμεμβράνηόπουδιασπάταιηυπομονάδααπουπροκύπτειαπότηδιάσπασηαυτήμεταφέρεταιστονενδοκυτταρικόχώροόπουκαταλύειτηνπροσθήκηρι-βοζυλιωμένουADPστονπαράγονταεπιμήκυνσης2(EF-2)οτροποποιημένοςπαράγονταςεπιμήκυνσης2δενμπορείπλέοννασυμμετάσχειστηνπροσθήκηαμινοξέωνστηναυξανόμενηπεπτιδικήαλυσίδαηδιαδικασίατηςπρωτεϊνοσύνθεσηςσταματάκαιεπέρχεταιθάνατοςτουκυττάρου

856Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

ισχυρές βιολογικές τοξίνες στη φύση Ένα χιλιοστογραμμά-ριο (mg) καθαρής αλλαντοτοξίνης αρκεί για να σκοτώσει πάνω από ένα εκατομμύριο ινδικά χοιρίδια Από τις επτά δι-αφορετικές αλλαντοτοξίνες που γνωρίζουμε δύο τουλάχι-στον κωδικεύονται από εξειδικευμένους λυσιγόνους βακτη-ριοφάγους του Clostridium botulinum Η κυριότερη τοξίνη είναι μια πρωτεΐνη με ΜΒ 150000 η οποία εύκολα σχηματί-ζει συμπλέγματα με άλλες μη τοξικές πρωτεΐνες του C bot-ulinum δημιουργώντας βιοενεργές τοξίνες με ΜΒ που αγγί-ζει το 106 Η τοξικότητά της οφείλεται στο ότι αυτή δεσμεύε-ται στις νευρομυϊκές συνάψεις (και συγκεκριμένα στις προ-συναπτικές μεμβράνες των απολήξεων των κινητικών νευ-ρώνων) όπου παρεμποδίζει την απελευθέρωση ακετυλοχο-λίνης Υπενθυμίζεται ότι η μετάδοση της νευρικής ώσης από τα νευρικά κύτταρα στα μυϊκά γίνεται μέσω της ακετυλοχο-λίνης η οποία δεσμεύεται σε ειδικούς υποδοχείς των μυϊκών κυττάρων Έτσι ένας μυς που έχει δηλητηριαστεί με αλλα-ντοτοξίνη αδυνατεί να προσλάβει το διεγερτικό σήμα (την ακετυλοχολίνη) άρα αδυνατεί να συσταλεί προκαλώντας γενικευμένη παράλυση (Εικόνα 2119)

Η τετανοτοξίνη είναι μια πρωτεΐνη με ΜΒ 150000 η οποία αποτελείται από συνδεδεμένα πολυπεπτίδια Α-Β Η τοξίνη μόλις έρθει σε επαφή με το νευρικό σύστημα μετα-φέρεται μέσω των κινητικών νευρώνων μέχρι τον νωτιαίο μυελό όπου συνδέεται εξειδικευμένα με γαγγλιοζιτικά λιπί-δια των αξονικών απολήξεων ορισμένων ανασταλτικών νευ-ρώνων του νωτιαίου μυελού Κατά τη φυσιολογική λειτουρ-

γία τους αυτοί οι διάμεσοι νευρώνες απελευθερώνουν κά-ποιον ανασταλτικό νευροδιαβιβαστή (συνήθως γλυκίνη) ο οποίος συνδέεται με ειδικούς υποδοχείς πάνω στη μεμβρά-νη του κινητικού νευρώνα και προκαλεί αποδιέγερση δη-λαδή άρση της διέγερσης του κινητικού νευρώνα Αυτός εί-ναι ο κυριότερος μηχανισμός για να σταματήσει η διέγερση ενός κινητικού νευρώνα και πρακτικά σημαίνει ότι η δρά-ση της γλυκίνης αναστέλλει την απελευθέρωση ακετυλοχο-λίνης στην τελική κινητική πλάκα και επομένως επιτρέπει τη χάλαση των μυών Η παρουσία όμως τετανοτοξίνης στον νωτιαίο μυελό εξουδετερώνει τη δράση των διάμεσων ανα-σταλτικών νευρώνων και επομένως διακόπτει την απελευθέ-ρωση και δράση της γλυκίνης επί των κινητικών νευρώνων Υπrsquo αυτές τις συνθήκες οι κινητικοί νευρώνες συνεχίζουν να παραμένουν σε κατάσταση διέγερσης εκφορτίζονται αστα-μάτητα και απελευθερώνουν συνεχώς ακετυλοχολίνη στη νευρομυϊκή σύναψη προκαλώντας συνεχείς και ανεξέλε-γκτες συστολές των αντίστοιχων μυών (Εικόνα 2120) Τε-λικό αποτέλεσμα είναι η σπαστική παράλυση δηλαδή μια κατάσταση κατά την οποία οι προσβεβλημένοι μύες βρίσκο-νται σε διαρκή συστολή Αν η προσβολή αφορά τους μυς του στόματος τότε ο παρατεταμένος σπασμός παραμορφώ-νει το στόμα προκαλώντας το φαινόμενο του τρισμού Αν η προσβολή συμβεί στους αναπνευστικούς μυς τότε μπορεί να επέλθει θάνατος από ασφυξία

Και οι δύο τοξίνες που μόλις εξετάσαμε εμποδίζουν την απελευθέρωση νευροδιαβιβαστών για τον έλεγχο των μυών

Φυσιολογικές συνθήκεςΗ ακετυλοχολίνη (A) προκαλείσυστολή των microυϊκών ινών

∆ιεγερτικό σήmicroααπό το κεντρικόνευρικό σύστηmicroα

Μυς

ΑλλαντίασηΗ αλλαντοτοξίνη εmicroποδίζει τηναπελευθέρωση της Α αναστέλλοντας έτσιτη microυϊκή συστολή

AA A

AAA

A AA

AAAAA

A

AA A

AA A

AA

A A

AAA

AAA AA

A AAA

A A A A A A A A AA A A A

(α) (β)

Εικόνα 2119 δράσητηςαλλαντοτοξίνηςηοποίαπαράγεταιαπότοClostridium botulinum (α)υπόφυσιολογικέςσυνθήκεςηδιέγερσηαπότοκεντρικόνευρικόσύστημακαταλήγειστηνευρομυϊκήσύναψηκαιέχειωςαποτέλεσματηναπελευθέρωσηακετυλοχολίνης(α)απότακυστίδιατωννευρικώναπολήξεωνστηντελικήκινητικήπλάκαΣτησυνέχειαηακετυλοχολίνησυνδέεταιμεειδικούςυποδοχείςστημεμβράνητουμυϊκούκυττάρουπροκαλώνταςσυστολήτουτελευταίου(β)ηαλλαντοτοξίνηδραστηντελικήκινητικήπλάκαπαρεμποδίζονταςτηναπελευθέρωσηακετυλοχολίνης(α)απότακυστίδιαlaquoκαταργώνταςraquoστηνπράξητηνευρικήδιέγερσηαποτέλεσματηςδράσηςαυτήςείναιημηαντιστρεπτήχάλασητουμυόςκαιτελικάημυϊκήπαράλυση(f

Τμήμα295)

Ωστόσο το τελικό αποτέλεσμα διαφέρει ανάλογα με το ποι-ος ακριβώς νευροδιαβιβαστής αναστέλλεται

2110 Έλεγχος εννοιών

Οι εξωτοξίνες τις οποίες παράγουν ορισμένοι μικροοργανισμοί εί-ναι οι ισχυρότερες βιολογικές τοξίνες που γνωρίζουμε Κάθε εξω-τοξίνη δρα σε εξειδικευμένα κύτταρα ή μόρια του ξενιστή επιφέ-ροντας βλάβες σε κάποια μείζονα (κυτταρική ή συστηματική) λει-τουργία του

Ποιες μείζονος σημασίας ιδιότητες είναι κοινές σε όλες τις εξωτοξίνες Σε όλες τις τοξίνες Α-Β

Είναι απαραίτητο να λάβει χώρα πολλαπλασιασμός των βακτη-ρίων και λοίμωξη προκειμένου να παραχθούν τοξίνες

2111 Εντεροτοξίνες

Οι εντεροτοξίνες είναι εξωτοξίνες που δρουν στο λεπτό έντερο και προκαλούν μαζική έκκριση υγρών στον εντερικό αυλό και κατά συνέπεια εμετό και διάρροια Εντεροτοξίνες

παράγουν πολλά βακτήρια όπως τα Staphylococcus aureus Clostridium perfringens και Bacillus cereus (που ευθύνονται συνήθως για τις τροφικές δηλητηριάσεις) αλλά και τα εντε-ροπαθογόνα Vibrio cholerae Escherichia coli και Salmonel-la enteritidis

Η τοξίνη της χολέρας

Η εντεροτοξίνη την οποία παράγει το Vibrio cholerae είναι ο αιτιολογικός παράγοντας της χολέρας και έχει μελετηθεί περισσότερο από οποιαδήποτε άλλη εντεροτοξίνη Η τοξί-νη της χολέρας ανήκει στις τοξίνες της κατηγορίας Α-Β (βλ Τμήμα 2110) και αποτελείται από μία υπομονάδα Α μορι-ακού βάρους 27200 και πέντε υπομονάδες Β καθεμιά από τις οποίες έχει ΜΒ 11600 (επομένως ολόκληρο το σύμπλεγ-μα της τοξίνης έχει ΜΒ 82200) Η υπομονάδα Β αποτελεί το τμήμα με το οποίο η τοξίνη δεσμεύεται εξειδικευμένα στον γαγγλιοζίτη GM1 που βρίσκεται στην κυτταροπλασματική μεμβράνη των κυττάρων του εντερικού επιθηλίου (Εικόνα 2121)Oslash ωστόσο η ίδια η υπομονάδα Β δεν προκαλεί κάποια μεταβολή στη διαπερατότητα της μεμβράνης Για την τοξι-κή δράση της τοξίνης της χολέρας υπεύθυνη είναι η υπομο-

AA

AA

A

AA A

AA

A AAA

AAA

A

AAA

A

AAAAAAAA

AAA

A

G

GGG

GGGGGGG

G

G

G G

G

G

G

GG G

G

GG

A A

A

A A

A

A

A

A

A AA A A A A A A A AA A A A

∆ιεγερτικά σήmicroατααπό το κεντρικόνευρικό σύστηmicroα

Ανασταλτικόςδιάmicroεσος νευρώνας

Αναστολή

Μυς

Φυσιολογικές συνθήκεςΗ γλυκίνη (G) που απελευθερώνεται από τουςανασταλτικούς διάmicroεσους νευρώνες σταmicroατάτην απελευθέρωση ακετυλοχολίνης (A)και επιφέρει χάλαση των microυών

ΤέτανοςΗ τετανοτοξίνη δεσmicroεύεται στουςανασταλτικούς διάmicroεσους νευρώνεςεmicroποδίζοντας την απελευθέρωση γλυκίνηςκαι τη χάλαση των microυών

(α) (β)

Τοξίνητουτετάνου

Εικόνα 2120 δράσητηςτετανοτοξίνηςτηνοποίαπαράγειτοClostridium tetani(α)υπόφυσιολογικέςσυνθήκεςηχάλασητωνμυώνοφείλεταιστηγλυ-κίνη(G)πουαπελευθερώνουνορισμένοιδιάμεσοιανασταλτικοίνευρώνεςηγλυκίνηαποδιεγείρειτουςκινητικούςνευρώνεςκάτιπουμετησειράτουση-μαίνειότιδιακόπτεταιηαπελευθέρωσηακετυλοχολίνης(α)στηνευρομυϊκήσύναψη(β)ητετανοτοξίνηδεσμεύεταισεδιάμεσουςανασταλτικούςνευρώνεςεμποδίζονταςτηναπελευθέρωσηγλυκίνηςαπότασυναπτικάκυστίδιαΈτσιδιακόπτεταιηροήανασταλτικώνσημάτωνπροςτουςκινητικούςνευρώνεςκαιηαπελευθέρωσηακετυλοχολίνηςστηνευρομυϊκήσύναψηείναισυνεχήςκαιαδιάκοπημεαποτέλεσμαναπροκαλείταιμηαντιστρεπτήσυστολήτωνμυώνκαισπαστικήπαράλυση(fΤμήμα278καιεικόνα2719)

2111 ΕΝΤΕΡΟΤΟξΙΝΕΣ 857

858Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

νάδα Α η οποία ενεργοποιεί το κυτταρικό ένζυμο αδενυλι-κή κυκλάση που με τη σειρά του μετατρέπει την τριφωσφο-ρική αδενοσίνη (ΑΤΡ) σε κυκλική μονοφωσφορική αδενοσί-νη (cAMP)

Όπως έχουμε ήδη δει στο Τμήμα 87 το κυκλικό ΑΜΡ είναι ένα ειδικό μόριο που συνδέει στα κύτταρα διάφο-ρους ρυθμιστικούς μηχανισμούς Στα θηλαστικά το κυκλι-κό ΑΜΡ συμμετέχει στον μηχανισμό δράσης αρκετών ορμο-

νών σε συναπτικές διαβιβάσεις του κεντρικού νευρικού συ-στήματος αλλά και στις φλεγμονώδεις και ανοσιακές αντι-δράσεις των ιστών συμπεριλαμβανομένων των αλλεργιών Όμως για να μπορέσει η υπομονάδα Α της τοξίνης της χολέ-ρας να ενεργοποιήσει την αδενυλική κυκλάση πρέπει πρώτα να ενεργοποιηθεί από ένα κυτταρικό ένζυμο που χρειάζεται NAD+ και ATP Κατά τη δράση της εντεροτοξίνης της χολέ-ρας τα αυξημένα επίπεδα κυκλικού ΑΜΡ προκαλούν ενερ-γητική έκκριση διττανθρακικών και ιόντων χλωρίου από τα επιθηλιακά κύτταρα προς τον εντερικό αυλό (Εικόνα 2121) Κατά την οξεία φάση της νόσου η απώλεια νερού στο λε-πτό έντερο υπερβαίνει τον ρυθμό απορρόφησής του στο πα-χύ έντερο με αποτέλεσμα τη μαζική καθαρή απώλεια νε-ρού Κατά κανόνα τα θύματα της χολέρας πεθαίνουν από ακραία αφυδάτωση Καλύτερη θεραπεία είναι η πρόσληψη από το στόμα μεγάλων ποσοτήτων από διαλύματα ηλεκτρο-λυτών προκειμένου να αναπληρωθούν τα απολεσθέντα υγρά και ιόντα

Η εντεροτοξίνη της χολέρας μπορεί να ενεργοποιήσει την αδενυλική κυκλάση σε μεγάλη ποικιλία κυττάρων και ιστών γιrsquo αυτό και οι παθολογικές εκδηλώσεις της τοξίνης αφορούν μάλλον την ειδική θέση όπου αυτή δεσμεύεται δη-λαδή τα κύτταρα του επιθηλίου του λεπτού εντέρου παρά την τοξική ενεργοποίηση της αδενυλικής κυκλάσης Πράγ-ματι η προσθήκη διαλύματος με απομονωμένες υπομονάδες Β (οι οποίες δεν διαθέτουν δραστικότητα αδενυλικής κυκλά-σης) στον αυλό του εντέρου μπορεί να εμποδίσει τη δράση της εντεροτοξίνης της χολέρας αρκεί να χορηγηθεί πριν την εκδήλωσή της Αυτό συμβαίνει διότι οι υπομονάδες Β κατα-λαμβάνουν τις ίδιες θέσεις δέσμευσης που χρησιμοποιούν και τα πλήρη μόρια (Α-Β) της τοξίνης στερώντας από τα τελευταία τη δυνατότητα δέσμευσης αλλά και δράσης κα-θώς μόνο τα πλήρη μόρια διαθέτουν δραστικότητα αδενυλι-κής κυκλάσης

Η εντεροτοξίνη της χολέρας κωδικεύεται από δύο γο-νίδια τα ctxA και ctxB Η έκφραση των εν λόγω γονιδίων ελέγχεται από έναν μηχανισμό θετικής ρύθμισης στον οποίο καθοριστικό ρόλο παίζει η πρωτεΐνη που κωδικεύει το γονί-διο toxR Το προϊόν του γονιδίου toxR είναι μια διαμεμβρα-νική πρωτεΐνη η οποία ελέγχει τόσο την παραγωγή της τοξί-νης όσο και άλλων σημαντικών παραγόντων μολυσματικό-

Εικόνα 2121 δράσητηςεντεροτοξίνηςτηςχολέρας(1)Φυσιολογικήδι-αδικασίακίνησηςτωνιόντωνστοέντεροκαιαποικισμόςτουεπιθηλίουαπότοVibrio choleraeακολουθούμενοςαπόδέσμευσητηςεντεροτοξίνηςμετουςγαγγλιοζίτεςGM1τωνκυττάρωντουξενιστή(2)ηδράσητηςτοξίνηςα-βέγκειταιστηνενσωμάτωσηστοκυτταρόπλασματωνξενιστικώνκυττάρωντηςυπομονάδαςαηοποίαενεργοποιείτηναδενυλικήκυκλάσηΤογεγονόςαυτόοδηγεί(3)στηδιακοπήτηςφυσιολογικήςροήςνa+προςταέσωκαι(4)στηναπώλειανερούπροςτοναυλόκαιτηνεμφάνισηδιάρροιαςηαντιμετώπισητηςχολέραςγίνεταιμεαναπλήρωσηιόντωνκαιενυδάτωσηηχρήσηαντιβι-οτικώνμπορείναπεριορίσειτηνανάπτυξητουV choleraeκαιναμειώσειτηδιάρκειατηςνόσουαλλάδενεπηρεάζεικαθόλουτηντοξίνηπουέχειήδηπαραχθεί

Κύτταρο GM1

Επιθήλιο

Τοξίνη του Vibrio cholerae

Κύτταρο του Vibrio cholerae

Ενεργοποίηση της επιθηλιακήςαδενυλικής κυκλάσης από τηντοξίνη της χολέρας

Τοξίνη τηςχολέρας

Αδενυλική κυκλάση

Αυλός

Αυλός

ATP κυκλικό AMP

Αίmicroα

Αίmicroα

Αίmicroα

Αυλός τουλεπτού εντέρου

Κύτταρο GM1Na+

Επιθηλιακά κύτταρα του εντέρου

Na+

Na+

Αναστολή microεταφοράς Na+ καθαρήροή Clndash προς τον αυλό

Clndash

Clndash

Μαζική microετακίνησηνερού προς τον αυλό

Φυσιολογική κίνηση ιόντων Na+ κινείται από τοναυλό προς το αίmicroαmiddot δεν υπάρχει καθαρή ροή Clndash

H2O

Αποικισmicroός καιπαραγωγή τοξινών

1

3

2

4

τητας του Vibrio cholerae (πχ πρωτεΐνες και τριχίδια της εξωτερικής μεμβράνης) που είναι απαραίτητοι για τον επι-τυχή αποικισμό του λεπτού εντέρου από το συγκεκριμένο εντεροπαθογόνο

Άλλες εντεροτοξίνες

Αρκετές εντεροτοξίνες που παράγονται από άλλα εντεροπα-θογόνα όπως είναι η Escherichia και η Salmonella δρουν παρόμοια με την τοξίνη της χολέρας Αυτό επιβεβαιώνεται από το ότι οι τοξίνες και των δύο βακτηρίων εξουδετερώνο-νται με τη χορήγηση αντισωμάτων κατά της εντεροτοξίνης της χολέρας γεγονός που υποδηλώνει ότι οι συγκεκριμένες τοξίνες έχουν παραπλήσια δομή Σε αυτό συνηγορεί και η ανάλυση της αλληλουχίας βάσεων στα γονίδια ctxA και ctxB τα οποία παρουσιάζουν ομολογία μεγαλύτερη του 75 με τα γονίδια που κωδικεύουν τη θερμοασταθή εντεροτοξίνη την οποία παράγουν τα εντεροπαθογόνα στελέχη της Escherich-ia και της Salmonella Ωστόσο υπάρχουν και εντεροτοξί-νες με διαφορετικό τρόπο δράσης τις οποίες παράγουν άλ-λα εντεροπαθογόνα των τροφίμων (Staphylococcus aureus Clostridium perfringens Bacillus cereus) Πχ η τοξίνη του Clostridium perfringens είναι μια κυτταροτοξίνη ενώ του Staphylococcus aureus μια υπεραντιγονική τοξίνη (Πίνακας 214) Τα υπεραντιγόνα έχουν έναν εντελώς διαφορετικό μη-χανισμό δράσηςOslash διεγείρουν μεγάλο αριθμό λεμφοκυττάρων προκαλώντας φλεγμονώδεις αντιδράσεις όχι μόνο τοπικά στο έντερο αλλά και διασυστηματικά σε όλο το σώμα (f Τμήμα 2214)

2111 Έλεγχος εννοιών

Οι εντεροτοξίνες είναι εξωτοξίνες που δρουν εξειδικευμένα στο λε-πτό έντερο προκαλώντας μεταβολές στη διαπερατότητα του εντε-ρικού επιθηλίου οι οποίες οδηγούν στην εμφάνιση διάρροιας Οι

εντεροτοξίνες διακρίνονται στις τοξίνες Α-Β στις κυτταροτοξίνες και στα υπεραντιγόνα

Ποια μείζονα χαρακτηριστικά είναι κοινά σε όλες τις εντεροτο-ξίνες Σε όλες τις εξωτοξίνες Α-Β

Πώς δρα η τοξίνη του Vibrio cholerae στο λεπτό έντερο Γιατί προκαλεί η τοξίνη αυτή μαζική απώλεια νερού

2112 Ενδοτοξίνες

Τα αρνητικά κατά Gram βακτήρια παράγουν λιποπολυσακ-χαρίτες για την εξωτερική στιβάδα του κυτταρικού τους τοι-χώματος (f Τμήμα 49) οι οποίοι σε πολλές περιπτώσεις είναι τοξικοί Οι πολυσακχαρίτες αυτοί ονομάζονται ενδο-τοξίνες διότι είναι σταθερά συνδεδεμένοι με το βακτηριακό κύτταρο και απελευθερώνονται σε μεγάλες ποσότητες μόνο αν συμβεί λύση του κυττάρου Οι ενδοτοξίνες έχουν μελε-τηθεί κυρίως στην περίπτωση των Escherichia Shigella και Salmonella Οι κυριότερες διαφορές μεταξύ εξωτοξινών και ενδοτοξινών παρατίθενται στον Πίνακα 215

Δομή και λειτουργία των ενδοτοξινών

Οι ενδοτοξίνες ασκούν ποικίλες επιδράσεις στη φυσιολο-γία Ο πυρετός είναι σχεδόν καθολικό σύμπτωμα της δρά-σης τους διότι οι τοξίνες αυτές διεγείρουν την απελευθέρω-ση ειδικών πρωτεϊνών από τα ξενιστικά κύτταρα οι οποίες ονομάζονται ενδογενή πυρετογόνα και επιδρούν στο θερμορ-ρυθμιστικό κέντρο του εγκεφάλου Επιπλέον οι ενδοτοξίνες προκαλούν διάρροια ταχεία μείωση του αριθμού των λεμ-φοκυττάρων και των αιμοπεταλίων και γενικευμένη φλεγ-μονή Μεγάλες ποσότητες ενδοτοξίνης μπορεί να επιφέρουν ακόμη και τον θάνατο κυρίως μέσω αιμορραγικής καταπλη-ξίας και ιστικής νέκρωσης Η τοξικότητα των ενδοτοξινών

2112 ΕΝΔΟΤΟξΙΝΕΣ 859

ΠΙΝΑΚΑΣ 215 Ιδιότητεςεξωτοξινώνκαιενδοτοξινών

Ιδιότητα Εξωτοξίνες Ενδοτοξίνες

Χημικέςιδιότητες πρωτεΐνεςπουεκκρίνονταιαπόορισμένα Σύμπλοκαλιποπολυσακχαριτών-λιποπρωτεϊνών(fεικόνα435) αρνητικάκατάGramβακτήριαενγένει ωςτμήματατηςεξωτερικήςμεμβράνηςτωναρνητικώνκατά θερμοασταθείς Gramβακτηρίωναπελευθερώνονταιμετηλύσητουκυττάρου πολύμεγάληθερμοσταθερότηταΤρόποςδράσης εξειδικευμένοςσυνήθωςδεσμεύονται μηειδικός σεειδικούςυποδοχείςήδομέςΣυμπτώματα είναικυτταροτοξίνεςεντεροτοξίνεςή πυρετόςδιάρροιαεμετός νευροτοξίνεςμεεξειδικευμένοτρόπο δράσηςσεκύτταραήιστούς Τοξικότητα Συχνάπολύμεγάληενίοτεθανατηφόρος μικρήσπάνιαθανατηφόροςανοσογονικότητα Ιδιαιτέρωςανοσοδιεγερτικέςδιεγείρουν Ήπιαανοσογόναηανοσοαπόκρισηείναι τηνπαραγωγήαντισωμάτων(αντιτοξινών) ανεπαρκήςγιατηνεξουδετέρωσητηςτοξίνηςδράσητοξοειδών ηαντιμετώπισητηςτοξίνηςμεφορμαλδεΰδη καμία καταστρέφειτηντοξικότητααλλάτα τοξοειδήπουπροκύπτουνεξακολουθούν ναέχουνανοσοδιεγερτικήδράσηπυρετογονία δενπροκαλούνπυρετόστονξενιστή πυρετογόνεςσυχνάπροκαλούνπυρετόστονξενιστή

860Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

πάντως είναι πολύ χαμηλότερη εκείνης των εξωτοξινών Στα ποντίκια επί παραδείγματι η ποσότητα ενδοτοξίνης που απαιτείται για να θανατωθεί το 50 ενός πληθυσμού πειρα-ματοζώων (δηλαδή η LD50) είναι κατά προσέγγιση 200-400 μg (μικρογραμμάρια) ανά άτομο ενώ η LD50 της αλλαντοτο-ξίνης είναι περίπου 25 pg (πικογραμμάρια) ανά άτομο δηλα-δή 10 εκατομμύρια φορές μικρότερη

Η γενική δομή των λιποπολυσακχαριτών (LPS) παρου-σιάζεται στην Εικόνα 435 Οι λιποπολυσακχαρίτες αποτε-λούνται από το λιπίδιο Α έναν κεντρικό πολυσακχαρίτη που περιέχει κετοδεοξυοκτονικό λίγα σάκχαρα με επτά άτομα άνθρακα (επτόζες) γλυκόζη γαλακτόζη Ν-ακετυλογλυκο-ζαμίνη και τον πολυσακχαρίτη Ο ένα ιδιαίτερα μεταβλητό πολυμερές που συνήθως περιέχει γαλακτόζη γλυκόζη ρα-μνόζη μαννόζη και ένα ή περισσότερα ασυνήθιστα διδεο-ξυ-σάκχαρα όπως αμπεκουόζη κολιτόζη παρατόζη ή τυβε-λόζη Τα σάκχαρα του πολυσακχαρίτη Ο σχηματίζουν αλυ-σίδες των τεσσάρων ή πέντε σακχάρων (συνήθως διακλαδι-σμένες) οι οποίες επαναλαμβάνονται αρκετές φορές για τον σχηματισμό του πλήρους μορίου (f Τμήμα 49) Το λιπί-διο Α αποτελείται από λιπαρά οξέα που συνδέονται με εστε-ρικούς δεσμούς στο μόριο της Ν-ακετυλογλυκοζαμίνης Συ-νηθέστερα τέτοια οξέα είναι το β-υδροξυμυριστικό το λαυ-ρικό (δαφνικό) το μυριστικό και το παλμιτικό (φοινικικό) Από τη μελέτη επιμέρους λιποπολυσακχαριτικών τμημάτων συνάγεται ότι το λιπίδιο ευθύνεται για την τοξικότητα και ο πολυσακχαρίτης για την υδατοδιαλυτότητα και την ανοσο-γονικότητα του συμπλόκου (f Τμήμα 223) Επίσης με-λέτες σε ζώα υποδεικνύουν ότι για τις in vivo τοξικές επι-δράσεις είναι απαραίτητο το λιπίδιο και ο πολυσακχαρίτης να συνυπάρχουν

Ανίχνευση ενδοτοξινών με τη μέθοδο Limulus

Επειδή οι ενδοτοξίνες έχουν πυρετογόνο δράση θα πρέπει τα διάφορα φάρμακα (πχ αντιβιοτικά ή σκευάσματα που χορηγούνται ενδοφλεβίως) να μην περιέχουν καθόλου εν-δοτοξίνες Για τον σκοπό αυτό έχει αναπτυχθεί μια ιδιαίτε-ρα ευαίσθητη μέθοδος ανίχνευσης ενδοτοξινών η οποία βα-σίζεται στη χρήση των αμοιβαδοκυττάρων Limulus polyphe-mus που παρασιτούν στις οπλές των αλόγων Η μέθοδος στη-ρίζεται στο γεγονός ότι οι ενδοτοξίνες προκαλούν εξειδικευ-μένα λύση αυτών των αμοιβαδοκυττάρων (Εικόνα 2122) Κατά τον εργαστηριακό έλεγχο αναμειγνύονται εκχυλίσμα-τα αμοιβαδοκύτταρων με το υπό έλεγχο διάλυμα Αν υπάρ-χει ενδοτοξίνη το εκχύλισμα των αμοιβαδοκυττάρων σχη-ματίζει πήγμα και καθιζάνει μεταβάλλοντας τη διαύγεια του διαλύματος Αυτή η αντίδραση μπορεί κατόπιν να ποσοτι-κοποιηθεί με τη χρήση φασματοφωτομέτρου Είναι εφικτή η εκτέλεση μετρήσιμης αντίδρασης με μόλις 10 pgml λιπο-πολυσακχαρίτη Η μέθοδος Limulus χρησιμοποιείται για την ανίχνευση απειροελάχιστων ποσοτήτων ενδοτοξίνης στους ορούς στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό στο πόσιμο νερό και σε όλα τα διαλύματα που χρησιμοποιούνται για την παρασκευή φαρμάκων και ενέσιμων σκευασμάτων

Επειδή η μέθοδος Limulus είναι πάρα πολύ ευαίσθητη χρειάζεται ιδιαίτερη προσοχή στην τήρηση μέτρων αποτρο-πής της μόλυνσης των εργαστηριακών οργάνων των διαλυ-μάτων και των αντιδραστηρίων από αρνητικά κατά Gram βακτήρια που υπάρχουν στο περιβάλλον του εργαστηρίου ή της κλινικής πχ στο απεσταγμένο νερό Ενδεχόμενη ανί-χνευση ενδοτοξινών με τη μέθοδο Limulus στο πλάσμα ή στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό συνιστά σοβαρή ένδειξη μόλυν-σης των συγκεκριμένων σωματικών υγρών με αρνητικά κα-τά Gram βακτήρια

2112 Έλεγχος εννοιών

Οι ενδοτοξίνες είναι λιποπολυσακχαρίτες προερχόμενοι από την εξωτερική στιβάδα των αρνητικών κατά Gram βακτηρίων Οι εν-δοτοξίνες απελευθερώνονται στο περιβάλλον με τη λύση του βα-κτηρικού κυττάρου προκαλώντας πυρετό και ορισμένες άλλες το-

(α)

(β)

A O

Tzi

anab

os a

nd R

D M

illha

mA

O T

zian

abos

and

R D

Mill

ham

Εικόνα 2122 μικροφωτογραφίεςαμοιβαδοκυττάρωνLimulus(α)Φυσι-ολογικάαμοιβαδοκύτταρα(β)αμοιβαδοκύτταραπουέχουνεκτεθείσεβα-κτηριακόλιποπολυσακχαρίτηηπαρουσίαλιποπολυσακχαρίτηπροκαλείαπο-κοκκίωσητωνκυττάρωνιδιότηταπουμπορείναχρησιμοποιηθείγιατηνανί-χνευσηλιποπολυσακχαριτώνσεκάποιουπόέλεγχοδιάλυμα

ξικές αντιδράσεις στον ξενιστή Κατά κανόνα οι ενδοτοξίνες είναι λιγότερο τοξικές από τις εξωτοξίνες

Γιατί δεν παράγουν ενδοτοξίνες τα θετικά κατά Gram βακτή-ρια

Γιατί είναι απαραίτητο να ελέγχονται τα διαλύματα των διαφό-ρων φαρμάκων ως προς την παρουσία ενδοτοξινών

ΙV ΓΕΝΙΚΟΙ ΜΗχΑΝΙΣΜΟΙ ΑΜΥΝΑΣ ΤΟΥ ξΕΝΙΣΤΗ

Οι εγγενείς laquoαμυντικοί μηχανισμοίraquo που είναι υπεύθυνοι για την καταστολή των παθογόνων μπορούν να χωριστούν σε δύο κατηγορίες στους μη ειδικούς ή γενικούς μηχανισμούς άμυνας που επιστρατεύονται έναντι μεγάλης ποικιλίας πα-θογόνων και στους ειδικούς αμυντικούς μηχανισμούς που χρησιμοποιούνται έναντι μεμονωμένων ειδών ή στελεχών παθογόνων Εδώ θα εξετάσουμε ορισμένους γενικούς αμυ-ντικούς μηχανισμούς που χρησιμοποιούνται για τον περιο-ρισμό των λοιμώξεων και τη διατήρηση της υγείας του ξε-νιστή ενώ στο επόμενο κεφάλαιο θα μελετήσουμε τους συ-γκεκριμένους μηχανισμούς άμυνας του ξενιστή έναντι μεμο-νωμένων παθογόνων δηλαδή την ανοσοαπόκριση

2113 Μη ειδική εγγενής αντίσταση στις

μολύνσεις

Η πρώτη γραμμή άμυνας του ξενιστή κατά των παθογόνων περιλαμβάνει μια σειρά φυσικών και χημικών φραγμών εγ-γενών στα περισσότερα ζώα οι οποίοι αντιδρούν με μη ει-δικό τρόπο στην εισβολή των παθογόνων Αυτοί οι γενικού χαρακτήρα μηχανισμοί εξουδετερώνουν όλα σχεδόν τα πα-θογόνα με τα οποία ερχόμαστε σε επαφή

Φυσική αντίσταση του ξενιστή

Η ικανότητα των παθογόνων να προκαλούν νόσο σε μεμο-νωμένα ζωικά είδη ποικίλλει σε πολύ μεγάλο βαθμό Για παράδειγμα η λύσσα εφόσον αρχίσει η εκδήλωση των συ-μπτωμάτων επιφέρει κατά κανόνα τον θάνατο σε οποιοδή-ποτε είδος θηλαστικού Βεβαίως ορισμένα είδη ζώων είναι πολύ πιο ευαίσθητα στη λύσσα από άλλα Τα ρακούν και τα κουνάβια πχ είναι εξαιρετικά ευαίσθητα στη μόλυνση από τον ιό της λύσσας σε αντίθεση με τα οπόσσουμ που σπανί-ως αρρωσταίνουν από την ασθένεια αυτή Ο άνθρακας μπο-ρεί να μολύνει πολλά είδη ζώων αλλά τα συμπτώματα που προκαλεί ποικίλλουν σημαντικά καθώς στον μεν άνθρω-πο εκδηλώνονται ως απλές φλύκταινες ενώ στις αγελάδες προκαλεί θανατηφόρο δηλητηρίαση του αίματος Αντίθετα ο πνευμονικός άνθρακας είναι θανατηφόρος για τον άνθρω-πο (f Τμήμα 2511) ενώ ιδιαίτερη σημασία έχει επίσης

το γεγονός ότι τα πουλιά είναι πλήρως ανθεκτικά στον άν-θρακα Επιπλέον οι ασθένειες των θερμόαιμων ζώων σπα-νίως μεταδίδονται στα ψυχρόαιμα (ποικιλόθερμα) ζώα και αντιστρόφως

Σε συγκεκριμένες συνθήκες συγγενικά είδη ή ακόμη και μέλη του ίδιου είδους ενδέχεται να παρουσιάζουν αρκε-τά διαφορετική ευαισθησία σε δεδομένο παθογόνο

Ηλικία στρες και δίαιτα

Η ηλικία είναι σημαντικός παράγοντας όσον αφορά την ευαι-σθησία έναντι μολυσματικών ασθενειών Τα λοιμώδη νοσή-ματα είναι πολύ πιο συχνά στα πολύ νεαρά και πολύ ηλικι-ωμένα άτομα Στα νεογέννητα πχ ο σχηματισμός της εντε-ρικής χλωρίδας γίνεται αρκετά γρήγορα αλλά η φυσιολογι-κή χλωρίδα του νεογέννητου δεν είναι ίδια με τη φυσιολο-γική χλωρίδα ενός ενήλικα Πριν τη δημιουργία της χλωρί-δας ενήλικα ιδιαίτερα τις πρώτες μέρες μετά τη γέννηση τα παθογόνα έχουν περισσότερες ευκαιρίες να εγκατασταθούν και να προκαλέσουν νόσο Έτσι η διάρροια που προκαλεί-ται από παθογονικά στελέχη της Escherichia coli (f Τμή-μα 297) ή του Pseudomonas aeruginosa εμφανίζεται πολύ συχνά σε νεογνά μικρότερα του ενός έτους Η νεογνική αλ-λαντίαση απαντά μόνο σε νεογνά πολύ μικρής ηλικίας επει-δή η φυσιολογική χλωρίδα που έχει δημιουργθεί στα μεγα-λύτερα παιδιά τα προφυλάσσει από εντερική λοίμωξη λόγω του Clostridium botulinum (f Τμήμα 295)

Σε άτομα μεγαλύτερα των 65 ετών τα λοιμώδη νοσήμα-τα εμφανίζονται πολύ συχνότερα απrsquo ότι σε νεότερους ενή-λικες Επί παραδείγματι οι ηλικιωμένοι είναι πολύ πιο ευ-αίσθητοι σε αναπνευστικές λοιμώξεις ιδιαίτερα στη γρίπ-πη (f Τμήμα 268) ίσως επειδή μειώνεται η αποτελεσμα-τικότητα της ανοσιακής τους απόκρισης στα παθογόνα του αναπνευστικού Επιπλέον διάφορες ανατομικές μεταβολές που συνοδεύουν το γήρας μπορεί να συμβάλλουν στην ανά-πτυξη λοιμώξεων Φερrsquo ειπείν η διόγκωση του προστάτη (συνηθισμένη πάθηση στους άνδρες άνω των 50 ετών) προ-καλεί συχνά μείωση της ροής των ούρων γεγονός που με τη σειρά του καθιστά ευκολότερο τον αποικισμό της ουροποιη-τικής οδού με παθογόνα (Εικόνα 2111) και αυξάνει τις σχε-τικές λοιμώξεις στους άνδρες μεγαλύτερης ηλικίας

Το στρες μπορεί να οδηγήσει σε προδιάθεση ενός ατό-μου που υπό φυσιολογικές συνθήκες θα ήταν υγιές στο να νοσήσει Σε σχετικές μελέτες με αρουραίους και ποντίκια η κόπωση η υπερπροσπάθεια η ελλειπής διατροφή η αφυδά-τωση και οι κλιματικές αλλαγές (όλα συνιστούν πηγές φυ-σιολογικού στρες) αυξάνουν όχι μόνο τον επιπολασμό αλλά και τη βαρύτητα των λοιμώξεων Επί παραδείγματι αρου-ραίοι που υποβάλλονται σε έντονη φυσική δραστηριότη-τα για μεγάλες χρονικές περιόδους εμφανίζουν μεγαλύτερη θνησιμότητα αν προσβληθούν από Salmonella σε σχέση με ζώα που αναπαύονται επαρκώς Επομένως οι ορμόνες που παράγονται υπό συνθήκες στρες επηρεάζουν το ανοσοποιη-τικό σύστημα και παίζουν κάποιο ρόλο στις σχετικές ασθέ-νειες Η ορμόνη κορτιζόνη πχ ένας ιδιαίτερα αποτελεσμα-

2113 ΜΗ ΕΙΔΙΚΗ ΕΓΓΕΝΗΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΣΤΙΣ ΜΟΛΥΝΣΕΙΣ 861

862Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

τικός αντιφλεγμονώδης παράγοντας παράγεται σε πολύ με-γαλύτερες ποσότητες κατά τη διάρκεια περιόδων στρες πα-ρά σε φυσιολογικές περιόδους Έτσι η καταστολή των φλεγ-μονωδών αντιδράσεων του οργανισμού στερεί το σώμα από έναν φυσιολογικό μηχανισμό άμυνας έναντι των λοιμώξεων (βλ Τμήμα 2114)

Η δίαιτα παίζει επίσης σημαντικό ρόλο στην αντίσταση του ξενιστή Η συσχέτιση μεταξύ πείνας και μολυσματικών ασθενειών είναι γνωστή εδώ και αιώνες Δίαιτες φτωχές σε πρωτεΐνη επηρεάζουν τη φυσιολογική χλωρίδα και προσφέ-ρουν μεγαλύτερες πιθανότητες ανάπτυξης σε διάφορα ευκαι-ριακά παθογόνα Για παράδειγμα ο αριθμός των κυττάρων Vibrio cholerae που απαιτούνται για να προκαλέσουν χολέ-ρα είναι πολύ μικρότερος όταν το προσβαλλόμενο άτομο υποσιτίζεται Επίσης ο αριθμός αυτός είναι πολύ μικρότε-ρος και όταν το V cholerae λαμβάνεται με την τροφή ίσως επειδή η τροφή εξουδετερώνει τα στομαχικά οξέα που υπό φυσιολογικές συνθήκες θα κατέστρεφαν το παθογόνο (f Τμήμα 285)

Σε ορισμένες περιπτώσεις η απουσία συγκεκριμένης ουσίας από τη διατροφή μπορεί να προστατεύσει από κάποια νόσο καθώς το αντίστοιχο παθογόνο στερείται τα απαραίτη-τα θρεπτικά υλικά Καλύτερο τέτοιο παράδειγμα είναι η επί-δραση της σακχαρόζης στην εμφάνιση της οδοντικής τερη-δόνας Όπως είδαμε στο Τμήμα 213 η απουσία σακχαρόζης από τη διατροφή (μαζί με τη σωστή στοματική υγιεινή) μπο-ρεί να εξαφανίσει την τερηδόνα καθώς χωρίς τη σακχαρό-ζη των τροφών τα ιδιαιτέρως τερηδονογόνα Streptococcus mutans και S sobrinus αδυνατούν να συνθέσουν τον κολ-λώδη πολυσακχαρίτη που είναι απαραίτητος για να παρα-μείνουν τα βακτηριακά κύτταρα κολλημένα στις επιφάνει-ες των δοντιών

Φυσικοί και χημικοί αμυντικοί μηχανισμοίΗ δομική ακεραιότητα των ιστικών επιφανειών συνιστά φραγμό στην είσοδο μικροοργανισμών Στο δέρμα και στις βλεννογόνους επιφάνειες τα δυνητικά παθογόνα πρέπει όχι μόνο να προσκολληθούν στην επιφάνεια του ιστού αλλά και να αναπτυχθούν σε αυτή τη θέση πριν μεταφερθούν σε κά-ποια άλλη περιοχή του σώματος Η ακεραιότητα μιας ιστι-κής επιφάνειας συνήθως αρκεί για την προστασία της από ενδεχόμενο μόνιμο αποικισμό από παθογόνα Ωστόσο μια τραυματισμένη ιστική επιφάνεια (πχ ένα γδάρσιμο στο δέρ-μα) αποικίζεται εύκολα και επιτρέπει την εισβολή μικροορ-γανισμών Η αντίσταση στον αποικισμό και στην εισβολή γίνεται αφrsquo ενός με ειδικές ουσίες που παράγει το αμυντικό σύστημα του ξενιστή και αφrsquo ετέρου με διάφορους μηχανι-σμούς ανατομικού χαρακτήρα που παρεμποδίζουν έναν πι-θανό αποικισμό Μια σύνοψη των σημαντικότερων ανατο-μικών μηχανισμών άμυνας του ανθρώπινου οργανισμού πα-ρουσιάζεται στην Εικόνα 2123

Το δέρμα συνιστά αποτελεσματικό εμπόδιο στη διείσδυ-ση μικροοργανισμών Οι σμηγματογόνοι αδένες του δέρμα-τος (Εικόνα 212) εκκρίνουν λιπαρά οξέα και γαλακτικό οξύ τα οποία μειώνουν το pH του δέρματος και αναστέλλουν τον αποικισμό από παθογόνα βακτήρια Όσοι μικροοργανι-σμοί εισπνέονται από τη μύτη ή το στόμα απομακρύνονται με τη δράση των βλεφαριδοφόρων επιθηλιακών κυττάρων των βλεννογόνων επιφανειών του ρινοφάρυγγα και της τρα-χείας Οι βλεφαρίδες ωθούν με τις κινήσεις τους τη βλέννη και τα παγιδευμένα σε αυτήν βακτήρια προς τα άνω μέχρι αυτή να ενσωματωθεί στις εκκρίσεις της στοματικής κοιλό-τητας και είτε να καταπωθεί (οπότε τα βακτήρια πεθαίνουν στο όξινο περιβάλλον του στομάχου) είτε να απομακρυνθεί με την απόχρεμψη Τα δυνητικά παθογόνα που εισέρχονται

Η λυσοζύmicroη στα δάκρυακαι σε άλλες εκκρίσεις διασπάτο κυτταρικό τοίχωmicroα τωνβακτηρίων

Αποmicroάκρυνση σωmicroατιδίων καιmicroικροοργανισmicroών microε την ταχείαδιέλευση αέρα πάνω από τα τριχίδια και τους κροσσούς τουρινοφάρυγγα

Η φυσιολογική χλωρίδαανταγωνίζεται τα παθογόνα

Η βλέννη και τα φαγοκύτταρα στους πνεύmicroονες αποτρέπουν τον αποικισmicroό

Η βλέννη και το κροσσωτό επιθήλιο στην τραχεία παγιδεύουνκαι ωθούν microικροοργανισmicroούςέξω από το σώmicroα

Το δέρmicroα είναι ένας φυσικόςφραγmicroός παράγει λιπαράοξέα microε αντιmicroικροβιακή δράση και η φυσιολογική χλωρίδα του εmicroποδίζει τοναποικισmicroό παθογόνων

Η ταχεία microεταβολή τουpH αναστέλλει τον πολλαπλασιασmicroό microικροβίων

Η περιοδική έκπλυση της ουροποιητικής οδού microε τα ούρα τηνπροφυλάσσει απότον αποικισmicroό

Η φυσιολογική χλωρίδαανταγωνίζεται τα παθογόνα

Η οξύτητα του περιβάλλοντος στο στοmicroάχι (pH 2) αναστέλλει τον πολλαπλασιασmicroό τωνmicroικροβίων

∆ιάφορες πρωτεΐνες του αίmicroατος αναστέλλουν τη microικροβιακή ανάπτυξη

Εικόνα 2123 Φυσικοίχημικοίκαιανατομικοίφραγμοίπροστασίαςέναντιτωνλοιμώξεων

στο στομάχι πρέπει να ανταπεξέλθουν αφrsquo ενός στην οξύτη-τα του στομάχου (που μπορεί να φθάσει και σε pH 2) και αφrsquo ετέρου στον ανταγωνισμό με τη διαρκώς αυξανόμενη μικρο-χλωρίδα του λεπτού (pH 5 περίπου) και του παχέος εντέρου (pH 6-7) Υπενθυμίζεται ότι στο παχύ έντερο ενός φυσιολο-γικού ενήλικα ο αριθμός των βακτηρίων προσεγγίζει το 1010 ανά γραμμάριο εντερικού περιεχομένου (βλ Τμήμα 214) Με όλους αυτούς τους αποτρεπτικούς μηχανισμούς γίνεται σαφές ότι η μόνιμη εγκατάσταση ενός νέου μικροοργανι-σμού είναι ιδιαίτερα δύσκολη

Οι νεφροί και η επιφάνεια των οφθαλμών λούονται συ-νεχώς με εκκρίσεις που περιέχουν λυσοζύμη ένζυμο το οποίο μειώνει δραστικά τους μικροβιακούς πληθυσμούς Βακτηρι-οκτόνες ουσίες υπάρχουν επίσης στα εξωκυτταρικά υγρά όπως στο πλάσμα του αίματος Οι β-λυσίνες επί παραδείγ-ματι είναι πρωτεΐνες του αίματος που έχουν την ιδιότητα να προσδένονται και να ανοίγουν ρήγματα στην κυτταρική μεμ-βράνη των βακτηρίων προκαλώντας εκροή του κυτταρο-πλάσματος άρα και λύση του βακτηριακού κυττάρου

Ιστική εξειδίκευση

Τα περισσότερα παθογόνα πρέπει αρχικά να προσκολληθούν και να αποικίσουν τη θέση που τους προσφέρεται Αν η θέ-ση αυτή δεν είναι συμβατή με τις διατροφικές και περιβαλ-λοντικές ανάγκες τους τότε είναι αδύνατο να πολλαπλασι-αστούν Επομένως αν το Clostridium tetani προσληφθεί με την τροφή δεν θα προκαλέσει τέτανο διότι πεθαίνει στο όξι-νο περιβάλλον του στομάχου Αν όμως εισχωρήσει σε μια βαθειά πληγή ενδέχεται να πολλαπλασιαστεί στις ανοξικές ζώνες που δημιουργούνται με την τοπική νέκρωση του ιστού και να αρχίσει την παραγωγή τετανοτοξίνης (βλ Τμήματα 2110 και 278) Αντίθετα τα εντεροβακτήρια όπως η Sal-monella και η Shigella δεν προκαλούν λοιμώξεις στις πλη-γές αλλά αποικίζουν επιτυχώς τον εντερικό σωλήνα Ορι-σμένες περιπτώσεις ιστικής εξειδίκευσης παρατίθενται στον Πίνακα 216

Ο καταβεβλημένος ξενιστής

Ο όρος καταβεβλημένος ξενιστής αφορά ξενιστές στους οποί-ους έχει αδρανοποιηθεί ένα ή περισσότερα τμήματα του ανο-

σοποιητικού τους συστήματος με συνέπεια να αυξάνονται σημαντικά οι πιθανότητες λοίμωξης

Πολλοί νοσοκομειακοί ασθενείς που πάσχουν από μη λοιμώδες νόσημα (πχ καρκίνο ή καρδιοπάθεια) προσβάλ-λονται σχετικά εύκολα από λοιμώξεις επειδή είναι καταβε-βλημένοι (f Τμήμα 257) Διάφορες συνήθεις νοσοκομει-ακές πράξεις όπως ο καθετηριασμός οι υποδόριες ενέσεις η λήψη εγκεφαλονωτιαίου υγρού οι βιοψίες και οι χειρουρ-γικές επεμβάσεις μπορούν ακούσια να εισαγάγουν μικροορ-γανισμούς στους ασθενείς Το προεγχειρητικό άγχος μπορεί επίσης να μειώσει τις αντιστάσεις του ασθενούς Τα διάφο-ρα αντιφλεγμονώδη φάρμακα που χορηγούνται για τον περι-ορισμό του πόνου και των οιδημάτων μειώνουν επίσης την ανοσιακή άμυνα του ξενιστή (βλ Τμήμα 2113) Στους ασθε-νείς που έχουν δεχθεί κάποιο μόσχευμα χορηγούνται ανοσο-κατασταλτικά φάρμακα τα οποία καταστέλλουν τον μηχα-νισμό απόρριψης του μοσχεύματος αλλά ταυτόχρονα μειώ-νουν την αμυντική ικανότητα του ασθενούς έναντι των λοι-μώξεων

Καταβεβλημένοι ξενιστές υπάρχουν και εκτός νοσο-κομείων Το κάπνισμα η υπέρμετρη κατανάλωση αλκοόλ η ενδοφλέβια λήψη ναρκωτικών ουσιών η έλλειψη ύπνου η ανεπαρκής διατροφή ή η λοίμωξη από κάποιον άλλο πα-ράγοντα αποτελούν συνθήκες που καταβάλλουν την άμυνα του ξενιστή έναντι των λοιμώξεων Επί παραδείγματι η μό-λυνση με τον ιό HIV (ιό της ανθρώπινης ανοσοανεπάρκειας) καθιστά τον ασθενή ευάλωτο σε πληθώρα μικροβιακών λοι-μώξεων κατά κανόνα ακίνδυνων για τα μη προσβεβλημένα άτομα Ο HIV προκαλεί το σύνδρομο της επίκτητης ανοσοα-νεπάρκειας (AIDS) επειδή καταστρέφει έναν τύπο κυττάρων του ανοσοποιητικού συστήματος τα λεμφοκύτταρα Τ-CD4 (f Τμήμα 227) που συμμετέχουν στην ανοσιακή απόκρι-ση του οργανισμού Εξαιτίας αυτής της βλάβης που προκα-λεί ο HIV στον ξενιστή οι ασθενείς με AIDS δεν διαθέτουν επαρκή άμυνα έναντι των λοιμώξεων και συχνά πεθαίνουν από κάποια λοίμωξη (f Τμήματα 256 και 2614)

Τέλος ένας ξενιστής μπορεί να είναι καταβεβλημένος εξαιτίας συγκεκριμένων γενετικών παραγόντων όπως πχ από διάφορες γενετικές ασθένειες που αναστέλλουν τη λει-τουργία ή καταστρέφουν ολόκληρα τμήματα του ανοσοποιη-τικού συστήματος Τα άτομα που υποφέρουν από τέτοιες πα-

2113 ΜΗ ΕΙΔΙΚΗ ΕΓΓΕΝΗΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΣΤΙΣ ΜΟΛΥΝΣΕΙΣ 863

ΠΙΝΑΚΑΣ 216 λοιμώξειςκαιιστικήεξειδίκευση

Νόσος Ιστός που μολύνεται Οργανισμός

αλλαντίαση Τελικήκινητικήπλάκα Clostridium botulinumαυτόματηαποβολή(βοοειδή) πλακούντας Brucella abortusΓονόρροια επιθήλιοτουουρογεννητικού Neisseria gonorrhoeaeδιφθερίτιδα επιθήλιοτουλάρυγγα Corynebacterum diphtheriaeελονοσία αίμα(ερυθροκύτταρα) είδηPlasmodiumπυελονεφρίτιδα μυελόςτωννεφρών είδηProteusΣύνδρομοεπίκτητηςανοσοανεπάρκειας(AIDS) βοηθητικάλεμφοκύτταραΤ Ιόςτηςανθρώπινηςανοσοανεπάρκειας(HIV)Τερηδόνα Στοματικόεπιθήλιο Streptococcus mutans S sobrinus S sanguisS mitisΤέτανος ανασταλτικοίδιάμεσοινευρώνες Clostridium tetani Χολέρα επιθήλιοτουλεπτούεντέρου Vibrio cholerae

864Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

θήσεις συνήθως πεθαίνουν σε νεαρή ηλικία όχι από την ίδια τη γενετική νόσο αλλά από κάποια μικροβιακή λοίμωξη

2113 Έλεγχος εννοιών

Ο αποικισμός ενός ξενιστή από παθογόνα παρεμποδίζεται από μη ειδικούς φραγμούς φυσικής ανατομικής και χημικής φύσεως Η κατάρρευση των μηχανισμών άμυνας οδηγεί σε καταβεβλημένους ξενιστές δηλαδή σε ασθενείς πιο ευάλωτους στις λοιμώξεις

Με ποιον τρόπο μπορούν το κάπνισμα και η δίαιτα να επηρεά-σουν την αντίσταση του ξενιστή σε κάποιο παθογόνο

Πώς θα μπορούσε μια προϋπάρχουσα λοίμωξη να καταβάλει έναν υγιή κατά τα άλλα ξενιστή

2114 Φλεγμονή και πυρετός

Φλεγμονή ονομάζεται η μη ειδική αντίδραση του οργανι-σμού σε διαφόρα επιβλαβή ερεθίσματα όπως είναι οι το-ξίνες και τα παθογόνα Χαρακτηριστικά της φλεγμονώδους αντίδρασης είναι η ερυθρότητα το οίδημα ο πόνος και η υψηλή θερμοκρασία που αναπτύσσεται τοπικά στο σημείο της λοίμωξης Στις ουσίες που παράγουν αυτό το αποτέλε-σμα ανήκει και μια ομάδα πρωτεϊνών που ονομάζονται κυ-τοκίνες (f Τμήμα 2310) ουσίες τις οποίες παράγουν τα λευκά αιμοσφαίρια ή λευκοκύτταρα (f Τμήμα 221) Τα λευκοκύτταρα συνδέονται επίσης με τις εξειδικευμένες αποκρίσεις του οργανισμού σε συγκεκριμένα παθογόνα τις οποίες θα εξετάσουμε στο Κεφάλαιο 22 Σπουδαιότερο απο-τέλεσμα μιας φλεγμονώδους αντίδρασης του οργανισμού εί-ναι ο άμεσος περιορισμός του παθογόνου κάτι που συνήθως επιτυγχάνεται με τον σχηματισμό ενός θρόμβου (δηλαδή ενός πλέγματος από ίνες) στο σημείο της φλεγμονής

Η φλεγμονή είναι ένας από τους σημαντικότερους και πιο διαδεδομένους αμυντικούς μηχανισμούς του ξενιστή έναντι των εισερχόμενων μικροοργανισμών Σε ορισμένες περιπτώσεις όμως η φλεγμονή μπορεί να αυξήσει την πα-θογονικότητα ενός μικροβίου Για παράδειγμα ορισμένοι μι-κροοργανισμοί επάγουν φλεγμονώδεις αντιδράσεις οι οποί-ες επειδή είναι υπερβολικά έντονες προξενούν σημαντικές βλάβες στους ιστούς δημιουργώντας laquoνεκρωμένεςraquo ζώνες πλούσιες σε θρεπτικά υλικά άρα και κατάλληλες για εγκα-τάσταση και πολλαπλασιασμό

Σε ορισμένες περιπτώσεις εκδηλώνεται μια ανεξέλεγκτη διασυστηματική φλεγμονή που ονομάζεται σηπτική κατα-πληξία (σοκ) η οποία οδηγεί σε ακόμη πιο γενικευμένα συ-μπτώματα όπως εντονότατο οίδημα και ανεξέλεγκτο πυρε-τό Η σηπτική καταπληξία είναι μια κατάσταση απειλητική για την ανθρώπινη ζωή που εμφανίζεται όταν οι λοιμώξεις και οι αντίστοιχες φλεγμονώδεις αντιδράσεις δεν περιορίζο-νται σε συγκεκριμένη θέση του σώματος αλλά διασπείρονται σε όλο το σώμα μέσω του κυκλοφορικού ή λεμφικού συστή-ματος (f Τμήμα 221)

Πυρετός

Το σώμα ενός υγιούς ατόμου διατηρεί αξιοθαύμαστα σταθε-ρή τη θερμοκρασία στο εσωτερικό του Σε μια μέση περίοδο 24 ωρών η θερμοκρασία του σώματος αυξομειώνεται σε ένα πολύ στενό εύρος τιμών που δεν υπερβαίνει τον 1ο-15οC Σε κάθε άτομο η μέση θερμοκρασία μπορεί να ποικίλλει ελα-φρά Ως laquoφυσιολογικήraquo θεωρείται μια μέση θερμοκρασία 37οC αλλά σε ορισμένα άτομα η φυσιολογική θερμοκρασία μπορεί να είναι 36οC ή 38οC Η θερμοκρασία του σώματος εξαρτάται πολύ από τη σωματική δραστηριότητα και μπορεί να φτάσει μέχρι και 4οC πάνω από το φυσιολογικό κατά τη διάρκεια έντονης σωματικής καταπόνησης και μέχρι 2οC κά-τω από το φυσιολογικό κατά τη διάρκεια του ύπνου

Πυρετός ονομάζεται η ανώμαλη αύξηση της θερμοκρα-σίας του σώματος Ο πυρετός προκαλείται ενίοτε και από μη λοιμώδη νοσήματα αλλά στις περισσότερες περιπτώσεις ευ-θύνεται κάποια λοίμωξη Το γεγονός ότι πολλές λοιμώξεις προκαλούν πυρετό οφείλεται σε ορισμένα πυρετογόνα προϊ-όντα των παθογόνων μικροοργανισμών Οι καλύτερα μελε-τημένοι πυρετογόνοι παράγοντες είναι οι ενδοτοξίνες των αρνητικών κατά Gram βακτηρίων (βλ Τμήμα 2112) Ωστό-σο υπάρχουν και οργανισμοί που προκαλούν πυρετό χωρίς να παράγουν ενδοτοξίνες Αυτοί οι οργανισμοί θανατώνο-νται από τα λευκοκύτταρα και καθώς συμβαίνει αυτό επά-γουν την απελευθέρωση λευκοκυτταρικών πρωτεϊνών που ονομάζονται ενδογενή πυρετογόνα (f Τμήμα 222) Ενίο-τε ο πυρετός ωφελεί τον ξενιστή Ο χαμηλός πυρετός επιτα-χύνει τις διαδικασίες της φαγοκυττάρωσης και της παραγω-γής αντισωμάτων Ωστόσο ο υψηλός πυρετός πχ 40οC ή και περισσότερο συνήθως λειτουργεί προς όφελος του πα-θογόνου διότι προκαλεί περαιτέρω καταστροφή των ιστών του ξενιστή

Οι πυρετοί των λοιμώξεων κατατάσσονται σε τρεις κα-τηγορίες (1) στον συνεχόμενο ή αδιάλειπτο πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώματος παραμένει αυξημένη καθrsquo όλο το 24ωρο και η διακύμανσή της γύρω από την αυ-ξημένη τιμή δεν υπερβαίνει τον 1οCOslash συνεχόμενος πυρετός εμφανίζεται στον τύφο (f Τμήμα 273) και στον τυφοει-δή πυρετό (f Τμήμα 288)Oslash (2) στον υφέσιμο πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώματος παραμένει αυξημένη καθrsquo όλο το 24ωρο αλλά παρουσιάζει διακυμάνσεις μεγαλύ-τερες του 1οCOslash αυτό το είδος πυρετού χαρακτηρίζει τις πυο-γενείς λοιμώξεις (f Τμήματα 262 και 269) και τη φυμα-τίωση (f Τμήμα 265)Oslash (3) στον διαλείποντα πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία είναι φυσιολογική ορισμένες περι-όδους της ημέρας αλλά κατά διαστήματα αυξάνεται πάνω από το φυσιολογικό Οι περισσότερες λοιμώξεις προκαλούν κάποια μορφή διαλείποντος πυρετού Ο διαλείπων πυρετός εμφανίζεται με πολύ χαρακτηριστικό τρόπο στην ελονοσία (f Τμήμα 275) η οποία οφείλεται σε λοίμωξη από πρω-τόζωο Ο υπόστροφος πυρετός που προκαλούν ορισμένα είδη του γένους Borrelia (f Τμήμα 273) είναι μια μορφή δια-λείποντος πυρετού κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώ-ματος παραμένει φυσιολογική για μεγάλο χρονικό διάστημα

αλλά διακόπτεται από εμπύρετες κρίσεις Ο υπόστροφος πυ-ρετός εμφανίζεται στις περιπτώσεις ατελούς ανάρρωσης από λοίμωξη και εκδηλώνεται περιοδικά κάθε φορά που ο λοιμώ-δης παράγοντας επανεγκαθίσταται

2114 Έλεγχος εννοιών

Η φλεγμονή και ο πυρετός αποτελούν γενικές αντιδράσεις του ορ-γανισμού σε επιβλαβή ερεθίσματα Οι αποκρίσεις του ξενιστή εί-

ναι σχεδιασμένες έτσι ώστε να απομονώνουν ταχύτατα και να κα-ταστρέφουν το παθογόνο αλλά μπορεί να προκαλέσουν περαιτέρω βλάβες στους ιστούς του ξενιστή

Περιγράψτε τα κυριότερα συμπτώματα της φλεγμονής Περιγράψτε τους τρεις τύπους πυρετού

νότητα εισβολής Ποιοι παράγοντες προσδίδουν τέτοιου είδους ικανότητες σε έναν μικροοργανισμό

9 Σε τι διαφέρουν μεταξύ τους οι τοξίνες Α-Β οι κυτταρο-τοξίνες και τα υπεραντιγόνα Δώστε ένα παράδειγμα από κάθε κατηγορία τοξινών Με ποιον τρόπο προκαλεί νόσο κάθε κατηγορία τοξίνης

10 Περιγράψτε τους μηχανισμούς δράσης της τετανοτοξί-νης και της αλλαντοτοξίνης Αναφορικά με τον μηχανι-σμό δράσης τους γιατί είναι τόσο επικίνδυνες οι εν λόγω τοξίνες

11 Περιγράψτε συνοπτικά τον μηχανισμό δράσης της εντε-ροτοξίνης της χολέρας Ποια είναι η κατάλληλη θερα-πεία για την ασθένεια αυτή και γιατί η χορήγηση αντιβι-οτικών δεν έχει κατά κανόνα αποτέλεσμα Περιγράψτε συνοπτικά τον μηχανισμό δράσης της εντεροτοξίνης του σταφυλόκοκκου Ποια είναι η κατάλληλη θεραπεία για την ασθένεια αυτή και γιατί η χορήγηση αντιβιοτικών δεν έχει κατά κανόνα αποτέλεσμα

12 Περιγράψτε τη δομή μιας τυπικής ενδοτοξίνης Με ποιον τρόπο προκαλεί η ενδοτοξίνη πυρετό Ποιοι μικροοργα-νισμοί παράγουν ενδοτοξίνες

13 Με ποιον τρόπο περιορίζουν τις βακτηριακές λοιμώξεις το pH και η θερμοκρασία Σε ποια σημεία πάνω ή μέσα στο σώμα μπορεί να είναι διαφορετικές οι τιμές της θερ-μοκρασίας και του pH από τις αντίστοιχες μέσες σωμα-τικές τιμές Ποιοι οργανισμοί θα μπορούσαν να ωφελού-νται από τις υφιστάμενες διαφορές στη θερμοκρασία και στο pH

14 Σε τι διαφέρουν ο συνεχόμενος ο υφέσιμος και ο διαλεί-πων πυρετός Αναφέρετε τουλάχιστον έναν λοιμώδη πα-ράγοντα για κάθε τύπο πυρετού Ποιος τύπος πυρετού εί-ναι συνηθέστερος στις λοιμώξεις

1 Σε τι διαφέρουν ένα παράσιτο από ένα παθογόνο Σε τι δι-αφέρει η λοίμωξη από τη νόσο

2 Ποια όργανα του ανθρώπινου σώματος αποικίζονται φυ-σιολογικά από μικροοργανισμούς Τι κοινό έχουν αυτά τα όργανα μεταξύ τους Ποια όργανα είναι εντελώς ελεύ-θερα από μικροοργανισμούς Τι κοινό έχουν αυτά τα όρ-γανα μεταξύ τους

3 Σε τι διαφέρουν οι μόνιμοι από τους περιστασιακούς πλη-θυσμούς μικροοργανισμών που αναπτύσσονται σε κά-ποια θέση του σώματος

4 Γιατί είναι καθοριστική η συμμετοχή των ειδών του γέ-νους Streptococcus στον σχηματισμό της τερηδόνας Γι-ατί είναι τα είδη αυτά ικανότερα στη δημιουργία τερηδό-νας από άλλους οργανισμούς

5 Με ποιον τρόπο επηρεάζει το pH τους οργανισμούς που αναπτύσσονται στα επιμέρους τμήματα του γαστρεντερι-κού σωλήνα Με ποιον τρόπο επηρεάζει η συγκέντρωση οξυγόνου τη σύσταση της μικροβιακής χλωρίδας στα δι-άφορα επιμέρους τμήματα του γαστρεντερικού σωλήνα

6 Περιγράψτε τη σχέση μεταξύ Lactobacillus acidophilus και γλυκογόνου στον κολπικό σωλήνα Γιατί είναι διαφο-ρετική η φυσιολογική χλωρίδα στον κόλπο μιας ενήλικης γυναίκας σε σχέση με εκείνην μιας πολύ νέας

7 Υποδείξτε σε τι διαφέρουν μεταξύ τους ο γλυκοκάλυκας η κάψα και η βλεννοστιβάδα Με ποιον τρόπο συνει-σφέρουν οι προαναφερθείσες δομές στη διαδικασία προ-σκόλλησης των βακτηρίων

8 Δώστε ένα παράδειγμα μικροοργανισμού του οποίου η παθογονικότητα οφείλεται στην ικανότητα παραγωγής τοξίνης Προσδιορίστε τη συγκεκριμένη τοξίνη και τον τρόπο δράσης της Δώστε ένα παράδειγμα μικροοργανι-σμού του οποίου η παθογονικότητα οφείλεται στην ικα-

Ερωτήσεις επανάληψης

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΕΠΑΝΑΛΗψΗΣ 865

866Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

θανές εξελικτικές πιέσεις που να προκαλούν αύξηση της μολυσματικότητας και της παθογονικότητας του Clos-tridium tetani Θα προσέδιδε επιλεκτικά πλεονεκτήματα σε αυτούς τους οργανισμούς μια ενδεχόμενη αύξηση της μολυσματικότητας Στον συλλογισμό σας βεβαιωθείτε ότι έχετε λάβει υπrsquo όψιν σας και το φυσικό ενδιαίτημα κάθε οργανισμού

9 Το ένζυμο πήξης του αίματος (coagulase) είναι ένας πα-ράγοντας μολυσματικότητας του Staphylococcus aure-us ο οποίος προκαλεί τον σχηματισμό θρόμβων στη θέ-ση ανάπτυξης του S aureus Η στρεπτοκινάση είναι ένας παράγοντας μολυσματικότητας του Staphylococcus pyo-genes που διασπά τους θρόμβους στη θέση ανάπτυξης του S pyogenes Υπάρχει κάποιος συνδυασμός αυτών των δύο αλληλοαναιρούμενων στρατηγικών που να αυ-ξάνει την παθογονικότητα

10 Τα είδη του γένους Salmonella παράγουν τουλάχιστον 10 διαφορετικά γονιδιακά προϊόντα τα οποία δρουν ως πα-ράγοντες μολυσματικότητας και αυξάνουν τη μολυσματι-κή δράση του παθογόνου Το Streptococcus pneumoniae ένα παθογόνο με κατά τεκμήριο μεγαλύτερη μολυσματι-κότητα (βλ Εικόνα 2115) χρησιμοποιεί μόνο έναν πα-ράγοντα μολυσματικότητας Ανατρέξτε στους κρίσιμους παράγοντες μολυσματικότητας για καθέναν από αυτούς τους δύο οργανισμούς και εξηγήστε γιατί είναι τόσο ση-μαντικός και αποτελεσματικός ένας συγκεκριμένος πα-ράγοντας του S pneumoniae Γιατί δεν χρησιμοποιούν όλα τα παθογόνα του ανθρώπου στρατηγικές μολυσματι-κότητας παρόμοιες με εκείνη του S pneumoniae

11 Τα εμβόλια κατά των εξωτοξινών πχ της τοξίνης της διφθερίτιδας και της τετανοτοξίνης χρησιμεύουν στην πρόληψη εκδήλωσης των αντίστοιχων νόσων (f Τμή-μα 2211) Γιατί δεν παρασκευάζονται εμβόλια και κατά των ενδοτοξινών

12 Αν και είναι σχετικά εύκολο να απομονωθούν μεταλλάγ-ματα μικροοργανισμών με ικανότητα παραγωγής ενδοτο-ξινών η απομόνωση μεταλλαγμάτων που δεν έχουν αυ-τή την ικανότητα είναι πολύ δυσκολότερη Με βάση όσα ξέρετε για τη δομή και τη λειτουργία αυτών των τοξινών εξηγήστε γιατί συμβαίνει αυτό

13 Τα εγκαύματα είναι από τις δυσκολότερες πληγές σε ότι αφορά τη θεραπεία τους καθώς μολύνονται εύκολα από ευκαιριακά συνήθως παθογόνα Εξηγήστε γιατί συμ-βαίνει αυτό με βάση τις γνώσεις σας για τους φυσικούς ανατομικούς και χημικούς μηχανισμούς που διαθέτει ο οργανισμός για την πρόληψη των λοιμώξεων

14 Πρέπει ο πυρετός να αντιμετωπίζεται θεραπευτικά σε κάθε περίπτωση Στην απάντησή σας λάβετε υπrsquo όψιν τη σημασία που έχουν οι φλεγμονώδεις αποκρίσεις του ξε-νιστή στον περιορισμό των λοιμώξεων

1 Με ποιον τρόπο αναστέλλει η βλέννη τον πολλαπλασι-ασμό των περισσότερων μικροοργανισμών Περιγράψ-τε πειράματα τα οποία καταδεικνύουν την προστατευτι-κή επίδραση της βλέννης έναντι του βακτηριακού αποι-κισμού

2 Οι βλεννογόνοι υμένες αποτελούν αποτελεσματικό φραγ-μό κατά του αποικισμού και της ανάπτυξης μικροοργανι-σμών Ωστόσο οι βλεννογόνοι του λάρυγγα και του φά-ρυγγα αποικίζονται από ποικίλους μικροοργανισμούς που μερικοί προκαλούν ενίοτε νόσο Εξηγήστε πώς μπο-ρεί υπό συγκεκριμένες συνθήκες να μετατραπεί σε παθο-γόνο ένας μικροοργανισμός που φυσιολογικά δεν είναι παθογόνος Περιγράψτε τουλάχιστον ένα σύνολο συνθη-κών που δυνητικά ευνοεί την παθογονικότητα

3 Ποια στάδια περιλαμβάνει ο σχηματισμός της οδοντικής πλάκας Περιγράψτε και αναλύστε τα πειράματα που κα-ταδεικνύουν ότι οδοντική πλάκα μπορεί να σχηματιστεί και σε απομιμήσεις οδοντικών επιφανειών και σχεδιάστε άλλα πειράματα σχετικά με τη χρήση βιολογικών μεθό-δων καταπολέμησης της πλάκας

4 Συμβάλλει η χρήση ενός αντιμικροβιακού σκευάσματος (οδοντόπαστα) στην πρόληψη της τερηδόνας Ποια εί-ναι τα πλεονεκτήματα ή τα μειονεκτήματα μιας τέτοιας στρατηγικής για την πρόληψη της τερηδόνας Πώς μπο-ρείτε να ελέγξετε εργαστηριακά την αποτελεσματικότη-τα αυτής της στρατηγικής

5 Η λήψη αντιβιοτικών μπορεί να μειώσει σημαντικά τον αριθμό των μικροοργανισμών της γαστρεντερικής οδού Ποια συμπτώματα σε επίπεδο φυσιολογίας μπορεί να προκαλέσει στον ξενιστή η μείωση της φυσιολογικής χλωρίδας Οι μακροχρόνιες θεραπείες με αντιβιοτικά συ-χνά συνοδεύονται από λοιμώξεις ευκαιριακών παθογό-νων πολλά από τα οποία είναι τα ίδια με αυτά που προ-καλούν ευκαιριακές λοιμώξεις σε άτομα με AIDS (f Τμήμα 2614) Ποια παθογόνα μπορεί να είναι αυτά Γι-ατί είναι ευάλωτα στα συγκεκριμένα παθογόνα όσα άτο-μα έχουν ακολουθήσει αντιβιοτική θεραπεία

6 Περιγράψτε σε τι διαφέρουν τα παθογόνα από τα μη πα-θογόνα στελέχη της Escherichia coli Συμπεριλάβετε στην επιχειρηματολογία σας δομικές και οικολογικές συ-νιστώσες

7 Αναφέρετε τρεις τουλάχιστον ξενιστικούς παράγοντες οι οποίοι περιορίζουν ή ευνοούν τον αποικισμό και την ανάπτυξη μικροοργανισμών σε δεδομένη θέση Συμπερι-λάβετε κάθε έναν από αυτούς τους παράγοντες σε in vi-tro πειράματα για τον έλεγχο της ισχύος των υποθέσεών σας

8 Προσδιορίστε πιθανές εξελικτικές πιέσεις που προκα-λούν αύξηση της μολυσματικότητας και της παθογονικό-τητας του Streptococcus pneumoniae Προσδιορίστε πι-

Ερωτήσεις εφαρμογής

Page 4: Ο Streptococcus mutans 21 - WordPress.com...838 Kεφάλαιο 21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ μικροοργανισμοί στα όργανα,

838Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

μικροοργανισμοί στα όργανα στο αίμα στη λέμφο ή στο νευρικό σύστημα Ενδεχόμενη παρουσία μικροοργανισμών στο σχετικά άσηπτο περιβάλλον αυτών των ιστών θα αποτε-λούσε ένδειξη σοβαρής λοίμωξης

Στον Πίνακα 211 παρατίθενται μερικοί από τους κυριό-τερους τύπους μικροοργανισμών που απαντούν φυσιολογικά στις επιφάνειες του σώματος Η επιφάνεια που εύλογα θεω-ρείται άμεσα εκτεθειμένη στο περιβάλλον είναι το δέρμα (2 m2) το οποίο φυσιολογικά φιλοξενεί αρκετά είδη μικροβί-ων Ωστόσο ακόμα μεγαλύτερη ποικιλία μικροβίων φιλοξε-νείται στους βλεννογόνους υμένες Αυτό εν μέρει οφείλεται στο προστατευμένο υγρό περιβάλλον των βλεννογόνων κα-θώς και στο τεράστιο συνολικό εμβαδόν των εν λόγω επιφα-νειών στο σώμα (400 m2) Επί παραδείγματι η εξειδικευμέ-νη λειτουργία ενός βλεννοπαραγωγικού οργάνου όπως είναι το λεπτό έντερο προϋποθέτει μια μεγάλη και εξειδικευμένη μεμβράνη μεταφοράς των θρεπτικών υλικών η οποία απο-τελεί ταυτόχρονα τόπο πολλαπλασιασμού μικροβίων Παρα-κάτω θα εξετάσουμε αναλυτικότερα τις φυσιολογικές αλ-ληλεπιδράσεις των μικροβίων με τμήματα του ανθρώπινου σώματος

211 Έλεγχος εννοιών

Το περιβάλλον του σώματος των ζώων ευνοεί την ανάπτυξη πολ-λών μικροοργανισμών οι περισσότεροι από τους οποίους δεν εί-ναι επιβλαβείς Όσοι μικροοργανισμοί αναπτύσσονται πάνω ή στο εσωτερικό του σώματος και προκαλούν βλάβες ονομάζονται πα-θογόνοι Η αρχική ανάπτυξη των παθογόνων λαμβάνει χώρα στην επιφάνεια του ξενιστή συνήθως σε κάποιον βλεννογόνο υμένα και μπορεί να προκαλέσει λοίμωξη (μόλυνση) και ασθένεια Η ικανό-τητα πρόκλησης νόσου επηρεάζεται από περίπλοκες αλληλεπιδρά-σεις μεταξύ ξενιστή και παθογόνου Οι λειτουργίες των παθογόνων περιορίζονται από τους αμυντικούς μηχανισμούς του ξενιστή

Σε τι διαφέρουν η λοίμωξη από την ασθένεια Γιατί είναι δυνατόν μια επιφάνεια του σώματος να είναι καταλ-

ληλότερη για την ανάπτυξη μικροβίων από κάποια άλλη

212 Φυσιολογική χλωρίδα του δέρματος

Κατά μέσον όρο η επιφάνεια του δέρματος ενός ενήλικα εί-ναι 2 m2 περίπου και μπορεί να διαφέρει σημαντικά από άτο-μο σε άτομο ως προς τη χημική σύσταση και την ενυδάτωση Στην Εικόνα 212 φαίνεται η ανατομία του δέρματος καθώς και οι περιοχές όπου αναπτύσσονται βακτήρια Η επιφάνεια του δέρματος (επιδερμίδα) δεν ευνοεί την ανάπτυξη μικρο-βίων επειδή υπόκειται σε περιοδική ξήρανση

Οι περισσότεροι μικροοργανισμοί σχετίζονται άμεσα ή έμμεσα με τους ιδρωτοποιούς αδένες Οι αποκρινείς αδένες εντοπίζονται κυρίως στις μασχάλες τις γενετήσιες περιοχές τις θηλές και στον ομφαλό Είναι ανενεργοί κατά την παιδι-κή ηλικία και αρχίζουν να αποκτούν πλήρη λειτουργικότη-τα από την εφηβεία και μετά Οι βακτηριακοί πληθυσμοί σε αυτές τις θερμές και υγρές περιοχές είναι αρκετά ανεπτυγμέ-νοι σε αντίθεση με τις λείες και ξηρές επιφάνειες των υπό-

Μικροβιακόκύτταρο

Επιθηλιακόκύτταρο

(α) (β) (γ)

Βλέννη

Εικόνα 211 αλληλεπίδρασηβακτηρίωνμεβλεννογόνουςυμένες(α)Χαλαρήσχέση(β)προσκόλληση(γ)διείσδυσησταεπιθηλιακάκύτταρακά-τωαπότηστιβάδατηςβλέννης

ΠΙΝΑΚΑΣ 211 αντιπροσωπευτικάγένημικροοργανισμών στηφυσιολογικήχλωρίδατουανθρώπου

Ανατομική θέση Οργανισμόςα

δέρμα Staphylococcus Corynebacterium Acinetobacter Pityrosporum (ζύμη) Propionibacterium MicrococcusΣτόμα Streptococcus Lactobacillus Fusobacterium Veillonella Corynebacterium Neisseria Actinomyces αναπνευστικήοδός Streptococcus Staphylococcus Corynebacterium Neisseria Γαστρεντερικήοδός Lactobacillus Streptococcus Bacteroides Bifidobacterium Eubacterium Peptococcus Peptostreptococcus Ruminococcus Clostridium Escherichia Klebsiella Proteus Enterococcus Staphylococcus ουρογεννητικήοδός Escherichia Klebsiella Proteus Neisseria Lactobacillus (στονκόλποενήλικωνγυναικών) Corynebacterium Staphylococcus Candida Provotella Clostridium Peptostreptococcus

αοκατάλογοςδενείναιπλήρηςκαιεπιπλέονδενυπάρχεισεκάθεάνθρωποτοσύνολοαυτώντωνοργανισμώνοιπερισσότεροιαπότουςπαραπάνωοργανισμούςμπορούνυπόπροϋποθέσειςνασυμμετάσχουνσενοσογόνεςδιεργασίες

Νεκρήστιβάδα

Τριχοθυλάκιο

Σmicroηγmicroατογόνοςαδένας

Πόρος

Αποκρινήςιδρωτοποιόςαδένας

Επιδερmicroίδα

∆ερmicroίδα

Υποδόριοςιστός

Τρίχα

Εικόνα 212 Τοδέρματουανθρώπουοιμικροοργανισμοίεγκαθίστα-νταισυνήθωςστουςιδρωτοποιούςαδένεςκαιστατριχοθυλάκια

λοιπων περιοχών του δέρματος Η μασχαλιαία οσμή οφείλε-ται στην παρουσία βακτηρίων στις εκκρίσεις των αποκρινών αδένων Όταν οι εκκρίσεις αυτές συλλεχθούν ασηπτικά τότε διαπιστώνεται ότι είναι άοσμες και ότι αποκτούν οσμή μόνο μετά την ανάπτυξη βακτηρίων Κάθε τριχοθυλάκιο περιβάλ-λεται από έναν σμηγματογόνο αδένα ο οποίος εκκρίνει ένα λιπαντικό υγρό Οι θύλακοι των τριχών αποτελούν ελκυστικό ενδιαίτημα για τους μικροοργανισμούς αυτών των ζωνών οι οποίοι διαβιούν στις περιοχές ακριβώς κάτω από την εξώτε-ρα στρώματα της επιδερμίδας Οι εκκρίσεις των δερματικών αδένων είναι πλούσιες σε βακτηριακές θρεπτικές ύλες κα-θώς περιέχουν ουρία αμινοξέα άλατα γαλακτικό οξύ και λι-πίδια Το pH των εκκρίσεων του ανθρώπου είναι σχεδόν πά-ντοτε όξινο και η μέση τιμή του κυμαίνεται μεταξύ 4 και 6

Η φυσιολογική χλωρίδα του δέρματος αποτελείται από προσωρινούς και μόνιμους πληθυσμούς μικροοργανισμών Το δέρμα τροφοδοτείται συνεχώς με προσωρινούς πληθυ-σμούς οι οποίοι στην πράξη αδυνατούν να πολλαπλασια-στούν και τελικά πεθαίνουν Αντίθετα οι μόνιμοι πληθυσμοί των μικροοργανισμών του δέρματος μπορούν όχι απλώς να επιβιώνουν αλλά και να πολλαπλασιάζονται Η φυσιολογική χλωρίδα του δέρματος αποτελείται κατά κύριο λόγο από με-ρικές ομάδες θετικών κατά Gram βακτηρίων (Πίνακας 211) Σε αυτές ανήκουν ορισμένα είδη του γένους Staphylococcus και μια ποικιλία αερόβιων και αναερόβιων κορυνoβακτη-ρίων Στην τελευταία ομάδα ανήκει το Propionibacterium acnes το οποίο ενίοτε συμμετέχει σε μια παθολογική κατά-σταση γνωστή ως ακμή Τα αρνητικά κατά Gram βακτήρια αποτελούν ένα μικρό κατά κανόνα τμήμα της φυσιολογικής χλωρίδας του δέρματος Η παρουσία τους οφείλεται εν μέρει στη μόλυνσή του με εντερικούς μικροοργανισμούς όπως εί-ναι η Escherichia coli μέσω αντικειμένων που έρχονται σε επαφή με κόπρανα Υπάρχουν όμως και ορισμένα αρνητι-κά κατά Gram βακτήρια μη εντερικής προελεύσεως όπως το Acinetobacter που ανιχνεύονται συχνά στη βακτηριακή χλωρίδα του δέρματος Γενικά πάντως τα αρνητικά κατά Gram βακτήρια σπανίως αναπτύσσονται στο δέρμα μάλλον διότι αδυνατούν να ανταγωνιστούν τους θετικούς κατά Gram οργανισμούς στις ξηρές συνθήκες που επικρατούν εκεί Συ-νήθως δεν υπάρχουν μεγάλοι αριθμοί ζυμομυκήτων στο δέρ-μα ή στους βλεννογόνους υμένες Αν όμως απουσιάζουν οι μηχανισμοί αντίστασης του ξενιστή (όπως συμβαίνει στο σύνδρομο επίκτητης ανοσοανεπάρκειας AIDSOslash f Τμήμα 2614) ή απουσιάζει η φυσιολογική μικροχλωρίδα του δέρ-ματος τότε είναι δυνατόν να αναπτυχθούν μύκητες (πχ ορι-σμένα είδη του γένους Candida) και μάλιστα σε βαθμό που να προκαλέσουν σοβαρές λοιμώξεις στη δερματική επιφά-νεια Ο λιπόφιλος ζυμομύκητας Pityrosporum ovalis αντίθε-τα βρίσκεται περιστασιακά στο τριχωτό μέρος του κρανίου

Μολονότι η μόνιμη μικροχλωρίδα παραμένει λίγο-πολύ σταθερή διάφοροι παράγοντες επηρεάζουν τη σύσταση και την πυκνότητα της φυσιολογικής χλωρίδας (1) Οι καιρικές συνθήκες μπορεί να προκαλέσουν αύξηση στη θερμοκρασία και την υγρασία του δέρματος με αποτέλεσμα να αυξηθεί η πυκνότητα της δερματικής μικροχλωρίδας (2) Η ηλικία παί-

ζει σημαντικό ρόλο καθώς τα μικρά παιδιά έχουν μεγαλύτε-ρη ποικιλία ειδών στη μικροχλωρίδα τους και σε σχέση με τους ενήλικες μεταφέρουν περισσότερα δυνητικώς παθογό-να αρνητικά κατά Gram βακτήρια (3) Η μόνιμη μικροχλω-ρίδα εξαρτάται από την προσωπική υγιεινή Άτομα που δεν φροντίζουν την προσωπική τους καθαριότητα έχουν υψηλό-τερη πυκνότητα μικροβιακών πληθυσμών στο δέρμα τους Οι οργανισμοί που δεν καταφέρνουν να επιβιώσουν στο δέρμα υποκύπτουν είτε εξαιτίας της χαμηλής υγρασίας είτε εξαιτίας του χαμηλού pH (το οποίο με τη σειρά του οφείλεται στην παρουσία υψηλών συγκεντρώσεων οργανικών οξέων)

212 Έλεγχος εννοιών

Το περιβάλλον του δέρματος είναι ξηρό και όξινο και δεν ευνο-εί την ανάπτυξη των περισσότερων μικροοργανισμών Ωστόσο οι υγρές ζώνες του δέρματος και κυρίως οι περιοχές γύρω από τους ιδρωτοποιούς αδένες αποικίζονται από θετικά κατά Gram βακτή-ρια και άλλα μέλη της φυσιολογικής χλωρίδας του δέρματος

Πόσο μεγάλη είναι η επιφάνεια του δέρματος του ανθρώπου Περιγράψτε τις ιδιότητες των μικροοργανισμών που αναπτύσ-

σονται καλά πάνω στο δέρμα

213 Φυσιολογική χλωρίδα της στοματικής

κοιλότητας

Η στοματική κοιλότητα είναι ένα από τα πιο περίπλοκα και ετερογενή μικροβιακά ενδιαιτήματα του σώματος Αν και το σάλιο αποτελεί πηγή θρεπτικών υλικών που φθάνει σε όλα τα σημεία της στοματικής κοιλότητας άρα θα μπορούσε θε-ωρητικά να θρέψει τα μικρόβια όπου κι αν βρίσκονται στο εσωτερικό της ωστόσο δεν είναι ιδιαίτερα καλό καλλιερ-γητικό μέσο επειδή περιέχει πολύ λίγα θρεπτικά συστατικά καθώς και ορισμένες αντιβακτηριακές ουσίες όπως τα ένζυ-μα λυσοζύμη και γαλακτοϋπεροξειδάση Η λυσοζύμη διασπά τους γλυκοζιτικούς δεσμούς των πεπτιδογλυκανών στο βα-κτηριακό κυτταρικό τοίχωμα εξασθενίζοντάς το και προκα-λώντας τελικά τη λύση του (f Τμήμα 48) Η γαλακτοϋ-περοξειδάση είναι ένα ένζυμο του σάλιου και του γάλακτος που θανατώνει τα βακτήρια μέσω μιας αντίδρασης από την οποία παράγεται μονήρες οξυγόνο (f Τμήματα 613 και 222) Παρά τη δράση των διαφόρων αντιμικροβιακών ουσι-ών η παρουσία υπολειμμάτων τροφής και βιολογικών υλι-κών από τα νεκρά επιθηλιακά κύτταρα καθιστά τη στοματι-κή κοιλότητα ενδιαίτημα ιδιάιτερα ευνοϊκό για τα μικρόβια

Τα δόντια και η οδοντική πλάκα

Τα δόντια αποτελούνται από ένα ανόργανο πλέγμα κρυστάλ-λων φωσφορικού ασβεστίου που ονομάζεται αδαμαντίνη εσωτερικά της οποίας βρίσκεται ο ζωντανός ιστός του δοντι-ού (η οδοντίνη και ο πολφόςOslash Εικόνα 213) Τα βακτήρια που ανιχνεύονται στη στοματική κοιλότητα κατά το πρώτο έτος

213 ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΚΗ χΛΩΡΙΔΑ ΤΗΣ ΣΤΟΜΑΤΙΚΗΣ ΚΟΙΛΟΤΗΤΑΣ 839

840Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

της ζωής (όταν δεν έχουν ακόμη βγει τα πρώτα δόντια) είναι συνήθως διάφορα αερανεκτικά αναερόβια όπως οι στρεπτό-κοκκοι και οι γαλακτοβάκιλλοι αλλά σε μικρούς αριθμούς υπάρχουν και αρκετά άλλα βακτήρια μεταξύ των οποίων και ορισμένα αερόβια Με την εμφάνιση των δοντιών παρα-τηρείται σημαντική διαφοροποίηση στην ισορροπία της μι-κροχλωρίδας η οποία εμπλουτίζεται με είδη ανερόβιων βα-κτηρίων προσαρμοσμένων να αναπτύσσονται στις οδοντικές επιφάνειες και τις αύλακες των ούλων

Ο βακτηριακός αποικισμός των οδοντικών επιφανειών οφείλεται στην προσκόλληση μεμονωμένων βακτηριακών κυττάρων τα οποία κατόπιν πολλαπλασιάζονται και σχη-ματίζουν μικροαποικίες Αμέσως μόλις καθαριστεί μια οδο-ντική επιφάνεια αρχίζει να σχηματίζεται ένα λεπτό οργανι-κό υμένιο πάχους μερικών μικρομέτρων λόγω της προσκόλ-λησης όξινων γλυκοπρωτεϊνών του σάλιου Αυτό το υμένιο αποτελεί ένα ευσταθές υπόστρωμα προσκόλλησης για τον αποικισμό και πολλαπλασιασμό βακτηριακών μικροαποικι-ών (Εικόνα 214) Ο αποικισμός του γλυκοπρωτεϊνικού υμε-νίου αποτελεί μια ιδιαίτερα εξειδικευμένη διαδικασία στην οποία συμμετέχουν λίγα μόνο είδη του γένους Streptococcus (κυρίως τα είδη S sanguis S sobrinus S mutans και S mi-tis) Ο ταχύς πολλαπλασιασμός αυτών των οργανισμών οδη-γεί στον σχηματισμό μιας παχιάς βακτηριακής στιβάδας που ονομάζεται οδοντική πλάκα (Εικόνες 215 και 216) Αν η πλάκα συνεχίσει να σχηματίζεται τότε αρχίζουν να ανα-πτύσσονται είδη του νηματοειδούς Fusobacterium Τα νημα-τοειδή βακτήρια ενσωματώνονται στο πλέγμα που σχηματί-ζουν οι στρεπτόκοκκοι και αρχίζουν να επεκτείνονται κάθετα

προς την οδοντική επιφάνεια διαμορφώνοντας μια διαρκώς παχύτερη βακτηριακή στιβάδα Σε συνδυασμό με τα νημα-τοειδή και τους στρεπτοκόκκους κάνουν επίσης την εμφάνι-σή τους θετικά κατά Gram ραβδόμορφα βακτήρια αρνητικοί κατά Gram κόκκοι αλλά και σπειροχαίτες πχ διάφορα είδη του γένους Borellia (fΤμήμα 1233) Σε πλάκες ιδιαίτερα αυξημένου πάχους είναι δυνατόν να υπερισχύουν διάφορα νηματοειδή αναερόβια είδη του γένους Actinomyces

Ίσως προκαλεί έκπληξη η αναερόβια φύση της στομα-τικής χλωρίδας αφού στο στόμα υπάρχει άφθονο διαθέσιμο οξυγόνο Η ανάπτυξη ανοξίας μάλλον οφείλεται στη δράση προαιρετικά αερόβιων βακτηρίων που αναπτύσσονται στην επιφάνεια του δοντιού καταναλώνοντας οργανικές ύλες Η διόγκωση της πλάκας δημιουργεί ένα πυκνό στρώμα που μειώνει τη διαθεσιμότητα οξυγόνου στην οδοντική επιφά-νεια σχηματίζοντας τελικά ένα ανοξικό μικροπεριβάλλον Έτσι οι μικροβιακοί πληθυσμοί της οδοντικής πλάκας ζουν σε ένα μικροπεριβάλλον που δημιουργούν και συντηρούν οι ίδιοι παρά τις μεγάλες διακυμάνσεις στο μακροπεριβάλλον της στοματικής κοιλότητας

Τερηδόνα

Καθώς συσσωρεύεται η οδοντική πλάκα και αρχίζουν να σχηματίζονται όξινα προϊόντα αρχίζει να εμφανίζεται και η τερηδόνα δηλαδή η αποσύνθεση των δοντιών Δηλαδή η αποσύνθεση των δοντιών είναι μια λοίμωξη που οφείλε-ται σε μικροοργανισμούς Όσες λείες επιφάνειες των δοντι-ών είναι εκτεθειμένες στην καθαρτήρια δράση της γλώσ-σας των παρειών του σάλιου της οδοντόβουρτσας ή της μασητικής απόξεσης είναι σχετικά ανθεκτικές στην τερη-δόνα Αντίθετα όσες οδοντικές επιφάνειες δεν υπόκεινται στην ευεργετική δράση των παραπάνω μηχανισμών όπως είναι οι περιοχές των μεσοδόντιων διαστημάτων ή κοντά στις αύλακες των ούλων όπου παγιδεύονται κατάλοιπα τρο-φών αποτελούν τις συνήθεις θέσεις εμφάνισης της τερηδό-νας Έτσι εξηγείται και η υψηλή ανθεκτικότητα των σκύλων στην τερηδόνα αφού το σχήμα των δοντιών τους αποτρέ-πει τη συγκράτηση τροφικών υπολειμμάτων Ένα διαιτολό-γιο πλούσιο σε σάκχαρα είναι ιδιαίτερα τερηδονογόνο διό-τι τα βακτήρια του γαλακτικού οξέος μετατρέπουν με ζύμω-ση τα σάκχαρα σε γαλακτικό οξύ το οποίο προκαλεί απα-σβέστωση της αδαμαντίνης (βλ Εικόνα 213) Μόλις αρχί-σει η αποικοδόμηση του σκληρού ιστού δηλαδή του στρώ-ματος της αδαμαντίνης αρχίζει και η πρωτεόλυσή του από διάφορα πρωτεολυτικά ένζυμα βακτηριακής προέλευσης Καθώς συνεχίζεται η αποικοδόμηση ολοένα και περισσό-τεροι μικροοργανισμοί διεισδύουν βαθύτερα στο στρώμα της αδαμαντίνηςOslash ωστόσο τα μεταγενέστερα στάδια αυτής της διαδικασίας μπορεί να εξελίσσονται πολύ αργά και είναι συνήθως ιδιαίτερα περίπλοκα Μεγάλη σημασία στην έκτα-ση της τερηδόνας έχει επίσης η δομή του ασβεστοποιημένου ιστού Η ενσωμάτωση φθορίου στο πλέγμα των κρυστάλλων φωσφορικού ασβεστίου καθιστά ανθεκτικότερο το πλέγμα στην απασβεστωτική δράση του γαλακτικού οξέος Η χρήση

Αδαmicroαντίνη

Οδοντίνη

Αύλακατων ούλων

Ούλο

Πολφός

Φατνιακό οστό

Περιοδοντικήmicroεmicroβράνη

Μυελόςτων οστών

Μύλη

Ρίζα

Εικόνα 213 εγκάρσιατομήδοντιούκαιτωνγύρωιστώνπουτοσυγκρα-τούνστοούλο

φθοριούχων ενώσεων στο πόσιμο νερό και στα σκευάσμα-τα οδοντικής φροντίδας λοιπόν αποσκοπεί στην προστασία από την οδοντική αποσύνθεση

Οι δύο οργανισμοί που κατά κύριο λόγο ενοχοποιούνται για την τερηδόνα είναι ο Streptococcus sobrinus και ο Strep-tococcus mutansOslash και οι δύο παράγουν γαλακτικό οξύ Ο S sobrinus έχει την ικανότητα να αποικίζει λείες οδοντικές επιφάνειες χάρη στην ιδιαίτερη συγγένειά του με τις γλυ-κοπρωτεΐνες του σάλιου (Εικόνα 216) και είναι μάλλον ο οργανισμός που εν πολλοίς συμβάλλει στην αποικοδόμηση των λείων επιφανειών Ο S mutans απαντά κυρίως στις αύ-λακες των ούλων και στις μικρές σχισμές των μεσοδόντιων διαστημάτωνOslash η ικανότητά του να προσκολλάται στις οδο-ντικές επιφάνειες οφείλεται στο γεγονός ότι παράγει μια πο-λυσακχαριτική δεξτράνη με ιδιαίτερα υψηλή ικανότητα προ-σκόλλησης (Εικόνα 217) Ο S mutans παράγει αυτή τη δεξ-

τράνη μόνο παρουσία σακχαρόζης (σουκρόζης) με τη βοή-θεια του ενζύμου δεξτρανοσακχαράση

Δεξτρανοσακχαράση

nΣακχαρόζη ⎯⎯⎯⎯⎯⎯rarr Δεξτράνη (nΓλυκόζη) + nΦρουκτόζη

Η σακχαρόζη δηλ η κοινή επιτραπέζια ζάχαρη που αποτελεί αναπόσπαστο τμήμα του διαιτολογίου των περισ-σότερων ανθρώπων στις ανεπτυγμένες χώρες είναι ιδιαίτε-ρα τερηδονογόνος ακριβώς επειδή συνιστά υπόστρωμα για τη δράση της δεξτρανοσακχαράσης

Η ευαισθησία στην τερηδόνα ποικίλλει σημαντικά από άτομο σε άτομο και επηρεάζεται από κληρονομικά χαρακτη-ριστικά καθώς και από το διατροφικό πρότυπο και άλλους εξωτερικούς παράγοντες Μελέτες σχετικά με την κατανο-μή των στοματικών στρεπτοκόκκων αποδεικνύουν την άμε-ση συσχέτιση που υφίσταται ανάμεσα στην έκταση της οδο-ντικής πλάκας και στην παρουσία του S mutans και σε μι-κρότερο βαθμό του S sobrinus Στις ΗΠΑ και στη Δυτική Ευρώπη για παράδειγμα το 80-90 του πληθυσμού έχουν αποικίες S mutans στα δόντια τους και η τερηδόνα έχει απο-κτήσει στις κοινωνίες αυτές χαρακτήρα πανδημίας Αντίθε-τα τα παιδιά στην Τανζανία όχι μόνο δεν έχουν τερηδόνα (πιθανότατα επειδή το διαιτολόγιό τους δεν περιέχει σχεδόν καθόλου σακχαρόζη) αλλά απουσιάζει εντελώς και το S mutans από την οδοντική πλάκα τους

Οι μικροοργανισμοί του στόματος είναι δυνατόν να προκαλέσουν και άλλου είδους λοιμώξεις Οι περιοχές κα-

(α)

(β)

T L

ieT

Lie

Εικόνα 214 μικροαποικίεςβακτηρίωνοιοποίεςαναπτύχθηκανσεπρό-πλασμαοδοντικήςεπιφάνειαςπουτοποθετήθηκεστοστόμαανθρώπουγιαέξιώρες(β)μεγέθυνσητουπαρασκευάσματοςπουφαίνεταιστο(α)πα-ρατηρήστετηνποικίλημορφολογίατωνπαρόντωνοργανισμώνκαιτηβλεν-νοστιβάδα(βέλη)ηοποίατουςσυγκρατείόλουςμαζί

213 ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΚΗ χΛΩΡΙΔΑ ΤΗΣ ΣΤΟΜΑΤΙΚΗΣ ΚΟΙΛΟΤΗΤΑΣ 841

Ηmicroέρα 1 1436 mm2

Ηmicroέρα 10 22522 mm2

Εικόνα 215 κατανομήτηςοδοντικήςπλάκας(κόκκινοχρώμα)όπωςαποκαλύπτεταιαπότηχρήσηειδικήςχρωστικήςσεδόντιαπουβουρτσίζο-νται(πάνω)καισεδόντιαπουδενβουρτσίζονται(κάτω)οιαριθμοί(σεmm2)υποδεικνύουντησυνολικήεπιφάνειαπουκαλύπτειηοδοντικήπλάκαπροσέξτεότιοιπεριοχέςστιςοποίεςαναπτύσσεταιηπλάκαβρίσκονταικατάπροτίμησηκοντάστηγραμμήτωνούλωνμεπρώτεςτιςπεριοχέςπουβρί-σκονταιακριβώςδίπλαστουςβλεννογόνουςυμένεςτωνούλων

842Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

τά μήκος των περιοδοντικών μεμβρανών ή κάτω ακριβώς από τις αύλακες των ούλων (περιοδοντικές θήκες) (Εικόνα 213) μπορεί να μολυνθούν από μεγάλη ποικιλία μικροορ-γανισμών και να προκληθεί φλεγμονή (ουλίτιδα) αλλά και σοβαρότερες ιστικές και οστεολυτικές ασθένειες του περιο-δοντίου Μερικά από τα γένη βακτηρίων που ευθύνονται για τις καταστάσεις αυτές είναι το ατρακτοειδές αναερόβιο Cap-nocytophaga και το αερόβιο Rothia

213 Έλεγχος εννοιών

Πάνω στις οδοντικές επιφάνειες είναι δυνατόν να αναπτυχθούν βα-κτήρια και να σχηματίσουν μια παχιά στιβάδα που ονομάζεται πλά-

κα Οι μικροοργανισμοί της οδοντικής πλάκας παράγουν ουσίες προσκόλλησης που ευνοούν τον περαιτέρω αποικισμό της Στην πλάκα οι μικροοργανισμοί παράγουν οξέα που τραυματίζουν την οδοντική επιφάνεια και προκαλούν την εμφάνιση τερηδόνας Τόσο στην εμφάνιση της τερηδόνας όσο και στις διάφορες ασθένειες του περιοδοντίου συμμετέχουν αρκετά είδη μικροοργανισμών

Με ποιον τρόπο εγκαθίστανται αναερόβιοι μικροοργανισμοί στο στόμα

Η τερηδόνα είναι λοίμωξη Στην απάντησή σας δώστε τουλά-χιστον μία αιτιολογία

214 Φυσιολογική χλωρίδα του

γαστρεντερικού σωλήνα

Η γενική ανατομία του γαστρεντερικού σωλήνα παρουσιά-ζεται στην Εικόνα 218 Ο γαστρεντερικός σωλήνας του αν-θρώπου ο τόπος όπου γίνεται η πέψη της τροφής αποτελεί-ται από τον στόμαχο το λεπτό έντερο και το παχύ έντερο Επειδή το pH των στομαχικών υγρών είναι πολύ χαμηλό πε-ρίπου 2 μπορούμε να θεωρήσουμε τον στόμαχο ως έναν χη-μικό φραγμό που εμποδίζει τα βακτήρια να εισέλθουν στον γαστρεντερικό σωλήνα Ο αριθμός των βακτηρίων στα πε-ριεχόμενα του στομάχου είναι γενικά πολύ χαμηλός επομέ-νως ο ανθρώπινος στόμαχος στερείται ουσιαστικά μικροβι-ακής χλωρίδας Υπάρχουν ωστόσο οργανισμοί όπως το He-licobacter pylori που μπορούν να αποικίσουν τα τοιχώμα-τα του στομάχου και να οδηγήσουν στην εμφάνιση έλκους (f Τμήμα 2610)

Ο εντερικός σωλήνας

Ο εντερικός σωλήνας αποτελείται από το λεπτό έντερο και το παχύ έντερο καθένα από τα οποία υποδιαιρείται περαιτέρω σε επιμέρους τμήματα

(α) (β)

C L

ai M

A L

istg

arte

n a

nd B

Ros

an

C L

ai M

A L

istg

arte

n a

nd B

Ros

an

Εικόνα 216 λεπτέςτομέςοδοντικήςπλάκαςόπωςφαίνονταιστοηλε-κτρονιακόμικροσκόπιοΣτηνκάτωπλευράκάθεφωτογραφίαςβρίσκεταιηβά-σητηςπλάκαςκαιστηνάνωτοτμήματηςπλάκαςπουείναιεκτεθειμένοστηστοματικήκοιλότητα(α)μικρήμεγέθυνσηοιοργανισμοίανήκουνκυρίωςσεδιάφοραείδηστρεπτοκόκκουΤακύτταρατουείδουςStreptococcus sobrinusέχουνιχνηθετηθείμεειδικέςμικροτεχνικέςαντισωμάτωνκαιεμφανίζονταιπιοσκουρόχρωμασεσχέσημεάλλακύτταρασχηματίζονταςδύοδιακριτέςαλυσίδες(βέλη)Τοσυνολικόπάχοςτηςπλάκαςστιςσυγκεκριμένεςτομέςείναι50μm(β)υψηλήμεγέθυνσηστηνοποίαφαίνεταιτοσκούροστρώματωνκυττάρωντουS sobrinus(βέλος)παρατηρήστετονεκτεταμένογλυκο-κάλυκαπουπεριβάλλειτακύτταρατουS sobrinus(βλΤμήμα216)

I L

She

chm

eist

er a

nd J

Boz

zola

Κύτταρα

Εικόνα 217 ΤερηδονογόναβακτήριαS sobrinusόπωςφαίνονταισεηλεκτρονιακόμικροσκόπιοσάρωσηςηιδιαίτερακολλώδηςδεξτράνηδιατη-ρείσυνδεδεμένατακύτταραταοποίασχηματίζουννημάτιακάθεκύτταροέχειδιάμετρο1μmπερίπου

Το λεπτό έντερο αποτελείται από δύο τμήματα το δωδε-καδάκτυλο και τον ειλεό που ενώνονται μεταξύ τους με τη νήστιδα Το δωδεκαδάκτυλο είναι το πρώτο τμήμα του εντέ-ρου μετά τον στόμαχο και το περιεχόμενό του είναι σχετι-κά όξινο με αποτέλεσμα να μοιάζει με τον στόμαχο σε ότι αφορά την απουσία μικροβιακής χλωρίδας Οδεύοντας από το δωδεκαδάκτυλο στον ειλεό το pH γίνεται σταδιακά λιγό-τερο όξινο και ο αριθμός των μικροβίων αυξάνεται Στον κα-τώτερο ειλεό βακτήρια απαντούν στον αυλό της εντερικής κοιλότητας αναμειγμένα με το πεπτικό υλικό και φθάνουν τα 105-107 κύτταρα ανά γραμμάριο υλικού

Ο ειλεός εκκενώνεται στο τυφλό την πρώτη μοίρα του παχέος εντέρου ενώ το υπόλοιπο τμήμα του παχέος εντέ-ρου συνιστά το κόλον Στο κόλον τα βακτήρια φθάνουν σε τεράστιους αριθμούς καθιστώντας το ουσιαστικά ένα εξειδικευμένο όργανο ζύμωσης Πολλά βακτήρια ζουν μέ-σα στον αυλό χρησιμοποιώντας μάλλον ως θρεπτικές ου-σίες κάποια από τα προϊόντα της πέψης των τροφών (Πίνα-κας 211) Μεταξύ αυτών υπάρχουν και προαιρετικώς αερό-βιοι οργανισμοί όπως η Escherichia coli αλλά σε μικρότε-ρους αριθμούς απrsquo ότι άλλα βακτήρια Γενικά ο συνολικός αριθμός των προαιρετικά αερόβιων μικροοργανισμών είναι μικρότερος του 107 ανά γραμμάριο εντερικού περιεχομένου Η δραστηριότητα των προαιρετικά αερόβιων καταναλώνει

τις όποιες διαθέσιμες ποσότητες οξυγόνου καθιστώντας το περιβάλλον του παχέος εντέρου αυστηρά αναερόβιο άρα και ευνοϊκό για την απρόσκοπτη ανάπτυξη μόνο υποχρεω-τικά αναερόβιων οργανισμών Πολλά από αυτά τα αναερό-βια είναι αρνητικά κατά Gram ραβδόμορφα βακτήρια επι-μήκη μικρού πάχους και με λεπτά άκρα (γιrsquo αυτό και ονο-μάζονται ατρακτοειδή) τα οποία προσκολλώνται με το ένα τους άκρο στις μικροσκοπικές αύλακες του εντερικού τοιχώ-ματος (Εικόνα 219) Στα υποχρεωτικώς αναερόβια ανήκουν επίσης διάφορα είδη Clostridium και Bacteroides Ο συνο-λικός αριθμός των υποχρεωτικά αναερόβιων είναι τεράστι-ος Δεν είναι σπάνια μεγέθη που φθάνουν τα 1010-1011 κύτ-ταρα ανά γραμμάριο εντερικού περιεχομένου ενώ τα διάφο-ρα είδη του γένους Bacteroides αποτελούν την πλειονότητα των υποχρεωτικά αναερόβιων του εντέρου Επιπλέον σχε-δόν πάντοτε εμφανίζεται σε σημαντικούς αριθμούς και το Enterococcus faecalis

Η σύσταση της εντερικής χλωρίδας στον άνθρωπο μπο-ρεί να εμφανίζει σημαντική ποιοτική διαφοροποίηση ανάλο-γα με το πρότυπο διατροφής Όσοι καταναλώνουν μεγάλες ποσότητες κρέατος εμφανίζουν σε σύγκριση με τους χορτο-φάγους υψηλότερες συγκεντρώσεις ειδών του γένους Bac-teroides και χαμηλότερες συγκεντρώσεις οξυγαλακτικών βακτηρίων ή κολοβακτηρίων Μια σύνοψη των μικροοργα-

Κύριες φυσιολογικές λειτουργίες

Έκκριση οξέος (HCI)Πέψη microακροmicroορίωνpH 2

Συνέχιση της πέψηςΑπορρόφηση microονοσακχαριτώναmicroινοξέων λιπαρών οξέων νερούpH 4ndash5

Απορρόφηση χολικών οξέωνβιταmicroίνης B12pH 7

Λεπτόέντερο

Παχύέντερο

Όργανο

Στόmicroαχος

∆ωδεκαδάκτυλο

Νήστιδα

Ειλεός

Κόλον

Οισοφάγος

Κυριότερα βακτήρια

ΕντερόκοκκοιΓαλακτοβάκιλλοι

ΕντεροβακτήριαEnterococcus faecalisBacteroidesBifidobacteriumEubacteriumPeptococcusPeptostreptococcusRuminococcusClostridiaLactobacilli

Πρωκτός

StreptococcusStaphylococcus

Εικόνα 218 ογαστρεντερικόςσωλήναςτουανθρώπουμετιςδιάφορεςλειτουργίεςτουκαιτηνκατανομήτωνμηπαθογόνωνμικροοργανισμώνπουσυ-νήθωςαπαντούνσεφυσιολογικά(υγιή)άτομα

214 ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΚΗ χΛΩΡΙΔΑ ΤΟΥ ΓΑΣΤΡΕΝΤΕΡΙΚΟΥ ΣΩΛΗΝΑ 843

844Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

νισμών που διαβιούν στον γαστρεντερικό σωλήνα υπάρχει στην Εικόνα 218

Η εντερική χλωρίδα ασκεί σημαντική επίδραση στις λει-τουργίες του ξενιστή καθώς διεκπεραιώνει μεγάλη ποικιλία μεταβολικών αντιδράσεων (Πίνακας 212) Σε αυτές ανήκει και η παραγωγή των βιταμινών Β12 και Κ Οι συγκεκριμένες ζωτικής σημασίας βιταμίνες δεν παράγονται από τον ίδιο τον ανθρώπινο οργανισμό αλλά απορροφώνται μέσω του εντέ-ρου όπου παράγονται από την τοπική μικροβιακή χλωρίδα Επίσης διάφορα στεροειδή που παράγονται από το ήπαρ και εκκρίνονται (υπό τη μορφή χολικών αλάτων) μέσω της χολη-δόχου κύστης στο λεπτό έντερο υφίστανται μεταβολές από τη μικροβιακή χλωρίδα του εντέρου Οι τροποποιημένες αυ-τές στεροειδείς ενώσεις απορροφώνται κατόπιν από το έντε-ρο Άλλα προϊόντα της δράσης των ζυμωτικών και των μεθα-νιογόνων μικροοργανισμών είναι τα εντερικά αέρια και διά-φορες οσμηρές ουσίες που παρατίθενται στον Πίνακα 212 Ο ακριβής τύπος και η ποσότητα όλων αυτών των προϊόντων του μεταβολισμού επηρεάζονται από τη σύσταση της εντερι-κής χλωρίδας και τη διατροφή

Κατά τη διέλευση της τροφής από τον γαστρεντερικό σωλήνα το εντερικό επιθήλιο απορροφά συνεχώς το νερό που υπάρχει στα πεπτόμενα υλικά με αποτέλεσμα αυτά να συμπυκνώνονται όλο και περισσότερο για να μετατραπούν τέλος σε κόπρανα Το ένα τρίτο περίπου του βάρους της ύλης των κοπράνων αποτελείται από βακτήρια Οι οργανισμοί που ζουν στον αυλό του παχέος εντέρου μετατοπίζονται δι-αρκώς από τη ροή της ύλης μέσα στο έντερο επομένως όσα βακτήρια χάνονται θα πρέπει να αντικατασταθούν από νέα

Έτσι το παχύ έντερο μοιάζει με έναν χημειοστάτη (f Τμήμα 67) Στον άνθρωπο ο χρόνος που απαιτείται για την πλήρη διέλευση της ύλης από τον γαστρεντερικό σωλήνα εί-ναι περίπου 24 ώρες ενώ ο ρυθμός ανάπτυξης βακτηρίων στον αυλό είναι μία με δύο διαιρέσεις την ημέρα

Η λήψη αντιβιοτικών από το στόμα αναστέλλει την ανάπτυξη όχι μόνο των παθογόνων μικροοργανισμών αλλά και της φυσιολογικής χλωρίδας Έτσι η συνεχής ροή των περιεχομένων του εντέρου οδηγεί προοδευτικά σε απώλεια των βακτηρίων που ήδη υπήρχαν και σε ουσιαστική απο-στείρωση του εντερικού σωλήνα Η απουσία της φυσιολογι-κής χλωρίδας μπορεί να επιτρέψει την εγκατάσταση ευκαι-ριακών μικροοργανισμών όπως είναι διάφορα είδη των γε-νών Staphylococcus και Proteus ανθεκτικά στο συγκεκριμέ-νο αντιβιοτικό καθώς και ο ζυμομύκητας Candida albicans Ενίοτε η εγκατάσταση αυτών των ευκαιριακών παθογόνων οδηγεί σε επιβλαβείς μεταβολές της πεπτικής λειτουργίας ή ακόμη και σε νόσο Κατά κανόνα όμως η διακοπή της αντιβιοτικής θεραπείας αποκαθιστά τη φυσιολογική χλωρί-δα αν και απαιτείται η παρέλευση υπολογίσιμου χρονικού διαστήματος

Εντερικά αέρια

Τα αέρια που παράγονται στο εσωτερικό του εντέρου προ-κύπτουν από τη δράση ζυμωτικών και μεθανιογόνων μικρο-οργανισμών Ορισμένες τροφές μπορούν να μεταβολιστούν από ζυμωτικά εντεροβακτήρια οδηγώντας στην παραγωγή υδρογόνου (Η2) και διοξειδίου του άνθρακα (CO2) Επίσης πάνω από το ένα τρίτο των υγιών ενηλίκων διαθέτουν στο έντερό τους μεθανιογόνα (f Τμήμα 134) τα οποία μετα-τρέπουν το Η2 και το CO2 (που παράγουν οι διάφοροι εντερι-κοί μικροοργανισμοί) σε μεθάνιο (CH4) Ένας φυσιολογικός ενήλικας εκπέμπει ημερησίως αρκετές εκατοντάδες ml αερί-ων από το έντερο αν και τα μισά περίπου από αυτά οφείλο-νται στο Ν2 του ατμοσφαιρικού αέρα που καταπίνει

214 Έλεγχος εννοιών

Το περιβάλλον στο εσωτερικό του στομάχου είναι πολύ όξινο και

(α) (β)

Dw

ayne

Sav

age

and

R V

H B

lum

ersh

ine

Dw

ayne

Sav

age

and

R V

H B

lum

ersh

ine

Εικόνα 219 μικροβιακέςκοινότητεςστοναυλότουειλεούενόςπο-ντικούόπωςφαίνονταιστοηλεκτρονιακόμικροσκόπιοσάρωσης(α)Γενικήάποψησεχαμηλήμεγέθυνσηπαρατηρήστεταεπιμήκηατρακτοειδήβακτή-ριαστηνεπιφάνειατουεντέρου(β)μεγαλύτερημεγέθυνσηδιακρίνονταινημάτιαπροσκολλημένασεμεμονωμένηεγκόλπωσητηςεντερικήςεπιφάνει-αςπροσέξτεότιηπροσκόλλησηγίνεταιμετημίαμόνοάκρητουνηματίουκάθεκύτταροέχειμήκος10-15μm

ΠΙΝΑΚΑΣ 212 βιοχημικήήμεταβολικήσυνεισφορά τωνμικροοργανισμώντου γαστρεντερικούσωλήνα

Σύνθεσηβιταμινών προϊόνταθειαμίνηριβοφλαβίνηπυριδοξίνη β12κπαραγωγήαερίων προϊόνταCO2CH4H2παραγωγήοσμής προϊόνταH2SNH3αμίνεςινδόλησκατόλη βουτυρικόοξύπαραγωγήοργανικών προϊόνταοξικόοξύπροπιονικόοξύβουτυρικό οξέων οξύαντιδράσειςγλυκοζιτάσης Ένζυμαβ-γλυκουρονιδάσηβ-γαλακτοζιτάση β-γλυκοζιτάσηα-γλυκοζιτάσηα-γαλακτοζιτάσημεταβολισμόςστεροειδών διαδικασίαεστεροποίησηαφυδροξυλίωση (χολικάοξέα) οξείδωσηαναγωγήαντιστροφή

συνιστά φραγμό για την ανάπτυξη των περισσότερων βακτηρίων Το περιβάλλον στον εντερικό σωλήνα είναι ελαφρώς όξινο έως ου-δέτερο και επιτρέπει την ανάπτυξη διαφοροποιημένου πληθυσμού μικροοργανισμών σε μεγάλη ποικιλία διατροφικών και περιβαλ-λοντικών συνθηκών

Γιατί ενδέχεται το λεπτό έντερο να ευνοεί περισσότερο από το παχύ την ανάπτυξη προαιρετικά αναερόβιων μικροοργανι-σμών

Υποδείξτε ορισμένες ζωτικές ενώσεις τις οποίες παράγουν οι εντερικοί μικροοργανισμοί Τι θα συνέβαινε αν η χρήση αντι-βιοτικών κατέστρεφε εντελώς αυτούς τους μικροοργανισμούς από το σώμα

215 Φυσιολογική χλωρίδα άλλων περιοχών

του σώματος

Κάθε βλεννογόνος υμένας του σώματος στηρίζει την ανά-πτυξη εξειδικευμένων ομάδων μικροοργανισμών Οι μι-κροοργανισμοί αυτοί όχι μόνο αποτελούν φυσιολογικό τμή-μα του τοπικού περιβάλλοντος αλλά είναι και απαραίτη-τοι για την ομαλή λειτουργία του συγκεκριμένου ιστού Σε πολλές περιπτώσεις δυνητικά παθογόνοι μικροοργανισμοί αδυνατούν να αποικίσουν τους βλεννογόνους υμένες ακρι-βώς επειδή διαβιώνει εκεί ο φυσιολογικός μόνιμος πληθυ-σμός μικροοργανισμών Εδώ θα εξετάσουμε δύο παραδείγ-ματα τέτοιων βλεννογόνων μαζί με τους μόνιμους μικροορ-γανισμούς τους

Αναπνευστική οδός

Η ανατομία της αναπνευστικής οδού παρουσιάζεται στην Ει-κόνα 2110 (f Τμήμα 262) Στην ανώτερη αναπνευστι-κή οδό (ρινοφάρυγγας στοματική κοιλότητα και λάρυγγας) οι μικροοργανισμοί ζουν κυρίως στις περιοχές που υγραί-νονται από τις εκκρίσεις των βλεννογόνων Τα βακτήρια ει-σέρχονται στο ανώτερο τμήμα της αναπνευστικής οδού μέ-σω του εισπνεόμενου αέρα αλλά τα περισσότερα από αυτά παγιδεύονται στις ρινικές διόδους και απομακρύνονται με τις ρινικές εκκρίσεις Οι οργανισμοί που ανιχνεύονται μόνιμα σε αυτό το τμήμα της αναπνευστικής οδού είναι σταφυλό-κοκκοι στρεπτόκοκκοι διφθεροειδείς βάκιλλοι και αρνητι-κοί κατά Gram κόκκοι Δυνητικώς επιβλαβή βακτήρια όπως το Staphylococcus aureus και το Streptococcus pneumoniae απαντούν συχνά στη φυσιολογική χλωρίδα του ρινοφάρυγ-γα των υγιών ενηλίκων (Πίνακας 211) Αυτά τα άτομα εί-ναι φορείς των παθογόνων χωρίς ωστόσο να νοσούν ίσως επειδή οι άλλοι μόνιμοι μικροοργανισμοί τα ανταγωνίζονται επιτυχώς ως προς τις θρεπτικές ουσίες άρα περιορίζουν την ανάπτυξή τους Ιδιαιτέρως ενεργό στις επιφάνειες των βλεν-νογόνων είναι και το τοπικό ανοσοποιητικό σύστημα του ορ-γανισμού (f Τμήμα 228) που επίσης μπορεί να αναστεί-λει την ανάπτυξη των παθογόνων

Στην κατώτερη αναπνευστική οδό (τραχεία βρόγχοι και πνεύμονες) ουσιαστικά δεν υπάρχουν μικρόβια παρά τον μεγάλο αριθμό μικροοργανισμών που μπορούν θεωρη-τικά να φθάσουν εκεί με την αναπνοή Όσα σωματίδια σκό-νης είναι σχετικά ευμεγέθη απομακρύνονται ήδη στο ανώ-τερο τμήμα της αναπνευστικής οδού Καθώς ο αέρας περ-νά στο κατώτερο τμήμα της η ταχύτητα ροής μειώνεται ση-μαντικά με αποτέλεσμα οι διάφοροι μικροοργανισμοί και τα μικρότερα σωματίδια να επικάθονται στα τοιχώματα Σε όλο το μήκος της αναπνευστικής οδού τα τοιχώματα καλύ-πτονται από τριχωτό επιθήλιο στο οποίο τα τριχίδια κατευ-θύνονται προς τα πάνω ωθώντας τα παγιδευμένα βακτήρια και τα σωματίδια ύλης προς τα ανώτερα τμήματα της ανα-πνευστικής οδού απrsquo όπου αποβάλλονται κυρίως με το σά-λιο και τις ρινικές εκκρίσεις Μόνο τα σωματίδια με διάμε-τρο μικρότερη των 10 μm μπορούν να φτάσουν μέχρι τους πνεύμονες

Ουρογεννητική οδός

Τα κυριότερα ανατομικά χαρακτηριστικά της ανδρικής και γυναικείας ουρογεννητικής οδού παρουσιάζονται στην Ει-κόνα 2111α Η ουροδόχος κύστη τόσο στον άνδρα όσο και στη γυναίκα είναι συνήθως αποστειρωμένη αλλά τα επιθη-λιακά κύτταρα που καλύπτουν εσωτερικά την ουρήθρα αποι-κίζονται από προαιρετικά αερόβιους μικροοργανισμούς (αρ-νητικά κατά Gram ραβδία και κόκκουςOslash βλ Πίνακα 211) Αυτοί οι οργανισμοί στους οποίους συμπεριλαμβάνονται οι Escherichia coli Proteus mirabilis και άλλοι μπορούν σε συγκεκριμένες συνθήκες να μετατραπούν σε περιστασιακά παθογόνα Υπό φυσιολογικές συνθήκες οι εν λόγω οργανι-σμοί υπάρχουν στο σώμα ή στο τοπικό περιβάλλον αλλά δεν

215 ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΚΗ χΛΩΡΙΔΑ ΑΛΛΩΝ ΠΕΡΙΟχΩΝ ΤΟΥ ΣΩΜΑΤΟΣ 845

Ρινοφάρυγγας

Στοmicroατική κοιλότητα

Λάρυγγας

Τραχεία

Πνεύmicroονες

Ανώτερηαναπνευστική

οδός

Κατώτερηαναπνευστική

οδός

Εικόνα 2110 ηαναπνευστικήοδόςΣτοανώτεροτμήματηςαναπνευστι-κήςοδούεγκαθίστανταιμεγάληποικιλίακαιαυξημένοιπληθυσμοίμικροοργα-νισμώναντίθεταστοκατώτεροτμήματηςαναπνευστικήςοδούζουνσχετικάλίγαμικρόβιαεκτόςανβρίσκεταισεεξέλιξηκάποιαενεργόςλοίμωξη(fεικόνα262)

846Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

είναι παθογόνοι Ωστόσο οι διάφορες μεταβολές που επέρ-χονται στο σώμα πχ αλλαγές στο τοπικό pH επιτρέπουν στους οργανισμούς να πολλαπλασιαστούν και να γίνουν πα-θογόνοι προκαλώντας συχνά μόλυνση της ουρήθρας ιδιαί-τερα στις γυναίκες

Ο κόλπος της ενήλικης γυναίκας είναι εν γένει ελαφρά όξινος και περιέχει σημαντικές ποσότητες γλυκογόνου Το Lactobacillus acidophilus ένας από τους μόνιμους οργα-νισμούς του κόλπου παράγει γαλακτικό οξύ από τη ζύμω-ση του γλυκογόνου με αποτέλεσμα την πτώση του pH του κόλπου (Εικόνα 2111) (f Τμήμα 1219) Μπορεί όμως να υπάρχουν και άλλοι οργανισμοί πχ ζυμομύκητες (είδη των γενών Torulopsis και Candida) στρεπτόκοκκοι και E coli Πριν την εφηβεία ο γυναικείος κόλπος είναι αλκαλι-κός και δεν παράγει γλυκογόνο οπότε απουσιάζει το L ac-idophilus και η χλωρίδα αποτελείται κυρίως από σταφυλό-κοκκους στρεπτόκοκκους διφθεροειδή και E coli Μετά την εμμηνόπαυση το γλυκογόνο εξαφανίζεται το pH ανε-βαίνει και η χλωρίδα προσεγγίζει και πάλι την προεφηβική της σύσταση

215 Έλεγχος εννοιών

Η φυσιολογική παρουσία ενός πληθυσμού μη παθογόνων μικρο-οργανισμών στην αναπνευστική και στην ουρογεννητική οδό εί-ναι ζωτική για τη φυσιολογική λειτουργία των οργάνων και συχνά αποτρέπει την εγκατάσταση παθογόνων

Στη φυσιολογική χλωρίδα του ανώτερου αναπνευστικού συχνά απαντούν δυνητικά παθογόνοι μικροοργανισμοί Γιατί δεν προ-καλούν νόσο σε ορισμένες περιπτώσεις

Πώς εξηγείται η παρουσία του Lactobacillus στην ουρογεννη-τική οδό των φυσιολογικών ενήλικων γυναικών

ΙΙ ΕΠΙΒΛΑΒΕΙΣ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ ΚΑΙ ΑΝΘΡΩΠΟΥ

Σε πολλές περιπτώσεις οι αλληλεπιδράσεις των μικροβίων με τον ξενιστή είναι επιβλαβείς για τον ξενιστή και προκα-

Κύστη

(α)

(β)

Ηβικόοστούν

Ωοθήκη

Μήτρα

Κόλπος

Ορθό

Τράχηλος

Ηβικόοστούν

Πέος Όρχεις

Ουρήθρα

Ουρήθρα

Κύστη

Ορθό

Προστάτης

John

Dur

ham

Εικόνα 2111 (α)Τοουρογεννητικόσύστημαστονάνδρακαιστηγυναί-καΣτιςπεριοχέςμεεντονότεροχρώμααναπτύσσονταισυχνάμικροοργανι-σμοίαςσημειωθείότισταυγιήάτομαοιανώτερεςπεριοχέςτηςουρογεννη-τικήςοδούτόσοστουςάντρεςόσοκαιστιςγυναίκεςδενπεριέχουνμικροορ-γανισμούς(β)ΧρώσηκατάGramτουLactobacillus acidophilusτουοργανι-σμούπουκυριαρχείστονγυναικείοκόλποαπότηνέναρξητηςεμμηνόρροιαςκαιμέχριτοτέλοςτηςεμμηνόπαυσηςκάθεμεμονωμένοραβδίοέχειμήκος3-4μmπριντηνέναρξητηςεμμηνόρροιαςκαιμετάτοπέραςτηςεμμηνό-παυσηςηγυναικείαουρογεννητικήοδόςείναιλιγότεροόξινηκαιαποικίζε-ταιαπόέναπολύπιοετερογενέςσύνολομικροοργανισμώνπουαναπτύσσο-νταισεσυνθήκεςουδέτερουήελαφράαλκαλικούpH

λούν νόσο Στην ενότητα αυτή θα εξετάσουμε τους γενικούς μηχανισμούς τους οποίους χρησιμοποιούν οι μικροοργανι-σμοί για να προκαλέσουν βλάβες στον ξενιστή Η διαδικασία της παθογένεσης δηλαδή της πρόκλησης νόσου από τους μι-κροοργανισμούς ξεκινά με την προσκόλληση των μικροορ-γανισμών στα κύτταρα του ξενιστή και συνεχίζεται με τον αποικισμό και πολλαπλασιασμό τους που προκαλούν βλά-βες στον ξενιστή Η σχετική ικανότητα παθογένεσης δηλ η μολυσματικότητα των νοσογόνων μικροοργανισμών είναι αποτέλεσμα μεταβολών που επέρχονται στον ξενιστή με διά-φορους μηχανισμούς (Εικόνα 2112) Πρώτα θα εξετάσουμε τους παράγοντες που ευθύνονται για τη διείσδυση ενός πα-θογόνου σε κάποιον ξενιστή

216 Είσοδος των παθογόνων στον ξενιστή

Συνήθως ένα παθογόνο πρέπει πρώτα να αποκτήσει πρό-σβαση στους ιστούς του ξενιστή και να πολλαπλασιαστεί

πριν μπορέσει να προκαλέσει βλάβη Στις περισσότερες πε-ριπτώσεις αυτό σημαίνει διείσδυση του παθογόνου μέσω του δέρματος των βλεννογόνων μεμβρανών ή του εντερικού επι-θηλίου δηλ μέσω επιφανειών που συνήθως λειτουργούν ως φραγμοί για τα μικρόβια

Εξειδικευμένη προσκόλληση

Οι περισσότερες μικροβιακές μολύνσεις έχουν ως αφετη-ρία ασυνέχειες ή πληγές του δέρματος ή του βλεννογόνου της αναπνευστικής πεπτικής ή ουρογεννητικής οδού Τα βα-κτήρια ή οι ιοί που έχουν την ικανότητα να προκαλούν λοί-μωξη συχνά προσκολλώνται εξειδικευμένα στα επιθηλιακά κύτταρα (Εικόνα 2113) μέσω πρωτεϊνικών αλληλεπιδράσε-ων ανάμεσα στην επιφάνεια του παθογόνου και στην επιφά-νεια του ξενιστικού κυττάρου Ένας λοιμογόνος μικροοργα-νισμός δεν προσκολλάται εξίσου καλά σε όλα τα επιθηλιακά κύτταρα αλλά επιλεκτικά μόνο σε εκείνες τις περιοχές του σώματος μέσω των οποίων συνήθως κατορθώνει να εισβά-λει στον ξενιστικό οργανισμό Επί παραδείγματι η Neisseria gonorrhoeae ο αιτιολογικός παράγοντας της σεξουαλικά με-ταδιδόμενης γονόρροιας (f Τμήμα 2612) προσκολλάται πολύ πιο ισχυρά στο ουρογεννητικό επιθήλιο παρά σε οιον-δήποτε άλλο ιστό Η προσκόλληση αυτή γίνεται μέσω μιας ειδικής επιφανειακής μικροβιακής πρωτεΐνης που ονομάζε-ται Opa Τα κύτταρα του ξενιστή δεσμεύουν εξειδικευμένα την Opa με μια πρωτεΐνη τη CD66 που απαντά μόνο στην επιφάνεια των επιθηλιακών κυττάρων του ανθρώπου Έτσι η

ΕΚΘΕΣΗστα

παθογόνα

Περαιτέρωέκθεση

στην εκάστοτετοπική θέση

ΠΡΟΣΚΟΛΛΗΣΗστο

δέρmicroα ή τον βλεννογόνο

ΕΙΣΒΟΛΗmicroέσω τουεπιθηλίου

ΑΠΟΙΚΙΣΜΟΣκαι

ΠΟΛΛΑΠΛΑΣΙΑΣΜΟΣΠαραγωγή παραγόντων

microολυσmicroατικότητας

ΙΣΤΙΚΗΒΛΑΒΗΝΟΣΟΣ

Περαιτέρωέκθεση

ΙΚΑΝΟΤΗΤΑΕΙΣΒΟΛΗΣπεραιτέρω

πολλαπλασιασmicroόςτόσο στην αρχική

θέση όσο καισε άλλες

ΤΟΞΙΚΟΤΗΤΑοι επιδράσειςτων τοξινώνείναι τοπιικές

ή διασυστηmicroατικές

Εικόνα 2112 μικροοργανισμοίκαιπαθογένεσηηπαρουσίαακόμηκαιοπολλαπλασιασμόςτωνμικροοργανισμώνστονξενιστήδενοδηγείπάντοτεστηνεμφάνισηνόσου

216 ΕΙΣΟΔΟΣ ΤΩΝ ΠΑΘΟΓΟΝΩΝ ΣΤΟΝ ξΕΝΙΣΤΗ 847

(α) (β)

E T

Nel

son

J D

Cle

men

ts a

nd R

A F

inke

lste

in

J W

Cos

tert

on

Εικόνα 2113 προσκόλλησηπαθογόνωνσεζωικούςιστούς(α)λεπτήτομήενόςκυττάρουVibrio choleraeπουπροσκολλάταιστηνψηκτροειδήπα-ρυφήτωνεντερικώνλαχνώνενόςλαγούόπωςφαίνεταιστοηλεκτρονιακόμικροσκόπιοδιέλευσηςπαρατηρήστετηναπουσίαγλυκοκάλυκα(β)εντε-ροπαθογόνοστέλεχοςEscherichia coliαπόμιαθανατηφόρομόλυνσησενε-ογέννητομοσχάριΤαβακτηριακάκύτταραπροσκολλώνταιστηνψυκτροειδήπαρυφήτωνλαχνώντουεντερικούεπιθηλίουμέσωτουεκτεταμένουγλυκο-κάλυκαΤαραβδίαέχουνδιάμετρο05μmπερίπου

848Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

N gonorrhoeae αλληλεπιδρά εξειδικευμένα με τα κύτταρα-στόχους μέσω μιας δικής του επιφανειακής πρωτεΐνης που δρα ως υπόστρωμα και ενός υποδοχέα στη μεμβράνη του επιθηλιακού κυττάρου Αυτή η αρχή ισχύει γενικότερα και σε ότι αφορά την εξειδίκευση του ξενιστή Σε πολλές περιπτώ-σεις κύτταρα μιας βακτηριακής σειράς που είναι γνωστό ότι προσβάλλουν τον άνθρωπο προσκολλώνται πολύ πιο ισχυ-ρά στα ενδεδειγμένα κύτταρα του ανθρώπου παρά στα αντί-στοιχα κύτταρα ενός άλλου ζώου (πχ του αρουραίου) Ισχύ-ει όμως και το αντίστροφο Μια σειρά βακτηρίων που αποι-κίζει εξειδικευμένα τον αρουραίο προσκολλάται ισχυρότερα σε κύτταρα αρουραίου παρά σε κύτταρα ανθρώπου

Ορισμένα από τα μόρια που χρησιμοποιούν τα βακτή-ρια για την προσκόλλησή τους δεν συνδέονται ομοιοπολικά με τη βακτηριακή μεμβράνη Πρόκειται συνήθως για πολυ-σακχαρίτες τους οποίους συνθέτουν και εκκρίνουν τα βακτή-ρια (f Τμήμα 413) Ως κάψα ορίζεται η πυκνή και σαφώς καθορισμένη στιβάδα πολυμερών που περιβάλλει στενά ένα βακτηριακό κύτταρο (f Εικόνα 263) Ως γλυκοκάλυκας ορίζεται το χαλαρό δίκτυο ινωδών πολυμερών που εκτείνο-νται προς το εξωτερικό του κυττάρου (Εικόνα 2113β)Oslash τέ-λος βλεννοστιβάδα ονομάζεται η διάχυτη μάζα ινωδών πο-λυμερών που φαινομενικά δεν συνδέεται με κανένα μεμο-νωμένο κύτταρο (βλ Εικόνα 214β) αλλά περιβάλλει πολλά βακτηριακά κύτταρα Όλες αυτές οι δομές είναι σημαντικές όχι μόνο για την προσκόλληση των βακτηρίων σε ιστούς ξε-νιστών αλλά και για την προσκόλληση βακτηρίων μεταξύ τους Επιπλέον αυτά τα στρώματα προστατεύουν τα βακτή-ρια από τους αμυντικούς μηχανισμούς του ξενιστή πχ απο-τρέπουν τη φαγοκυττάρωση από μακροφάγα ή άλλα κύττα-ρα (f Τμήμα 222)

Άλλες πρωτεϊνικές δομές που βρίσκονται στην επιφά-νεια των βακτηριακών κυττάρων (Εικόνα 2114) και ενίοτε συμμετέχουν στη διαδικασία προσκόλλησης είναι οι κροσ-σοί (ή ινίδια) και τα τριχίδια (f Τμήμα 413) Επί παρα-

δείγματι τα τριχίδια της Neisseria gonorrhoeae παίζουν κα-θοριστικό ρόλο στην προσκόλληση του οργανισμού στο ου-ρογεννητικό επιθήλιο ενώ οι ουρολοιμώξεις που προκαλού-νται από την Escherichia coli οφείλονται πολύ πιο συχνά σε κροσσοφόρα στελέχη (Εικόνα 2114) παρά σε στελέχη χω-ρίς κροσσούς Στους καλύτερα μελετημένους κροσσούς συ-γκαταλέγονται οι επονομαζόμενοι κροσσοί τύπου Ι των εντε-ροβακτηρίων (Escherichia Klebsiella Salmonella Shigel-la) οι οποίοι κατανέμονται ομοιογενώς πάνω στην κυτταρι-κή επιφάνεια Κατά κανόνα τα τριχίδια είναι μικρότερα σε αριθμό αλλά έχουν μεγαλύτερο μήκος από τους κροσσούς Η λειτουργία των τριχιδίων και των κροσσών έγκειται στο ότι δεσμεύουν τις επιφανειακές γλυκοπρωτεΐνες του ξενιστι-κού κυττάρου βήμα που σηματοδοτεί την έναρξη της διαδι-κασίας προσκόλλησης

Στοιχεία για τις εξειδικευμένες αλληλεπιδράσεις ανάμε-σα στον βλεννογόνο του επιθηλίου και στα παθογόνα προκύ-πτουν από μελέτες στελεχών της Escherichia coli που προ-καλούν διάρροια Τα περισσότερα στελέχη της E coli δεν εί-ναι παθογόνα και αποτελούν τμήμα της φυσιολογικής χλωρί-δας ειδικά στο τυφλό και το κόλον Στο σώμα συνυπάρχουν συνήθως ποικίλα μη παθογόνα στελέχη της E coliOslash μεγάλοι αριθμοί από αυτά διέρχονται καθημερινά μέσω του εντέρου και απομακρύνονται με τα κόπρανα Τα εντεροπαθογόνα στελέχη της E coli όμως διαθέτουν ινώδεις πρωτεΐνες που ονομάζονται CFA (Colonization Factor Antigens δηλ αντι-γονικοί παράγοντες αποικισμού) με τη βοήθεια των οποίων προσκολλώνται εξειδικευμένα στα επιθηλιακά κύτταρα του λεπτού εντέρου Εκεί τα παθογόνα αυτά στελέχη δημιουρ-γούν αποικίες και παράγουν εντεροτοξίνες (βλ Τμήμα 219) που προκαλούν διάρροια ή και άλλες ασθένειες (f Τμήμα 297) Αντίθετα τα μη παθογόνα στελέχη της E coli σπανί-ως διαθέτουν τις πρωτεΐνες CFA Ορισμένοι σημαντικοί πα-ράγοντες βακτηριακής προσκόλλησης παρατίθενται στον Πίνακα 213

Εισβολή

Ορισμένοι μικροοργανισμοί οφείλουν την παθογονικότητά τους αποκλειστικά και μόνο στις τοξίνες που παράγουν Αυ-τοί οι οργανισμοί δεν είναι απαραίτητο να διεισδύουν στους ιστούς του ξενιστή και θα τους εξετάσουμε χωριστά (βλ Τμήματα 218 και 219) Τα περισσότερα παθογόνα όμως πρέπει να εισβάλλουν στο επιθήλιο προκειμένου να ξεκινή-σει η παθογονική δράση τους διαδικασία που ονομάζεται εισβολή Τα σημεία εισόδου είναι κατά κανόνα μικρές ασυ-νέχειες ή πληγές στο δέρμα ή στους βλεννογόνους υμένες και αποτελούν τον συνήθη τόπο αρχικής εγκατάστασης και πολλαπλασιασμού των παθογόνων Πολλαπλασιασμός μπο-ρεί να λάβει χώρα και πάνω σε ακέραιη βλεννογόνο μεμ-βράνη ιδιαίτερα αν μεταβληθεί ή καταστραφεί η φυσιολο-γική χλωρίδα πχ κατά τη διάρκεια αντιβιοτικής θεραπείας Σε τέτοιες περιπτώσεις τα παθογόνα αποικίζουν ευκολότε-ρα τον ιστό κάτι που διευκολύνει περαιτέρω τη διαδικασία εισβολής Σε ορισμένες περιπτώσεις η αρχική εγκατάσταση

Jam

es A

Rob

erts

Εικόνα 2114 βακτήριοEscherichia coliμεκροσσούςτύπουPόπωςφαί-νεταιστοηλεκτρονιακόμικροσκόπιομετηντεχνικήτηςσκιαστικήςεπικάλυ-ψηςοικροσσοίτύπουPμοιάζουνμετουςκροσσούςτουτύπουΙαλλάεί-ναιλίγομακρύτεροιΤοκύτταροτηςφωτογραφίαςέχειδιάμετρο05μmπε-ρίπου

και ανάπτυξη των παθογόνων μπορεί να γίνει σε θέσεις πο-λύ απομακρυσμένες από τη θέση εισόδου Η μετάβαση στις θέσεις αυτές γίνεται συνήθως μέσω του αίματος ή του λεμ-φικού συστήματος (f Τμήμα 221)

216 Έλεγχος εννοιών

Η είσοδος των παθογόνων στους ιστούς του ξενιστή γίνεται συνή-θως με προσκόλληση σε εξειδικευμένα μόρια του ξενιστή συχνά σε βλεννογόνους επιφάνειες Η εισβολή ξεκινά στη θέση προσκόλ-λησης και μπορεί να εξαπλωθεί σε όλο τον ξενιστή μέσω του κυ-κλοφορικού συστήματος

Με ποιον τρόπο επηρεάζουν τα μόρια CFA της Escherichia co-li την προσκόλληση στους βλεννογόνους ιστούς

Με ποιον τρόπο η προσκόλληση εκκινεί τη διείσδυση

217 Αποικισμός και αύξηση

Εφόσον κάποιο παθογόνο αποκτήσει πρόσβαση σε έναν ιστό έχει κατόπιν πιθανότητες να πολλαπλασιαστεί διαδι-κασία που ονομάζεται αποικισμός Τα παθογόνα που εισέρ-χονται σε έναν ιστό σπανίως είναι αρκετά σε αριθμό ώστε να προκαλέσουν βλάβες επομένως θα πρέπει να βρουν θρε-πτικά υλικά και κατάλληλες συνθήκες για να πολλαπλασι-αστούν Η ανάπτυξη ενός παθογόνου επηρεάζεται από πε-

ριβαλλοντικούς παράγοντες όπως είναι η θερμοκρασία το pH και το δυναμικό αναγωγής αλλά ακόμη σημαντικότερος παράγοντας είναι η διαθεσιμότητα θρεπτικών υλικών στον ιστό του ξενιστή Εκ πρώτης όψεως θα πίστευε κανείς ότι τα σπονδυλωτά αποτελούν ένα είδος διατροφικού παραδεί-σου για τους μικροοργανισμούς αλλά στην πραγματικότητα δεν διαθέτουν σε επάρκεια όλες τις απαραίτητες θρεπτικές ουσίες Διάφορα ευδιάλυτα θρεπτικά υλικά όπως τα σάκχα-ρα τα αμινοξέα και τα οργανικά οξέα δεν απαντούν πάντο-τε σε επάρκεια με αποτέλεσμα να ευνοούνται εκείνοι οι ορ-γανισμοί που μπορούν να αξιοποιήσουν περίπλοκες θρεπτι-κές πηγές όπως είναι το γλυκογόνο Επίσης δεν υπάρχουν σε όλους τους ιστούς και σε κάθε δεδομένη χρονική στιγ-μή επαρκείς ποσότητες των βιταμινών και των αυξητικών παραγόντων που απαιτούν τα παθογόνα Επί παραδείγμα-τι το Brucella abortus που μολύνει τα βοοειδή αναπτύσσε-ται πολύ αργά στους περισσότερους ιστούς αλλά ταχύτατα στον πλακούντα προκαλώντας αποβολή των εμβρύων Αυ-τό οφείλεται στην αυξημένη συγκέντρωση της ουσίας ερυ-θριόλη που παράγεται από τον πλακούντα και η οποία επι-ταχύνει σημαντικά τον πολλαπλασιασμό του B abortus (βλ Πίνακα 216)

Άλλες φορές η εγκατάσταση ενός παθογόνου καθορί-ζεται επίσης από την περιορισμένη διαθεσιμότητα ιχνοστοι-χείων Για παράδειγμα υπάρχει πληθώρα αποδείξεων σχετι-κά με την επίδραση του σιδήρου στη μικροβιακή αύξηση Οι ζωικές πρωτεΐνες τρανσφερρίνη και λακτοφερρίνη δεσμεύουν ισχυρά τον σίδηρο και τον μεταφέρουν σε όλο το σώμα μέ-σω της κυκλοφορίας Οι πρωτεΐνες αυτές έχουν τόσο στενή συγγένεια με τον σίδηρο ώστε πολύ συχνά προκαλούν ανε-πάρκεια σιδήρου στα μικρόβια Έτσι αν σε ένα ζώο με λοί-μωξη χορηγηθούν διατροφικώς ευδιάλυτα άλατα σιδήρου αυξάνεται δραστικά η μολυσματικότητα ορισμένων παθογό-νων Όπως είδαμε στο Τμήμα 51 πολλά βακτήρια (τα επο-νομαζόμενα σιδηροφορείς) παράγουν σιδηροχηλικές ενώσεις προκειμένου να ενισχυθεί η ικανότητα πρόσληψης σιδήρου από το περιβάλλον Μερικοί σιδηροχηλικοί παράγοντες που έχουν απομονωθεί από παθογόνα βακτήρια είναι τόσο απο-τελεσματικοί ώστε μπορούν να laquoυποκλέψουνraquo σίδηρο ακό-μη και από ζωικές σιδηροσυζευκτικές πρωτεΐνες Για παρά-δειγμα ο σιδηροφορέας αεροβακτίνη τον οποίο παράγουν ορισμένα στελέχη Escherichia coli κωδικεύεται από το πλα-σμίδιο Col V (f Τμήμα 108) και απομακρύνει με μεγάλη ευκολία τον σίδηρο από την τρανσφερρίνη

Εντοπισμός στο σώμα

Μετά την αρχική του είσοδο στο σώμα ο παθογόνος μικροορ-γανισμός παραμένει συνήθως τοπικά εντοπισμένος και πολ-λαπλασιάζεται δημιουργώντας μια μικρή εστία μόλυνσης Αυτό συμβαίνει πχ στους δοθιήνες (laquoκαλογήρουςraquo) τον ψευδάνθρακα και τα εξανθήματα που δημιουργούνται από τις τοπικές μολύνσεις του δέρματος με Staphylococcus (f Τμήμα 269) Εναλλακτικά ο οργανισμός μπορεί να περάσει στα λεμφικά αγγεία και να εναποτεθεί στους λεμφαδένες

ΠΙΝΑΚΑΣ 213 Σημαντικοίπαράγοντεςπροσκόλλησης μικροβιακώνπαθογόνωνσειστούς ξενιστώνα

Παράγοντας Παράδειγμα

Γλυκοκάλυκαςκάψα παθογόναστελέχηEscherichia colindashογλυκοκάλυκας βλεννοστιβάδα ευνοείτηνπροσκόλλησηστηνψηκτροειδή (fΤμήμα413 παρυφήτωνεντερικώνλαχνών καιεικόνα2113) Streptococcus mutansndashοδεξτρανικόςγλυκοκάλυκας ευνοείτηνπρόσδεσηστιςοδοντικέςεπιφάνειεςπρωτεΐνες Streptococcus pyogenesndashηπρωτεΐνημτης προσκόλλησης βακτηριακήςεπιφάνειαςδεσμεύεταισευποδοχείς τωνβλεννογόνωνυμένωντηςαναπνευστικήςοδού Neisseria gonorrhoeae ndash ηπρωτεΐνηOpaτηςβακτη- ριακήςεπιφάνειαςδεσμεύεταισευποδοχείςτου ουρογεννητικούεπιθηλίουλιποτειχικόοξύ Streptococcus pyogenesndashευνοεί(μαζίμετηνπρω- (fΤμήμα48 τεΐνημ)τηδέσμευσησευποδοχείςτηςαναπνευ- καιεικόνα432) στικήςβλεννογόνουστιβάδαςκροσσοί(ινίδια) Neisseria gonorrhoeae ndash οικροσσοίτύπουΙευνοούν (fΤμήμα413 τηνπρόσδεσηστοουρογεννητικόεπιθήλιο καιεικόνα2114) είδητουγένουςSalmonellandashινίδιατύπουΙδιευκο- λύνουντηνπρόσδεσηστοεπιθήλιοτουλεπτού εντέρου παθογόναστελέχηEscherichia colindashοιινώδειςπρω- τεΐνεςπουσυνιστούντουςαντιγονικούςπαράγο- ντεςαποικισμού(CFA)ευνοούντηνπρόσδεσηστο επιθήλιοτουλεπτούεντέρου

αοιπερισσότερεςθέσειςυποδοχήςστουςξενιστικούςιστούςείναιδιάφορεςγλυ-κοπρωτεΐνεςήσύνθεταλιπίδιαπχγαγγλιοζίτεςήγλοβοζίτες

217 ΑΠΟΙΚΙΣΜΟΣ ΚΑΙ ΑΥξΗΣΗ 849

850Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

Αν ο μικροοργανισμός φθάσει στο αίμα τότε μεταφέρεται σε απομακρυσμένες περιοχές του σώματος αν και συνήθως συγκεντρώνεται στο ήπαρ ή στον σπλήνα Η διασπορά του παθογόνου μέσω του αίματος και του λεμφικού συστήματος μπορεί να οδηγήσει σε γενικευμένη (διασυστηματική) λοί-μωξη του σώματος και πολλαπλασιασμό του παθογόνου σε πολλούς ιστούς Αν η ανάπτυξη του βακτηρίου στους ιστούς είναι πολύ εκτεταμένη τότε διαχέεται στο αίμα σημαντικός αριθμός μικροοργανισμών με συνέπεια την εκδήλωση βα-κτηριαιμίας Στις εκτεταμένες λοιμώξεις αυτού του τύπου η αρχή γίνεται σχεδόν πάντοτε από κάποια τοπική λοίμωξη σε συγκεκριμένο όργανο

217 Έλεγχος εννοιών

Για να μπορέσει κάποιο παθογόνο να αποικίσει έναν ξενιστικό ιστό και να πολλαπλασιαστεί σε σημαντικό βαθμό θα πρέπει πρώτα να αποκτήσει πρόσβαση σε θρεπτικές ουσίες και κατάλληλες αναπτυ-ξιακές συνθήκες Τα παθογόνα είτε αναπτύσσονται τοπικά στον τό-πο αρχικής προσβολής είτε διασπείρονται στο σώμα

Γιατί αποτελούν ο αποικισμός και ο πολλαπλασιασμός απαραί-τητη προϋπόθεση για την επιτυχία των περισσότερων παθογό-νων

Ποιοι ξενιστικοί παράγοντες περιορίζουν ή επιταχύνουν τον αποικισμό και την ανάπτυξη ενός μικροοργανισμού σε συγκε-κριμένη θέση

218 Μολυσματικότητα

Μολυσματικότητα ονομάζεται η σχετική ικανότητα ενός παρασίτου να προκαλεί νόσο Εδώ θα εξετάσουμε μερικές από τις κύριες μεθόδους που χρησιμοποιούνται για τη μέ-τρηση της μολυσματικότητας και στη συνέχεια θα δώσουμε ορισμένα παραδείγματα οργανισμών υψηλής μολυσματικό-τητας καθώς και των μηχανισμών που αυτοί χρησιμοποιούν για να αυξήσουν τη μολυσματικότητά τους

Μέτρηση της μολυσματικότητας

Η μολυσματικότητα ενός παθογόνου μπορεί να προσδιο-ριστεί με πειραματικές μελέτες της LD50 Η LD50 (lethal dose50) δηλαδή η θανατηφόρος δόση50 είναι εκείνη η δόση ενός μολυσματικού παράγοντα η οποία θανατώνει το 50 των ζώων μιας ομάδας ελέγχου Η LD50 των παθογόνων υψηλής μολυσματικότητας συνήθως δεν διαφέρει πολύ από το LD100 με άλλα λόγια ο αριθμός των απαιτούμενων πα-θογόνων για να θανατωθεί το 50 των πειραματοζώων δεν απέχει πολύ από τον αριθμό των κυττάρων που θανατώνει το σύνολο των πειραματοζώων Αυτό φαίνεται στην Εικόνα 2115 σε ότι αφορά την πειραματική μόλυνση ποντικών με Streptococcus και Salmonella Ακόμη και λίγα κύτταρα του Streptococcus pneumoniae σε ένα πειραματόζωο αρκούν για να προκαλέσουν θανατηφόρο λοίμωξη και να εξοντώσουν

όλα τα μέλη της ομάδας ελέγχου Για τον συγκεκριμένο ορ-γανισμό μάλιστα είναι δύσκολο να προσδιοριστεί η LD50 ακριβώς επειδή είναι τόσο λίγα τα κύτταρα που χρειάζονται για να προκληθεί η θανατηφόρος λοίμωξη Αντίθετα η LD50 ενός ηπιότερου παθογόνου των ποντικών της Salmonella ty-phimurium είναι πολύ υψηλότερη από εκείνη του S pneu-moniae και ο αριθμός των κυττάρων που απαιτούνται για να θανατωθεί το 100 της ομάδας ελέγχου είναι υπερεκατοντα-πλάσιος εκείνου της LD50

Η μολυσματικότητα παθογόνων που διατηρούνται σε εργαστηριακές καλλιέργειες και δεν αναπτύσσονται σε ζώα είναι συχνά μειωμένη ή και εκλείπει εντελώς Τέτοιοι οργα-νισμοί αποκαλούνται εξασθενημένοι Η εξασθένηση μπορεί να οφείλεται στην ταχύτερη ανάπτυξη στελεχών χαμηλότε-ρης μολυσματικότητας τα οποία ενδεχομένως ευνοούνται επιλεκτικά από τη διαδοχική μεταφορά τους σε νέα καλλι-εργητικά υλικά Σε πολλές περιπτώσεις η εξασθένηση είναι εντονότερη όταν οι καλλιεργητικές συνθήκες δεν είναι ιδα-νικές για το είδος Αν σε ένα ζώο χορηγηθεί εξασθενημένη καλλιέργεια τότε τα παθογόνα ενίοτε ανακτούν την αρχική μολυσματικότητά τους αλλά στις περισσότερες περιπτώσεις η απώλεια είναι μόνιμη Τα εξασθενημένα στελέχη χρησιμο-ποιούνται συχνά για την παραγωγή εμβολίων ιδιαίτερα ιι-κών εμβολίων (f Τμήμα 2211) Για παράδειγμα τα εμ-βόλια της ιλαράς και της παρωτίτιδας αποτελούνται από εξα-σθενημένα ιικά στελέχη

Τοξικότητα και ικανότητα εισβολής

Η μολυσματικότητα ενός παθογόνου οφείλεται στην ικανό-τητά του να προκαλεί βλάβες μέσω δύο μηχανισμών της το-ξικότητας και της ικανότητας εισβολής Όλα τα παθογόνα

101 102 103 104 105 106 107

20

40

60

80

100

Οργανισmicroός υψηλήςmicroολυσmicroατικότητας(Streptococcuspneumoniae)

Οργανισmicroός microέτριαςmicroολυσmicroατικότητας(Salmonella typhimurium)

Ποσ

οστό

πον

τικώ

ν π

ου π

εθα

ίνου

ν

Αριθmicroός χορηγούmicroενων κυττάρων ανά πειραmicroατόζωο (ποντίκι)

Εικόνα 2115 ΣυγκριτικέςδιαφορέςστημικροβιακήμολυσματικότηταμεβάσητοναριθμότωνκυττάρωνStreptococcus pneumoniaeκαιSalmonella ty-phimurium πουαπαιτούνταιγιαναθανατωθούνπειραματόζωα

χρησιμοποιούν αυτούς τους δύο μηχανισμούς για την πρό-κληση παθολογικών εκδηλώσεων

Τοξικότητα ονομάζεται η ικανότητα ενός οργανισμού να προκαλεί παθολογικές καταστάσεις μέσω μιας προσχημα-τισθείσας τοξίνης που αναστέλλει τη λειτουργία ή προκαλεί τον θάνατο των κυττάρων του ξενιστή Για παράδειγμα ο τέ-τανος οφείλεται στην ισχυρή εξωτοξίνη που παράγει το Clos-tridium tetani (βλ Τμήμα 2110) Τα κύτταρα του C tetani παραμένουν στις αρχικές θέσεις εισόδου τους (συνήθως κά-ποια πληγή) όπου αναπτύσσονται αργάOslash σπάνια μετακινού-νται μακριά από τις θέσεις αυτές Ωστόσο το C tetani είναι εξαιρετικά νοσογόνο καθώς παράγει την τετανική τοξίνη η οποία μεταφέρεται μέσω της κυκλοφορίας σε απομακρυσμέ-να σημεία του οργανισμού και προκαλεί ανεξέλεγκτες μυϊκές συσπάσεις που συχνά οδηγούν στον θάνατο του ξενιστή

Ικανότητα εισβολής ονομάζεται η δυνατότητα ενός πα-θογόνου να αναπτύσσεται σε ξενιστικούς ιστούς και να φθά-νει σε τόσο μεγάλους αριθμούς ώστε να αναστέλλει μία ή περισσότερες λειτουργίες του ξενιστή Η ικανότητα εισβολής επιτρέπει σε έναν μικροοργανισμό να είναι νοσογόνος ακό-μα κι όταν δεν παράγει τοξίνες Επί παραδείγματι ο σημα-ντικότερος παράγοντας μολυσματικότητας του Streptococcus pneumoniae είναι το γεγονός ότι διαθέτει μια πολυσακχαρι-τική κάψα που τον προστατεύει από τη φαγοκυττάρωση (βλ Τμήμα 216Oslash f Τμήμα 222 και Εικόνα 225) εξουδετερώ-νοντας έτσι έναν από τους κυριότερους αμυντικούς μηχανι-σμούς των ξενιστών έναντι της διείσδυσης παθογόνων Τα συγκεκριμένα στελέχη του S pneumoniae μπορούν να προ-καλέσουν εκτεταμένες βλάβες στον ξενιστή λόγω της με-γάλης ικανότητας εισβολής που τα χαρακτηρίζει αναπτύσ-σονται σε τεράστιους αριθμούς στον πνευμονικό ιστό όπου επάγουν ξενιστικές αντιδράσεις οι οποίες καταλήγουν στην εκδήλωση πνευμονίας (f Τμήμα 262) Αντίθετα τα στε-λέχη χωρίς κάψα δεσμεύονται γρήγορα και αποτελεσματικά από τον ξενιστή και καταστρέφονται από τα φαγοκύτταρα

Τα Clostridium tetani και Streptococcus pneumoniae συνιστούν χαρακτηριστικά παραδείγματα ακραίας τοξικό-τητας και ακραίας ικανότητας εισβολής αντιστοίχως Τα πε-ρισσότερα επιτυχή παθογόνα πάντως κατατάσσονται κάπου ενδιάμεσα όσον αφορά αυτές τις δύο ιδιότητες χρησιμοποι-ώντας και τους δύο μηχανισμούς (τοξίνες και εισβολή) για να προκαλέσουν νόσο

Μολυσματικότητα του γένους Salmonella

Τα είδη του γένους Salmonella χρησιμοποιούν έναν συνδυ-ασμό τοξινών εισβολής και άλλων μολυσματικών παραγό-ντων κατά την παθογονική δράση τους Αρχικά η Salmonel-la παράγει τρεις τουλάχιστον τοξίνες που συμβάλλουν στη μολυσματικότητά της την εντεροτοξίνη (Πίνακας 214) την ενδοτοξίνη (f Τμήμα 49 και Εικόνα 435) και την κυττα-ροτοξίνη Η κυτταροτοξίνη αναστέλλει την πρωτεϊνοσύνθε-ση στα κύτταρα του ξενιστή και αποτρέπει τη διαφυγή του ενδοκυτταρικού Ca2+ από αυτά Επίσης στην προσβολή συμ-μετέχουν διάφοροι παράγοντες μολυσματικότητας Παράγο-

ντες προσκόλλησης είναι το πολυσακχαριτικό αντιγόνο Ο της κυτταρικής επιφάνειας και το αντιγόνο Η των μαστιγί-ων ενώ ενισχυτικό ρόλο μπορεί να παίξουν και οι κροσσοί της κυτταρικής επιφάνειας Ο πολυσακχαρίτης Vi της κά-ψας αναστέλλει τόσο τη δράση του συμπληρώματος όσο και την αντιγονικά διαμεσολαβούμενη θανάτωση των κυττάρων Salmonella (f Τμήμα 2210) Τα γονίδια inv στα είδη του γένους Salmonella κωδικεύουν τουλάχιστον είκοσι πρωτεΐ-νες που συμμετέχουν στη διαδικασία προσβολής Για παρά-δειγμα το invΗ κωδικεύει μια επιφανειακή πρωτεΐνη προ-σκόλλησης ενώ τα invC invG και invI κωδικεύουν πρωτε-ΐνες που συμμετέχουν στη συναρμολόγηση ενός εξειδικευ-μένου επιφανειακού προσαρτήματος που ονομάζεται βελό-νη (needle) ή ενεσίσωμα (injectisome) [Βλ Παράρτημα 3 ΣτΕΕ 5]

Η ευκολία με την οποία όρισμένα είδη Salmonella προ-καλούν λοιμώξεις έγκειται στο γεγονός ότι παρασιτούν και πολλαπλασιάζονται ενδοκυτταρικά όχι μόνο σε κύτταρα του εντερικού τοιχώματος αλλά ακόμη και στα μακροφάγα μια ομάδα λευκοκυττάρων που υπό φυσιολογικές συνθήκες φα-γοκυτταρώνουν βακτήρια (f Τμήμα 222) Ένας από τους τρόπους δράσης των φαγοκυττάρων είναι η παραγωγή ειδι-κών τοξικών ενώσεων του οξυγόνου τα οποία όμως η Sal-monella εξουδετερώνει με το προϊόν του γονιδίου oxyR Επί-σης τα μακροφάγα παράγουν ειδικά αμυντικά μόρια τις ντε-φενσίνες που κι αυτά όμως εξουδετερώνονται από τη Salmo-nella με τα προϊόντα των γονιδίων phoP και phoQ Η Sal-monella επομένως διαθέτει γονίδια (oxy και pho) που της επιτρέπουν να γίνει ενδοκυτταρικό παράσιτο καθώς τα προ-ϊόντα αυτών των γονιδίων εξουδετερώνουν τους αμυντικούς μηχανισμούς του ξενιστή που θα περιόριζαν την ενδοκυττα-ρική της ανάπτυξη Επίσης ορισμένοι παράγοντες μολυσμα-τικότητας οι οποίοι συμβάλλουν στην αντοχή και τη διασπο-ρά των περισσότερων παθογόνων στελεχών της Salmonella είναι πλασμιδιακής προέλευσης Τέλος για να αποθηκεύσει τον αναπτυξιακά πολύτιμο σίδηρο η Salmonella παράγει ειδικές σιδηροχηλικές πρωτεΐνες τους σιδηροφορείς (f Τμήμα 51 και Τμήμα 217) Βλέπουμε δηλαδή ότι η Salmo-nella και ενδεχομένως τα περισσότερα παθογόνα διαθέτουν αρκετούς παράγοντες αύξησης της μολυσματικότητάς τους που συμβάλλουν στην εκδήλωση νόσου Οι διάφοροι γνω-στοί παράγοντες μολυσματικότητας της Salmonella παρατί-θενται στην Εικόνα 2116

218 Έλεγχος εννοιών

Η μολυσματικότητα ενός παθογόνου καθορίζεται από την ικανότη-τα εισβολής την τοξικότητα και μερικούς άλλους παράγοντες του παθογόνου Στα περισσότερα παθογόνα η μολυσματικότητα καθο-ρίζεται από πολλούς παράγοντες Εξασθένηση ενός παθογόνου εί-ναι η απώλεια μολυσματικότητας

Σε τι διαφέρουν η τοξικότητα από την ικανότητα εισβολής Εξηγήστε με ποιον τρόπο μπορεί να επέλθει εξασθένηση ενός

παθογόνου οργανισμού Αναλύστε τον ρόλο των εξασθενημέ-νων μικροοργανισμών στην παραγωγή εμβολίων

218 ΜΟΛΥΣΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑ 851

852Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

ΙII ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΜΟΛΥΣΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΚΑΙ ΤΟξΙΝΕΣ

Η παθογονικότητα των μικροοργανισμών ευνοείται σημαντι-κά από τοξίνες και εξωκυτταρικούς παράγοντες μολυσματι-κότητας που οι ίδιοι οι μικροοργανισμοί παράγουν και απε-λευθερώνουν Αν και οι πρωτεΐνες αυτές εμφανίζουν μεγάλη ποικιλία και παράγονται από πολλά και διάφορα παθογόνα πολλές έχουν κοινά μοριακά χαρακτηριστικά και παρόμοιους

μηχανισμούς δράσης Σε αυτή την ενότητα θα εξετάσουμε ορισμένα χαρακτηριστικά παραδείγματα τοξινών και παρα-γόντων μολυσματικότητας σε επίπεδο μηχανισμού δράσης

219 Παράγοντες μολυσματικότητας

Ορισμένες εξωκυτταρικές πρωτεΐνες που παράγονται από πα-θογόνα συντελούν στην ενίσχυση και διατήρηση των νόσων Αυτές οι πρωτεΐνες ονομάζονται παράγοντες μολυσματικότη-

ΠΙΝΑΚΑΣ 214 εξωτοξίνεςκαιεξωκυτταρικοίπαράγοντεςμολυσματικότηταςπου προέρχονταιαπόπαθογόνουςμικροοργανισμούςτουανθρώπου

Οργανισμός Νόσος Τοξίνη ή παράγονταςα Δράση

Bacillus anthracis Άνθρακας θανατηφόροςπαράγοντας(θπ) ΤοπAείναιοπαράγονταςβπουσυνδέεται παράγονταςοιδήματος(πο) στοκύτταροοποπροκαλείοίδημα προστατευτικόαντιγόνο(πA)(αβ) οθππροκαλείκυτταρικόθάνατο Bacillus cereus Τροφικήδηλητηρίαση εντεροτοξίνη() προκαλείαπώλειαυγρώναπόταεντερικάκύτταρα Bordetella pertussis κοκκύτης Τοξίνητουκοκκύτη(αβ) Σταματάτημεταγωγήσήματοςμέσωτηςπρωτεΐ- νηςGεπιφέρεικυτταρικόθάνατο Clostridium botulinum αλλαντίαση νευροτοξίνη(αβ) μυϊκήπαράλυση(βλεικόνα2119) Clostridium tetani Τέτανος νευροτοξίνη(αβ) Σπαστικήπαράλυση(βλεικόνα2120) Clostridium perfringens αεριογόνοςγάγγραινα Τοξίνηα(κΤ) αιμόλυση(λεκιθινάσηβλεικόνα2117β) τροφικήδηλητηρίαση Τοξίνηβ(κΤ) αιμόλυση Τοξίνηγ(κΤ) αιμόλυση Τοξίνηδ(κΤ) αιμόλυση(καρδιοτοξίνη) Τοξίνηκ(ε) κολλαγενάση Τοξίνηλ(ε) πρωτεάση εντεροτοξίνη(κT) μεταβάλλειτηδιαπερατότητατουεντερικού επιθηλίου Corynebacterium diphtheriae διφθερίτιδα Τοξίνητηςδιφθερίτιδας(αβ) αναστέλλειτηνπρωτεϊνοσύνθεσηστουςευκα- ρυώτες(εικόνα2118) Escherichia coli(μόνοτα Γαστρεντερίτιδα εντεροτοξίνη(αβ) επάγειαπώλειαυγρώναπόταεντερικάκύτταρα εντεροπαθογόναστελέχη) Pseudomonas aeruginosa μολύνσειςαπό εξωτοξίνηα(αβ) αναστέλλειτηνπρωτεϊνοσύνθεση P aeruginosa είδη Salmonella Σαλμονέλλωσητυφο- εντεροτοξίνη(αβ) αναστέλλειτηνπρωτεϊνοσύνθεσηκαιπροκαλεί ειδήςπυρετόςπαρα- λύσητωνξενιστικώνκυττάρων τυφοειδήςπυρετός κυτταροτοξίνη(κΤ) επάγειαπώλειαυγρώναπόταεντερικάκύτταρα Shigella dysenteriae βακτηριακήδυσεντερία Σιγκατοξίνη(αβ) αναστέλλειτηνπρωτεϊνοσύνθεση Staphylococcus aureus πυρετογόνεςμολύνσεις Τοξίνηα(κΤ) αιμόλυση (εξανθήματακλπ) Τοξίνησυνδρόμουτοξικής διασυστηματικήκαταπληξία λοιμώξειςτουανα- καταπληξίας(υα) πνευστικούτροφική αποφολιδωτικέςτοξίνεςα απολέπισηδέρματοςκαταπληξία δηλητηρίασησύνδρομο καιβ(υα) τοξικήςκαταπληξίας λευκοσιδίνη(κΤ) καταστρέφειλευκοκύτταρα τοξικήεπιδερμική Τοξίνηβ(κΤ) αιμόλυση νεκρόλυση Τοξίνηγ(κΤ) θανατώνεικύτταρα Τοξίνηδ(κΤ) αιμόλυσηλευκόλυση εντεροτοξίνηαβCD προκαλείεμετούςδιάρροιακαταπληξία καιε(υα) Ένζυμοπήξηςαίματος(ε) επάγειθρόμβωσητουινώδους Streptococcus pyogenes πυρετογόνεςμολύνσεις Στρεπτολυσίνηο(κΤ) αιμόλυση αμυγδαλίτιδαοστρακιά ΣτρεπτολυσίνηS(κΤ) αιμόλυση(βλεικόνα2117) ερυθρογόνοςτοξίνη(υα) προκαλείτοεξάνθηματηςοστρακιάς Στρεπτοκινάση(ε) διασπάτουςθρόμβουςτουινώδους υαλουρονιδάση(ε) διασπάτουαλουρονικόοξύστονσυνδετικόιστό Vibrio cholerae Χολέρα εντεροτοξίνη(αβ) επάγειαπώλειαυγρώναπότα εντερικάκύτταρα(εικόνα2121)

ααβτοξίνηα-βKTκυτταρολυτικήτοξίνηεενζυμικόςπαράγονταςμολυσματικότηταςυαυπεραντιγονικήτοξίνηαταξινόμητοςπαράγοντας

τας Οι περισσότεροι τέτοιοι παράγοντες είναι ένζυμα που βο-ηθούν τα παθογόνα να δημιουργήσουν αποικίες και να ανα-πτυχθούν Επί παραδείγματι οι στρεπτόκοκκοι οι σταφυλό-κοκκοι και ορισμένα είδη του γένους Clostridium παράγουν το ένζυμο υαλουρονιδάση (Πίνακας 214) Η υαλουρονιδάση ευνοεί τη διασπορά των μικροοργανισμών στους διάφορους ιστούς καθώς διασπά το υαλουρονικό οξύ έναν πολυσακχα-ρίτη που λειτουργεί ως στερεωτικό υλικό στον χώρο μεταξύ των κυττάρων Η παραγωγή της υαλουρονιδάσης επιτρέπει τη διασπορά των παθογόνων μικροοργανισμών από την αρ-χική θέση προσβολής στους διάφορους ιστούς του ξενιστή Οι στρεπτόκοκκοι και οι σταφυλόκοκκοι παράγουν επίσης ευρύτατη ποικιλία πρωτεασών νουκλεασών και λιπασών που χρησιμεύουν στον αποπολυμερισμό των πρωτεϊνών των νουκλεϊκών οξέων και των λιπιδίων του ξενιστή Τα είδη του Clostridium που προκαλούν την αεριογόνο γάγγραινα παρά-γουν επιπλέον το ένζυμο κολλαγονάση γνωστή και ως τοξί-νη κ (Πίνακας 214) η οποία αποικοδομεί το υποστηρικτικό δίκτυο των ιστών που αποτελείται από κολλαγόνο επιτρέπο-ντας τη διασπορά του παθογόνου στους ιστούς του ξενιστή

Ινώδες θρόμβοι και μολυσματικότητα

Στις περισσότερες περιπτώσεις η εισβολή ενός μικροβιακού παθογόνου στον ξενιστή αντιμετωπίζεται άμεσα με τον σχη-ματισμό θρόμβων ινώδους Ο μηχανισμός της θρόμβωσης ενεργοποιείται από τον τραυματισμό του ιστού και έχει ως αποτέλεσμα την απομόνωση του παθογόνου και τον περιορι-σμό της λοίμωξης σε μια μικρή περιοχή του σώματος Ορι-σμένοι οργανισμοί έχουν την ικανότητα να παράγουν ινωδο-λυτικά ένζυμα που διασπούν τους θρόμβους επιτρέποντας

έτσι την περαιτέρω διασπορά της λοίμωξης Μια τέτοια ινω-δολυτική ουσία γνωστή ως στρεπτοκινάση παράγεται από τον Streptococcus pyogenes (Πίνακας 214)

Άλλοι οργανισμοί όμως μπορούν να παράγουν ένζυμα που ευνοούν τον σχηματισμό θρόμβων ινώδουςOslash έτσι αδυνα-τούν μεν να εξαπλωθούν αλλά διασφαλίζουν την προστασία τους από το ανοσοποιητικό σύστημα του ξενιστή Το καλύ-τερα μελετημένο ένζυμο που προκαλεί θρόμβους ινώδους εί-ναι το ένζυμο πήξης του αίματος (Πίνακας 214) που παράγε-ται από το παθογόνο Staphylococcus aureus Το ένζυμο αυτό προκαλεί την εναπόθεση ινώδους πάνω στους μικροβιακούς κόκκους παρέχοντάς τους κάλυμμα προστασίας από τις επι-θέσεις των κυττάρων του ξενιστή Το πλέγμα ινώδους που παράγεται από τη δράση του ενζύμου πήξης του αίματος εί-ναι μάλλον η αιτία για την εξαιρετικά εντοπισμένη φύση πολ-λών σταφυλοκοκκικών λοιμώξεων όπως πχ οι δοθιήνες και οι φλύκταινες (f Εικόνα 2623)

219 Έλεγχος εννοιών

Οι παθογόνοι μικροοργανισμοί παράγουν μια ποικιλία ενζύμων που αυξάνουν τη μολυσματικότητά τους άλλοτε διασπώντας τους ιστούς του ξενιστή και άλλοτε μεταβάλλοντας το περιβάλλον τους προκειμένου να εξασφαλίσουν θρεπτικές ουσίες Σε άλλες περι-πτώσεις οι παράγοντες μολυσματικότητας που εκκρίνονται από τα παθογόνα παρέχουν προστασία από την επαφή με τους φυσιο-λογικούς μηχανισμούς άμυνας του ξενιστή Όλοι αυτοί οι παράγο-ντες αποσκοπούν στο να ενισχύσουν τον αποικισμό και την ανά-πτυξη των παθογόνων

Τι πλεονέκτημα παρέχει στο παθογόνο η παραγωγή ενζύμων που πέπτουν τα δομικά στοιχεία των ξενιστικών ιστών

Κροσσοί τύπου 1(προσκόλληση)

Ενδοτοξίνη στολιποπολυσακχαριτικόστρώmicroα (πυρετός)

Πλασmicroίδιοmicroολυσmicroατικότητας

Αντιγόνο Ο(αναστέλλει τηφαγοκυτταρικήθανάτωση)

Κυτταροτοξίνη(αναστέλλει τησύνθεση πρωτεϊνών στακύτταρα του ξενιστήmiddotείσοδος ασβεστίουστο ξενιστικό κύτταροmiddotπροσκόλληση)

Μαστίγιο(αυτοκινησία)Αντιγόνο Η(προσκόλλησηmiddotαναστολή φαγοκυτταρικήςθανάτωσης)

Εντεροτοξίνη (διάρροια)

Επιφανειακάπροσαρτήmicroατα πουκωδικεύονται απόγονίδια invπροσκόλληση

Σιδηροφορείς

Αντιφαγοκυτταρικέςπρωτεΐνες πουκωδικεύονται απότο γονίδιο oxyR

Αντιγόνο τηςκάψας Vimiddotαναστέλλει τηνπρόσδεση τουσυmicroπληρώmicroατοςτου microαστιγίου

Εικόνα 2116 παράγοντες πουαυξάνουν τη μολυσματικότητα τηςSalmonella παρουσιάζονται εκείνατα δομικά στοιχεία που γνωρίζουμεότιείναιπαθογονικώςσημαντικάΤαπρωτεϊνικάπροϊόντατουγονιδιακούσυστήματοςphoδενέχουνταυτοποι-ηθείαλλάείναιγνωστόότιεξουδε-τερώνουντιςεπιπτώσειςτωνλιποδια-σπαστικώνντεφενσινώνπουπαράγουνταμακροφάγα

219 ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΜΟΛΥΣΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑΣ 853

854Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

Η δράση του ενζύμου πήξης του αίματος βοηθά ή εμποδίζει τη βακτηριακή ανάπτυξη και με ποιον τρόπο Δώστε συγκεκριμέ-να παραδείγματα

2110 Εξωτοξίνες

Οι εξωτοξίνες είναι πρωτεΐνες που απελευθερώνονται στον εξωκυτταρικό χώρο κατά την ανάπτυξη του οργανισμού Αυ-τές οι τοξίνες είναι δυνατόν να διασπαρούν σε μεγάλες απο-στάσεις μέσα στο σώμα και να προκαλέσουν βλάβες σε πε-ριοχές πολύ μακριά από την αρχική εστία της λοίμωξης Ο Πίνακας 214 συνοψίζει τις ιδιότητες και τη δράση μερικών από τις γνωστότερες εξωτοξίνες καθώς και ορισμένων άλ-λων εξωκυτταρικών παραγόντων μολυσματικότητας

Οι περισσότερες εξωτοξίνες ανήκουν σε μία από τις τρεις ακόλουθες κατηγορίες τις κυτταρολυτικές τοξίνες τις τοξίνες Α-Β και τις υπεραντιγονικές τοξίνες Οι κυτταρολυτι-κές τοξίνες είναι ένζυμα που επιτίθενται σε κάποιο δομικό συστατικό των κυττάρων και προκαλούν λύση Οι τοξίνες Α-Β αποτελούνται από δύο ομοιοπολικά συνδεδεμένες υπομο-νάδες Α και Β Η μία από αυτές η Β συνδέεται σε κάποιον επιφανειακό υποδοχέα των ξενιστικών κυττάρων και επιτρέ-πει τη μεταφορά της Α στο εσωτερικό του κυττάρου όπου αυτή επιφέρει διάφορες βλάβες Τα υπεραντιγόνα είναι τοξί-νες που διεγείρουν μεγάλο αριθμό κυττάρων του ανοσοποι-ητικού συστήματος του ξενιστή προκαλώντας εκτεταμένες φλεγμονώδεις αποκρίσεις (f Τμήμα 2214)

Κυτταρολυτικές τοξίνες

Πολλά παθογόνα παράγουν πρωτεΐνες που δρουν στην κυτ-ταροπλασματική μεμβράνη προκαλώντας λύση άρα και θά-νατο των ζωικών κυττάρων Οι τοξίνες αυτές ονομάζονται επίσης αιμολυσίνες διότι η δράση τους παρατηρείται πολύ εύκολα στα ερυθρά αιμοσφαίρια (Πίνακας 214) Οι επιδρά-σεις τους ωστόσο δεν περιορίζονται μόνο στα ερυθροκύτ-ταρα αλλά αφορούν και πολλά άλλα κύτταρα του ξενιστή Η παραγωγή αιμολυσινών διαπιστώνεται εύκολα στο εργα-στήριο με γραμμική επίστρωση του οργανισμού σε τρυβλίο

άγαρ-αίματος Η αιμολυσίνη απελευθερώνεται κατά την ανά-πτυξη των αποικιών και λύει τα περιβάλλοντα ερυθροκύττα-ρα δημιουργώντας έτσι ζώνες αιμόλυσης (Εικόνα 2117α) Ορισμένες αιμολυσίνες επιτίθενται στα φωσφολιπίδια της κυτταροπλασματικής μεμβράνης των ξενιστικών κυττάρων Συνηθέστερο υπόστρωμα των αιμολυσινών είναι το φωσφο-λιπίδιο λεκιθίνη (φωσφατιδυλοχολίνη) και γιrsquo αυτό τα συγκε-κριμένα ένζυμα ονομάζονται λεκιθινάσες ή φωσφολιπάσες (Εικόνα 2117β) Χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι η τοξίνη α του Clostridium perfringens μια λεκιθινάση που διασπά τα μεμβρανικά λιπίδια και προκαλεί κυτταρική λύση (Πίνακας 214) Επειδή τα φωσφολιπίδια είναι συστατικά των κυττα-ρικών μεμβρανών όλων των οργανισμών μερικές φορές οι φωσφολιπάσες λύουν την κυτταροπλασματική μεμβράνη όχι μόνο των ξενιστικών αλλά και των βακτηριακών κυττάρων Υπάρχουν ωστόσο αιμολυσίνες που δεν είναι φωσφολιπάσες Για παράδειγμα η στρεπτολυσίνη Ο την οποία παράγουν οι στρεπτόκοκκοι επιδρά στις στερόλες της κυτταροπλασματι-κής μεμβράνης Οι λευκοσιδίνες (Πίνακας 214) είναι λυτικοί παράγοντες που λύουν επιλεκτικά τη μεμβράνη των λευκών αιμοσφαιρίων γεγονός που μπορεί να προκαλέσει μείωση της αντίστασης του ξενιστή (f Τμήμα 221)

Τοξίνη της διφθερίτιδας

Όπως θα δούμε εκτενέστερα στο Τμήμα 263 η τοξίνη της διφθερίτιδας παράγεται από το Corynebacterium diphtheriae και αποτελεί σημαντικό παράγοντα παθογένεσης για τη νόσο της διφθερίτιδας Τα ποντίκια και οι αρουραίοι είναι σχετι-κά ανθεκτικοί οργανισμοί στην τοξίνη της διφθερίτιδας αλ-λά οι άνθρωποι τα κουνέλια και τα πτηνά έχουν μεγάλη ευ-αισθησία καθώς ένα και μόνο μόριο της τοξίνης μπορεί να προκαλέσει στα είδη αυτά κυτταρική λύση Η τοξίνη της δι-φθερίτιδας που εκκρίνεται από τα κύτταρα του C diphtheri-ae ανήκει στην κατηγορία των τοξινών Α-Β και το πολυπε-πτίδιό της έχει μοριακό βάρος (ΜΒ) 62000 Η υπομονάδα Β δεσμεύεται εξειδικευμένα σε έναν υποδοχέα της κυτταρο-πλασματικής μεμβράνης του ξενιστικού κυττάρου (Εικόνα 2118) Μετά τη δέσμευση οι υπομονάδες Α και Β αλληλε-πιδρούν πρωτεολυτικά μεταξύ τους με τελικό αποτέλεσμα την είσοδο της υπομονάδας Α (που έχει ΜΒ 21000) στο κυτ-

(α) (β)

T D

Bro

ck

Leon

J L

eBea

u

Εικόνα 2117 (α)ΖώνεςαιμόλυσηςγύρωαπόαποικίεςStreptococcus pyogenesπουανα-πτύσσονταισετρυβλίοάγαρ-αίματος(β)δρά-σητηςλεκιθινάσηςμιαςφωσφολιπάσηςγύ-ρωαπόαποικίεςClostridium perfringensπουαναπτύσσονται σεκαλλιεργητικόμέσοαγαρό-ζηςεμπλουτισμένομεκρόκοαυγού(πηγήλεκι-θίνης)ηλεκιθινάσηδιασπάτιςμεμβράνεςτωνερυθροκυττάρωνδημιουργώνταςτιςδιαυγείςζώνεςπουφαίνονταιστηφωτογραφία

ταρόπλασμα του ξενιστικού κυττάρου Εκεί η υπομονάδα Α παρεμποδίζει τη μεταφορά αμινοξέων από το tRNA στην αυξανόμενη πολυπεπτιδική αλυσίδα με αποτέλεσμα να ανα-στέλλεται η διαδικασία της πρωτεϊνοσύνθεσης Πιο συγκε-κριμένα η τοξίνη αδρανοποιεί τον παράγοντα επιμήκυνσης 2 (μια πρωτεΐνη που συμμετέχει στην επιμήκυνση της πολυ-πεπτιδικής αλυσίδας) καταλύοντας τη σύνδεση ενός μορίου ριβόζης στη διφωσφορική αδενοσίνη (ADP) από το NAD+ Μετά την προσθήκη της ριβόζης στο μόριο του ADP η δρα-στικότητα του παράγοντα επιμήκυνσης 2 μειώνεται θεαμα-τικά και η πρωτεϊνοσύνθεση αναστέλλεται

Η τοξίνη της διφθερίτιδας σχηματίζεται μόνον από στε-λέχη του C diphtheriae που προσβάλλονται λυσιγονικά από τον βακτηριοφάγο β ο οποίος μεταφέρει το γονίδιο για την παραγωγή της τοξίνης Έτσι ένα μη τοξινοπαραγωγικό (άρα μη παθογόνο) στέλεχος του C diphtheriae μπορεί να μετα-τραπεί σε παθογονικό αν μολυνθεί με τον φάγο β Η διαδικα-σία αυτή ονομάζεται μετατροπή φάγου (f Τμήμα 107)

Ένας άλλος παράγοντας που επηρεάζει την παραγωγή της τοξίνης της διφθερίτιδας είναι η ύπαρξη διαθέσιμου σι-δήρου Όταν το καλλιεργητικό μέσο περιέχει ποσότητες σι-δήρου που επαρκούν για την αύξηση του βακτηρίου η το-ξίνη δεν παράγεται Αν όμως η συγκέντρωση σιδήρου μειω-θεί σε περιοριστικά για την αύξηση του βακτηρίου επίπεδα τότε αρχίζει η παραγωγή της τοξίνης Ο σίδηρος δεσμεύεται από ειδικές ρυθμιστικές πρωτεΐνες του C diphtheriae συμ-μετέχοντας με τον τρόπο αυτό σε έναν μηχανισμό αρνητικού ελέγχου (f Τμήμα 85) Αυτή η σιδηροσυζευτική πρωτεΐ-νη συνδυάζεται κατόπιν με μια ρυθμιστική περιοχή του DNA

του φάγου β και παρεμποδίζει την έκφραση της τοξίνης της διφθερίτιδας Όταν η συγκέντρωση σιδήρου είναι χαμηλή η δράση της ρυθμιστικής πρωτεΐνης εξασθενεί με αποτέλεσμα να αρχίσει η σύνθεση της τοξίνης

Η εξωτοξίνη Α του Pseudomonas aeruginosa (Πίνακας 214) δρα κατά παρόμοιο τρόπο με την τοξίνη της διφθερίτι-δας αφού και αυτή τροποποιεί τον παράγοντα επιμήκυνσης 2 μέσω ριβοζυλίωσης του ADP

Τοξίνες του τετάνου και της αλλαντίασης

Αυτές οι τοξίνες παράγονται από τα υποχρεωτικώς αναερό-βια βακτήρια Clostridium tetani και Clostridium botulinum Υπό φυσιολογικές συνθήκες τα βακτήρια αυτά είναι εδαφό-βιοι οργανισμοί που ενίοτε προκαλούν ασθένειες στα ζώα (f Τμήματα 278 και 295) Το C botulinum σπανίως ανα-πτύσσεται άμεσα στο σώμαOslash συνηθέστερη εστία πολλαπλα-σιασμού του αλλά και τόπος παραγωγής της αλλαντοτοξί-νης είναι τα κακοδιατηρημένα τρόφιμα Στην αλλαντίαση ο θάνατος επέρχεται από αναπνευστική ανεπάρκεια λόγω πα-ράλυσης των αναπνευστικών μυών Το C tetani αναπτύσ-σεται σε βαθιές πληγές του σώματος που καθίστανται ανο-ξικές και παρrsquo ότι παραμένει στην αρχική εστία προσβολής και δεν διασπείρεται στο σώμα η τοξίνη την οποία παράγει μπορεί να εξαπλωθεί μέσω του νευρικού συστήματος και να προκαλέσει τέτανο δηλαδή σπαστική παράλυση που μπορεί επίσης να οδηγήσει στον θάνατο

Η τοξίνη της αλλαντίασης αποτελείται στην πραγματι-κότητα από μια ομάδα τοξινών Α-Β που συνιστούν τις πιο

2110 ΕξΩΤΟξΙΝΕΣ 855

A B

Κυτταρική microεmicroβράνη Κυτταρική microεmicroβράνη

B BA

A

AEFmdash2 EFmdash2

Πρωτεϊνοσύνθεση σε αναστολήΦυσιολογική πρωτεϊνοσύνθεση

Τοξίνη

Κλείδα

Αmicroινοξύ

Ριβόσωmicroα

(β)

t-RNA

(α)

EFmdash2

t-RNA

EFmdash2

Med

Ia T

uTo

rIal

M

edIa

Tu

TorI

al D

ipht

heri

aTo

xin

Εικόνα 2118 δράσητηςτοξίνηςτηςδιφθερίτιδαςτηνοποίαπαράγειτοCorynebacterium diphtheriae(α)υπόφυσιολογικέςσυνθήκεςοπαράγονταςεπι-μήκυνσης2(EF-2)συνδέεταιμετοριβόσωμακαιτοφέρνεισεεπαφήμεέναφορτισμένοtRNA(β)ητοξίνητηςδιφθερίτιδαςσυνδέεταιμετηνκυτταρικήμεμβράνηόπουδιασπάταιηυπομονάδααπουπροκύπτειαπότηδιάσπασηαυτήμεταφέρεταιστονενδοκυτταρικόχώροόπουκαταλύειτηνπροσθήκηρι-βοζυλιωμένουADPστονπαράγονταεπιμήκυνσης2(EF-2)οτροποποιημένοςπαράγονταςεπιμήκυνσης2δενμπορείπλέοννασυμμετάσχειστηνπροσθήκηαμινοξέωνστηναυξανόμενηπεπτιδικήαλυσίδαηδιαδικασίατηςπρωτεϊνοσύνθεσηςσταματάκαιεπέρχεταιθάνατοςτουκυττάρου

856Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

ισχυρές βιολογικές τοξίνες στη φύση Ένα χιλιοστογραμμά-ριο (mg) καθαρής αλλαντοτοξίνης αρκεί για να σκοτώσει πάνω από ένα εκατομμύριο ινδικά χοιρίδια Από τις επτά δι-αφορετικές αλλαντοτοξίνες που γνωρίζουμε δύο τουλάχι-στον κωδικεύονται από εξειδικευμένους λυσιγόνους βακτη-ριοφάγους του Clostridium botulinum Η κυριότερη τοξίνη είναι μια πρωτεΐνη με ΜΒ 150000 η οποία εύκολα σχηματί-ζει συμπλέγματα με άλλες μη τοξικές πρωτεΐνες του C bot-ulinum δημιουργώντας βιοενεργές τοξίνες με ΜΒ που αγγί-ζει το 106 Η τοξικότητά της οφείλεται στο ότι αυτή δεσμεύε-ται στις νευρομυϊκές συνάψεις (και συγκεκριμένα στις προ-συναπτικές μεμβράνες των απολήξεων των κινητικών νευ-ρώνων) όπου παρεμποδίζει την απελευθέρωση ακετυλοχο-λίνης Υπενθυμίζεται ότι η μετάδοση της νευρικής ώσης από τα νευρικά κύτταρα στα μυϊκά γίνεται μέσω της ακετυλοχο-λίνης η οποία δεσμεύεται σε ειδικούς υποδοχείς των μυϊκών κυττάρων Έτσι ένας μυς που έχει δηλητηριαστεί με αλλα-ντοτοξίνη αδυνατεί να προσλάβει το διεγερτικό σήμα (την ακετυλοχολίνη) άρα αδυνατεί να συσταλεί προκαλώντας γενικευμένη παράλυση (Εικόνα 2119)

Η τετανοτοξίνη είναι μια πρωτεΐνη με ΜΒ 150000 η οποία αποτελείται από συνδεδεμένα πολυπεπτίδια Α-Β Η τοξίνη μόλις έρθει σε επαφή με το νευρικό σύστημα μετα-φέρεται μέσω των κινητικών νευρώνων μέχρι τον νωτιαίο μυελό όπου συνδέεται εξειδικευμένα με γαγγλιοζιτικά λιπί-δια των αξονικών απολήξεων ορισμένων ανασταλτικών νευ-ρώνων του νωτιαίου μυελού Κατά τη φυσιολογική λειτουρ-

γία τους αυτοί οι διάμεσοι νευρώνες απελευθερώνουν κά-ποιον ανασταλτικό νευροδιαβιβαστή (συνήθως γλυκίνη) ο οποίος συνδέεται με ειδικούς υποδοχείς πάνω στη μεμβρά-νη του κινητικού νευρώνα και προκαλεί αποδιέγερση δη-λαδή άρση της διέγερσης του κινητικού νευρώνα Αυτός εί-ναι ο κυριότερος μηχανισμός για να σταματήσει η διέγερση ενός κινητικού νευρώνα και πρακτικά σημαίνει ότι η δρά-ση της γλυκίνης αναστέλλει την απελευθέρωση ακετυλοχο-λίνης στην τελική κινητική πλάκα και επομένως επιτρέπει τη χάλαση των μυών Η παρουσία όμως τετανοτοξίνης στον νωτιαίο μυελό εξουδετερώνει τη δράση των διάμεσων ανα-σταλτικών νευρώνων και επομένως διακόπτει την απελευθέ-ρωση και δράση της γλυκίνης επί των κινητικών νευρώνων Υπrsquo αυτές τις συνθήκες οι κινητικοί νευρώνες συνεχίζουν να παραμένουν σε κατάσταση διέγερσης εκφορτίζονται αστα-μάτητα και απελευθερώνουν συνεχώς ακετυλοχολίνη στη νευρομυϊκή σύναψη προκαλώντας συνεχείς και ανεξέλε-γκτες συστολές των αντίστοιχων μυών (Εικόνα 2120) Τε-λικό αποτέλεσμα είναι η σπαστική παράλυση δηλαδή μια κατάσταση κατά την οποία οι προσβεβλημένοι μύες βρίσκο-νται σε διαρκή συστολή Αν η προσβολή αφορά τους μυς του στόματος τότε ο παρατεταμένος σπασμός παραμορφώ-νει το στόμα προκαλώντας το φαινόμενο του τρισμού Αν η προσβολή συμβεί στους αναπνευστικούς μυς τότε μπορεί να επέλθει θάνατος από ασφυξία

Και οι δύο τοξίνες που μόλις εξετάσαμε εμποδίζουν την απελευθέρωση νευροδιαβιβαστών για τον έλεγχο των μυών

Φυσιολογικές συνθήκεςΗ ακετυλοχολίνη (A) προκαλείσυστολή των microυϊκών ινών

∆ιεγερτικό σήmicroααπό το κεντρικόνευρικό σύστηmicroα

Μυς

ΑλλαντίασηΗ αλλαντοτοξίνη εmicroποδίζει τηναπελευθέρωση της Α αναστέλλοντας έτσιτη microυϊκή συστολή

AA A

AAA

A AA

AAAAA

A

AA A

AA A

AA

A A

AAA

AAA AA

A AAA

A A A A A A A A AA A A A

(α) (β)

Εικόνα 2119 δράσητηςαλλαντοτοξίνηςηοποίαπαράγεταιαπότοClostridium botulinum (α)υπόφυσιολογικέςσυνθήκεςηδιέγερσηαπότοκεντρικόνευρικόσύστημακαταλήγειστηνευρομυϊκήσύναψηκαιέχειωςαποτέλεσματηναπελευθέρωσηακετυλοχολίνης(α)απότακυστίδιατωννευρικώναπολήξεωνστηντελικήκινητικήπλάκαΣτησυνέχειαηακετυλοχολίνησυνδέεταιμεειδικούςυποδοχείςστημεμβράνητουμυϊκούκυττάρουπροκαλώνταςσυστολήτουτελευταίου(β)ηαλλαντοτοξίνηδραστηντελικήκινητικήπλάκαπαρεμποδίζονταςτηναπελευθέρωσηακετυλοχολίνης(α)απότακυστίδιαlaquoκαταργώνταςraquoστηνπράξητηνευρικήδιέγερσηαποτέλεσματηςδράσηςαυτήςείναιημηαντιστρεπτήχάλασητουμυόςκαιτελικάημυϊκήπαράλυση(f

Τμήμα295)

Ωστόσο το τελικό αποτέλεσμα διαφέρει ανάλογα με το ποι-ος ακριβώς νευροδιαβιβαστής αναστέλλεται

2110 Έλεγχος εννοιών

Οι εξωτοξίνες τις οποίες παράγουν ορισμένοι μικροοργανισμοί εί-ναι οι ισχυρότερες βιολογικές τοξίνες που γνωρίζουμε Κάθε εξω-τοξίνη δρα σε εξειδικευμένα κύτταρα ή μόρια του ξενιστή επιφέ-ροντας βλάβες σε κάποια μείζονα (κυτταρική ή συστηματική) λει-τουργία του

Ποιες μείζονος σημασίας ιδιότητες είναι κοινές σε όλες τις εξωτοξίνες Σε όλες τις τοξίνες Α-Β

Είναι απαραίτητο να λάβει χώρα πολλαπλασιασμός των βακτη-ρίων και λοίμωξη προκειμένου να παραχθούν τοξίνες

2111 Εντεροτοξίνες

Οι εντεροτοξίνες είναι εξωτοξίνες που δρουν στο λεπτό έντερο και προκαλούν μαζική έκκριση υγρών στον εντερικό αυλό και κατά συνέπεια εμετό και διάρροια Εντεροτοξίνες

παράγουν πολλά βακτήρια όπως τα Staphylococcus aureus Clostridium perfringens και Bacillus cereus (που ευθύνονται συνήθως για τις τροφικές δηλητηριάσεις) αλλά και τα εντε-ροπαθογόνα Vibrio cholerae Escherichia coli και Salmonel-la enteritidis

Η τοξίνη της χολέρας

Η εντεροτοξίνη την οποία παράγει το Vibrio cholerae είναι ο αιτιολογικός παράγοντας της χολέρας και έχει μελετηθεί περισσότερο από οποιαδήποτε άλλη εντεροτοξίνη Η τοξί-νη της χολέρας ανήκει στις τοξίνες της κατηγορίας Α-Β (βλ Τμήμα 2110) και αποτελείται από μία υπομονάδα Α μορι-ακού βάρους 27200 και πέντε υπομονάδες Β καθεμιά από τις οποίες έχει ΜΒ 11600 (επομένως ολόκληρο το σύμπλεγ-μα της τοξίνης έχει ΜΒ 82200) Η υπομονάδα Β αποτελεί το τμήμα με το οποίο η τοξίνη δεσμεύεται εξειδικευμένα στον γαγγλιοζίτη GM1 που βρίσκεται στην κυτταροπλασματική μεμβράνη των κυττάρων του εντερικού επιθηλίου (Εικόνα 2121)Oslash ωστόσο η ίδια η υπομονάδα Β δεν προκαλεί κάποια μεταβολή στη διαπερατότητα της μεμβράνης Για την τοξι-κή δράση της τοξίνης της χολέρας υπεύθυνη είναι η υπομο-

AA

AA

A

AA A

AA

A AAA

AAA

A

AAA

A

AAAAAAAA

AAA

A

G

GGG

GGGGGGG

G

G

G G

G

G

G

GG G

G

GG

A A

A

A A

A

A

A

A

A AA A A A A A A A AA A A A

∆ιεγερτικά σήmicroατααπό το κεντρικόνευρικό σύστηmicroα

Ανασταλτικόςδιάmicroεσος νευρώνας

Αναστολή

Μυς

Φυσιολογικές συνθήκεςΗ γλυκίνη (G) που απελευθερώνεται από τουςανασταλτικούς διάmicroεσους νευρώνες σταmicroατάτην απελευθέρωση ακετυλοχολίνης (A)και επιφέρει χάλαση των microυών

ΤέτανοςΗ τετανοτοξίνη δεσmicroεύεται στουςανασταλτικούς διάmicroεσους νευρώνεςεmicroποδίζοντας την απελευθέρωση γλυκίνηςκαι τη χάλαση των microυών

(α) (β)

Τοξίνητουτετάνου

Εικόνα 2120 δράσητηςτετανοτοξίνηςτηνοποίαπαράγειτοClostridium tetani(α)υπόφυσιολογικέςσυνθήκεςηχάλασητωνμυώνοφείλεταιστηγλυ-κίνη(G)πουαπελευθερώνουνορισμένοιδιάμεσοιανασταλτικοίνευρώνεςηγλυκίνηαποδιεγείρειτουςκινητικούςνευρώνεςκάτιπουμετησειράτουση-μαίνειότιδιακόπτεταιηαπελευθέρωσηακετυλοχολίνης(α)στηνευρομυϊκήσύναψη(β)ητετανοτοξίνηδεσμεύεταισεδιάμεσουςανασταλτικούςνευρώνεςεμποδίζονταςτηναπελευθέρωσηγλυκίνηςαπότασυναπτικάκυστίδιαΈτσιδιακόπτεταιηροήανασταλτικώνσημάτωνπροςτουςκινητικούςνευρώνεςκαιηαπελευθέρωσηακετυλοχολίνηςστηνευρομυϊκήσύναψηείναισυνεχήςκαιαδιάκοπημεαποτέλεσμαναπροκαλείταιμηαντιστρεπτήσυστολήτωνμυώνκαισπαστικήπαράλυση(fΤμήμα278καιεικόνα2719)

2111 ΕΝΤΕΡΟΤΟξΙΝΕΣ 857

858Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

νάδα Α η οποία ενεργοποιεί το κυτταρικό ένζυμο αδενυλι-κή κυκλάση που με τη σειρά του μετατρέπει την τριφωσφο-ρική αδενοσίνη (ΑΤΡ) σε κυκλική μονοφωσφορική αδενοσί-νη (cAMP)

Όπως έχουμε ήδη δει στο Τμήμα 87 το κυκλικό ΑΜΡ είναι ένα ειδικό μόριο που συνδέει στα κύτταρα διάφο-ρους ρυθμιστικούς μηχανισμούς Στα θηλαστικά το κυκλι-κό ΑΜΡ συμμετέχει στον μηχανισμό δράσης αρκετών ορμο-

νών σε συναπτικές διαβιβάσεις του κεντρικού νευρικού συ-στήματος αλλά και στις φλεγμονώδεις και ανοσιακές αντι-δράσεις των ιστών συμπεριλαμβανομένων των αλλεργιών Όμως για να μπορέσει η υπομονάδα Α της τοξίνης της χολέ-ρας να ενεργοποιήσει την αδενυλική κυκλάση πρέπει πρώτα να ενεργοποιηθεί από ένα κυτταρικό ένζυμο που χρειάζεται NAD+ και ATP Κατά τη δράση της εντεροτοξίνης της χολέ-ρας τα αυξημένα επίπεδα κυκλικού ΑΜΡ προκαλούν ενερ-γητική έκκριση διττανθρακικών και ιόντων χλωρίου από τα επιθηλιακά κύτταρα προς τον εντερικό αυλό (Εικόνα 2121) Κατά την οξεία φάση της νόσου η απώλεια νερού στο λε-πτό έντερο υπερβαίνει τον ρυθμό απορρόφησής του στο πα-χύ έντερο με αποτέλεσμα τη μαζική καθαρή απώλεια νε-ρού Κατά κανόνα τα θύματα της χολέρας πεθαίνουν από ακραία αφυδάτωση Καλύτερη θεραπεία είναι η πρόσληψη από το στόμα μεγάλων ποσοτήτων από διαλύματα ηλεκτρο-λυτών προκειμένου να αναπληρωθούν τα απολεσθέντα υγρά και ιόντα

Η εντεροτοξίνη της χολέρας μπορεί να ενεργοποιήσει την αδενυλική κυκλάση σε μεγάλη ποικιλία κυττάρων και ιστών γιrsquo αυτό και οι παθολογικές εκδηλώσεις της τοξίνης αφορούν μάλλον την ειδική θέση όπου αυτή δεσμεύεται δη-λαδή τα κύτταρα του επιθηλίου του λεπτού εντέρου παρά την τοξική ενεργοποίηση της αδενυλικής κυκλάσης Πράγ-ματι η προσθήκη διαλύματος με απομονωμένες υπομονάδες Β (οι οποίες δεν διαθέτουν δραστικότητα αδενυλικής κυκλά-σης) στον αυλό του εντέρου μπορεί να εμποδίσει τη δράση της εντεροτοξίνης της χολέρας αρκεί να χορηγηθεί πριν την εκδήλωσή της Αυτό συμβαίνει διότι οι υπομονάδες Β κατα-λαμβάνουν τις ίδιες θέσεις δέσμευσης που χρησιμοποιούν και τα πλήρη μόρια (Α-Β) της τοξίνης στερώντας από τα τελευταία τη δυνατότητα δέσμευσης αλλά και δράσης κα-θώς μόνο τα πλήρη μόρια διαθέτουν δραστικότητα αδενυλι-κής κυκλάσης

Η εντεροτοξίνη της χολέρας κωδικεύεται από δύο γο-νίδια τα ctxA και ctxB Η έκφραση των εν λόγω γονιδίων ελέγχεται από έναν μηχανισμό θετικής ρύθμισης στον οποίο καθοριστικό ρόλο παίζει η πρωτεΐνη που κωδικεύει το γονί-διο toxR Το προϊόν του γονιδίου toxR είναι μια διαμεμβρα-νική πρωτεΐνη η οποία ελέγχει τόσο την παραγωγή της τοξί-νης όσο και άλλων σημαντικών παραγόντων μολυσματικό-

Εικόνα 2121 δράσητηςεντεροτοξίνηςτηςχολέρας(1)Φυσιολογικήδι-αδικασίακίνησηςτωνιόντωνστοέντεροκαιαποικισμόςτουεπιθηλίουαπότοVibrio choleraeακολουθούμενοςαπόδέσμευσητηςεντεροτοξίνηςμετουςγαγγλιοζίτεςGM1τωνκυττάρωντουξενιστή(2)ηδράσητηςτοξίνηςα-βέγκειταιστηνενσωμάτωσηστοκυτταρόπλασματωνξενιστικώνκυττάρωντηςυπομονάδαςαηοποίαενεργοποιείτηναδενυλικήκυκλάσηΤογεγονόςαυτόοδηγεί(3)στηδιακοπήτηςφυσιολογικήςροήςνa+προςταέσωκαι(4)στηναπώλειανερούπροςτοναυλόκαιτηνεμφάνισηδιάρροιαςηαντιμετώπισητηςχολέραςγίνεταιμεαναπλήρωσηιόντωνκαιενυδάτωσηηχρήσηαντιβι-οτικώνμπορείναπεριορίσειτηνανάπτυξητουV choleraeκαιναμειώσειτηδιάρκειατηςνόσουαλλάδενεπηρεάζεικαθόλουτηντοξίνηπουέχειήδηπαραχθεί

Κύτταρο GM1

Επιθήλιο

Τοξίνη του Vibrio cholerae

Κύτταρο του Vibrio cholerae

Ενεργοποίηση της επιθηλιακήςαδενυλικής κυκλάσης από τηντοξίνη της χολέρας

Τοξίνη τηςχολέρας

Αδενυλική κυκλάση

Αυλός

Αυλός

ATP κυκλικό AMP

Αίmicroα

Αίmicroα

Αίmicroα

Αυλός τουλεπτού εντέρου

Κύτταρο GM1Na+

Επιθηλιακά κύτταρα του εντέρου

Na+

Na+

Αναστολή microεταφοράς Na+ καθαρήροή Clndash προς τον αυλό

Clndash

Clndash

Μαζική microετακίνησηνερού προς τον αυλό

Φυσιολογική κίνηση ιόντων Na+ κινείται από τοναυλό προς το αίmicroαmiddot δεν υπάρχει καθαρή ροή Clndash

H2O

Αποικισmicroός καιπαραγωγή τοξινών

1

3

2

4

τητας του Vibrio cholerae (πχ πρωτεΐνες και τριχίδια της εξωτερικής μεμβράνης) που είναι απαραίτητοι για τον επι-τυχή αποικισμό του λεπτού εντέρου από το συγκεκριμένο εντεροπαθογόνο

Άλλες εντεροτοξίνες

Αρκετές εντεροτοξίνες που παράγονται από άλλα εντεροπα-θογόνα όπως είναι η Escherichia και η Salmonella δρουν παρόμοια με την τοξίνη της χολέρας Αυτό επιβεβαιώνεται από το ότι οι τοξίνες και των δύο βακτηρίων εξουδετερώνο-νται με τη χορήγηση αντισωμάτων κατά της εντεροτοξίνης της χολέρας γεγονός που υποδηλώνει ότι οι συγκεκριμένες τοξίνες έχουν παραπλήσια δομή Σε αυτό συνηγορεί και η ανάλυση της αλληλουχίας βάσεων στα γονίδια ctxA και ctxB τα οποία παρουσιάζουν ομολογία μεγαλύτερη του 75 με τα γονίδια που κωδικεύουν τη θερμοασταθή εντεροτοξίνη την οποία παράγουν τα εντεροπαθογόνα στελέχη της Escherich-ia και της Salmonella Ωστόσο υπάρχουν και εντεροτοξί-νες με διαφορετικό τρόπο δράσης τις οποίες παράγουν άλ-λα εντεροπαθογόνα των τροφίμων (Staphylococcus aureus Clostridium perfringens Bacillus cereus) Πχ η τοξίνη του Clostridium perfringens είναι μια κυτταροτοξίνη ενώ του Staphylococcus aureus μια υπεραντιγονική τοξίνη (Πίνακας 214) Τα υπεραντιγόνα έχουν έναν εντελώς διαφορετικό μη-χανισμό δράσηςOslash διεγείρουν μεγάλο αριθμό λεμφοκυττάρων προκαλώντας φλεγμονώδεις αντιδράσεις όχι μόνο τοπικά στο έντερο αλλά και διασυστηματικά σε όλο το σώμα (f Τμήμα 2214)

2111 Έλεγχος εννοιών

Οι εντεροτοξίνες είναι εξωτοξίνες που δρουν εξειδικευμένα στο λε-πτό έντερο προκαλώντας μεταβολές στη διαπερατότητα του εντε-ρικού επιθηλίου οι οποίες οδηγούν στην εμφάνιση διάρροιας Οι

εντεροτοξίνες διακρίνονται στις τοξίνες Α-Β στις κυτταροτοξίνες και στα υπεραντιγόνα

Ποια μείζονα χαρακτηριστικά είναι κοινά σε όλες τις εντεροτο-ξίνες Σε όλες τις εξωτοξίνες Α-Β

Πώς δρα η τοξίνη του Vibrio cholerae στο λεπτό έντερο Γιατί προκαλεί η τοξίνη αυτή μαζική απώλεια νερού

2112 Ενδοτοξίνες

Τα αρνητικά κατά Gram βακτήρια παράγουν λιποπολυσακ-χαρίτες για την εξωτερική στιβάδα του κυτταρικού τους τοι-χώματος (f Τμήμα 49) οι οποίοι σε πολλές περιπτώσεις είναι τοξικοί Οι πολυσακχαρίτες αυτοί ονομάζονται ενδο-τοξίνες διότι είναι σταθερά συνδεδεμένοι με το βακτηριακό κύτταρο και απελευθερώνονται σε μεγάλες ποσότητες μόνο αν συμβεί λύση του κυττάρου Οι ενδοτοξίνες έχουν μελε-τηθεί κυρίως στην περίπτωση των Escherichia Shigella και Salmonella Οι κυριότερες διαφορές μεταξύ εξωτοξινών και ενδοτοξινών παρατίθενται στον Πίνακα 215

Δομή και λειτουργία των ενδοτοξινών

Οι ενδοτοξίνες ασκούν ποικίλες επιδράσεις στη φυσιολο-γία Ο πυρετός είναι σχεδόν καθολικό σύμπτωμα της δρά-σης τους διότι οι τοξίνες αυτές διεγείρουν την απελευθέρω-ση ειδικών πρωτεϊνών από τα ξενιστικά κύτταρα οι οποίες ονομάζονται ενδογενή πυρετογόνα και επιδρούν στο θερμορ-ρυθμιστικό κέντρο του εγκεφάλου Επιπλέον οι ενδοτοξίνες προκαλούν διάρροια ταχεία μείωση του αριθμού των λεμ-φοκυττάρων και των αιμοπεταλίων και γενικευμένη φλεγ-μονή Μεγάλες ποσότητες ενδοτοξίνης μπορεί να επιφέρουν ακόμη και τον θάνατο κυρίως μέσω αιμορραγικής καταπλη-ξίας και ιστικής νέκρωσης Η τοξικότητα των ενδοτοξινών

2112 ΕΝΔΟΤΟξΙΝΕΣ 859

ΠΙΝΑΚΑΣ 215 Ιδιότητεςεξωτοξινώνκαιενδοτοξινών

Ιδιότητα Εξωτοξίνες Ενδοτοξίνες

Χημικέςιδιότητες πρωτεΐνεςπουεκκρίνονταιαπόορισμένα Σύμπλοκαλιποπολυσακχαριτών-λιποπρωτεϊνών(fεικόνα435) αρνητικάκατάGramβακτήριαενγένει ωςτμήματατηςεξωτερικήςμεμβράνηςτωναρνητικώνκατά θερμοασταθείς Gramβακτηρίωναπελευθερώνονταιμετηλύσητουκυττάρου πολύμεγάληθερμοσταθερότηταΤρόποςδράσης εξειδικευμένοςσυνήθωςδεσμεύονται μηειδικός σεειδικούςυποδοχείςήδομέςΣυμπτώματα είναικυτταροτοξίνεςεντεροτοξίνεςή πυρετόςδιάρροιαεμετός νευροτοξίνεςμεεξειδικευμένοτρόπο δράσηςσεκύτταραήιστούς Τοξικότητα Συχνάπολύμεγάληενίοτεθανατηφόρος μικρήσπάνιαθανατηφόροςανοσογονικότητα Ιδιαιτέρωςανοσοδιεγερτικέςδιεγείρουν Ήπιαανοσογόναηανοσοαπόκρισηείναι τηνπαραγωγήαντισωμάτων(αντιτοξινών) ανεπαρκήςγιατηνεξουδετέρωσητηςτοξίνηςδράσητοξοειδών ηαντιμετώπισητηςτοξίνηςμεφορμαλδεΰδη καμία καταστρέφειτηντοξικότητααλλάτα τοξοειδήπουπροκύπτουνεξακολουθούν ναέχουνανοσοδιεγερτικήδράσηπυρετογονία δενπροκαλούνπυρετόστονξενιστή πυρετογόνεςσυχνάπροκαλούνπυρετόστονξενιστή

860Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

πάντως είναι πολύ χαμηλότερη εκείνης των εξωτοξινών Στα ποντίκια επί παραδείγματι η ποσότητα ενδοτοξίνης που απαιτείται για να θανατωθεί το 50 ενός πληθυσμού πειρα-ματοζώων (δηλαδή η LD50) είναι κατά προσέγγιση 200-400 μg (μικρογραμμάρια) ανά άτομο ενώ η LD50 της αλλαντοτο-ξίνης είναι περίπου 25 pg (πικογραμμάρια) ανά άτομο δηλα-δή 10 εκατομμύρια φορές μικρότερη

Η γενική δομή των λιποπολυσακχαριτών (LPS) παρου-σιάζεται στην Εικόνα 435 Οι λιποπολυσακχαρίτες αποτε-λούνται από το λιπίδιο Α έναν κεντρικό πολυσακχαρίτη που περιέχει κετοδεοξυοκτονικό λίγα σάκχαρα με επτά άτομα άνθρακα (επτόζες) γλυκόζη γαλακτόζη Ν-ακετυλογλυκο-ζαμίνη και τον πολυσακχαρίτη Ο ένα ιδιαίτερα μεταβλητό πολυμερές που συνήθως περιέχει γαλακτόζη γλυκόζη ρα-μνόζη μαννόζη και ένα ή περισσότερα ασυνήθιστα διδεο-ξυ-σάκχαρα όπως αμπεκουόζη κολιτόζη παρατόζη ή τυβε-λόζη Τα σάκχαρα του πολυσακχαρίτη Ο σχηματίζουν αλυ-σίδες των τεσσάρων ή πέντε σακχάρων (συνήθως διακλαδι-σμένες) οι οποίες επαναλαμβάνονται αρκετές φορές για τον σχηματισμό του πλήρους μορίου (f Τμήμα 49) Το λιπί-διο Α αποτελείται από λιπαρά οξέα που συνδέονται με εστε-ρικούς δεσμούς στο μόριο της Ν-ακετυλογλυκοζαμίνης Συ-νηθέστερα τέτοια οξέα είναι το β-υδροξυμυριστικό το λαυ-ρικό (δαφνικό) το μυριστικό και το παλμιτικό (φοινικικό) Από τη μελέτη επιμέρους λιποπολυσακχαριτικών τμημάτων συνάγεται ότι το λιπίδιο ευθύνεται για την τοξικότητα και ο πολυσακχαρίτης για την υδατοδιαλυτότητα και την ανοσο-γονικότητα του συμπλόκου (f Τμήμα 223) Επίσης με-λέτες σε ζώα υποδεικνύουν ότι για τις in vivo τοξικές επι-δράσεις είναι απαραίτητο το λιπίδιο και ο πολυσακχαρίτης να συνυπάρχουν

Ανίχνευση ενδοτοξινών με τη μέθοδο Limulus

Επειδή οι ενδοτοξίνες έχουν πυρετογόνο δράση θα πρέπει τα διάφορα φάρμακα (πχ αντιβιοτικά ή σκευάσματα που χορηγούνται ενδοφλεβίως) να μην περιέχουν καθόλου εν-δοτοξίνες Για τον σκοπό αυτό έχει αναπτυχθεί μια ιδιαίτε-ρα ευαίσθητη μέθοδος ανίχνευσης ενδοτοξινών η οποία βα-σίζεται στη χρήση των αμοιβαδοκυττάρων Limulus polyphe-mus που παρασιτούν στις οπλές των αλόγων Η μέθοδος στη-ρίζεται στο γεγονός ότι οι ενδοτοξίνες προκαλούν εξειδικευ-μένα λύση αυτών των αμοιβαδοκυττάρων (Εικόνα 2122) Κατά τον εργαστηριακό έλεγχο αναμειγνύονται εκχυλίσμα-τα αμοιβαδοκύτταρων με το υπό έλεγχο διάλυμα Αν υπάρ-χει ενδοτοξίνη το εκχύλισμα των αμοιβαδοκυττάρων σχη-ματίζει πήγμα και καθιζάνει μεταβάλλοντας τη διαύγεια του διαλύματος Αυτή η αντίδραση μπορεί κατόπιν να ποσοτι-κοποιηθεί με τη χρήση φασματοφωτομέτρου Είναι εφικτή η εκτέλεση μετρήσιμης αντίδρασης με μόλις 10 pgml λιπο-πολυσακχαρίτη Η μέθοδος Limulus χρησιμοποιείται για την ανίχνευση απειροελάχιστων ποσοτήτων ενδοτοξίνης στους ορούς στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό στο πόσιμο νερό και σε όλα τα διαλύματα που χρησιμοποιούνται για την παρασκευή φαρμάκων και ενέσιμων σκευασμάτων

Επειδή η μέθοδος Limulus είναι πάρα πολύ ευαίσθητη χρειάζεται ιδιαίτερη προσοχή στην τήρηση μέτρων αποτρο-πής της μόλυνσης των εργαστηριακών οργάνων των διαλυ-μάτων και των αντιδραστηρίων από αρνητικά κατά Gram βακτήρια που υπάρχουν στο περιβάλλον του εργαστηρίου ή της κλινικής πχ στο απεσταγμένο νερό Ενδεχόμενη ανί-χνευση ενδοτοξινών με τη μέθοδο Limulus στο πλάσμα ή στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό συνιστά σοβαρή ένδειξη μόλυν-σης των συγκεκριμένων σωματικών υγρών με αρνητικά κα-τά Gram βακτήρια

2112 Έλεγχος εννοιών

Οι ενδοτοξίνες είναι λιποπολυσακχαρίτες προερχόμενοι από την εξωτερική στιβάδα των αρνητικών κατά Gram βακτηρίων Οι εν-δοτοξίνες απελευθερώνονται στο περιβάλλον με τη λύση του βα-κτηρικού κυττάρου προκαλώντας πυρετό και ορισμένες άλλες το-

(α)

(β)

A O

Tzi

anab

os a

nd R

D M

illha

mA

O T

zian

abos

and

R D

Mill

ham

Εικόνα 2122 μικροφωτογραφίεςαμοιβαδοκυττάρωνLimulus(α)Φυσι-ολογικάαμοιβαδοκύτταρα(β)αμοιβαδοκύτταραπουέχουνεκτεθείσεβα-κτηριακόλιποπολυσακχαρίτηηπαρουσίαλιποπολυσακχαρίτηπροκαλείαπο-κοκκίωσητωνκυττάρωνιδιότηταπουμπορείναχρησιμοποιηθείγιατηνανί-χνευσηλιποπολυσακχαριτώνσεκάποιουπόέλεγχοδιάλυμα

ξικές αντιδράσεις στον ξενιστή Κατά κανόνα οι ενδοτοξίνες είναι λιγότερο τοξικές από τις εξωτοξίνες

Γιατί δεν παράγουν ενδοτοξίνες τα θετικά κατά Gram βακτή-ρια

Γιατί είναι απαραίτητο να ελέγχονται τα διαλύματα των διαφό-ρων φαρμάκων ως προς την παρουσία ενδοτοξινών

ΙV ΓΕΝΙΚΟΙ ΜΗχΑΝΙΣΜΟΙ ΑΜΥΝΑΣ ΤΟΥ ξΕΝΙΣΤΗ

Οι εγγενείς laquoαμυντικοί μηχανισμοίraquo που είναι υπεύθυνοι για την καταστολή των παθογόνων μπορούν να χωριστούν σε δύο κατηγορίες στους μη ειδικούς ή γενικούς μηχανισμούς άμυνας που επιστρατεύονται έναντι μεγάλης ποικιλίας πα-θογόνων και στους ειδικούς αμυντικούς μηχανισμούς που χρησιμοποιούνται έναντι μεμονωμένων ειδών ή στελεχών παθογόνων Εδώ θα εξετάσουμε ορισμένους γενικούς αμυ-ντικούς μηχανισμούς που χρησιμοποιούνται για τον περιο-ρισμό των λοιμώξεων και τη διατήρηση της υγείας του ξε-νιστή ενώ στο επόμενο κεφάλαιο θα μελετήσουμε τους συ-γκεκριμένους μηχανισμούς άμυνας του ξενιστή έναντι μεμο-νωμένων παθογόνων δηλαδή την ανοσοαπόκριση

2113 Μη ειδική εγγενής αντίσταση στις

μολύνσεις

Η πρώτη γραμμή άμυνας του ξενιστή κατά των παθογόνων περιλαμβάνει μια σειρά φυσικών και χημικών φραγμών εγ-γενών στα περισσότερα ζώα οι οποίοι αντιδρούν με μη ει-δικό τρόπο στην εισβολή των παθογόνων Αυτοί οι γενικού χαρακτήρα μηχανισμοί εξουδετερώνουν όλα σχεδόν τα πα-θογόνα με τα οποία ερχόμαστε σε επαφή

Φυσική αντίσταση του ξενιστή

Η ικανότητα των παθογόνων να προκαλούν νόσο σε μεμο-νωμένα ζωικά είδη ποικίλλει σε πολύ μεγάλο βαθμό Για παράδειγμα η λύσσα εφόσον αρχίσει η εκδήλωση των συ-μπτωμάτων επιφέρει κατά κανόνα τον θάνατο σε οποιοδή-ποτε είδος θηλαστικού Βεβαίως ορισμένα είδη ζώων είναι πολύ πιο ευαίσθητα στη λύσσα από άλλα Τα ρακούν και τα κουνάβια πχ είναι εξαιρετικά ευαίσθητα στη μόλυνση από τον ιό της λύσσας σε αντίθεση με τα οπόσσουμ που σπανί-ως αρρωσταίνουν από την ασθένεια αυτή Ο άνθρακας μπο-ρεί να μολύνει πολλά είδη ζώων αλλά τα συμπτώματα που προκαλεί ποικίλλουν σημαντικά καθώς στον μεν άνθρω-πο εκδηλώνονται ως απλές φλύκταινες ενώ στις αγελάδες προκαλεί θανατηφόρο δηλητηρίαση του αίματος Αντίθετα ο πνευμονικός άνθρακας είναι θανατηφόρος για τον άνθρω-πο (f Τμήμα 2511) ενώ ιδιαίτερη σημασία έχει επίσης

το γεγονός ότι τα πουλιά είναι πλήρως ανθεκτικά στον άν-θρακα Επιπλέον οι ασθένειες των θερμόαιμων ζώων σπα-νίως μεταδίδονται στα ψυχρόαιμα (ποικιλόθερμα) ζώα και αντιστρόφως

Σε συγκεκριμένες συνθήκες συγγενικά είδη ή ακόμη και μέλη του ίδιου είδους ενδέχεται να παρουσιάζουν αρκε-τά διαφορετική ευαισθησία σε δεδομένο παθογόνο

Ηλικία στρες και δίαιτα

Η ηλικία είναι σημαντικός παράγοντας όσον αφορά την ευαι-σθησία έναντι μολυσματικών ασθενειών Τα λοιμώδη νοσή-ματα είναι πολύ πιο συχνά στα πολύ νεαρά και πολύ ηλικι-ωμένα άτομα Στα νεογέννητα πχ ο σχηματισμός της εντε-ρικής χλωρίδας γίνεται αρκετά γρήγορα αλλά η φυσιολογι-κή χλωρίδα του νεογέννητου δεν είναι ίδια με τη φυσιολο-γική χλωρίδα ενός ενήλικα Πριν τη δημιουργία της χλωρί-δας ενήλικα ιδιαίτερα τις πρώτες μέρες μετά τη γέννηση τα παθογόνα έχουν περισσότερες ευκαιρίες να εγκατασταθούν και να προκαλέσουν νόσο Έτσι η διάρροια που προκαλεί-ται από παθογονικά στελέχη της Escherichia coli (f Τμή-μα 297) ή του Pseudomonas aeruginosa εμφανίζεται πολύ συχνά σε νεογνά μικρότερα του ενός έτους Η νεογνική αλ-λαντίαση απαντά μόνο σε νεογνά πολύ μικρής ηλικίας επει-δή η φυσιολογική χλωρίδα που έχει δημιουργθεί στα μεγα-λύτερα παιδιά τα προφυλάσσει από εντερική λοίμωξη λόγω του Clostridium botulinum (f Τμήμα 295)

Σε άτομα μεγαλύτερα των 65 ετών τα λοιμώδη νοσήμα-τα εμφανίζονται πολύ συχνότερα απrsquo ότι σε νεότερους ενή-λικες Επί παραδείγματι οι ηλικιωμένοι είναι πολύ πιο ευ-αίσθητοι σε αναπνευστικές λοιμώξεις ιδιαίτερα στη γρίπ-πη (f Τμήμα 268) ίσως επειδή μειώνεται η αποτελεσμα-τικότητα της ανοσιακής τους απόκρισης στα παθογόνα του αναπνευστικού Επιπλέον διάφορες ανατομικές μεταβολές που συνοδεύουν το γήρας μπορεί να συμβάλλουν στην ανά-πτυξη λοιμώξεων Φερrsquo ειπείν η διόγκωση του προστάτη (συνηθισμένη πάθηση στους άνδρες άνω των 50 ετών) προ-καλεί συχνά μείωση της ροής των ούρων γεγονός που με τη σειρά του καθιστά ευκολότερο τον αποικισμό της ουροποιη-τικής οδού με παθογόνα (Εικόνα 2111) και αυξάνει τις σχε-τικές λοιμώξεις στους άνδρες μεγαλύτερης ηλικίας

Το στρες μπορεί να οδηγήσει σε προδιάθεση ενός ατό-μου που υπό φυσιολογικές συνθήκες θα ήταν υγιές στο να νοσήσει Σε σχετικές μελέτες με αρουραίους και ποντίκια η κόπωση η υπερπροσπάθεια η ελλειπής διατροφή η αφυδά-τωση και οι κλιματικές αλλαγές (όλα συνιστούν πηγές φυ-σιολογικού στρες) αυξάνουν όχι μόνο τον επιπολασμό αλλά και τη βαρύτητα των λοιμώξεων Επί παραδείγματι αρου-ραίοι που υποβάλλονται σε έντονη φυσική δραστηριότη-τα για μεγάλες χρονικές περιόδους εμφανίζουν μεγαλύτερη θνησιμότητα αν προσβληθούν από Salmonella σε σχέση με ζώα που αναπαύονται επαρκώς Επομένως οι ορμόνες που παράγονται υπό συνθήκες στρες επηρεάζουν το ανοσοποιη-τικό σύστημα και παίζουν κάποιο ρόλο στις σχετικές ασθέ-νειες Η ορμόνη κορτιζόνη πχ ένας ιδιαίτερα αποτελεσμα-

2113 ΜΗ ΕΙΔΙΚΗ ΕΓΓΕΝΗΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΣΤΙΣ ΜΟΛΥΝΣΕΙΣ 861

862Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

τικός αντιφλεγμονώδης παράγοντας παράγεται σε πολύ με-γαλύτερες ποσότητες κατά τη διάρκεια περιόδων στρες πα-ρά σε φυσιολογικές περιόδους Έτσι η καταστολή των φλεγ-μονωδών αντιδράσεων του οργανισμού στερεί το σώμα από έναν φυσιολογικό μηχανισμό άμυνας έναντι των λοιμώξεων (βλ Τμήμα 2114)

Η δίαιτα παίζει επίσης σημαντικό ρόλο στην αντίσταση του ξενιστή Η συσχέτιση μεταξύ πείνας και μολυσματικών ασθενειών είναι γνωστή εδώ και αιώνες Δίαιτες φτωχές σε πρωτεΐνη επηρεάζουν τη φυσιολογική χλωρίδα και προσφέ-ρουν μεγαλύτερες πιθανότητες ανάπτυξης σε διάφορα ευκαι-ριακά παθογόνα Για παράδειγμα ο αριθμός των κυττάρων Vibrio cholerae που απαιτούνται για να προκαλέσουν χολέ-ρα είναι πολύ μικρότερος όταν το προσβαλλόμενο άτομο υποσιτίζεται Επίσης ο αριθμός αυτός είναι πολύ μικρότε-ρος και όταν το V cholerae λαμβάνεται με την τροφή ίσως επειδή η τροφή εξουδετερώνει τα στομαχικά οξέα που υπό φυσιολογικές συνθήκες θα κατέστρεφαν το παθογόνο (f Τμήμα 285)

Σε ορισμένες περιπτώσεις η απουσία συγκεκριμένης ουσίας από τη διατροφή μπορεί να προστατεύσει από κάποια νόσο καθώς το αντίστοιχο παθογόνο στερείται τα απαραίτη-τα θρεπτικά υλικά Καλύτερο τέτοιο παράδειγμα είναι η επί-δραση της σακχαρόζης στην εμφάνιση της οδοντικής τερη-δόνας Όπως είδαμε στο Τμήμα 213 η απουσία σακχαρόζης από τη διατροφή (μαζί με τη σωστή στοματική υγιεινή) μπο-ρεί να εξαφανίσει την τερηδόνα καθώς χωρίς τη σακχαρό-ζη των τροφών τα ιδιαιτέρως τερηδονογόνα Streptococcus mutans και S sobrinus αδυνατούν να συνθέσουν τον κολ-λώδη πολυσακχαρίτη που είναι απαραίτητος για να παρα-μείνουν τα βακτηριακά κύτταρα κολλημένα στις επιφάνει-ες των δοντιών

Φυσικοί και χημικοί αμυντικοί μηχανισμοίΗ δομική ακεραιότητα των ιστικών επιφανειών συνιστά φραγμό στην είσοδο μικροοργανισμών Στο δέρμα και στις βλεννογόνους επιφάνειες τα δυνητικά παθογόνα πρέπει όχι μόνο να προσκολληθούν στην επιφάνεια του ιστού αλλά και να αναπτυχθούν σε αυτή τη θέση πριν μεταφερθούν σε κά-ποια άλλη περιοχή του σώματος Η ακεραιότητα μιας ιστι-κής επιφάνειας συνήθως αρκεί για την προστασία της από ενδεχόμενο μόνιμο αποικισμό από παθογόνα Ωστόσο μια τραυματισμένη ιστική επιφάνεια (πχ ένα γδάρσιμο στο δέρ-μα) αποικίζεται εύκολα και επιτρέπει την εισβολή μικροορ-γανισμών Η αντίσταση στον αποικισμό και στην εισβολή γίνεται αφrsquo ενός με ειδικές ουσίες που παράγει το αμυντικό σύστημα του ξενιστή και αφrsquo ετέρου με διάφορους μηχανι-σμούς ανατομικού χαρακτήρα που παρεμποδίζουν έναν πι-θανό αποικισμό Μια σύνοψη των σημαντικότερων ανατο-μικών μηχανισμών άμυνας του ανθρώπινου οργανισμού πα-ρουσιάζεται στην Εικόνα 2123

Το δέρμα συνιστά αποτελεσματικό εμπόδιο στη διείσδυ-ση μικροοργανισμών Οι σμηγματογόνοι αδένες του δέρμα-τος (Εικόνα 212) εκκρίνουν λιπαρά οξέα και γαλακτικό οξύ τα οποία μειώνουν το pH του δέρματος και αναστέλλουν τον αποικισμό από παθογόνα βακτήρια Όσοι μικροοργανι-σμοί εισπνέονται από τη μύτη ή το στόμα απομακρύνονται με τη δράση των βλεφαριδοφόρων επιθηλιακών κυττάρων των βλεννογόνων επιφανειών του ρινοφάρυγγα και της τρα-χείας Οι βλεφαρίδες ωθούν με τις κινήσεις τους τη βλέννη και τα παγιδευμένα σε αυτήν βακτήρια προς τα άνω μέχρι αυτή να ενσωματωθεί στις εκκρίσεις της στοματικής κοιλό-τητας και είτε να καταπωθεί (οπότε τα βακτήρια πεθαίνουν στο όξινο περιβάλλον του στομάχου) είτε να απομακρυνθεί με την απόχρεμψη Τα δυνητικά παθογόνα που εισέρχονται

Η λυσοζύmicroη στα δάκρυακαι σε άλλες εκκρίσεις διασπάτο κυτταρικό τοίχωmicroα τωνβακτηρίων

Αποmicroάκρυνση σωmicroατιδίων καιmicroικροοργανισmicroών microε την ταχείαδιέλευση αέρα πάνω από τα τριχίδια και τους κροσσούς τουρινοφάρυγγα

Η φυσιολογική χλωρίδαανταγωνίζεται τα παθογόνα

Η βλέννη και τα φαγοκύτταρα στους πνεύmicroονες αποτρέπουν τον αποικισmicroό

Η βλέννη και το κροσσωτό επιθήλιο στην τραχεία παγιδεύουνκαι ωθούν microικροοργανισmicroούςέξω από το σώmicroα

Το δέρmicroα είναι ένας φυσικόςφραγmicroός παράγει λιπαράοξέα microε αντιmicroικροβιακή δράση και η φυσιολογική χλωρίδα του εmicroποδίζει τοναποικισmicroό παθογόνων

Η ταχεία microεταβολή τουpH αναστέλλει τον πολλαπλασιασmicroό microικροβίων

Η περιοδική έκπλυση της ουροποιητικής οδού microε τα ούρα τηνπροφυλάσσει απότον αποικισmicroό

Η φυσιολογική χλωρίδαανταγωνίζεται τα παθογόνα

Η οξύτητα του περιβάλλοντος στο στοmicroάχι (pH 2) αναστέλλει τον πολλαπλασιασmicroό τωνmicroικροβίων

∆ιάφορες πρωτεΐνες του αίmicroατος αναστέλλουν τη microικροβιακή ανάπτυξη

Εικόνα 2123 Φυσικοίχημικοίκαιανατομικοίφραγμοίπροστασίαςέναντιτωνλοιμώξεων

στο στομάχι πρέπει να ανταπεξέλθουν αφrsquo ενός στην οξύτη-τα του στομάχου (που μπορεί να φθάσει και σε pH 2) και αφrsquo ετέρου στον ανταγωνισμό με τη διαρκώς αυξανόμενη μικρο-χλωρίδα του λεπτού (pH 5 περίπου) και του παχέος εντέρου (pH 6-7) Υπενθυμίζεται ότι στο παχύ έντερο ενός φυσιολο-γικού ενήλικα ο αριθμός των βακτηρίων προσεγγίζει το 1010 ανά γραμμάριο εντερικού περιεχομένου (βλ Τμήμα 214) Με όλους αυτούς τους αποτρεπτικούς μηχανισμούς γίνεται σαφές ότι η μόνιμη εγκατάσταση ενός νέου μικροοργανι-σμού είναι ιδιαίτερα δύσκολη

Οι νεφροί και η επιφάνεια των οφθαλμών λούονται συ-νεχώς με εκκρίσεις που περιέχουν λυσοζύμη ένζυμο το οποίο μειώνει δραστικά τους μικροβιακούς πληθυσμούς Βακτηρι-οκτόνες ουσίες υπάρχουν επίσης στα εξωκυτταρικά υγρά όπως στο πλάσμα του αίματος Οι β-λυσίνες επί παραδείγ-ματι είναι πρωτεΐνες του αίματος που έχουν την ιδιότητα να προσδένονται και να ανοίγουν ρήγματα στην κυτταρική μεμ-βράνη των βακτηρίων προκαλώντας εκροή του κυτταρο-πλάσματος άρα και λύση του βακτηριακού κυττάρου

Ιστική εξειδίκευση

Τα περισσότερα παθογόνα πρέπει αρχικά να προσκολληθούν και να αποικίσουν τη θέση που τους προσφέρεται Αν η θέ-ση αυτή δεν είναι συμβατή με τις διατροφικές και περιβαλ-λοντικές ανάγκες τους τότε είναι αδύνατο να πολλαπλασι-αστούν Επομένως αν το Clostridium tetani προσληφθεί με την τροφή δεν θα προκαλέσει τέτανο διότι πεθαίνει στο όξι-νο περιβάλλον του στομάχου Αν όμως εισχωρήσει σε μια βαθειά πληγή ενδέχεται να πολλαπλασιαστεί στις ανοξικές ζώνες που δημιουργούνται με την τοπική νέκρωση του ιστού και να αρχίσει την παραγωγή τετανοτοξίνης (βλ Τμήματα 2110 και 278) Αντίθετα τα εντεροβακτήρια όπως η Sal-monella και η Shigella δεν προκαλούν λοιμώξεις στις πλη-γές αλλά αποικίζουν επιτυχώς τον εντερικό σωλήνα Ορι-σμένες περιπτώσεις ιστικής εξειδίκευσης παρατίθενται στον Πίνακα 216

Ο καταβεβλημένος ξενιστής

Ο όρος καταβεβλημένος ξενιστής αφορά ξενιστές στους οποί-ους έχει αδρανοποιηθεί ένα ή περισσότερα τμήματα του ανο-

σοποιητικού τους συστήματος με συνέπεια να αυξάνονται σημαντικά οι πιθανότητες λοίμωξης

Πολλοί νοσοκομειακοί ασθενείς που πάσχουν από μη λοιμώδες νόσημα (πχ καρκίνο ή καρδιοπάθεια) προσβάλ-λονται σχετικά εύκολα από λοιμώξεις επειδή είναι καταβε-βλημένοι (f Τμήμα 257) Διάφορες συνήθεις νοσοκομει-ακές πράξεις όπως ο καθετηριασμός οι υποδόριες ενέσεις η λήψη εγκεφαλονωτιαίου υγρού οι βιοψίες και οι χειρουρ-γικές επεμβάσεις μπορούν ακούσια να εισαγάγουν μικροορ-γανισμούς στους ασθενείς Το προεγχειρητικό άγχος μπορεί επίσης να μειώσει τις αντιστάσεις του ασθενούς Τα διάφο-ρα αντιφλεγμονώδη φάρμακα που χορηγούνται για τον περι-ορισμό του πόνου και των οιδημάτων μειώνουν επίσης την ανοσιακή άμυνα του ξενιστή (βλ Τμήμα 2113) Στους ασθε-νείς που έχουν δεχθεί κάποιο μόσχευμα χορηγούνται ανοσο-κατασταλτικά φάρμακα τα οποία καταστέλλουν τον μηχα-νισμό απόρριψης του μοσχεύματος αλλά ταυτόχρονα μειώ-νουν την αμυντική ικανότητα του ασθενούς έναντι των λοι-μώξεων

Καταβεβλημένοι ξενιστές υπάρχουν και εκτός νοσο-κομείων Το κάπνισμα η υπέρμετρη κατανάλωση αλκοόλ η ενδοφλέβια λήψη ναρκωτικών ουσιών η έλλειψη ύπνου η ανεπαρκής διατροφή ή η λοίμωξη από κάποιον άλλο πα-ράγοντα αποτελούν συνθήκες που καταβάλλουν την άμυνα του ξενιστή έναντι των λοιμώξεων Επί παραδείγματι η μό-λυνση με τον ιό HIV (ιό της ανθρώπινης ανοσοανεπάρκειας) καθιστά τον ασθενή ευάλωτο σε πληθώρα μικροβιακών λοι-μώξεων κατά κανόνα ακίνδυνων για τα μη προσβεβλημένα άτομα Ο HIV προκαλεί το σύνδρομο της επίκτητης ανοσοα-νεπάρκειας (AIDS) επειδή καταστρέφει έναν τύπο κυττάρων του ανοσοποιητικού συστήματος τα λεμφοκύτταρα Τ-CD4 (f Τμήμα 227) που συμμετέχουν στην ανοσιακή απόκρι-ση του οργανισμού Εξαιτίας αυτής της βλάβης που προκα-λεί ο HIV στον ξενιστή οι ασθενείς με AIDS δεν διαθέτουν επαρκή άμυνα έναντι των λοιμώξεων και συχνά πεθαίνουν από κάποια λοίμωξη (f Τμήματα 256 και 2614)

Τέλος ένας ξενιστής μπορεί να είναι καταβεβλημένος εξαιτίας συγκεκριμένων γενετικών παραγόντων όπως πχ από διάφορες γενετικές ασθένειες που αναστέλλουν τη λει-τουργία ή καταστρέφουν ολόκληρα τμήματα του ανοσοποιη-τικού συστήματος Τα άτομα που υποφέρουν από τέτοιες πα-

2113 ΜΗ ΕΙΔΙΚΗ ΕΓΓΕΝΗΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΣΤΙΣ ΜΟΛΥΝΣΕΙΣ 863

ΠΙΝΑΚΑΣ 216 λοιμώξειςκαιιστικήεξειδίκευση

Νόσος Ιστός που μολύνεται Οργανισμός

αλλαντίαση Τελικήκινητικήπλάκα Clostridium botulinumαυτόματηαποβολή(βοοειδή) πλακούντας Brucella abortusΓονόρροια επιθήλιοτουουρογεννητικού Neisseria gonorrhoeaeδιφθερίτιδα επιθήλιοτουλάρυγγα Corynebacterum diphtheriaeελονοσία αίμα(ερυθροκύτταρα) είδηPlasmodiumπυελονεφρίτιδα μυελόςτωννεφρών είδηProteusΣύνδρομοεπίκτητηςανοσοανεπάρκειας(AIDS) βοηθητικάλεμφοκύτταραΤ Ιόςτηςανθρώπινηςανοσοανεπάρκειας(HIV)Τερηδόνα Στοματικόεπιθήλιο Streptococcus mutans S sobrinus S sanguisS mitisΤέτανος ανασταλτικοίδιάμεσοινευρώνες Clostridium tetani Χολέρα επιθήλιοτουλεπτούεντέρου Vibrio cholerae

864Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

θήσεις συνήθως πεθαίνουν σε νεαρή ηλικία όχι από την ίδια τη γενετική νόσο αλλά από κάποια μικροβιακή λοίμωξη

2113 Έλεγχος εννοιών

Ο αποικισμός ενός ξενιστή από παθογόνα παρεμποδίζεται από μη ειδικούς φραγμούς φυσικής ανατομικής και χημικής φύσεως Η κατάρρευση των μηχανισμών άμυνας οδηγεί σε καταβεβλημένους ξενιστές δηλαδή σε ασθενείς πιο ευάλωτους στις λοιμώξεις

Με ποιον τρόπο μπορούν το κάπνισμα και η δίαιτα να επηρεά-σουν την αντίσταση του ξενιστή σε κάποιο παθογόνο

Πώς θα μπορούσε μια προϋπάρχουσα λοίμωξη να καταβάλει έναν υγιή κατά τα άλλα ξενιστή

2114 Φλεγμονή και πυρετός

Φλεγμονή ονομάζεται η μη ειδική αντίδραση του οργανι-σμού σε διαφόρα επιβλαβή ερεθίσματα όπως είναι οι το-ξίνες και τα παθογόνα Χαρακτηριστικά της φλεγμονώδους αντίδρασης είναι η ερυθρότητα το οίδημα ο πόνος και η υψηλή θερμοκρασία που αναπτύσσεται τοπικά στο σημείο της λοίμωξης Στις ουσίες που παράγουν αυτό το αποτέλε-σμα ανήκει και μια ομάδα πρωτεϊνών που ονομάζονται κυ-τοκίνες (f Τμήμα 2310) ουσίες τις οποίες παράγουν τα λευκά αιμοσφαίρια ή λευκοκύτταρα (f Τμήμα 221) Τα λευκοκύτταρα συνδέονται επίσης με τις εξειδικευμένες αποκρίσεις του οργανισμού σε συγκεκριμένα παθογόνα τις οποίες θα εξετάσουμε στο Κεφάλαιο 22 Σπουδαιότερο απο-τέλεσμα μιας φλεγμονώδους αντίδρασης του οργανισμού εί-ναι ο άμεσος περιορισμός του παθογόνου κάτι που συνήθως επιτυγχάνεται με τον σχηματισμό ενός θρόμβου (δηλαδή ενός πλέγματος από ίνες) στο σημείο της φλεγμονής

Η φλεγμονή είναι ένας από τους σημαντικότερους και πιο διαδεδομένους αμυντικούς μηχανισμούς του ξενιστή έναντι των εισερχόμενων μικροοργανισμών Σε ορισμένες περιπτώσεις όμως η φλεγμονή μπορεί να αυξήσει την πα-θογονικότητα ενός μικροβίου Για παράδειγμα ορισμένοι μι-κροοργανισμοί επάγουν φλεγμονώδεις αντιδράσεις οι οποί-ες επειδή είναι υπερβολικά έντονες προξενούν σημαντικές βλάβες στους ιστούς δημιουργώντας laquoνεκρωμένεςraquo ζώνες πλούσιες σε θρεπτικά υλικά άρα και κατάλληλες για εγκα-τάσταση και πολλαπλασιασμό

Σε ορισμένες περιπτώσεις εκδηλώνεται μια ανεξέλεγκτη διασυστηματική φλεγμονή που ονομάζεται σηπτική κατα-πληξία (σοκ) η οποία οδηγεί σε ακόμη πιο γενικευμένα συ-μπτώματα όπως εντονότατο οίδημα και ανεξέλεγκτο πυρε-τό Η σηπτική καταπληξία είναι μια κατάσταση απειλητική για την ανθρώπινη ζωή που εμφανίζεται όταν οι λοιμώξεις και οι αντίστοιχες φλεγμονώδεις αντιδράσεις δεν περιορίζο-νται σε συγκεκριμένη θέση του σώματος αλλά διασπείρονται σε όλο το σώμα μέσω του κυκλοφορικού ή λεμφικού συστή-ματος (f Τμήμα 221)

Πυρετός

Το σώμα ενός υγιούς ατόμου διατηρεί αξιοθαύμαστα σταθε-ρή τη θερμοκρασία στο εσωτερικό του Σε μια μέση περίοδο 24 ωρών η θερμοκρασία του σώματος αυξομειώνεται σε ένα πολύ στενό εύρος τιμών που δεν υπερβαίνει τον 1ο-15οC Σε κάθε άτομο η μέση θερμοκρασία μπορεί να ποικίλλει ελα-φρά Ως laquoφυσιολογικήraquo θεωρείται μια μέση θερμοκρασία 37οC αλλά σε ορισμένα άτομα η φυσιολογική θερμοκρασία μπορεί να είναι 36οC ή 38οC Η θερμοκρασία του σώματος εξαρτάται πολύ από τη σωματική δραστηριότητα και μπορεί να φτάσει μέχρι και 4οC πάνω από το φυσιολογικό κατά τη διάρκεια έντονης σωματικής καταπόνησης και μέχρι 2οC κά-τω από το φυσιολογικό κατά τη διάρκεια του ύπνου

Πυρετός ονομάζεται η ανώμαλη αύξηση της θερμοκρα-σίας του σώματος Ο πυρετός προκαλείται ενίοτε και από μη λοιμώδη νοσήματα αλλά στις περισσότερες περιπτώσεις ευ-θύνεται κάποια λοίμωξη Το γεγονός ότι πολλές λοιμώξεις προκαλούν πυρετό οφείλεται σε ορισμένα πυρετογόνα προϊ-όντα των παθογόνων μικροοργανισμών Οι καλύτερα μελε-τημένοι πυρετογόνοι παράγοντες είναι οι ενδοτοξίνες των αρνητικών κατά Gram βακτηρίων (βλ Τμήμα 2112) Ωστό-σο υπάρχουν και οργανισμοί που προκαλούν πυρετό χωρίς να παράγουν ενδοτοξίνες Αυτοί οι οργανισμοί θανατώνο-νται από τα λευκοκύτταρα και καθώς συμβαίνει αυτό επά-γουν την απελευθέρωση λευκοκυτταρικών πρωτεϊνών που ονομάζονται ενδογενή πυρετογόνα (f Τμήμα 222) Ενίο-τε ο πυρετός ωφελεί τον ξενιστή Ο χαμηλός πυρετός επιτα-χύνει τις διαδικασίες της φαγοκυττάρωσης και της παραγω-γής αντισωμάτων Ωστόσο ο υψηλός πυρετός πχ 40οC ή και περισσότερο συνήθως λειτουργεί προς όφελος του πα-θογόνου διότι προκαλεί περαιτέρω καταστροφή των ιστών του ξενιστή

Οι πυρετοί των λοιμώξεων κατατάσσονται σε τρεις κα-τηγορίες (1) στον συνεχόμενο ή αδιάλειπτο πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώματος παραμένει αυξημένη καθrsquo όλο το 24ωρο και η διακύμανσή της γύρω από την αυ-ξημένη τιμή δεν υπερβαίνει τον 1οCOslash συνεχόμενος πυρετός εμφανίζεται στον τύφο (f Τμήμα 273) και στον τυφοει-δή πυρετό (f Τμήμα 288)Oslash (2) στον υφέσιμο πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώματος παραμένει αυξημένη καθrsquo όλο το 24ωρο αλλά παρουσιάζει διακυμάνσεις μεγαλύ-τερες του 1οCOslash αυτό το είδος πυρετού χαρακτηρίζει τις πυο-γενείς λοιμώξεις (f Τμήματα 262 και 269) και τη φυμα-τίωση (f Τμήμα 265)Oslash (3) στον διαλείποντα πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία είναι φυσιολογική ορισμένες περι-όδους της ημέρας αλλά κατά διαστήματα αυξάνεται πάνω από το φυσιολογικό Οι περισσότερες λοιμώξεις προκαλούν κάποια μορφή διαλείποντος πυρετού Ο διαλείπων πυρετός εμφανίζεται με πολύ χαρακτηριστικό τρόπο στην ελονοσία (f Τμήμα 275) η οποία οφείλεται σε λοίμωξη από πρω-τόζωο Ο υπόστροφος πυρετός που προκαλούν ορισμένα είδη του γένους Borrelia (f Τμήμα 273) είναι μια μορφή δια-λείποντος πυρετού κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώ-ματος παραμένει φυσιολογική για μεγάλο χρονικό διάστημα

αλλά διακόπτεται από εμπύρετες κρίσεις Ο υπόστροφος πυ-ρετός εμφανίζεται στις περιπτώσεις ατελούς ανάρρωσης από λοίμωξη και εκδηλώνεται περιοδικά κάθε φορά που ο λοιμώ-δης παράγοντας επανεγκαθίσταται

2114 Έλεγχος εννοιών

Η φλεγμονή και ο πυρετός αποτελούν γενικές αντιδράσεις του ορ-γανισμού σε επιβλαβή ερεθίσματα Οι αποκρίσεις του ξενιστή εί-

ναι σχεδιασμένες έτσι ώστε να απομονώνουν ταχύτατα και να κα-ταστρέφουν το παθογόνο αλλά μπορεί να προκαλέσουν περαιτέρω βλάβες στους ιστούς του ξενιστή

Περιγράψτε τα κυριότερα συμπτώματα της φλεγμονής Περιγράψτε τους τρεις τύπους πυρετού

νότητα εισβολής Ποιοι παράγοντες προσδίδουν τέτοιου είδους ικανότητες σε έναν μικροοργανισμό

9 Σε τι διαφέρουν μεταξύ τους οι τοξίνες Α-Β οι κυτταρο-τοξίνες και τα υπεραντιγόνα Δώστε ένα παράδειγμα από κάθε κατηγορία τοξινών Με ποιον τρόπο προκαλεί νόσο κάθε κατηγορία τοξίνης

10 Περιγράψτε τους μηχανισμούς δράσης της τετανοτοξί-νης και της αλλαντοτοξίνης Αναφορικά με τον μηχανι-σμό δράσης τους γιατί είναι τόσο επικίνδυνες οι εν λόγω τοξίνες

11 Περιγράψτε συνοπτικά τον μηχανισμό δράσης της εντε-ροτοξίνης της χολέρας Ποια είναι η κατάλληλη θερα-πεία για την ασθένεια αυτή και γιατί η χορήγηση αντιβι-οτικών δεν έχει κατά κανόνα αποτέλεσμα Περιγράψτε συνοπτικά τον μηχανισμό δράσης της εντεροτοξίνης του σταφυλόκοκκου Ποια είναι η κατάλληλη θεραπεία για την ασθένεια αυτή και γιατί η χορήγηση αντιβιοτικών δεν έχει κατά κανόνα αποτέλεσμα

12 Περιγράψτε τη δομή μιας τυπικής ενδοτοξίνης Με ποιον τρόπο προκαλεί η ενδοτοξίνη πυρετό Ποιοι μικροοργα-νισμοί παράγουν ενδοτοξίνες

13 Με ποιον τρόπο περιορίζουν τις βακτηριακές λοιμώξεις το pH και η θερμοκρασία Σε ποια σημεία πάνω ή μέσα στο σώμα μπορεί να είναι διαφορετικές οι τιμές της θερ-μοκρασίας και του pH από τις αντίστοιχες μέσες σωμα-τικές τιμές Ποιοι οργανισμοί θα μπορούσαν να ωφελού-νται από τις υφιστάμενες διαφορές στη θερμοκρασία και στο pH

14 Σε τι διαφέρουν ο συνεχόμενος ο υφέσιμος και ο διαλεί-πων πυρετός Αναφέρετε τουλάχιστον έναν λοιμώδη πα-ράγοντα για κάθε τύπο πυρετού Ποιος τύπος πυρετού εί-ναι συνηθέστερος στις λοιμώξεις

1 Σε τι διαφέρουν ένα παράσιτο από ένα παθογόνο Σε τι δι-αφέρει η λοίμωξη από τη νόσο

2 Ποια όργανα του ανθρώπινου σώματος αποικίζονται φυ-σιολογικά από μικροοργανισμούς Τι κοινό έχουν αυτά τα όργανα μεταξύ τους Ποια όργανα είναι εντελώς ελεύ-θερα από μικροοργανισμούς Τι κοινό έχουν αυτά τα όρ-γανα μεταξύ τους

3 Σε τι διαφέρουν οι μόνιμοι από τους περιστασιακούς πλη-θυσμούς μικροοργανισμών που αναπτύσσονται σε κά-ποια θέση του σώματος

4 Γιατί είναι καθοριστική η συμμετοχή των ειδών του γέ-νους Streptococcus στον σχηματισμό της τερηδόνας Γι-ατί είναι τα είδη αυτά ικανότερα στη δημιουργία τερηδό-νας από άλλους οργανισμούς

5 Με ποιον τρόπο επηρεάζει το pH τους οργανισμούς που αναπτύσσονται στα επιμέρους τμήματα του γαστρεντερι-κού σωλήνα Με ποιον τρόπο επηρεάζει η συγκέντρωση οξυγόνου τη σύσταση της μικροβιακής χλωρίδας στα δι-άφορα επιμέρους τμήματα του γαστρεντερικού σωλήνα

6 Περιγράψτε τη σχέση μεταξύ Lactobacillus acidophilus και γλυκογόνου στον κολπικό σωλήνα Γιατί είναι διαφο-ρετική η φυσιολογική χλωρίδα στον κόλπο μιας ενήλικης γυναίκας σε σχέση με εκείνην μιας πολύ νέας

7 Υποδείξτε σε τι διαφέρουν μεταξύ τους ο γλυκοκάλυκας η κάψα και η βλεννοστιβάδα Με ποιον τρόπο συνει-σφέρουν οι προαναφερθείσες δομές στη διαδικασία προ-σκόλλησης των βακτηρίων

8 Δώστε ένα παράδειγμα μικροοργανισμού του οποίου η παθογονικότητα οφείλεται στην ικανότητα παραγωγής τοξίνης Προσδιορίστε τη συγκεκριμένη τοξίνη και τον τρόπο δράσης της Δώστε ένα παράδειγμα μικροοργανι-σμού του οποίου η παθογονικότητα οφείλεται στην ικα-

Ερωτήσεις επανάληψης

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΕΠΑΝΑΛΗψΗΣ 865

866Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

θανές εξελικτικές πιέσεις που να προκαλούν αύξηση της μολυσματικότητας και της παθογονικότητας του Clos-tridium tetani Θα προσέδιδε επιλεκτικά πλεονεκτήματα σε αυτούς τους οργανισμούς μια ενδεχόμενη αύξηση της μολυσματικότητας Στον συλλογισμό σας βεβαιωθείτε ότι έχετε λάβει υπrsquo όψιν σας και το φυσικό ενδιαίτημα κάθε οργανισμού

9 Το ένζυμο πήξης του αίματος (coagulase) είναι ένας πα-ράγοντας μολυσματικότητας του Staphylococcus aure-us ο οποίος προκαλεί τον σχηματισμό θρόμβων στη θέ-ση ανάπτυξης του S aureus Η στρεπτοκινάση είναι ένας παράγοντας μολυσματικότητας του Staphylococcus pyo-genes που διασπά τους θρόμβους στη θέση ανάπτυξης του S pyogenes Υπάρχει κάποιος συνδυασμός αυτών των δύο αλληλοαναιρούμενων στρατηγικών που να αυ-ξάνει την παθογονικότητα

10 Τα είδη του γένους Salmonella παράγουν τουλάχιστον 10 διαφορετικά γονιδιακά προϊόντα τα οποία δρουν ως πα-ράγοντες μολυσματικότητας και αυξάνουν τη μολυσματι-κή δράση του παθογόνου Το Streptococcus pneumoniae ένα παθογόνο με κατά τεκμήριο μεγαλύτερη μολυσματι-κότητα (βλ Εικόνα 2115) χρησιμοποιεί μόνο έναν πα-ράγοντα μολυσματικότητας Ανατρέξτε στους κρίσιμους παράγοντες μολυσματικότητας για καθέναν από αυτούς τους δύο οργανισμούς και εξηγήστε γιατί είναι τόσο ση-μαντικός και αποτελεσματικός ένας συγκεκριμένος πα-ράγοντας του S pneumoniae Γιατί δεν χρησιμοποιούν όλα τα παθογόνα του ανθρώπου στρατηγικές μολυσματι-κότητας παρόμοιες με εκείνη του S pneumoniae

11 Τα εμβόλια κατά των εξωτοξινών πχ της τοξίνης της διφθερίτιδας και της τετανοτοξίνης χρησιμεύουν στην πρόληψη εκδήλωσης των αντίστοιχων νόσων (f Τμή-μα 2211) Γιατί δεν παρασκευάζονται εμβόλια και κατά των ενδοτοξινών

12 Αν και είναι σχετικά εύκολο να απομονωθούν μεταλλάγ-ματα μικροοργανισμών με ικανότητα παραγωγής ενδοτο-ξινών η απομόνωση μεταλλαγμάτων που δεν έχουν αυ-τή την ικανότητα είναι πολύ δυσκολότερη Με βάση όσα ξέρετε για τη δομή και τη λειτουργία αυτών των τοξινών εξηγήστε γιατί συμβαίνει αυτό

13 Τα εγκαύματα είναι από τις δυσκολότερες πληγές σε ότι αφορά τη θεραπεία τους καθώς μολύνονται εύκολα από ευκαιριακά συνήθως παθογόνα Εξηγήστε γιατί συμ-βαίνει αυτό με βάση τις γνώσεις σας για τους φυσικούς ανατομικούς και χημικούς μηχανισμούς που διαθέτει ο οργανισμός για την πρόληψη των λοιμώξεων

14 Πρέπει ο πυρετός να αντιμετωπίζεται θεραπευτικά σε κάθε περίπτωση Στην απάντησή σας λάβετε υπrsquo όψιν τη σημασία που έχουν οι φλεγμονώδεις αποκρίσεις του ξε-νιστή στον περιορισμό των λοιμώξεων

1 Με ποιον τρόπο αναστέλλει η βλέννη τον πολλαπλασι-ασμό των περισσότερων μικροοργανισμών Περιγράψ-τε πειράματα τα οποία καταδεικνύουν την προστατευτι-κή επίδραση της βλέννης έναντι του βακτηριακού αποι-κισμού

2 Οι βλεννογόνοι υμένες αποτελούν αποτελεσματικό φραγ-μό κατά του αποικισμού και της ανάπτυξης μικροοργανι-σμών Ωστόσο οι βλεννογόνοι του λάρυγγα και του φά-ρυγγα αποικίζονται από ποικίλους μικροοργανισμούς που μερικοί προκαλούν ενίοτε νόσο Εξηγήστε πώς μπο-ρεί υπό συγκεκριμένες συνθήκες να μετατραπεί σε παθο-γόνο ένας μικροοργανισμός που φυσιολογικά δεν είναι παθογόνος Περιγράψτε τουλάχιστον ένα σύνολο συνθη-κών που δυνητικά ευνοεί την παθογονικότητα

3 Ποια στάδια περιλαμβάνει ο σχηματισμός της οδοντικής πλάκας Περιγράψτε και αναλύστε τα πειράματα που κα-ταδεικνύουν ότι οδοντική πλάκα μπορεί να σχηματιστεί και σε απομιμήσεις οδοντικών επιφανειών και σχεδιάστε άλλα πειράματα σχετικά με τη χρήση βιολογικών μεθό-δων καταπολέμησης της πλάκας

4 Συμβάλλει η χρήση ενός αντιμικροβιακού σκευάσματος (οδοντόπαστα) στην πρόληψη της τερηδόνας Ποια εί-ναι τα πλεονεκτήματα ή τα μειονεκτήματα μιας τέτοιας στρατηγικής για την πρόληψη της τερηδόνας Πώς μπο-ρείτε να ελέγξετε εργαστηριακά την αποτελεσματικότη-τα αυτής της στρατηγικής

5 Η λήψη αντιβιοτικών μπορεί να μειώσει σημαντικά τον αριθμό των μικροοργανισμών της γαστρεντερικής οδού Ποια συμπτώματα σε επίπεδο φυσιολογίας μπορεί να προκαλέσει στον ξενιστή η μείωση της φυσιολογικής χλωρίδας Οι μακροχρόνιες θεραπείες με αντιβιοτικά συ-χνά συνοδεύονται από λοιμώξεις ευκαιριακών παθογό-νων πολλά από τα οποία είναι τα ίδια με αυτά που προ-καλούν ευκαιριακές λοιμώξεις σε άτομα με AIDS (f Τμήμα 2614) Ποια παθογόνα μπορεί να είναι αυτά Γι-ατί είναι ευάλωτα στα συγκεκριμένα παθογόνα όσα άτο-μα έχουν ακολουθήσει αντιβιοτική θεραπεία

6 Περιγράψτε σε τι διαφέρουν τα παθογόνα από τα μη πα-θογόνα στελέχη της Escherichia coli Συμπεριλάβετε στην επιχειρηματολογία σας δομικές και οικολογικές συ-νιστώσες

7 Αναφέρετε τρεις τουλάχιστον ξενιστικούς παράγοντες οι οποίοι περιορίζουν ή ευνοούν τον αποικισμό και την ανάπτυξη μικροοργανισμών σε δεδομένη θέση Συμπερι-λάβετε κάθε έναν από αυτούς τους παράγοντες σε in vi-tro πειράματα για τον έλεγχο της ισχύος των υποθέσεών σας

8 Προσδιορίστε πιθανές εξελικτικές πιέσεις που προκα-λούν αύξηση της μολυσματικότητας και της παθογονικό-τητας του Streptococcus pneumoniae Προσδιορίστε πι-

Ερωτήσεις εφαρμογής

Page 5: Ο Streptococcus mutans 21 - WordPress.com...838 Kεφάλαιο 21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ μικροοργανισμοί στα όργανα,

λοιπων περιοχών του δέρματος Η μασχαλιαία οσμή οφείλε-ται στην παρουσία βακτηρίων στις εκκρίσεις των αποκρινών αδένων Όταν οι εκκρίσεις αυτές συλλεχθούν ασηπτικά τότε διαπιστώνεται ότι είναι άοσμες και ότι αποκτούν οσμή μόνο μετά την ανάπτυξη βακτηρίων Κάθε τριχοθυλάκιο περιβάλ-λεται από έναν σμηγματογόνο αδένα ο οποίος εκκρίνει ένα λιπαντικό υγρό Οι θύλακοι των τριχών αποτελούν ελκυστικό ενδιαίτημα για τους μικροοργανισμούς αυτών των ζωνών οι οποίοι διαβιούν στις περιοχές ακριβώς κάτω από την εξώτε-ρα στρώματα της επιδερμίδας Οι εκκρίσεις των δερματικών αδένων είναι πλούσιες σε βακτηριακές θρεπτικές ύλες κα-θώς περιέχουν ουρία αμινοξέα άλατα γαλακτικό οξύ και λι-πίδια Το pH των εκκρίσεων του ανθρώπου είναι σχεδόν πά-ντοτε όξινο και η μέση τιμή του κυμαίνεται μεταξύ 4 και 6

Η φυσιολογική χλωρίδα του δέρματος αποτελείται από προσωρινούς και μόνιμους πληθυσμούς μικροοργανισμών Το δέρμα τροφοδοτείται συνεχώς με προσωρινούς πληθυ-σμούς οι οποίοι στην πράξη αδυνατούν να πολλαπλασια-στούν και τελικά πεθαίνουν Αντίθετα οι μόνιμοι πληθυσμοί των μικροοργανισμών του δέρματος μπορούν όχι απλώς να επιβιώνουν αλλά και να πολλαπλασιάζονται Η φυσιολογική χλωρίδα του δέρματος αποτελείται κατά κύριο λόγο από με-ρικές ομάδες θετικών κατά Gram βακτηρίων (Πίνακας 211) Σε αυτές ανήκουν ορισμένα είδη του γένους Staphylococcus και μια ποικιλία αερόβιων και αναερόβιων κορυνoβακτη-ρίων Στην τελευταία ομάδα ανήκει το Propionibacterium acnes το οποίο ενίοτε συμμετέχει σε μια παθολογική κατά-σταση γνωστή ως ακμή Τα αρνητικά κατά Gram βακτήρια αποτελούν ένα μικρό κατά κανόνα τμήμα της φυσιολογικής χλωρίδας του δέρματος Η παρουσία τους οφείλεται εν μέρει στη μόλυνσή του με εντερικούς μικροοργανισμούς όπως εί-ναι η Escherichia coli μέσω αντικειμένων που έρχονται σε επαφή με κόπρανα Υπάρχουν όμως και ορισμένα αρνητι-κά κατά Gram βακτήρια μη εντερικής προελεύσεως όπως το Acinetobacter που ανιχνεύονται συχνά στη βακτηριακή χλωρίδα του δέρματος Γενικά πάντως τα αρνητικά κατά Gram βακτήρια σπανίως αναπτύσσονται στο δέρμα μάλλον διότι αδυνατούν να ανταγωνιστούν τους θετικούς κατά Gram οργανισμούς στις ξηρές συνθήκες που επικρατούν εκεί Συ-νήθως δεν υπάρχουν μεγάλοι αριθμοί ζυμομυκήτων στο δέρ-μα ή στους βλεννογόνους υμένες Αν όμως απουσιάζουν οι μηχανισμοί αντίστασης του ξενιστή (όπως συμβαίνει στο σύνδρομο επίκτητης ανοσοανεπάρκειας AIDSOslash f Τμήμα 2614) ή απουσιάζει η φυσιολογική μικροχλωρίδα του δέρ-ματος τότε είναι δυνατόν να αναπτυχθούν μύκητες (πχ ορι-σμένα είδη του γένους Candida) και μάλιστα σε βαθμό που να προκαλέσουν σοβαρές λοιμώξεις στη δερματική επιφά-νεια Ο λιπόφιλος ζυμομύκητας Pityrosporum ovalis αντίθε-τα βρίσκεται περιστασιακά στο τριχωτό μέρος του κρανίου

Μολονότι η μόνιμη μικροχλωρίδα παραμένει λίγο-πολύ σταθερή διάφοροι παράγοντες επηρεάζουν τη σύσταση και την πυκνότητα της φυσιολογικής χλωρίδας (1) Οι καιρικές συνθήκες μπορεί να προκαλέσουν αύξηση στη θερμοκρασία και την υγρασία του δέρματος με αποτέλεσμα να αυξηθεί η πυκνότητα της δερματικής μικροχλωρίδας (2) Η ηλικία παί-

ζει σημαντικό ρόλο καθώς τα μικρά παιδιά έχουν μεγαλύτε-ρη ποικιλία ειδών στη μικροχλωρίδα τους και σε σχέση με τους ενήλικες μεταφέρουν περισσότερα δυνητικώς παθογό-να αρνητικά κατά Gram βακτήρια (3) Η μόνιμη μικροχλω-ρίδα εξαρτάται από την προσωπική υγιεινή Άτομα που δεν φροντίζουν την προσωπική τους καθαριότητα έχουν υψηλό-τερη πυκνότητα μικροβιακών πληθυσμών στο δέρμα τους Οι οργανισμοί που δεν καταφέρνουν να επιβιώσουν στο δέρμα υποκύπτουν είτε εξαιτίας της χαμηλής υγρασίας είτε εξαιτίας του χαμηλού pH (το οποίο με τη σειρά του οφείλεται στην παρουσία υψηλών συγκεντρώσεων οργανικών οξέων)

212 Έλεγχος εννοιών

Το περιβάλλον του δέρματος είναι ξηρό και όξινο και δεν ευνο-εί την ανάπτυξη των περισσότερων μικροοργανισμών Ωστόσο οι υγρές ζώνες του δέρματος και κυρίως οι περιοχές γύρω από τους ιδρωτοποιούς αδένες αποικίζονται από θετικά κατά Gram βακτή-ρια και άλλα μέλη της φυσιολογικής χλωρίδας του δέρματος

Πόσο μεγάλη είναι η επιφάνεια του δέρματος του ανθρώπου Περιγράψτε τις ιδιότητες των μικροοργανισμών που αναπτύσ-

σονται καλά πάνω στο δέρμα

213 Φυσιολογική χλωρίδα της στοματικής

κοιλότητας

Η στοματική κοιλότητα είναι ένα από τα πιο περίπλοκα και ετερογενή μικροβιακά ενδιαιτήματα του σώματος Αν και το σάλιο αποτελεί πηγή θρεπτικών υλικών που φθάνει σε όλα τα σημεία της στοματικής κοιλότητας άρα θα μπορούσε θε-ωρητικά να θρέψει τα μικρόβια όπου κι αν βρίσκονται στο εσωτερικό της ωστόσο δεν είναι ιδιαίτερα καλό καλλιερ-γητικό μέσο επειδή περιέχει πολύ λίγα θρεπτικά συστατικά καθώς και ορισμένες αντιβακτηριακές ουσίες όπως τα ένζυ-μα λυσοζύμη και γαλακτοϋπεροξειδάση Η λυσοζύμη διασπά τους γλυκοζιτικούς δεσμούς των πεπτιδογλυκανών στο βα-κτηριακό κυτταρικό τοίχωμα εξασθενίζοντάς το και προκα-λώντας τελικά τη λύση του (f Τμήμα 48) Η γαλακτοϋ-περοξειδάση είναι ένα ένζυμο του σάλιου και του γάλακτος που θανατώνει τα βακτήρια μέσω μιας αντίδρασης από την οποία παράγεται μονήρες οξυγόνο (f Τμήματα 613 και 222) Παρά τη δράση των διαφόρων αντιμικροβιακών ουσι-ών η παρουσία υπολειμμάτων τροφής και βιολογικών υλι-κών από τα νεκρά επιθηλιακά κύτταρα καθιστά τη στοματι-κή κοιλότητα ενδιαίτημα ιδιάιτερα ευνοϊκό για τα μικρόβια

Τα δόντια και η οδοντική πλάκα

Τα δόντια αποτελούνται από ένα ανόργανο πλέγμα κρυστάλ-λων φωσφορικού ασβεστίου που ονομάζεται αδαμαντίνη εσωτερικά της οποίας βρίσκεται ο ζωντανός ιστός του δοντι-ού (η οδοντίνη και ο πολφόςOslash Εικόνα 213) Τα βακτήρια που ανιχνεύονται στη στοματική κοιλότητα κατά το πρώτο έτος

213 ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΚΗ χΛΩΡΙΔΑ ΤΗΣ ΣΤΟΜΑΤΙΚΗΣ ΚΟΙΛΟΤΗΤΑΣ 839

840Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

της ζωής (όταν δεν έχουν ακόμη βγει τα πρώτα δόντια) είναι συνήθως διάφορα αερανεκτικά αναερόβια όπως οι στρεπτό-κοκκοι και οι γαλακτοβάκιλλοι αλλά σε μικρούς αριθμούς υπάρχουν και αρκετά άλλα βακτήρια μεταξύ των οποίων και ορισμένα αερόβια Με την εμφάνιση των δοντιών παρα-τηρείται σημαντική διαφοροποίηση στην ισορροπία της μι-κροχλωρίδας η οποία εμπλουτίζεται με είδη ανερόβιων βα-κτηρίων προσαρμοσμένων να αναπτύσσονται στις οδοντικές επιφάνειες και τις αύλακες των ούλων

Ο βακτηριακός αποικισμός των οδοντικών επιφανειών οφείλεται στην προσκόλληση μεμονωμένων βακτηριακών κυττάρων τα οποία κατόπιν πολλαπλασιάζονται και σχη-ματίζουν μικροαποικίες Αμέσως μόλις καθαριστεί μια οδο-ντική επιφάνεια αρχίζει να σχηματίζεται ένα λεπτό οργανι-κό υμένιο πάχους μερικών μικρομέτρων λόγω της προσκόλ-λησης όξινων γλυκοπρωτεϊνών του σάλιου Αυτό το υμένιο αποτελεί ένα ευσταθές υπόστρωμα προσκόλλησης για τον αποικισμό και πολλαπλασιασμό βακτηριακών μικροαποικι-ών (Εικόνα 214) Ο αποικισμός του γλυκοπρωτεϊνικού υμε-νίου αποτελεί μια ιδιαίτερα εξειδικευμένη διαδικασία στην οποία συμμετέχουν λίγα μόνο είδη του γένους Streptococcus (κυρίως τα είδη S sanguis S sobrinus S mutans και S mi-tis) Ο ταχύς πολλαπλασιασμός αυτών των οργανισμών οδη-γεί στον σχηματισμό μιας παχιάς βακτηριακής στιβάδας που ονομάζεται οδοντική πλάκα (Εικόνες 215 και 216) Αν η πλάκα συνεχίσει να σχηματίζεται τότε αρχίζουν να ανα-πτύσσονται είδη του νηματοειδούς Fusobacterium Τα νημα-τοειδή βακτήρια ενσωματώνονται στο πλέγμα που σχηματί-ζουν οι στρεπτόκοκκοι και αρχίζουν να επεκτείνονται κάθετα

προς την οδοντική επιφάνεια διαμορφώνοντας μια διαρκώς παχύτερη βακτηριακή στιβάδα Σε συνδυασμό με τα νημα-τοειδή και τους στρεπτοκόκκους κάνουν επίσης την εμφάνι-σή τους θετικά κατά Gram ραβδόμορφα βακτήρια αρνητικοί κατά Gram κόκκοι αλλά και σπειροχαίτες πχ διάφορα είδη του γένους Borellia (fΤμήμα 1233) Σε πλάκες ιδιαίτερα αυξημένου πάχους είναι δυνατόν να υπερισχύουν διάφορα νηματοειδή αναερόβια είδη του γένους Actinomyces

Ίσως προκαλεί έκπληξη η αναερόβια φύση της στομα-τικής χλωρίδας αφού στο στόμα υπάρχει άφθονο διαθέσιμο οξυγόνο Η ανάπτυξη ανοξίας μάλλον οφείλεται στη δράση προαιρετικά αερόβιων βακτηρίων που αναπτύσσονται στην επιφάνεια του δοντιού καταναλώνοντας οργανικές ύλες Η διόγκωση της πλάκας δημιουργεί ένα πυκνό στρώμα που μειώνει τη διαθεσιμότητα οξυγόνου στην οδοντική επιφά-νεια σχηματίζοντας τελικά ένα ανοξικό μικροπεριβάλλον Έτσι οι μικροβιακοί πληθυσμοί της οδοντικής πλάκας ζουν σε ένα μικροπεριβάλλον που δημιουργούν και συντηρούν οι ίδιοι παρά τις μεγάλες διακυμάνσεις στο μακροπεριβάλλον της στοματικής κοιλότητας

Τερηδόνα

Καθώς συσσωρεύεται η οδοντική πλάκα και αρχίζουν να σχηματίζονται όξινα προϊόντα αρχίζει να εμφανίζεται και η τερηδόνα δηλαδή η αποσύνθεση των δοντιών Δηλαδή η αποσύνθεση των δοντιών είναι μια λοίμωξη που οφείλε-ται σε μικροοργανισμούς Όσες λείες επιφάνειες των δοντι-ών είναι εκτεθειμένες στην καθαρτήρια δράση της γλώσ-σας των παρειών του σάλιου της οδοντόβουρτσας ή της μασητικής απόξεσης είναι σχετικά ανθεκτικές στην τερη-δόνα Αντίθετα όσες οδοντικές επιφάνειες δεν υπόκεινται στην ευεργετική δράση των παραπάνω μηχανισμών όπως είναι οι περιοχές των μεσοδόντιων διαστημάτων ή κοντά στις αύλακες των ούλων όπου παγιδεύονται κατάλοιπα τρο-φών αποτελούν τις συνήθεις θέσεις εμφάνισης της τερηδό-νας Έτσι εξηγείται και η υψηλή ανθεκτικότητα των σκύλων στην τερηδόνα αφού το σχήμα των δοντιών τους αποτρέ-πει τη συγκράτηση τροφικών υπολειμμάτων Ένα διαιτολό-γιο πλούσιο σε σάκχαρα είναι ιδιαίτερα τερηδονογόνο διό-τι τα βακτήρια του γαλακτικού οξέος μετατρέπουν με ζύμω-ση τα σάκχαρα σε γαλακτικό οξύ το οποίο προκαλεί απα-σβέστωση της αδαμαντίνης (βλ Εικόνα 213) Μόλις αρχί-σει η αποικοδόμηση του σκληρού ιστού δηλαδή του στρώ-ματος της αδαμαντίνης αρχίζει και η πρωτεόλυσή του από διάφορα πρωτεολυτικά ένζυμα βακτηριακής προέλευσης Καθώς συνεχίζεται η αποικοδόμηση ολοένα και περισσό-τεροι μικροοργανισμοί διεισδύουν βαθύτερα στο στρώμα της αδαμαντίνηςOslash ωστόσο τα μεταγενέστερα στάδια αυτής της διαδικασίας μπορεί να εξελίσσονται πολύ αργά και είναι συνήθως ιδιαίτερα περίπλοκα Μεγάλη σημασία στην έκτα-ση της τερηδόνας έχει επίσης η δομή του ασβεστοποιημένου ιστού Η ενσωμάτωση φθορίου στο πλέγμα των κρυστάλλων φωσφορικού ασβεστίου καθιστά ανθεκτικότερο το πλέγμα στην απασβεστωτική δράση του γαλακτικού οξέος Η χρήση

Αδαmicroαντίνη

Οδοντίνη

Αύλακατων ούλων

Ούλο

Πολφός

Φατνιακό οστό

Περιοδοντικήmicroεmicroβράνη

Μυελόςτων οστών

Μύλη

Ρίζα

Εικόνα 213 εγκάρσιατομήδοντιούκαιτωνγύρωιστώνπουτοσυγκρα-τούνστοούλο

φθοριούχων ενώσεων στο πόσιμο νερό και στα σκευάσμα-τα οδοντικής φροντίδας λοιπόν αποσκοπεί στην προστασία από την οδοντική αποσύνθεση

Οι δύο οργανισμοί που κατά κύριο λόγο ενοχοποιούνται για την τερηδόνα είναι ο Streptococcus sobrinus και ο Strep-tococcus mutansOslash και οι δύο παράγουν γαλακτικό οξύ Ο S sobrinus έχει την ικανότητα να αποικίζει λείες οδοντικές επιφάνειες χάρη στην ιδιαίτερη συγγένειά του με τις γλυ-κοπρωτεΐνες του σάλιου (Εικόνα 216) και είναι μάλλον ο οργανισμός που εν πολλοίς συμβάλλει στην αποικοδόμηση των λείων επιφανειών Ο S mutans απαντά κυρίως στις αύ-λακες των ούλων και στις μικρές σχισμές των μεσοδόντιων διαστημάτωνOslash η ικανότητά του να προσκολλάται στις οδο-ντικές επιφάνειες οφείλεται στο γεγονός ότι παράγει μια πο-λυσακχαριτική δεξτράνη με ιδιαίτερα υψηλή ικανότητα προ-σκόλλησης (Εικόνα 217) Ο S mutans παράγει αυτή τη δεξ-

τράνη μόνο παρουσία σακχαρόζης (σουκρόζης) με τη βοή-θεια του ενζύμου δεξτρανοσακχαράση

Δεξτρανοσακχαράση

nΣακχαρόζη ⎯⎯⎯⎯⎯⎯rarr Δεξτράνη (nΓλυκόζη) + nΦρουκτόζη

Η σακχαρόζη δηλ η κοινή επιτραπέζια ζάχαρη που αποτελεί αναπόσπαστο τμήμα του διαιτολογίου των περισ-σότερων ανθρώπων στις ανεπτυγμένες χώρες είναι ιδιαίτε-ρα τερηδονογόνος ακριβώς επειδή συνιστά υπόστρωμα για τη δράση της δεξτρανοσακχαράσης

Η ευαισθησία στην τερηδόνα ποικίλλει σημαντικά από άτομο σε άτομο και επηρεάζεται από κληρονομικά χαρακτη-ριστικά καθώς και από το διατροφικό πρότυπο και άλλους εξωτερικούς παράγοντες Μελέτες σχετικά με την κατανο-μή των στοματικών στρεπτοκόκκων αποδεικνύουν την άμε-ση συσχέτιση που υφίσταται ανάμεσα στην έκταση της οδο-ντικής πλάκας και στην παρουσία του S mutans και σε μι-κρότερο βαθμό του S sobrinus Στις ΗΠΑ και στη Δυτική Ευρώπη για παράδειγμα το 80-90 του πληθυσμού έχουν αποικίες S mutans στα δόντια τους και η τερηδόνα έχει απο-κτήσει στις κοινωνίες αυτές χαρακτήρα πανδημίας Αντίθε-τα τα παιδιά στην Τανζανία όχι μόνο δεν έχουν τερηδόνα (πιθανότατα επειδή το διαιτολόγιό τους δεν περιέχει σχεδόν καθόλου σακχαρόζη) αλλά απουσιάζει εντελώς και το S mutans από την οδοντική πλάκα τους

Οι μικροοργανισμοί του στόματος είναι δυνατόν να προκαλέσουν και άλλου είδους λοιμώξεις Οι περιοχές κα-

(α)

(β)

T L

ieT

Lie

Εικόνα 214 μικροαποικίεςβακτηρίωνοιοποίεςαναπτύχθηκανσεπρό-πλασμαοδοντικήςεπιφάνειαςπουτοποθετήθηκεστοστόμαανθρώπουγιαέξιώρες(β)μεγέθυνσητουπαρασκευάσματοςπουφαίνεταιστο(α)πα-ρατηρήστετηνποικίλημορφολογίατωνπαρόντωνοργανισμώνκαιτηβλεν-νοστιβάδα(βέλη)ηοποίατουςσυγκρατείόλουςμαζί

213 ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΚΗ χΛΩΡΙΔΑ ΤΗΣ ΣΤΟΜΑΤΙΚΗΣ ΚΟΙΛΟΤΗΤΑΣ 841

Ηmicroέρα 1 1436 mm2

Ηmicroέρα 10 22522 mm2

Εικόνα 215 κατανομήτηςοδοντικήςπλάκας(κόκκινοχρώμα)όπωςαποκαλύπτεταιαπότηχρήσηειδικήςχρωστικήςσεδόντιαπουβουρτσίζο-νται(πάνω)καισεδόντιαπουδενβουρτσίζονται(κάτω)οιαριθμοί(σεmm2)υποδεικνύουντησυνολικήεπιφάνειαπουκαλύπτειηοδοντικήπλάκαπροσέξτεότιοιπεριοχέςστιςοποίεςαναπτύσσεταιηπλάκαβρίσκονταικατάπροτίμησηκοντάστηγραμμήτωνούλωνμεπρώτεςτιςπεριοχέςπουβρί-σκονταιακριβώςδίπλαστουςβλεννογόνουςυμένεςτωνούλων

842Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

τά μήκος των περιοδοντικών μεμβρανών ή κάτω ακριβώς από τις αύλακες των ούλων (περιοδοντικές θήκες) (Εικόνα 213) μπορεί να μολυνθούν από μεγάλη ποικιλία μικροορ-γανισμών και να προκληθεί φλεγμονή (ουλίτιδα) αλλά και σοβαρότερες ιστικές και οστεολυτικές ασθένειες του περιο-δοντίου Μερικά από τα γένη βακτηρίων που ευθύνονται για τις καταστάσεις αυτές είναι το ατρακτοειδές αναερόβιο Cap-nocytophaga και το αερόβιο Rothia

213 Έλεγχος εννοιών

Πάνω στις οδοντικές επιφάνειες είναι δυνατόν να αναπτυχθούν βα-κτήρια και να σχηματίσουν μια παχιά στιβάδα που ονομάζεται πλά-

κα Οι μικροοργανισμοί της οδοντικής πλάκας παράγουν ουσίες προσκόλλησης που ευνοούν τον περαιτέρω αποικισμό της Στην πλάκα οι μικροοργανισμοί παράγουν οξέα που τραυματίζουν την οδοντική επιφάνεια και προκαλούν την εμφάνιση τερηδόνας Τόσο στην εμφάνιση της τερηδόνας όσο και στις διάφορες ασθένειες του περιοδοντίου συμμετέχουν αρκετά είδη μικροοργανισμών

Με ποιον τρόπο εγκαθίστανται αναερόβιοι μικροοργανισμοί στο στόμα

Η τερηδόνα είναι λοίμωξη Στην απάντησή σας δώστε τουλά-χιστον μία αιτιολογία

214 Φυσιολογική χλωρίδα του

γαστρεντερικού σωλήνα

Η γενική ανατομία του γαστρεντερικού σωλήνα παρουσιά-ζεται στην Εικόνα 218 Ο γαστρεντερικός σωλήνας του αν-θρώπου ο τόπος όπου γίνεται η πέψη της τροφής αποτελεί-ται από τον στόμαχο το λεπτό έντερο και το παχύ έντερο Επειδή το pH των στομαχικών υγρών είναι πολύ χαμηλό πε-ρίπου 2 μπορούμε να θεωρήσουμε τον στόμαχο ως έναν χη-μικό φραγμό που εμποδίζει τα βακτήρια να εισέλθουν στον γαστρεντερικό σωλήνα Ο αριθμός των βακτηρίων στα πε-ριεχόμενα του στομάχου είναι γενικά πολύ χαμηλός επομέ-νως ο ανθρώπινος στόμαχος στερείται ουσιαστικά μικροβι-ακής χλωρίδας Υπάρχουν ωστόσο οργανισμοί όπως το He-licobacter pylori που μπορούν να αποικίσουν τα τοιχώμα-τα του στομάχου και να οδηγήσουν στην εμφάνιση έλκους (f Τμήμα 2610)

Ο εντερικός σωλήνας

Ο εντερικός σωλήνας αποτελείται από το λεπτό έντερο και το παχύ έντερο καθένα από τα οποία υποδιαιρείται περαιτέρω σε επιμέρους τμήματα

(α) (β)

C L

ai M

A L

istg

arte

n a

nd B

Ros

an

C L

ai M

A L

istg

arte

n a

nd B

Ros

an

Εικόνα 216 λεπτέςτομέςοδοντικήςπλάκαςόπωςφαίνονταιστοηλε-κτρονιακόμικροσκόπιοΣτηνκάτωπλευράκάθεφωτογραφίαςβρίσκεταιηβά-σητηςπλάκαςκαιστηνάνωτοτμήματηςπλάκαςπουείναιεκτεθειμένοστηστοματικήκοιλότητα(α)μικρήμεγέθυνσηοιοργανισμοίανήκουνκυρίωςσεδιάφοραείδηστρεπτοκόκκουΤακύτταρατουείδουςStreptococcus sobrinusέχουνιχνηθετηθείμεειδικέςμικροτεχνικέςαντισωμάτωνκαιεμφανίζονταιπιοσκουρόχρωμασεσχέσημεάλλακύτταρασχηματίζονταςδύοδιακριτέςαλυσίδες(βέλη)Τοσυνολικόπάχοςτηςπλάκαςστιςσυγκεκριμένεςτομέςείναι50μm(β)υψηλήμεγέθυνσηστηνοποίαφαίνεταιτοσκούροστρώματωνκυττάρωντουS sobrinus(βέλος)παρατηρήστετονεκτεταμένογλυκο-κάλυκαπουπεριβάλλειτακύτταρατουS sobrinus(βλΤμήμα216)

I L

She

chm

eist

er a

nd J

Boz

zola

Κύτταρα

Εικόνα 217 ΤερηδονογόναβακτήριαS sobrinusόπωςφαίνονταισεηλεκτρονιακόμικροσκόπιοσάρωσηςηιδιαίτερακολλώδηςδεξτράνηδιατη-ρείσυνδεδεμένατακύτταραταοποίασχηματίζουννημάτιακάθεκύτταροέχειδιάμετρο1μmπερίπου

Το λεπτό έντερο αποτελείται από δύο τμήματα το δωδε-καδάκτυλο και τον ειλεό που ενώνονται μεταξύ τους με τη νήστιδα Το δωδεκαδάκτυλο είναι το πρώτο τμήμα του εντέ-ρου μετά τον στόμαχο και το περιεχόμενό του είναι σχετι-κά όξινο με αποτέλεσμα να μοιάζει με τον στόμαχο σε ότι αφορά την απουσία μικροβιακής χλωρίδας Οδεύοντας από το δωδεκαδάκτυλο στον ειλεό το pH γίνεται σταδιακά λιγό-τερο όξινο και ο αριθμός των μικροβίων αυξάνεται Στον κα-τώτερο ειλεό βακτήρια απαντούν στον αυλό της εντερικής κοιλότητας αναμειγμένα με το πεπτικό υλικό και φθάνουν τα 105-107 κύτταρα ανά γραμμάριο υλικού

Ο ειλεός εκκενώνεται στο τυφλό την πρώτη μοίρα του παχέος εντέρου ενώ το υπόλοιπο τμήμα του παχέος εντέ-ρου συνιστά το κόλον Στο κόλον τα βακτήρια φθάνουν σε τεράστιους αριθμούς καθιστώντας το ουσιαστικά ένα εξειδικευμένο όργανο ζύμωσης Πολλά βακτήρια ζουν μέ-σα στον αυλό χρησιμοποιώντας μάλλον ως θρεπτικές ου-σίες κάποια από τα προϊόντα της πέψης των τροφών (Πίνα-κας 211) Μεταξύ αυτών υπάρχουν και προαιρετικώς αερό-βιοι οργανισμοί όπως η Escherichia coli αλλά σε μικρότε-ρους αριθμούς απrsquo ότι άλλα βακτήρια Γενικά ο συνολικός αριθμός των προαιρετικά αερόβιων μικροοργανισμών είναι μικρότερος του 107 ανά γραμμάριο εντερικού περιεχομένου Η δραστηριότητα των προαιρετικά αερόβιων καταναλώνει

τις όποιες διαθέσιμες ποσότητες οξυγόνου καθιστώντας το περιβάλλον του παχέος εντέρου αυστηρά αναερόβιο άρα και ευνοϊκό για την απρόσκοπτη ανάπτυξη μόνο υποχρεω-τικά αναερόβιων οργανισμών Πολλά από αυτά τα αναερό-βια είναι αρνητικά κατά Gram ραβδόμορφα βακτήρια επι-μήκη μικρού πάχους και με λεπτά άκρα (γιrsquo αυτό και ονο-μάζονται ατρακτοειδή) τα οποία προσκολλώνται με το ένα τους άκρο στις μικροσκοπικές αύλακες του εντερικού τοιχώ-ματος (Εικόνα 219) Στα υποχρεωτικώς αναερόβια ανήκουν επίσης διάφορα είδη Clostridium και Bacteroides Ο συνο-λικός αριθμός των υποχρεωτικά αναερόβιων είναι τεράστι-ος Δεν είναι σπάνια μεγέθη που φθάνουν τα 1010-1011 κύτ-ταρα ανά γραμμάριο εντερικού περιεχομένου ενώ τα διάφο-ρα είδη του γένους Bacteroides αποτελούν την πλειονότητα των υποχρεωτικά αναερόβιων του εντέρου Επιπλέον σχε-δόν πάντοτε εμφανίζεται σε σημαντικούς αριθμούς και το Enterococcus faecalis

Η σύσταση της εντερικής χλωρίδας στον άνθρωπο μπο-ρεί να εμφανίζει σημαντική ποιοτική διαφοροποίηση ανάλο-γα με το πρότυπο διατροφής Όσοι καταναλώνουν μεγάλες ποσότητες κρέατος εμφανίζουν σε σύγκριση με τους χορτο-φάγους υψηλότερες συγκεντρώσεις ειδών του γένους Bac-teroides και χαμηλότερες συγκεντρώσεις οξυγαλακτικών βακτηρίων ή κολοβακτηρίων Μια σύνοψη των μικροοργα-

Κύριες φυσιολογικές λειτουργίες

Έκκριση οξέος (HCI)Πέψη microακροmicroορίωνpH 2

Συνέχιση της πέψηςΑπορρόφηση microονοσακχαριτώναmicroινοξέων λιπαρών οξέων νερούpH 4ndash5

Απορρόφηση χολικών οξέωνβιταmicroίνης B12pH 7

Λεπτόέντερο

Παχύέντερο

Όργανο

Στόmicroαχος

∆ωδεκαδάκτυλο

Νήστιδα

Ειλεός

Κόλον

Οισοφάγος

Κυριότερα βακτήρια

ΕντερόκοκκοιΓαλακτοβάκιλλοι

ΕντεροβακτήριαEnterococcus faecalisBacteroidesBifidobacteriumEubacteriumPeptococcusPeptostreptococcusRuminococcusClostridiaLactobacilli

Πρωκτός

StreptococcusStaphylococcus

Εικόνα 218 ογαστρεντερικόςσωλήναςτουανθρώπουμετιςδιάφορεςλειτουργίεςτουκαιτηνκατανομήτωνμηπαθογόνωνμικροοργανισμώνπουσυ-νήθωςαπαντούνσεφυσιολογικά(υγιή)άτομα

214 ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΚΗ χΛΩΡΙΔΑ ΤΟΥ ΓΑΣΤΡΕΝΤΕΡΙΚΟΥ ΣΩΛΗΝΑ 843

844Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

νισμών που διαβιούν στον γαστρεντερικό σωλήνα υπάρχει στην Εικόνα 218

Η εντερική χλωρίδα ασκεί σημαντική επίδραση στις λει-τουργίες του ξενιστή καθώς διεκπεραιώνει μεγάλη ποικιλία μεταβολικών αντιδράσεων (Πίνακας 212) Σε αυτές ανήκει και η παραγωγή των βιταμινών Β12 και Κ Οι συγκεκριμένες ζωτικής σημασίας βιταμίνες δεν παράγονται από τον ίδιο τον ανθρώπινο οργανισμό αλλά απορροφώνται μέσω του εντέ-ρου όπου παράγονται από την τοπική μικροβιακή χλωρίδα Επίσης διάφορα στεροειδή που παράγονται από το ήπαρ και εκκρίνονται (υπό τη μορφή χολικών αλάτων) μέσω της χολη-δόχου κύστης στο λεπτό έντερο υφίστανται μεταβολές από τη μικροβιακή χλωρίδα του εντέρου Οι τροποποιημένες αυ-τές στεροειδείς ενώσεις απορροφώνται κατόπιν από το έντε-ρο Άλλα προϊόντα της δράσης των ζυμωτικών και των μεθα-νιογόνων μικροοργανισμών είναι τα εντερικά αέρια και διά-φορες οσμηρές ουσίες που παρατίθενται στον Πίνακα 212 Ο ακριβής τύπος και η ποσότητα όλων αυτών των προϊόντων του μεταβολισμού επηρεάζονται από τη σύσταση της εντερι-κής χλωρίδας και τη διατροφή

Κατά τη διέλευση της τροφής από τον γαστρεντερικό σωλήνα το εντερικό επιθήλιο απορροφά συνεχώς το νερό που υπάρχει στα πεπτόμενα υλικά με αποτέλεσμα αυτά να συμπυκνώνονται όλο και περισσότερο για να μετατραπούν τέλος σε κόπρανα Το ένα τρίτο περίπου του βάρους της ύλης των κοπράνων αποτελείται από βακτήρια Οι οργανισμοί που ζουν στον αυλό του παχέος εντέρου μετατοπίζονται δι-αρκώς από τη ροή της ύλης μέσα στο έντερο επομένως όσα βακτήρια χάνονται θα πρέπει να αντικατασταθούν από νέα

Έτσι το παχύ έντερο μοιάζει με έναν χημειοστάτη (f Τμήμα 67) Στον άνθρωπο ο χρόνος που απαιτείται για την πλήρη διέλευση της ύλης από τον γαστρεντερικό σωλήνα εί-ναι περίπου 24 ώρες ενώ ο ρυθμός ανάπτυξης βακτηρίων στον αυλό είναι μία με δύο διαιρέσεις την ημέρα

Η λήψη αντιβιοτικών από το στόμα αναστέλλει την ανάπτυξη όχι μόνο των παθογόνων μικροοργανισμών αλλά και της φυσιολογικής χλωρίδας Έτσι η συνεχής ροή των περιεχομένων του εντέρου οδηγεί προοδευτικά σε απώλεια των βακτηρίων που ήδη υπήρχαν και σε ουσιαστική απο-στείρωση του εντερικού σωλήνα Η απουσία της φυσιολογι-κής χλωρίδας μπορεί να επιτρέψει την εγκατάσταση ευκαι-ριακών μικροοργανισμών όπως είναι διάφορα είδη των γε-νών Staphylococcus και Proteus ανθεκτικά στο συγκεκριμέ-νο αντιβιοτικό καθώς και ο ζυμομύκητας Candida albicans Ενίοτε η εγκατάσταση αυτών των ευκαιριακών παθογόνων οδηγεί σε επιβλαβείς μεταβολές της πεπτικής λειτουργίας ή ακόμη και σε νόσο Κατά κανόνα όμως η διακοπή της αντιβιοτικής θεραπείας αποκαθιστά τη φυσιολογική χλωρί-δα αν και απαιτείται η παρέλευση υπολογίσιμου χρονικού διαστήματος

Εντερικά αέρια

Τα αέρια που παράγονται στο εσωτερικό του εντέρου προ-κύπτουν από τη δράση ζυμωτικών και μεθανιογόνων μικρο-οργανισμών Ορισμένες τροφές μπορούν να μεταβολιστούν από ζυμωτικά εντεροβακτήρια οδηγώντας στην παραγωγή υδρογόνου (Η2) και διοξειδίου του άνθρακα (CO2) Επίσης πάνω από το ένα τρίτο των υγιών ενηλίκων διαθέτουν στο έντερό τους μεθανιογόνα (f Τμήμα 134) τα οποία μετα-τρέπουν το Η2 και το CO2 (που παράγουν οι διάφοροι εντερι-κοί μικροοργανισμοί) σε μεθάνιο (CH4) Ένας φυσιολογικός ενήλικας εκπέμπει ημερησίως αρκετές εκατοντάδες ml αερί-ων από το έντερο αν και τα μισά περίπου από αυτά οφείλο-νται στο Ν2 του ατμοσφαιρικού αέρα που καταπίνει

214 Έλεγχος εννοιών

Το περιβάλλον στο εσωτερικό του στομάχου είναι πολύ όξινο και

(α) (β)

Dw

ayne

Sav

age

and

R V

H B

lum

ersh

ine

Dw

ayne

Sav

age

and

R V

H B

lum

ersh

ine

Εικόνα 219 μικροβιακέςκοινότητεςστοναυλότουειλεούενόςπο-ντικούόπωςφαίνονταιστοηλεκτρονιακόμικροσκόπιοσάρωσης(α)Γενικήάποψησεχαμηλήμεγέθυνσηπαρατηρήστεταεπιμήκηατρακτοειδήβακτή-ριαστηνεπιφάνειατουεντέρου(β)μεγαλύτερημεγέθυνσηδιακρίνονταινημάτιαπροσκολλημένασεμεμονωμένηεγκόλπωσητηςεντερικήςεπιφάνει-αςπροσέξτεότιηπροσκόλλησηγίνεταιμετημίαμόνοάκρητουνηματίουκάθεκύτταροέχειμήκος10-15μm

ΠΙΝΑΚΑΣ 212 βιοχημικήήμεταβολικήσυνεισφορά τωνμικροοργανισμώντου γαστρεντερικούσωλήνα

Σύνθεσηβιταμινών προϊόνταθειαμίνηριβοφλαβίνηπυριδοξίνη β12κπαραγωγήαερίων προϊόνταCO2CH4H2παραγωγήοσμής προϊόνταH2SNH3αμίνεςινδόλησκατόλη βουτυρικόοξύπαραγωγήοργανικών προϊόνταοξικόοξύπροπιονικόοξύβουτυρικό οξέων οξύαντιδράσειςγλυκοζιτάσης Ένζυμαβ-γλυκουρονιδάσηβ-γαλακτοζιτάση β-γλυκοζιτάσηα-γλυκοζιτάσηα-γαλακτοζιτάσημεταβολισμόςστεροειδών διαδικασίαεστεροποίησηαφυδροξυλίωση (χολικάοξέα) οξείδωσηαναγωγήαντιστροφή

συνιστά φραγμό για την ανάπτυξη των περισσότερων βακτηρίων Το περιβάλλον στον εντερικό σωλήνα είναι ελαφρώς όξινο έως ου-δέτερο και επιτρέπει την ανάπτυξη διαφοροποιημένου πληθυσμού μικροοργανισμών σε μεγάλη ποικιλία διατροφικών και περιβαλ-λοντικών συνθηκών

Γιατί ενδέχεται το λεπτό έντερο να ευνοεί περισσότερο από το παχύ την ανάπτυξη προαιρετικά αναερόβιων μικροοργανι-σμών

Υποδείξτε ορισμένες ζωτικές ενώσεις τις οποίες παράγουν οι εντερικοί μικροοργανισμοί Τι θα συνέβαινε αν η χρήση αντι-βιοτικών κατέστρεφε εντελώς αυτούς τους μικροοργανισμούς από το σώμα

215 Φυσιολογική χλωρίδα άλλων περιοχών

του σώματος

Κάθε βλεννογόνος υμένας του σώματος στηρίζει την ανά-πτυξη εξειδικευμένων ομάδων μικροοργανισμών Οι μι-κροοργανισμοί αυτοί όχι μόνο αποτελούν φυσιολογικό τμή-μα του τοπικού περιβάλλοντος αλλά είναι και απαραίτη-τοι για την ομαλή λειτουργία του συγκεκριμένου ιστού Σε πολλές περιπτώσεις δυνητικά παθογόνοι μικροοργανισμοί αδυνατούν να αποικίσουν τους βλεννογόνους υμένες ακρι-βώς επειδή διαβιώνει εκεί ο φυσιολογικός μόνιμος πληθυ-σμός μικροοργανισμών Εδώ θα εξετάσουμε δύο παραδείγ-ματα τέτοιων βλεννογόνων μαζί με τους μόνιμους μικροορ-γανισμούς τους

Αναπνευστική οδός

Η ανατομία της αναπνευστικής οδού παρουσιάζεται στην Ει-κόνα 2110 (f Τμήμα 262) Στην ανώτερη αναπνευστι-κή οδό (ρινοφάρυγγας στοματική κοιλότητα και λάρυγγας) οι μικροοργανισμοί ζουν κυρίως στις περιοχές που υγραί-νονται από τις εκκρίσεις των βλεννογόνων Τα βακτήρια ει-σέρχονται στο ανώτερο τμήμα της αναπνευστικής οδού μέ-σω του εισπνεόμενου αέρα αλλά τα περισσότερα από αυτά παγιδεύονται στις ρινικές διόδους και απομακρύνονται με τις ρινικές εκκρίσεις Οι οργανισμοί που ανιχνεύονται μόνιμα σε αυτό το τμήμα της αναπνευστικής οδού είναι σταφυλό-κοκκοι στρεπτόκοκκοι διφθεροειδείς βάκιλλοι και αρνητι-κοί κατά Gram κόκκοι Δυνητικώς επιβλαβή βακτήρια όπως το Staphylococcus aureus και το Streptococcus pneumoniae απαντούν συχνά στη φυσιολογική χλωρίδα του ρινοφάρυγ-γα των υγιών ενηλίκων (Πίνακας 211) Αυτά τα άτομα εί-ναι φορείς των παθογόνων χωρίς ωστόσο να νοσούν ίσως επειδή οι άλλοι μόνιμοι μικροοργανισμοί τα ανταγωνίζονται επιτυχώς ως προς τις θρεπτικές ουσίες άρα περιορίζουν την ανάπτυξή τους Ιδιαιτέρως ενεργό στις επιφάνειες των βλεν-νογόνων είναι και το τοπικό ανοσοποιητικό σύστημα του ορ-γανισμού (f Τμήμα 228) που επίσης μπορεί να αναστεί-λει την ανάπτυξη των παθογόνων

Στην κατώτερη αναπνευστική οδό (τραχεία βρόγχοι και πνεύμονες) ουσιαστικά δεν υπάρχουν μικρόβια παρά τον μεγάλο αριθμό μικροοργανισμών που μπορούν θεωρη-τικά να φθάσουν εκεί με την αναπνοή Όσα σωματίδια σκό-νης είναι σχετικά ευμεγέθη απομακρύνονται ήδη στο ανώ-τερο τμήμα της αναπνευστικής οδού Καθώς ο αέρας περ-νά στο κατώτερο τμήμα της η ταχύτητα ροής μειώνεται ση-μαντικά με αποτέλεσμα οι διάφοροι μικροοργανισμοί και τα μικρότερα σωματίδια να επικάθονται στα τοιχώματα Σε όλο το μήκος της αναπνευστικής οδού τα τοιχώματα καλύ-πτονται από τριχωτό επιθήλιο στο οποίο τα τριχίδια κατευ-θύνονται προς τα πάνω ωθώντας τα παγιδευμένα βακτήρια και τα σωματίδια ύλης προς τα ανώτερα τμήματα της ανα-πνευστικής οδού απrsquo όπου αποβάλλονται κυρίως με το σά-λιο και τις ρινικές εκκρίσεις Μόνο τα σωματίδια με διάμε-τρο μικρότερη των 10 μm μπορούν να φτάσουν μέχρι τους πνεύμονες

Ουρογεννητική οδός

Τα κυριότερα ανατομικά χαρακτηριστικά της ανδρικής και γυναικείας ουρογεννητικής οδού παρουσιάζονται στην Ει-κόνα 2111α Η ουροδόχος κύστη τόσο στον άνδρα όσο και στη γυναίκα είναι συνήθως αποστειρωμένη αλλά τα επιθη-λιακά κύτταρα που καλύπτουν εσωτερικά την ουρήθρα αποι-κίζονται από προαιρετικά αερόβιους μικροοργανισμούς (αρ-νητικά κατά Gram ραβδία και κόκκουςOslash βλ Πίνακα 211) Αυτοί οι οργανισμοί στους οποίους συμπεριλαμβάνονται οι Escherichia coli Proteus mirabilis και άλλοι μπορούν σε συγκεκριμένες συνθήκες να μετατραπούν σε περιστασιακά παθογόνα Υπό φυσιολογικές συνθήκες οι εν λόγω οργανι-σμοί υπάρχουν στο σώμα ή στο τοπικό περιβάλλον αλλά δεν

215 ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΚΗ χΛΩΡΙΔΑ ΑΛΛΩΝ ΠΕΡΙΟχΩΝ ΤΟΥ ΣΩΜΑΤΟΣ 845

Ρινοφάρυγγας

Στοmicroατική κοιλότητα

Λάρυγγας

Τραχεία

Πνεύmicroονες

Ανώτερηαναπνευστική

οδός

Κατώτερηαναπνευστική

οδός

Εικόνα 2110 ηαναπνευστικήοδόςΣτοανώτεροτμήματηςαναπνευστι-κήςοδούεγκαθίστανταιμεγάληποικιλίακαιαυξημένοιπληθυσμοίμικροοργα-νισμώναντίθεταστοκατώτεροτμήματηςαναπνευστικήςοδούζουνσχετικάλίγαμικρόβιαεκτόςανβρίσκεταισεεξέλιξηκάποιαενεργόςλοίμωξη(fεικόνα262)

846Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

είναι παθογόνοι Ωστόσο οι διάφορες μεταβολές που επέρ-χονται στο σώμα πχ αλλαγές στο τοπικό pH επιτρέπουν στους οργανισμούς να πολλαπλασιαστούν και να γίνουν πα-θογόνοι προκαλώντας συχνά μόλυνση της ουρήθρας ιδιαί-τερα στις γυναίκες

Ο κόλπος της ενήλικης γυναίκας είναι εν γένει ελαφρά όξινος και περιέχει σημαντικές ποσότητες γλυκογόνου Το Lactobacillus acidophilus ένας από τους μόνιμους οργα-νισμούς του κόλπου παράγει γαλακτικό οξύ από τη ζύμω-ση του γλυκογόνου με αποτέλεσμα την πτώση του pH του κόλπου (Εικόνα 2111) (f Τμήμα 1219) Μπορεί όμως να υπάρχουν και άλλοι οργανισμοί πχ ζυμομύκητες (είδη των γενών Torulopsis και Candida) στρεπτόκοκκοι και E coli Πριν την εφηβεία ο γυναικείος κόλπος είναι αλκαλι-κός και δεν παράγει γλυκογόνο οπότε απουσιάζει το L ac-idophilus και η χλωρίδα αποτελείται κυρίως από σταφυλό-κοκκους στρεπτόκοκκους διφθεροειδή και E coli Μετά την εμμηνόπαυση το γλυκογόνο εξαφανίζεται το pH ανε-βαίνει και η χλωρίδα προσεγγίζει και πάλι την προεφηβική της σύσταση

215 Έλεγχος εννοιών

Η φυσιολογική παρουσία ενός πληθυσμού μη παθογόνων μικρο-οργανισμών στην αναπνευστική και στην ουρογεννητική οδό εί-ναι ζωτική για τη φυσιολογική λειτουργία των οργάνων και συχνά αποτρέπει την εγκατάσταση παθογόνων

Στη φυσιολογική χλωρίδα του ανώτερου αναπνευστικού συχνά απαντούν δυνητικά παθογόνοι μικροοργανισμοί Γιατί δεν προ-καλούν νόσο σε ορισμένες περιπτώσεις

Πώς εξηγείται η παρουσία του Lactobacillus στην ουρογεννη-τική οδό των φυσιολογικών ενήλικων γυναικών

ΙΙ ΕΠΙΒΛΑΒΕΙΣ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ ΚΑΙ ΑΝΘΡΩΠΟΥ

Σε πολλές περιπτώσεις οι αλληλεπιδράσεις των μικροβίων με τον ξενιστή είναι επιβλαβείς για τον ξενιστή και προκα-

Κύστη

(α)

(β)

Ηβικόοστούν

Ωοθήκη

Μήτρα

Κόλπος

Ορθό

Τράχηλος

Ηβικόοστούν

Πέος Όρχεις

Ουρήθρα

Ουρήθρα

Κύστη

Ορθό

Προστάτης

John

Dur

ham

Εικόνα 2111 (α)Τοουρογεννητικόσύστημαστονάνδρακαιστηγυναί-καΣτιςπεριοχέςμεεντονότεροχρώμααναπτύσσονταισυχνάμικροοργανι-σμοίαςσημειωθείότισταυγιήάτομαοιανώτερεςπεριοχέςτηςουρογεννη-τικήςοδούτόσοστουςάντρεςόσοκαιστιςγυναίκεςδενπεριέχουνμικροορ-γανισμούς(β)ΧρώσηκατάGramτουLactobacillus acidophilusτουοργανι-σμούπουκυριαρχείστονγυναικείοκόλποαπότηνέναρξητηςεμμηνόρροιαςκαιμέχριτοτέλοςτηςεμμηνόπαυσηςκάθεμεμονωμένοραβδίοέχειμήκος3-4μmπριντηνέναρξητηςεμμηνόρροιαςκαιμετάτοπέραςτηςεμμηνό-παυσηςηγυναικείαουρογεννητικήοδόςείναιλιγότεροόξινηκαιαποικίζε-ταιαπόέναπολύπιοετερογενέςσύνολομικροοργανισμώνπουαναπτύσσο-νταισεσυνθήκεςουδέτερουήελαφράαλκαλικούpH

λούν νόσο Στην ενότητα αυτή θα εξετάσουμε τους γενικούς μηχανισμούς τους οποίους χρησιμοποιούν οι μικροοργανι-σμοί για να προκαλέσουν βλάβες στον ξενιστή Η διαδικασία της παθογένεσης δηλαδή της πρόκλησης νόσου από τους μι-κροοργανισμούς ξεκινά με την προσκόλληση των μικροορ-γανισμών στα κύτταρα του ξενιστή και συνεχίζεται με τον αποικισμό και πολλαπλασιασμό τους που προκαλούν βλά-βες στον ξενιστή Η σχετική ικανότητα παθογένεσης δηλ η μολυσματικότητα των νοσογόνων μικροοργανισμών είναι αποτέλεσμα μεταβολών που επέρχονται στον ξενιστή με διά-φορους μηχανισμούς (Εικόνα 2112) Πρώτα θα εξετάσουμε τους παράγοντες που ευθύνονται για τη διείσδυση ενός πα-θογόνου σε κάποιον ξενιστή

216 Είσοδος των παθογόνων στον ξενιστή

Συνήθως ένα παθογόνο πρέπει πρώτα να αποκτήσει πρό-σβαση στους ιστούς του ξενιστή και να πολλαπλασιαστεί

πριν μπορέσει να προκαλέσει βλάβη Στις περισσότερες πε-ριπτώσεις αυτό σημαίνει διείσδυση του παθογόνου μέσω του δέρματος των βλεννογόνων μεμβρανών ή του εντερικού επι-θηλίου δηλ μέσω επιφανειών που συνήθως λειτουργούν ως φραγμοί για τα μικρόβια

Εξειδικευμένη προσκόλληση

Οι περισσότερες μικροβιακές μολύνσεις έχουν ως αφετη-ρία ασυνέχειες ή πληγές του δέρματος ή του βλεννογόνου της αναπνευστικής πεπτικής ή ουρογεννητικής οδού Τα βα-κτήρια ή οι ιοί που έχουν την ικανότητα να προκαλούν λοί-μωξη συχνά προσκολλώνται εξειδικευμένα στα επιθηλιακά κύτταρα (Εικόνα 2113) μέσω πρωτεϊνικών αλληλεπιδράσε-ων ανάμεσα στην επιφάνεια του παθογόνου και στην επιφά-νεια του ξενιστικού κυττάρου Ένας λοιμογόνος μικροοργα-νισμός δεν προσκολλάται εξίσου καλά σε όλα τα επιθηλιακά κύτταρα αλλά επιλεκτικά μόνο σε εκείνες τις περιοχές του σώματος μέσω των οποίων συνήθως κατορθώνει να εισβά-λει στον ξενιστικό οργανισμό Επί παραδείγματι η Neisseria gonorrhoeae ο αιτιολογικός παράγοντας της σεξουαλικά με-ταδιδόμενης γονόρροιας (f Τμήμα 2612) προσκολλάται πολύ πιο ισχυρά στο ουρογεννητικό επιθήλιο παρά σε οιον-δήποτε άλλο ιστό Η προσκόλληση αυτή γίνεται μέσω μιας ειδικής επιφανειακής μικροβιακής πρωτεΐνης που ονομάζε-ται Opa Τα κύτταρα του ξενιστή δεσμεύουν εξειδικευμένα την Opa με μια πρωτεΐνη τη CD66 που απαντά μόνο στην επιφάνεια των επιθηλιακών κυττάρων του ανθρώπου Έτσι η

ΕΚΘΕΣΗστα

παθογόνα

Περαιτέρωέκθεση

στην εκάστοτετοπική θέση

ΠΡΟΣΚΟΛΛΗΣΗστο

δέρmicroα ή τον βλεννογόνο

ΕΙΣΒΟΛΗmicroέσω τουεπιθηλίου

ΑΠΟΙΚΙΣΜΟΣκαι

ΠΟΛΛΑΠΛΑΣΙΑΣΜΟΣΠαραγωγή παραγόντων

microολυσmicroατικότητας

ΙΣΤΙΚΗΒΛΑΒΗΝΟΣΟΣ

Περαιτέρωέκθεση

ΙΚΑΝΟΤΗΤΑΕΙΣΒΟΛΗΣπεραιτέρω

πολλαπλασιασmicroόςτόσο στην αρχική

θέση όσο καισε άλλες

ΤΟΞΙΚΟΤΗΤΑοι επιδράσειςτων τοξινώνείναι τοπιικές

ή διασυστηmicroατικές

Εικόνα 2112 μικροοργανισμοίκαιπαθογένεσηηπαρουσίαακόμηκαιοπολλαπλασιασμόςτωνμικροοργανισμώνστονξενιστήδενοδηγείπάντοτεστηνεμφάνισηνόσου

216 ΕΙΣΟΔΟΣ ΤΩΝ ΠΑΘΟΓΟΝΩΝ ΣΤΟΝ ξΕΝΙΣΤΗ 847

(α) (β)

E T

Nel

son

J D

Cle

men

ts a

nd R

A F

inke

lste

in

J W

Cos

tert

on

Εικόνα 2113 προσκόλλησηπαθογόνωνσεζωικούςιστούς(α)λεπτήτομήενόςκυττάρουVibrio choleraeπουπροσκολλάταιστηνψηκτροειδήπα-ρυφήτωνεντερικώνλαχνώνενόςλαγούόπωςφαίνεταιστοηλεκτρονιακόμικροσκόπιοδιέλευσηςπαρατηρήστετηναπουσίαγλυκοκάλυκα(β)εντε-ροπαθογόνοστέλεχοςEscherichia coliαπόμιαθανατηφόρομόλυνσησενε-ογέννητομοσχάριΤαβακτηριακάκύτταραπροσκολλώνταιστηνψυκτροειδήπαρυφήτωνλαχνώντουεντερικούεπιθηλίουμέσωτουεκτεταμένουγλυκο-κάλυκαΤαραβδίαέχουνδιάμετρο05μmπερίπου

848Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

N gonorrhoeae αλληλεπιδρά εξειδικευμένα με τα κύτταρα-στόχους μέσω μιας δικής του επιφανειακής πρωτεΐνης που δρα ως υπόστρωμα και ενός υποδοχέα στη μεμβράνη του επιθηλιακού κυττάρου Αυτή η αρχή ισχύει γενικότερα και σε ότι αφορά την εξειδίκευση του ξενιστή Σε πολλές περιπτώ-σεις κύτταρα μιας βακτηριακής σειράς που είναι γνωστό ότι προσβάλλουν τον άνθρωπο προσκολλώνται πολύ πιο ισχυ-ρά στα ενδεδειγμένα κύτταρα του ανθρώπου παρά στα αντί-στοιχα κύτταρα ενός άλλου ζώου (πχ του αρουραίου) Ισχύ-ει όμως και το αντίστροφο Μια σειρά βακτηρίων που αποι-κίζει εξειδικευμένα τον αρουραίο προσκολλάται ισχυρότερα σε κύτταρα αρουραίου παρά σε κύτταρα ανθρώπου

Ορισμένα από τα μόρια που χρησιμοποιούν τα βακτή-ρια για την προσκόλλησή τους δεν συνδέονται ομοιοπολικά με τη βακτηριακή μεμβράνη Πρόκειται συνήθως για πολυ-σακχαρίτες τους οποίους συνθέτουν και εκκρίνουν τα βακτή-ρια (f Τμήμα 413) Ως κάψα ορίζεται η πυκνή και σαφώς καθορισμένη στιβάδα πολυμερών που περιβάλλει στενά ένα βακτηριακό κύτταρο (f Εικόνα 263) Ως γλυκοκάλυκας ορίζεται το χαλαρό δίκτυο ινωδών πολυμερών που εκτείνο-νται προς το εξωτερικό του κυττάρου (Εικόνα 2113β)Oslash τέ-λος βλεννοστιβάδα ονομάζεται η διάχυτη μάζα ινωδών πο-λυμερών που φαινομενικά δεν συνδέεται με κανένα μεμο-νωμένο κύτταρο (βλ Εικόνα 214β) αλλά περιβάλλει πολλά βακτηριακά κύτταρα Όλες αυτές οι δομές είναι σημαντικές όχι μόνο για την προσκόλληση των βακτηρίων σε ιστούς ξε-νιστών αλλά και για την προσκόλληση βακτηρίων μεταξύ τους Επιπλέον αυτά τα στρώματα προστατεύουν τα βακτή-ρια από τους αμυντικούς μηχανισμούς του ξενιστή πχ απο-τρέπουν τη φαγοκυττάρωση από μακροφάγα ή άλλα κύττα-ρα (f Τμήμα 222)

Άλλες πρωτεϊνικές δομές που βρίσκονται στην επιφά-νεια των βακτηριακών κυττάρων (Εικόνα 2114) και ενίοτε συμμετέχουν στη διαδικασία προσκόλλησης είναι οι κροσ-σοί (ή ινίδια) και τα τριχίδια (f Τμήμα 413) Επί παρα-

δείγματι τα τριχίδια της Neisseria gonorrhoeae παίζουν κα-θοριστικό ρόλο στην προσκόλληση του οργανισμού στο ου-ρογεννητικό επιθήλιο ενώ οι ουρολοιμώξεις που προκαλού-νται από την Escherichia coli οφείλονται πολύ πιο συχνά σε κροσσοφόρα στελέχη (Εικόνα 2114) παρά σε στελέχη χω-ρίς κροσσούς Στους καλύτερα μελετημένους κροσσούς συ-γκαταλέγονται οι επονομαζόμενοι κροσσοί τύπου Ι των εντε-ροβακτηρίων (Escherichia Klebsiella Salmonella Shigel-la) οι οποίοι κατανέμονται ομοιογενώς πάνω στην κυτταρι-κή επιφάνεια Κατά κανόνα τα τριχίδια είναι μικρότερα σε αριθμό αλλά έχουν μεγαλύτερο μήκος από τους κροσσούς Η λειτουργία των τριχιδίων και των κροσσών έγκειται στο ότι δεσμεύουν τις επιφανειακές γλυκοπρωτεΐνες του ξενιστι-κού κυττάρου βήμα που σηματοδοτεί την έναρξη της διαδι-κασίας προσκόλλησης

Στοιχεία για τις εξειδικευμένες αλληλεπιδράσεις ανάμε-σα στον βλεννογόνο του επιθηλίου και στα παθογόνα προκύ-πτουν από μελέτες στελεχών της Escherichia coli που προ-καλούν διάρροια Τα περισσότερα στελέχη της E coli δεν εί-ναι παθογόνα και αποτελούν τμήμα της φυσιολογικής χλωρί-δας ειδικά στο τυφλό και το κόλον Στο σώμα συνυπάρχουν συνήθως ποικίλα μη παθογόνα στελέχη της E coliOslash μεγάλοι αριθμοί από αυτά διέρχονται καθημερινά μέσω του εντέρου και απομακρύνονται με τα κόπρανα Τα εντεροπαθογόνα στελέχη της E coli όμως διαθέτουν ινώδεις πρωτεΐνες που ονομάζονται CFA (Colonization Factor Antigens δηλ αντι-γονικοί παράγοντες αποικισμού) με τη βοήθεια των οποίων προσκολλώνται εξειδικευμένα στα επιθηλιακά κύτταρα του λεπτού εντέρου Εκεί τα παθογόνα αυτά στελέχη δημιουρ-γούν αποικίες και παράγουν εντεροτοξίνες (βλ Τμήμα 219) που προκαλούν διάρροια ή και άλλες ασθένειες (f Τμήμα 297) Αντίθετα τα μη παθογόνα στελέχη της E coli σπανί-ως διαθέτουν τις πρωτεΐνες CFA Ορισμένοι σημαντικοί πα-ράγοντες βακτηριακής προσκόλλησης παρατίθενται στον Πίνακα 213

Εισβολή

Ορισμένοι μικροοργανισμοί οφείλουν την παθογονικότητά τους αποκλειστικά και μόνο στις τοξίνες που παράγουν Αυ-τοί οι οργανισμοί δεν είναι απαραίτητο να διεισδύουν στους ιστούς του ξενιστή και θα τους εξετάσουμε χωριστά (βλ Τμήματα 218 και 219) Τα περισσότερα παθογόνα όμως πρέπει να εισβάλλουν στο επιθήλιο προκειμένου να ξεκινή-σει η παθογονική δράση τους διαδικασία που ονομάζεται εισβολή Τα σημεία εισόδου είναι κατά κανόνα μικρές ασυ-νέχειες ή πληγές στο δέρμα ή στους βλεννογόνους υμένες και αποτελούν τον συνήθη τόπο αρχικής εγκατάστασης και πολλαπλασιασμού των παθογόνων Πολλαπλασιασμός μπο-ρεί να λάβει χώρα και πάνω σε ακέραιη βλεννογόνο μεμ-βράνη ιδιαίτερα αν μεταβληθεί ή καταστραφεί η φυσιολο-γική χλωρίδα πχ κατά τη διάρκεια αντιβιοτικής θεραπείας Σε τέτοιες περιπτώσεις τα παθογόνα αποικίζουν ευκολότε-ρα τον ιστό κάτι που διευκολύνει περαιτέρω τη διαδικασία εισβολής Σε ορισμένες περιπτώσεις η αρχική εγκατάσταση

Jam

es A

Rob

erts

Εικόνα 2114 βακτήριοEscherichia coliμεκροσσούςτύπουPόπωςφαί-νεταιστοηλεκτρονιακόμικροσκόπιομετηντεχνικήτηςσκιαστικήςεπικάλυ-ψηςοικροσσοίτύπουPμοιάζουνμετουςκροσσούςτουτύπουΙαλλάεί-ναιλίγομακρύτεροιΤοκύτταροτηςφωτογραφίαςέχειδιάμετρο05μmπε-ρίπου

και ανάπτυξη των παθογόνων μπορεί να γίνει σε θέσεις πο-λύ απομακρυσμένες από τη θέση εισόδου Η μετάβαση στις θέσεις αυτές γίνεται συνήθως μέσω του αίματος ή του λεμ-φικού συστήματος (f Τμήμα 221)

216 Έλεγχος εννοιών

Η είσοδος των παθογόνων στους ιστούς του ξενιστή γίνεται συνή-θως με προσκόλληση σε εξειδικευμένα μόρια του ξενιστή συχνά σε βλεννογόνους επιφάνειες Η εισβολή ξεκινά στη θέση προσκόλ-λησης και μπορεί να εξαπλωθεί σε όλο τον ξενιστή μέσω του κυ-κλοφορικού συστήματος

Με ποιον τρόπο επηρεάζουν τα μόρια CFA της Escherichia co-li την προσκόλληση στους βλεννογόνους ιστούς

Με ποιον τρόπο η προσκόλληση εκκινεί τη διείσδυση

217 Αποικισμός και αύξηση

Εφόσον κάποιο παθογόνο αποκτήσει πρόσβαση σε έναν ιστό έχει κατόπιν πιθανότητες να πολλαπλασιαστεί διαδι-κασία που ονομάζεται αποικισμός Τα παθογόνα που εισέρ-χονται σε έναν ιστό σπανίως είναι αρκετά σε αριθμό ώστε να προκαλέσουν βλάβες επομένως θα πρέπει να βρουν θρε-πτικά υλικά και κατάλληλες συνθήκες για να πολλαπλασι-αστούν Η ανάπτυξη ενός παθογόνου επηρεάζεται από πε-

ριβαλλοντικούς παράγοντες όπως είναι η θερμοκρασία το pH και το δυναμικό αναγωγής αλλά ακόμη σημαντικότερος παράγοντας είναι η διαθεσιμότητα θρεπτικών υλικών στον ιστό του ξενιστή Εκ πρώτης όψεως θα πίστευε κανείς ότι τα σπονδυλωτά αποτελούν ένα είδος διατροφικού παραδεί-σου για τους μικροοργανισμούς αλλά στην πραγματικότητα δεν διαθέτουν σε επάρκεια όλες τις απαραίτητες θρεπτικές ουσίες Διάφορα ευδιάλυτα θρεπτικά υλικά όπως τα σάκχα-ρα τα αμινοξέα και τα οργανικά οξέα δεν απαντούν πάντο-τε σε επάρκεια με αποτέλεσμα να ευνοούνται εκείνοι οι ορ-γανισμοί που μπορούν να αξιοποιήσουν περίπλοκες θρεπτι-κές πηγές όπως είναι το γλυκογόνο Επίσης δεν υπάρχουν σε όλους τους ιστούς και σε κάθε δεδομένη χρονική στιγ-μή επαρκείς ποσότητες των βιταμινών και των αυξητικών παραγόντων που απαιτούν τα παθογόνα Επί παραδείγμα-τι το Brucella abortus που μολύνει τα βοοειδή αναπτύσσε-ται πολύ αργά στους περισσότερους ιστούς αλλά ταχύτατα στον πλακούντα προκαλώντας αποβολή των εμβρύων Αυ-τό οφείλεται στην αυξημένη συγκέντρωση της ουσίας ερυ-θριόλη που παράγεται από τον πλακούντα και η οποία επι-ταχύνει σημαντικά τον πολλαπλασιασμό του B abortus (βλ Πίνακα 216)

Άλλες φορές η εγκατάσταση ενός παθογόνου καθορί-ζεται επίσης από την περιορισμένη διαθεσιμότητα ιχνοστοι-χείων Για παράδειγμα υπάρχει πληθώρα αποδείξεων σχετι-κά με την επίδραση του σιδήρου στη μικροβιακή αύξηση Οι ζωικές πρωτεΐνες τρανσφερρίνη και λακτοφερρίνη δεσμεύουν ισχυρά τον σίδηρο και τον μεταφέρουν σε όλο το σώμα μέ-σω της κυκλοφορίας Οι πρωτεΐνες αυτές έχουν τόσο στενή συγγένεια με τον σίδηρο ώστε πολύ συχνά προκαλούν ανε-πάρκεια σιδήρου στα μικρόβια Έτσι αν σε ένα ζώο με λοί-μωξη χορηγηθούν διατροφικώς ευδιάλυτα άλατα σιδήρου αυξάνεται δραστικά η μολυσματικότητα ορισμένων παθογό-νων Όπως είδαμε στο Τμήμα 51 πολλά βακτήρια (τα επο-νομαζόμενα σιδηροφορείς) παράγουν σιδηροχηλικές ενώσεις προκειμένου να ενισχυθεί η ικανότητα πρόσληψης σιδήρου από το περιβάλλον Μερικοί σιδηροχηλικοί παράγοντες που έχουν απομονωθεί από παθογόνα βακτήρια είναι τόσο απο-τελεσματικοί ώστε μπορούν να laquoυποκλέψουνraquo σίδηρο ακό-μη και από ζωικές σιδηροσυζευκτικές πρωτεΐνες Για παρά-δειγμα ο σιδηροφορέας αεροβακτίνη τον οποίο παράγουν ορισμένα στελέχη Escherichia coli κωδικεύεται από το πλα-σμίδιο Col V (f Τμήμα 108) και απομακρύνει με μεγάλη ευκολία τον σίδηρο από την τρανσφερρίνη

Εντοπισμός στο σώμα

Μετά την αρχική του είσοδο στο σώμα ο παθογόνος μικροορ-γανισμός παραμένει συνήθως τοπικά εντοπισμένος και πολ-λαπλασιάζεται δημιουργώντας μια μικρή εστία μόλυνσης Αυτό συμβαίνει πχ στους δοθιήνες (laquoκαλογήρουςraquo) τον ψευδάνθρακα και τα εξανθήματα που δημιουργούνται από τις τοπικές μολύνσεις του δέρματος με Staphylococcus (f Τμήμα 269) Εναλλακτικά ο οργανισμός μπορεί να περάσει στα λεμφικά αγγεία και να εναποτεθεί στους λεμφαδένες

ΠΙΝΑΚΑΣ 213 Σημαντικοίπαράγοντεςπροσκόλλησης μικροβιακώνπαθογόνωνσειστούς ξενιστώνα

Παράγοντας Παράδειγμα

Γλυκοκάλυκαςκάψα παθογόναστελέχηEscherichia colindashογλυκοκάλυκας βλεννοστιβάδα ευνοείτηνπροσκόλλησηστηνψηκτροειδή (fΤμήμα413 παρυφήτωνεντερικώνλαχνών καιεικόνα2113) Streptococcus mutansndashοδεξτρανικόςγλυκοκάλυκας ευνοείτηνπρόσδεσηστιςοδοντικέςεπιφάνειεςπρωτεΐνες Streptococcus pyogenesndashηπρωτεΐνημτης προσκόλλησης βακτηριακήςεπιφάνειαςδεσμεύεταισευποδοχείς τωνβλεννογόνωνυμένωντηςαναπνευστικήςοδού Neisseria gonorrhoeae ndash ηπρωτεΐνηOpaτηςβακτη- ριακήςεπιφάνειαςδεσμεύεταισευποδοχείςτου ουρογεννητικούεπιθηλίουλιποτειχικόοξύ Streptococcus pyogenesndashευνοεί(μαζίμετηνπρω- (fΤμήμα48 τεΐνημ)τηδέσμευσησευποδοχείςτηςαναπνευ- καιεικόνα432) στικήςβλεννογόνουστιβάδαςκροσσοί(ινίδια) Neisseria gonorrhoeae ndash οικροσσοίτύπουΙευνοούν (fΤμήμα413 τηνπρόσδεσηστοουρογεννητικόεπιθήλιο καιεικόνα2114) είδητουγένουςSalmonellandashινίδιατύπουΙδιευκο- λύνουντηνπρόσδεσηστοεπιθήλιοτουλεπτού εντέρου παθογόναστελέχηEscherichia colindashοιινώδειςπρω- τεΐνεςπουσυνιστούντουςαντιγονικούςπαράγο- ντεςαποικισμού(CFA)ευνοούντηνπρόσδεσηστο επιθήλιοτουλεπτούεντέρου

αοιπερισσότερεςθέσειςυποδοχήςστουςξενιστικούςιστούςείναιδιάφορεςγλυ-κοπρωτεΐνεςήσύνθεταλιπίδιαπχγαγγλιοζίτεςήγλοβοζίτες

217 ΑΠΟΙΚΙΣΜΟΣ ΚΑΙ ΑΥξΗΣΗ 849

850Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

Αν ο μικροοργανισμός φθάσει στο αίμα τότε μεταφέρεται σε απομακρυσμένες περιοχές του σώματος αν και συνήθως συγκεντρώνεται στο ήπαρ ή στον σπλήνα Η διασπορά του παθογόνου μέσω του αίματος και του λεμφικού συστήματος μπορεί να οδηγήσει σε γενικευμένη (διασυστηματική) λοί-μωξη του σώματος και πολλαπλασιασμό του παθογόνου σε πολλούς ιστούς Αν η ανάπτυξη του βακτηρίου στους ιστούς είναι πολύ εκτεταμένη τότε διαχέεται στο αίμα σημαντικός αριθμός μικροοργανισμών με συνέπεια την εκδήλωση βα-κτηριαιμίας Στις εκτεταμένες λοιμώξεις αυτού του τύπου η αρχή γίνεται σχεδόν πάντοτε από κάποια τοπική λοίμωξη σε συγκεκριμένο όργανο

217 Έλεγχος εννοιών

Για να μπορέσει κάποιο παθογόνο να αποικίσει έναν ξενιστικό ιστό και να πολλαπλασιαστεί σε σημαντικό βαθμό θα πρέπει πρώτα να αποκτήσει πρόσβαση σε θρεπτικές ουσίες και κατάλληλες αναπτυ-ξιακές συνθήκες Τα παθογόνα είτε αναπτύσσονται τοπικά στον τό-πο αρχικής προσβολής είτε διασπείρονται στο σώμα

Γιατί αποτελούν ο αποικισμός και ο πολλαπλασιασμός απαραί-τητη προϋπόθεση για την επιτυχία των περισσότερων παθογό-νων

Ποιοι ξενιστικοί παράγοντες περιορίζουν ή επιταχύνουν τον αποικισμό και την ανάπτυξη ενός μικροοργανισμού σε συγκε-κριμένη θέση

218 Μολυσματικότητα

Μολυσματικότητα ονομάζεται η σχετική ικανότητα ενός παρασίτου να προκαλεί νόσο Εδώ θα εξετάσουμε μερικές από τις κύριες μεθόδους που χρησιμοποιούνται για τη μέ-τρηση της μολυσματικότητας και στη συνέχεια θα δώσουμε ορισμένα παραδείγματα οργανισμών υψηλής μολυσματικό-τητας καθώς και των μηχανισμών που αυτοί χρησιμοποιούν για να αυξήσουν τη μολυσματικότητά τους

Μέτρηση της μολυσματικότητας

Η μολυσματικότητα ενός παθογόνου μπορεί να προσδιο-ριστεί με πειραματικές μελέτες της LD50 Η LD50 (lethal dose50) δηλαδή η θανατηφόρος δόση50 είναι εκείνη η δόση ενός μολυσματικού παράγοντα η οποία θανατώνει το 50 των ζώων μιας ομάδας ελέγχου Η LD50 των παθογόνων υψηλής μολυσματικότητας συνήθως δεν διαφέρει πολύ από το LD100 με άλλα λόγια ο αριθμός των απαιτούμενων πα-θογόνων για να θανατωθεί το 50 των πειραματοζώων δεν απέχει πολύ από τον αριθμό των κυττάρων που θανατώνει το σύνολο των πειραματοζώων Αυτό φαίνεται στην Εικόνα 2115 σε ότι αφορά την πειραματική μόλυνση ποντικών με Streptococcus και Salmonella Ακόμη και λίγα κύτταρα του Streptococcus pneumoniae σε ένα πειραματόζωο αρκούν για να προκαλέσουν θανατηφόρο λοίμωξη και να εξοντώσουν

όλα τα μέλη της ομάδας ελέγχου Για τον συγκεκριμένο ορ-γανισμό μάλιστα είναι δύσκολο να προσδιοριστεί η LD50 ακριβώς επειδή είναι τόσο λίγα τα κύτταρα που χρειάζονται για να προκληθεί η θανατηφόρος λοίμωξη Αντίθετα η LD50 ενός ηπιότερου παθογόνου των ποντικών της Salmonella ty-phimurium είναι πολύ υψηλότερη από εκείνη του S pneu-moniae και ο αριθμός των κυττάρων που απαιτούνται για να θανατωθεί το 100 της ομάδας ελέγχου είναι υπερεκατοντα-πλάσιος εκείνου της LD50

Η μολυσματικότητα παθογόνων που διατηρούνται σε εργαστηριακές καλλιέργειες και δεν αναπτύσσονται σε ζώα είναι συχνά μειωμένη ή και εκλείπει εντελώς Τέτοιοι οργα-νισμοί αποκαλούνται εξασθενημένοι Η εξασθένηση μπορεί να οφείλεται στην ταχύτερη ανάπτυξη στελεχών χαμηλότε-ρης μολυσματικότητας τα οποία ενδεχομένως ευνοούνται επιλεκτικά από τη διαδοχική μεταφορά τους σε νέα καλλι-εργητικά υλικά Σε πολλές περιπτώσεις η εξασθένηση είναι εντονότερη όταν οι καλλιεργητικές συνθήκες δεν είναι ιδα-νικές για το είδος Αν σε ένα ζώο χορηγηθεί εξασθενημένη καλλιέργεια τότε τα παθογόνα ενίοτε ανακτούν την αρχική μολυσματικότητά τους αλλά στις περισσότερες περιπτώσεις η απώλεια είναι μόνιμη Τα εξασθενημένα στελέχη χρησιμο-ποιούνται συχνά για την παραγωγή εμβολίων ιδιαίτερα ιι-κών εμβολίων (f Τμήμα 2211) Για παράδειγμα τα εμ-βόλια της ιλαράς και της παρωτίτιδας αποτελούνται από εξα-σθενημένα ιικά στελέχη

Τοξικότητα και ικανότητα εισβολής

Η μολυσματικότητα ενός παθογόνου οφείλεται στην ικανό-τητά του να προκαλεί βλάβες μέσω δύο μηχανισμών της το-ξικότητας και της ικανότητας εισβολής Όλα τα παθογόνα

101 102 103 104 105 106 107

20

40

60

80

100

Οργανισmicroός υψηλήςmicroολυσmicroατικότητας(Streptococcuspneumoniae)

Οργανισmicroός microέτριαςmicroολυσmicroατικότητας(Salmonella typhimurium)

Ποσ

οστό

πον

τικώ

ν π

ου π

εθα

ίνου

ν

Αριθmicroός χορηγούmicroενων κυττάρων ανά πειραmicroατόζωο (ποντίκι)

Εικόνα 2115 ΣυγκριτικέςδιαφορέςστημικροβιακήμολυσματικότηταμεβάσητοναριθμότωνκυττάρωνStreptococcus pneumoniaeκαιSalmonella ty-phimurium πουαπαιτούνταιγιαναθανατωθούνπειραματόζωα

χρησιμοποιούν αυτούς τους δύο μηχανισμούς για την πρό-κληση παθολογικών εκδηλώσεων

Τοξικότητα ονομάζεται η ικανότητα ενός οργανισμού να προκαλεί παθολογικές καταστάσεις μέσω μιας προσχημα-τισθείσας τοξίνης που αναστέλλει τη λειτουργία ή προκαλεί τον θάνατο των κυττάρων του ξενιστή Για παράδειγμα ο τέ-τανος οφείλεται στην ισχυρή εξωτοξίνη που παράγει το Clos-tridium tetani (βλ Τμήμα 2110) Τα κύτταρα του C tetani παραμένουν στις αρχικές θέσεις εισόδου τους (συνήθως κά-ποια πληγή) όπου αναπτύσσονται αργάOslash σπάνια μετακινού-νται μακριά από τις θέσεις αυτές Ωστόσο το C tetani είναι εξαιρετικά νοσογόνο καθώς παράγει την τετανική τοξίνη η οποία μεταφέρεται μέσω της κυκλοφορίας σε απομακρυσμέ-να σημεία του οργανισμού και προκαλεί ανεξέλεγκτες μυϊκές συσπάσεις που συχνά οδηγούν στον θάνατο του ξενιστή

Ικανότητα εισβολής ονομάζεται η δυνατότητα ενός πα-θογόνου να αναπτύσσεται σε ξενιστικούς ιστούς και να φθά-νει σε τόσο μεγάλους αριθμούς ώστε να αναστέλλει μία ή περισσότερες λειτουργίες του ξενιστή Η ικανότητα εισβολής επιτρέπει σε έναν μικροοργανισμό να είναι νοσογόνος ακό-μα κι όταν δεν παράγει τοξίνες Επί παραδείγματι ο σημα-ντικότερος παράγοντας μολυσματικότητας του Streptococcus pneumoniae είναι το γεγονός ότι διαθέτει μια πολυσακχαρι-τική κάψα που τον προστατεύει από τη φαγοκυττάρωση (βλ Τμήμα 216Oslash f Τμήμα 222 και Εικόνα 225) εξουδετερώ-νοντας έτσι έναν από τους κυριότερους αμυντικούς μηχανι-σμούς των ξενιστών έναντι της διείσδυσης παθογόνων Τα συγκεκριμένα στελέχη του S pneumoniae μπορούν να προ-καλέσουν εκτεταμένες βλάβες στον ξενιστή λόγω της με-γάλης ικανότητας εισβολής που τα χαρακτηρίζει αναπτύσ-σονται σε τεράστιους αριθμούς στον πνευμονικό ιστό όπου επάγουν ξενιστικές αντιδράσεις οι οποίες καταλήγουν στην εκδήλωση πνευμονίας (f Τμήμα 262) Αντίθετα τα στε-λέχη χωρίς κάψα δεσμεύονται γρήγορα και αποτελεσματικά από τον ξενιστή και καταστρέφονται από τα φαγοκύτταρα

Τα Clostridium tetani και Streptococcus pneumoniae συνιστούν χαρακτηριστικά παραδείγματα ακραίας τοξικό-τητας και ακραίας ικανότητας εισβολής αντιστοίχως Τα πε-ρισσότερα επιτυχή παθογόνα πάντως κατατάσσονται κάπου ενδιάμεσα όσον αφορά αυτές τις δύο ιδιότητες χρησιμοποι-ώντας και τους δύο μηχανισμούς (τοξίνες και εισβολή) για να προκαλέσουν νόσο

Μολυσματικότητα του γένους Salmonella

Τα είδη του γένους Salmonella χρησιμοποιούν έναν συνδυ-ασμό τοξινών εισβολής και άλλων μολυσματικών παραγό-ντων κατά την παθογονική δράση τους Αρχικά η Salmonel-la παράγει τρεις τουλάχιστον τοξίνες που συμβάλλουν στη μολυσματικότητά της την εντεροτοξίνη (Πίνακας 214) την ενδοτοξίνη (f Τμήμα 49 και Εικόνα 435) και την κυττα-ροτοξίνη Η κυτταροτοξίνη αναστέλλει την πρωτεϊνοσύνθε-ση στα κύτταρα του ξενιστή και αποτρέπει τη διαφυγή του ενδοκυτταρικού Ca2+ από αυτά Επίσης στην προσβολή συμ-μετέχουν διάφοροι παράγοντες μολυσματικότητας Παράγο-

ντες προσκόλλησης είναι το πολυσακχαριτικό αντιγόνο Ο της κυτταρικής επιφάνειας και το αντιγόνο Η των μαστιγί-ων ενώ ενισχυτικό ρόλο μπορεί να παίξουν και οι κροσσοί της κυτταρικής επιφάνειας Ο πολυσακχαρίτης Vi της κά-ψας αναστέλλει τόσο τη δράση του συμπληρώματος όσο και την αντιγονικά διαμεσολαβούμενη θανάτωση των κυττάρων Salmonella (f Τμήμα 2210) Τα γονίδια inv στα είδη του γένους Salmonella κωδικεύουν τουλάχιστον είκοσι πρωτεΐ-νες που συμμετέχουν στη διαδικασία προσβολής Για παρά-δειγμα το invΗ κωδικεύει μια επιφανειακή πρωτεΐνη προ-σκόλλησης ενώ τα invC invG και invI κωδικεύουν πρωτε-ΐνες που συμμετέχουν στη συναρμολόγηση ενός εξειδικευ-μένου επιφανειακού προσαρτήματος που ονομάζεται βελό-νη (needle) ή ενεσίσωμα (injectisome) [Βλ Παράρτημα 3 ΣτΕΕ 5]

Η ευκολία με την οποία όρισμένα είδη Salmonella προ-καλούν λοιμώξεις έγκειται στο γεγονός ότι παρασιτούν και πολλαπλασιάζονται ενδοκυτταρικά όχι μόνο σε κύτταρα του εντερικού τοιχώματος αλλά ακόμη και στα μακροφάγα μια ομάδα λευκοκυττάρων που υπό φυσιολογικές συνθήκες φα-γοκυτταρώνουν βακτήρια (f Τμήμα 222) Ένας από τους τρόπους δράσης των φαγοκυττάρων είναι η παραγωγή ειδι-κών τοξικών ενώσεων του οξυγόνου τα οποία όμως η Sal-monella εξουδετερώνει με το προϊόν του γονιδίου oxyR Επί-σης τα μακροφάγα παράγουν ειδικά αμυντικά μόρια τις ντε-φενσίνες που κι αυτά όμως εξουδετερώνονται από τη Salmo-nella με τα προϊόντα των γονιδίων phoP και phoQ Η Sal-monella επομένως διαθέτει γονίδια (oxy και pho) που της επιτρέπουν να γίνει ενδοκυτταρικό παράσιτο καθώς τα προ-ϊόντα αυτών των γονιδίων εξουδετερώνουν τους αμυντικούς μηχανισμούς του ξενιστή που θα περιόριζαν την ενδοκυττα-ρική της ανάπτυξη Επίσης ορισμένοι παράγοντες μολυσμα-τικότητας οι οποίοι συμβάλλουν στην αντοχή και τη διασπο-ρά των περισσότερων παθογόνων στελεχών της Salmonella είναι πλασμιδιακής προέλευσης Τέλος για να αποθηκεύσει τον αναπτυξιακά πολύτιμο σίδηρο η Salmonella παράγει ειδικές σιδηροχηλικές πρωτεΐνες τους σιδηροφορείς (f Τμήμα 51 και Τμήμα 217) Βλέπουμε δηλαδή ότι η Salmo-nella και ενδεχομένως τα περισσότερα παθογόνα διαθέτουν αρκετούς παράγοντες αύξησης της μολυσματικότητάς τους που συμβάλλουν στην εκδήλωση νόσου Οι διάφοροι γνω-στοί παράγοντες μολυσματικότητας της Salmonella παρατί-θενται στην Εικόνα 2116

218 Έλεγχος εννοιών

Η μολυσματικότητα ενός παθογόνου καθορίζεται από την ικανότη-τα εισβολής την τοξικότητα και μερικούς άλλους παράγοντες του παθογόνου Στα περισσότερα παθογόνα η μολυσματικότητα καθο-ρίζεται από πολλούς παράγοντες Εξασθένηση ενός παθογόνου εί-ναι η απώλεια μολυσματικότητας

Σε τι διαφέρουν η τοξικότητα από την ικανότητα εισβολής Εξηγήστε με ποιον τρόπο μπορεί να επέλθει εξασθένηση ενός

παθογόνου οργανισμού Αναλύστε τον ρόλο των εξασθενημέ-νων μικροοργανισμών στην παραγωγή εμβολίων

218 ΜΟΛΥΣΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑ 851

852Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

ΙII ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΜΟΛΥΣΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΚΑΙ ΤΟξΙΝΕΣ

Η παθογονικότητα των μικροοργανισμών ευνοείται σημαντι-κά από τοξίνες και εξωκυτταρικούς παράγοντες μολυσματι-κότητας που οι ίδιοι οι μικροοργανισμοί παράγουν και απε-λευθερώνουν Αν και οι πρωτεΐνες αυτές εμφανίζουν μεγάλη ποικιλία και παράγονται από πολλά και διάφορα παθογόνα πολλές έχουν κοινά μοριακά χαρακτηριστικά και παρόμοιους

μηχανισμούς δράσης Σε αυτή την ενότητα θα εξετάσουμε ορισμένα χαρακτηριστικά παραδείγματα τοξινών και παρα-γόντων μολυσματικότητας σε επίπεδο μηχανισμού δράσης

219 Παράγοντες μολυσματικότητας

Ορισμένες εξωκυτταρικές πρωτεΐνες που παράγονται από πα-θογόνα συντελούν στην ενίσχυση και διατήρηση των νόσων Αυτές οι πρωτεΐνες ονομάζονται παράγοντες μολυσματικότη-

ΠΙΝΑΚΑΣ 214 εξωτοξίνεςκαιεξωκυτταρικοίπαράγοντεςμολυσματικότηταςπου προέρχονταιαπόπαθογόνουςμικροοργανισμούςτουανθρώπου

Οργανισμός Νόσος Τοξίνη ή παράγονταςα Δράση

Bacillus anthracis Άνθρακας θανατηφόροςπαράγοντας(θπ) ΤοπAείναιοπαράγονταςβπουσυνδέεται παράγονταςοιδήματος(πο) στοκύτταροοποπροκαλείοίδημα προστατευτικόαντιγόνο(πA)(αβ) οθππροκαλείκυτταρικόθάνατο Bacillus cereus Τροφικήδηλητηρίαση εντεροτοξίνη() προκαλείαπώλειαυγρώναπόταεντερικάκύτταρα Bordetella pertussis κοκκύτης Τοξίνητουκοκκύτη(αβ) Σταματάτημεταγωγήσήματοςμέσωτηςπρωτεΐ- νηςGεπιφέρεικυτταρικόθάνατο Clostridium botulinum αλλαντίαση νευροτοξίνη(αβ) μυϊκήπαράλυση(βλεικόνα2119) Clostridium tetani Τέτανος νευροτοξίνη(αβ) Σπαστικήπαράλυση(βλεικόνα2120) Clostridium perfringens αεριογόνοςγάγγραινα Τοξίνηα(κΤ) αιμόλυση(λεκιθινάσηβλεικόνα2117β) τροφικήδηλητηρίαση Τοξίνηβ(κΤ) αιμόλυση Τοξίνηγ(κΤ) αιμόλυση Τοξίνηδ(κΤ) αιμόλυση(καρδιοτοξίνη) Τοξίνηκ(ε) κολλαγενάση Τοξίνηλ(ε) πρωτεάση εντεροτοξίνη(κT) μεταβάλλειτηδιαπερατότητατουεντερικού επιθηλίου Corynebacterium diphtheriae διφθερίτιδα Τοξίνητηςδιφθερίτιδας(αβ) αναστέλλειτηνπρωτεϊνοσύνθεσηστουςευκα- ρυώτες(εικόνα2118) Escherichia coli(μόνοτα Γαστρεντερίτιδα εντεροτοξίνη(αβ) επάγειαπώλειαυγρώναπόταεντερικάκύτταρα εντεροπαθογόναστελέχη) Pseudomonas aeruginosa μολύνσειςαπό εξωτοξίνηα(αβ) αναστέλλειτηνπρωτεϊνοσύνθεση P aeruginosa είδη Salmonella Σαλμονέλλωσητυφο- εντεροτοξίνη(αβ) αναστέλλειτηνπρωτεϊνοσύνθεσηκαιπροκαλεί ειδήςπυρετόςπαρα- λύσητωνξενιστικώνκυττάρων τυφοειδήςπυρετός κυτταροτοξίνη(κΤ) επάγειαπώλειαυγρώναπόταεντερικάκύτταρα Shigella dysenteriae βακτηριακήδυσεντερία Σιγκατοξίνη(αβ) αναστέλλειτηνπρωτεϊνοσύνθεση Staphylococcus aureus πυρετογόνεςμολύνσεις Τοξίνηα(κΤ) αιμόλυση (εξανθήματακλπ) Τοξίνησυνδρόμουτοξικής διασυστηματικήκαταπληξία λοιμώξειςτουανα- καταπληξίας(υα) πνευστικούτροφική αποφολιδωτικέςτοξίνεςα απολέπισηδέρματοςκαταπληξία δηλητηρίασησύνδρομο καιβ(υα) τοξικήςκαταπληξίας λευκοσιδίνη(κΤ) καταστρέφειλευκοκύτταρα τοξικήεπιδερμική Τοξίνηβ(κΤ) αιμόλυση νεκρόλυση Τοξίνηγ(κΤ) θανατώνεικύτταρα Τοξίνηδ(κΤ) αιμόλυσηλευκόλυση εντεροτοξίνηαβCD προκαλείεμετούςδιάρροιακαταπληξία καιε(υα) Ένζυμοπήξηςαίματος(ε) επάγειθρόμβωσητουινώδους Streptococcus pyogenes πυρετογόνεςμολύνσεις Στρεπτολυσίνηο(κΤ) αιμόλυση αμυγδαλίτιδαοστρακιά ΣτρεπτολυσίνηS(κΤ) αιμόλυση(βλεικόνα2117) ερυθρογόνοςτοξίνη(υα) προκαλείτοεξάνθηματηςοστρακιάς Στρεπτοκινάση(ε) διασπάτουςθρόμβουςτουινώδους υαλουρονιδάση(ε) διασπάτουαλουρονικόοξύστονσυνδετικόιστό Vibrio cholerae Χολέρα εντεροτοξίνη(αβ) επάγειαπώλειαυγρώναπότα εντερικάκύτταρα(εικόνα2121)

ααβτοξίνηα-βKTκυτταρολυτικήτοξίνηεενζυμικόςπαράγονταςμολυσματικότηταςυαυπεραντιγονικήτοξίνηαταξινόμητοςπαράγοντας

τας Οι περισσότεροι τέτοιοι παράγοντες είναι ένζυμα που βο-ηθούν τα παθογόνα να δημιουργήσουν αποικίες και να ανα-πτυχθούν Επί παραδείγματι οι στρεπτόκοκκοι οι σταφυλό-κοκκοι και ορισμένα είδη του γένους Clostridium παράγουν το ένζυμο υαλουρονιδάση (Πίνακας 214) Η υαλουρονιδάση ευνοεί τη διασπορά των μικροοργανισμών στους διάφορους ιστούς καθώς διασπά το υαλουρονικό οξύ έναν πολυσακχα-ρίτη που λειτουργεί ως στερεωτικό υλικό στον χώρο μεταξύ των κυττάρων Η παραγωγή της υαλουρονιδάσης επιτρέπει τη διασπορά των παθογόνων μικροοργανισμών από την αρ-χική θέση προσβολής στους διάφορους ιστούς του ξενιστή Οι στρεπτόκοκκοι και οι σταφυλόκοκκοι παράγουν επίσης ευρύτατη ποικιλία πρωτεασών νουκλεασών και λιπασών που χρησιμεύουν στον αποπολυμερισμό των πρωτεϊνών των νουκλεϊκών οξέων και των λιπιδίων του ξενιστή Τα είδη του Clostridium που προκαλούν την αεριογόνο γάγγραινα παρά-γουν επιπλέον το ένζυμο κολλαγονάση γνωστή και ως τοξί-νη κ (Πίνακας 214) η οποία αποικοδομεί το υποστηρικτικό δίκτυο των ιστών που αποτελείται από κολλαγόνο επιτρέπο-ντας τη διασπορά του παθογόνου στους ιστούς του ξενιστή

Ινώδες θρόμβοι και μολυσματικότητα

Στις περισσότερες περιπτώσεις η εισβολή ενός μικροβιακού παθογόνου στον ξενιστή αντιμετωπίζεται άμεσα με τον σχη-ματισμό θρόμβων ινώδους Ο μηχανισμός της θρόμβωσης ενεργοποιείται από τον τραυματισμό του ιστού και έχει ως αποτέλεσμα την απομόνωση του παθογόνου και τον περιορι-σμό της λοίμωξης σε μια μικρή περιοχή του σώματος Ορι-σμένοι οργανισμοί έχουν την ικανότητα να παράγουν ινωδο-λυτικά ένζυμα που διασπούν τους θρόμβους επιτρέποντας

έτσι την περαιτέρω διασπορά της λοίμωξης Μια τέτοια ινω-δολυτική ουσία γνωστή ως στρεπτοκινάση παράγεται από τον Streptococcus pyogenes (Πίνακας 214)

Άλλοι οργανισμοί όμως μπορούν να παράγουν ένζυμα που ευνοούν τον σχηματισμό θρόμβων ινώδουςOslash έτσι αδυνα-τούν μεν να εξαπλωθούν αλλά διασφαλίζουν την προστασία τους από το ανοσοποιητικό σύστημα του ξενιστή Το καλύ-τερα μελετημένο ένζυμο που προκαλεί θρόμβους ινώδους εί-ναι το ένζυμο πήξης του αίματος (Πίνακας 214) που παράγε-ται από το παθογόνο Staphylococcus aureus Το ένζυμο αυτό προκαλεί την εναπόθεση ινώδους πάνω στους μικροβιακούς κόκκους παρέχοντάς τους κάλυμμα προστασίας από τις επι-θέσεις των κυττάρων του ξενιστή Το πλέγμα ινώδους που παράγεται από τη δράση του ενζύμου πήξης του αίματος εί-ναι μάλλον η αιτία για την εξαιρετικά εντοπισμένη φύση πολ-λών σταφυλοκοκκικών λοιμώξεων όπως πχ οι δοθιήνες και οι φλύκταινες (f Εικόνα 2623)

219 Έλεγχος εννοιών

Οι παθογόνοι μικροοργανισμοί παράγουν μια ποικιλία ενζύμων που αυξάνουν τη μολυσματικότητά τους άλλοτε διασπώντας τους ιστούς του ξενιστή και άλλοτε μεταβάλλοντας το περιβάλλον τους προκειμένου να εξασφαλίσουν θρεπτικές ουσίες Σε άλλες περι-πτώσεις οι παράγοντες μολυσματικότητας που εκκρίνονται από τα παθογόνα παρέχουν προστασία από την επαφή με τους φυσιο-λογικούς μηχανισμούς άμυνας του ξενιστή Όλοι αυτοί οι παράγο-ντες αποσκοπούν στο να ενισχύσουν τον αποικισμό και την ανά-πτυξη των παθογόνων

Τι πλεονέκτημα παρέχει στο παθογόνο η παραγωγή ενζύμων που πέπτουν τα δομικά στοιχεία των ξενιστικών ιστών

Κροσσοί τύπου 1(προσκόλληση)

Ενδοτοξίνη στολιποπολυσακχαριτικόστρώmicroα (πυρετός)

Πλασmicroίδιοmicroολυσmicroατικότητας

Αντιγόνο Ο(αναστέλλει τηφαγοκυτταρικήθανάτωση)

Κυτταροτοξίνη(αναστέλλει τησύνθεση πρωτεϊνών στακύτταρα του ξενιστήmiddotείσοδος ασβεστίουστο ξενιστικό κύτταροmiddotπροσκόλληση)

Μαστίγιο(αυτοκινησία)Αντιγόνο Η(προσκόλλησηmiddotαναστολή φαγοκυτταρικήςθανάτωσης)

Εντεροτοξίνη (διάρροια)

Επιφανειακάπροσαρτήmicroατα πουκωδικεύονται απόγονίδια invπροσκόλληση

Σιδηροφορείς

Αντιφαγοκυτταρικέςπρωτεΐνες πουκωδικεύονται απότο γονίδιο oxyR

Αντιγόνο τηςκάψας Vimiddotαναστέλλει τηνπρόσδεση τουσυmicroπληρώmicroατοςτου microαστιγίου

Εικόνα 2116 παράγοντες πουαυξάνουν τη μολυσματικότητα τηςSalmonella παρουσιάζονται εκείνατα δομικά στοιχεία που γνωρίζουμεότιείναιπαθογονικώςσημαντικάΤαπρωτεϊνικάπροϊόντατουγονιδιακούσυστήματοςphoδενέχουνταυτοποι-ηθείαλλάείναιγνωστόότιεξουδε-τερώνουντιςεπιπτώσειςτωνλιποδια-σπαστικώνντεφενσινώνπουπαράγουνταμακροφάγα

219 ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΜΟΛΥΣΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑΣ 853

854Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

Η δράση του ενζύμου πήξης του αίματος βοηθά ή εμποδίζει τη βακτηριακή ανάπτυξη και με ποιον τρόπο Δώστε συγκεκριμέ-να παραδείγματα

2110 Εξωτοξίνες

Οι εξωτοξίνες είναι πρωτεΐνες που απελευθερώνονται στον εξωκυτταρικό χώρο κατά την ανάπτυξη του οργανισμού Αυ-τές οι τοξίνες είναι δυνατόν να διασπαρούν σε μεγάλες απο-στάσεις μέσα στο σώμα και να προκαλέσουν βλάβες σε πε-ριοχές πολύ μακριά από την αρχική εστία της λοίμωξης Ο Πίνακας 214 συνοψίζει τις ιδιότητες και τη δράση μερικών από τις γνωστότερες εξωτοξίνες καθώς και ορισμένων άλ-λων εξωκυτταρικών παραγόντων μολυσματικότητας

Οι περισσότερες εξωτοξίνες ανήκουν σε μία από τις τρεις ακόλουθες κατηγορίες τις κυτταρολυτικές τοξίνες τις τοξίνες Α-Β και τις υπεραντιγονικές τοξίνες Οι κυτταρολυτι-κές τοξίνες είναι ένζυμα που επιτίθενται σε κάποιο δομικό συστατικό των κυττάρων και προκαλούν λύση Οι τοξίνες Α-Β αποτελούνται από δύο ομοιοπολικά συνδεδεμένες υπομο-νάδες Α και Β Η μία από αυτές η Β συνδέεται σε κάποιον επιφανειακό υποδοχέα των ξενιστικών κυττάρων και επιτρέ-πει τη μεταφορά της Α στο εσωτερικό του κυττάρου όπου αυτή επιφέρει διάφορες βλάβες Τα υπεραντιγόνα είναι τοξί-νες που διεγείρουν μεγάλο αριθμό κυττάρων του ανοσοποι-ητικού συστήματος του ξενιστή προκαλώντας εκτεταμένες φλεγμονώδεις αποκρίσεις (f Τμήμα 2214)

Κυτταρολυτικές τοξίνες

Πολλά παθογόνα παράγουν πρωτεΐνες που δρουν στην κυτ-ταροπλασματική μεμβράνη προκαλώντας λύση άρα και θά-νατο των ζωικών κυττάρων Οι τοξίνες αυτές ονομάζονται επίσης αιμολυσίνες διότι η δράση τους παρατηρείται πολύ εύκολα στα ερυθρά αιμοσφαίρια (Πίνακας 214) Οι επιδρά-σεις τους ωστόσο δεν περιορίζονται μόνο στα ερυθροκύτ-ταρα αλλά αφορούν και πολλά άλλα κύτταρα του ξενιστή Η παραγωγή αιμολυσινών διαπιστώνεται εύκολα στο εργα-στήριο με γραμμική επίστρωση του οργανισμού σε τρυβλίο

άγαρ-αίματος Η αιμολυσίνη απελευθερώνεται κατά την ανά-πτυξη των αποικιών και λύει τα περιβάλλοντα ερυθροκύττα-ρα δημιουργώντας έτσι ζώνες αιμόλυσης (Εικόνα 2117α) Ορισμένες αιμολυσίνες επιτίθενται στα φωσφολιπίδια της κυτταροπλασματικής μεμβράνης των ξενιστικών κυττάρων Συνηθέστερο υπόστρωμα των αιμολυσινών είναι το φωσφο-λιπίδιο λεκιθίνη (φωσφατιδυλοχολίνη) και γιrsquo αυτό τα συγκε-κριμένα ένζυμα ονομάζονται λεκιθινάσες ή φωσφολιπάσες (Εικόνα 2117β) Χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι η τοξίνη α του Clostridium perfringens μια λεκιθινάση που διασπά τα μεμβρανικά λιπίδια και προκαλεί κυτταρική λύση (Πίνακας 214) Επειδή τα φωσφολιπίδια είναι συστατικά των κυττα-ρικών μεμβρανών όλων των οργανισμών μερικές φορές οι φωσφολιπάσες λύουν την κυτταροπλασματική μεμβράνη όχι μόνο των ξενιστικών αλλά και των βακτηριακών κυττάρων Υπάρχουν ωστόσο αιμολυσίνες που δεν είναι φωσφολιπάσες Για παράδειγμα η στρεπτολυσίνη Ο την οποία παράγουν οι στρεπτόκοκκοι επιδρά στις στερόλες της κυτταροπλασματι-κής μεμβράνης Οι λευκοσιδίνες (Πίνακας 214) είναι λυτικοί παράγοντες που λύουν επιλεκτικά τη μεμβράνη των λευκών αιμοσφαιρίων γεγονός που μπορεί να προκαλέσει μείωση της αντίστασης του ξενιστή (f Τμήμα 221)

Τοξίνη της διφθερίτιδας

Όπως θα δούμε εκτενέστερα στο Τμήμα 263 η τοξίνη της διφθερίτιδας παράγεται από το Corynebacterium diphtheriae και αποτελεί σημαντικό παράγοντα παθογένεσης για τη νόσο της διφθερίτιδας Τα ποντίκια και οι αρουραίοι είναι σχετι-κά ανθεκτικοί οργανισμοί στην τοξίνη της διφθερίτιδας αλ-λά οι άνθρωποι τα κουνέλια και τα πτηνά έχουν μεγάλη ευ-αισθησία καθώς ένα και μόνο μόριο της τοξίνης μπορεί να προκαλέσει στα είδη αυτά κυτταρική λύση Η τοξίνη της δι-φθερίτιδας που εκκρίνεται από τα κύτταρα του C diphtheri-ae ανήκει στην κατηγορία των τοξινών Α-Β και το πολυπε-πτίδιό της έχει μοριακό βάρος (ΜΒ) 62000 Η υπομονάδα Β δεσμεύεται εξειδικευμένα σε έναν υποδοχέα της κυτταρο-πλασματικής μεμβράνης του ξενιστικού κυττάρου (Εικόνα 2118) Μετά τη δέσμευση οι υπομονάδες Α και Β αλληλε-πιδρούν πρωτεολυτικά μεταξύ τους με τελικό αποτέλεσμα την είσοδο της υπομονάδας Α (που έχει ΜΒ 21000) στο κυτ-

(α) (β)

T D

Bro

ck

Leon

J L

eBea

u

Εικόνα 2117 (α)ΖώνεςαιμόλυσηςγύρωαπόαποικίεςStreptococcus pyogenesπουανα-πτύσσονταισετρυβλίοάγαρ-αίματος(β)δρά-σητηςλεκιθινάσηςμιαςφωσφολιπάσηςγύ-ρωαπόαποικίεςClostridium perfringensπουαναπτύσσονται σεκαλλιεργητικόμέσοαγαρό-ζηςεμπλουτισμένομεκρόκοαυγού(πηγήλεκι-θίνης)ηλεκιθινάσηδιασπάτιςμεμβράνεςτωνερυθροκυττάρωνδημιουργώνταςτιςδιαυγείςζώνεςπουφαίνονταιστηφωτογραφία

ταρόπλασμα του ξενιστικού κυττάρου Εκεί η υπομονάδα Α παρεμποδίζει τη μεταφορά αμινοξέων από το tRNA στην αυξανόμενη πολυπεπτιδική αλυσίδα με αποτέλεσμα να ανα-στέλλεται η διαδικασία της πρωτεϊνοσύνθεσης Πιο συγκε-κριμένα η τοξίνη αδρανοποιεί τον παράγοντα επιμήκυνσης 2 (μια πρωτεΐνη που συμμετέχει στην επιμήκυνση της πολυ-πεπτιδικής αλυσίδας) καταλύοντας τη σύνδεση ενός μορίου ριβόζης στη διφωσφορική αδενοσίνη (ADP) από το NAD+ Μετά την προσθήκη της ριβόζης στο μόριο του ADP η δρα-στικότητα του παράγοντα επιμήκυνσης 2 μειώνεται θεαμα-τικά και η πρωτεϊνοσύνθεση αναστέλλεται

Η τοξίνη της διφθερίτιδας σχηματίζεται μόνον από στε-λέχη του C diphtheriae που προσβάλλονται λυσιγονικά από τον βακτηριοφάγο β ο οποίος μεταφέρει το γονίδιο για την παραγωγή της τοξίνης Έτσι ένα μη τοξινοπαραγωγικό (άρα μη παθογόνο) στέλεχος του C diphtheriae μπορεί να μετα-τραπεί σε παθογονικό αν μολυνθεί με τον φάγο β Η διαδικα-σία αυτή ονομάζεται μετατροπή φάγου (f Τμήμα 107)

Ένας άλλος παράγοντας που επηρεάζει την παραγωγή της τοξίνης της διφθερίτιδας είναι η ύπαρξη διαθέσιμου σι-δήρου Όταν το καλλιεργητικό μέσο περιέχει ποσότητες σι-δήρου που επαρκούν για την αύξηση του βακτηρίου η το-ξίνη δεν παράγεται Αν όμως η συγκέντρωση σιδήρου μειω-θεί σε περιοριστικά για την αύξηση του βακτηρίου επίπεδα τότε αρχίζει η παραγωγή της τοξίνης Ο σίδηρος δεσμεύεται από ειδικές ρυθμιστικές πρωτεΐνες του C diphtheriae συμ-μετέχοντας με τον τρόπο αυτό σε έναν μηχανισμό αρνητικού ελέγχου (f Τμήμα 85) Αυτή η σιδηροσυζευτική πρωτεΐ-νη συνδυάζεται κατόπιν με μια ρυθμιστική περιοχή του DNA

του φάγου β και παρεμποδίζει την έκφραση της τοξίνης της διφθερίτιδας Όταν η συγκέντρωση σιδήρου είναι χαμηλή η δράση της ρυθμιστικής πρωτεΐνης εξασθενεί με αποτέλεσμα να αρχίσει η σύνθεση της τοξίνης

Η εξωτοξίνη Α του Pseudomonas aeruginosa (Πίνακας 214) δρα κατά παρόμοιο τρόπο με την τοξίνη της διφθερίτι-δας αφού και αυτή τροποποιεί τον παράγοντα επιμήκυνσης 2 μέσω ριβοζυλίωσης του ADP

Τοξίνες του τετάνου και της αλλαντίασης

Αυτές οι τοξίνες παράγονται από τα υποχρεωτικώς αναερό-βια βακτήρια Clostridium tetani και Clostridium botulinum Υπό φυσιολογικές συνθήκες τα βακτήρια αυτά είναι εδαφό-βιοι οργανισμοί που ενίοτε προκαλούν ασθένειες στα ζώα (f Τμήματα 278 και 295) Το C botulinum σπανίως ανα-πτύσσεται άμεσα στο σώμαOslash συνηθέστερη εστία πολλαπλα-σιασμού του αλλά και τόπος παραγωγής της αλλαντοτοξί-νης είναι τα κακοδιατηρημένα τρόφιμα Στην αλλαντίαση ο θάνατος επέρχεται από αναπνευστική ανεπάρκεια λόγω πα-ράλυσης των αναπνευστικών μυών Το C tetani αναπτύσ-σεται σε βαθιές πληγές του σώματος που καθίστανται ανο-ξικές και παρrsquo ότι παραμένει στην αρχική εστία προσβολής και δεν διασπείρεται στο σώμα η τοξίνη την οποία παράγει μπορεί να εξαπλωθεί μέσω του νευρικού συστήματος και να προκαλέσει τέτανο δηλαδή σπαστική παράλυση που μπορεί επίσης να οδηγήσει στον θάνατο

Η τοξίνη της αλλαντίασης αποτελείται στην πραγματι-κότητα από μια ομάδα τοξινών Α-Β που συνιστούν τις πιο

2110 ΕξΩΤΟξΙΝΕΣ 855

A B

Κυτταρική microεmicroβράνη Κυτταρική microεmicroβράνη

B BA

A

AEFmdash2 EFmdash2

Πρωτεϊνοσύνθεση σε αναστολήΦυσιολογική πρωτεϊνοσύνθεση

Τοξίνη

Κλείδα

Αmicroινοξύ

Ριβόσωmicroα

(β)

t-RNA

(α)

EFmdash2

t-RNA

EFmdash2

Med

Ia T

uTo

rIal

M

edIa

Tu

TorI

al D

ipht

heri

aTo

xin

Εικόνα 2118 δράσητηςτοξίνηςτηςδιφθερίτιδαςτηνοποίαπαράγειτοCorynebacterium diphtheriae(α)υπόφυσιολογικέςσυνθήκεςοπαράγονταςεπι-μήκυνσης2(EF-2)συνδέεταιμετοριβόσωμακαιτοφέρνεισεεπαφήμεέναφορτισμένοtRNA(β)ητοξίνητηςδιφθερίτιδαςσυνδέεταιμετηνκυτταρικήμεμβράνηόπουδιασπάταιηυπομονάδααπουπροκύπτειαπότηδιάσπασηαυτήμεταφέρεταιστονενδοκυτταρικόχώροόπουκαταλύειτηνπροσθήκηρι-βοζυλιωμένουADPστονπαράγονταεπιμήκυνσης2(EF-2)οτροποποιημένοςπαράγονταςεπιμήκυνσης2δενμπορείπλέοννασυμμετάσχειστηνπροσθήκηαμινοξέωνστηναυξανόμενηπεπτιδικήαλυσίδαηδιαδικασίατηςπρωτεϊνοσύνθεσηςσταματάκαιεπέρχεταιθάνατοςτουκυττάρου

856Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

ισχυρές βιολογικές τοξίνες στη φύση Ένα χιλιοστογραμμά-ριο (mg) καθαρής αλλαντοτοξίνης αρκεί για να σκοτώσει πάνω από ένα εκατομμύριο ινδικά χοιρίδια Από τις επτά δι-αφορετικές αλλαντοτοξίνες που γνωρίζουμε δύο τουλάχι-στον κωδικεύονται από εξειδικευμένους λυσιγόνους βακτη-ριοφάγους του Clostridium botulinum Η κυριότερη τοξίνη είναι μια πρωτεΐνη με ΜΒ 150000 η οποία εύκολα σχηματί-ζει συμπλέγματα με άλλες μη τοξικές πρωτεΐνες του C bot-ulinum δημιουργώντας βιοενεργές τοξίνες με ΜΒ που αγγί-ζει το 106 Η τοξικότητά της οφείλεται στο ότι αυτή δεσμεύε-ται στις νευρομυϊκές συνάψεις (και συγκεκριμένα στις προ-συναπτικές μεμβράνες των απολήξεων των κινητικών νευ-ρώνων) όπου παρεμποδίζει την απελευθέρωση ακετυλοχο-λίνης Υπενθυμίζεται ότι η μετάδοση της νευρικής ώσης από τα νευρικά κύτταρα στα μυϊκά γίνεται μέσω της ακετυλοχο-λίνης η οποία δεσμεύεται σε ειδικούς υποδοχείς των μυϊκών κυττάρων Έτσι ένας μυς που έχει δηλητηριαστεί με αλλα-ντοτοξίνη αδυνατεί να προσλάβει το διεγερτικό σήμα (την ακετυλοχολίνη) άρα αδυνατεί να συσταλεί προκαλώντας γενικευμένη παράλυση (Εικόνα 2119)

Η τετανοτοξίνη είναι μια πρωτεΐνη με ΜΒ 150000 η οποία αποτελείται από συνδεδεμένα πολυπεπτίδια Α-Β Η τοξίνη μόλις έρθει σε επαφή με το νευρικό σύστημα μετα-φέρεται μέσω των κινητικών νευρώνων μέχρι τον νωτιαίο μυελό όπου συνδέεται εξειδικευμένα με γαγγλιοζιτικά λιπί-δια των αξονικών απολήξεων ορισμένων ανασταλτικών νευ-ρώνων του νωτιαίου μυελού Κατά τη φυσιολογική λειτουρ-

γία τους αυτοί οι διάμεσοι νευρώνες απελευθερώνουν κά-ποιον ανασταλτικό νευροδιαβιβαστή (συνήθως γλυκίνη) ο οποίος συνδέεται με ειδικούς υποδοχείς πάνω στη μεμβρά-νη του κινητικού νευρώνα και προκαλεί αποδιέγερση δη-λαδή άρση της διέγερσης του κινητικού νευρώνα Αυτός εί-ναι ο κυριότερος μηχανισμός για να σταματήσει η διέγερση ενός κινητικού νευρώνα και πρακτικά σημαίνει ότι η δρά-ση της γλυκίνης αναστέλλει την απελευθέρωση ακετυλοχο-λίνης στην τελική κινητική πλάκα και επομένως επιτρέπει τη χάλαση των μυών Η παρουσία όμως τετανοτοξίνης στον νωτιαίο μυελό εξουδετερώνει τη δράση των διάμεσων ανα-σταλτικών νευρώνων και επομένως διακόπτει την απελευθέ-ρωση και δράση της γλυκίνης επί των κινητικών νευρώνων Υπrsquo αυτές τις συνθήκες οι κινητικοί νευρώνες συνεχίζουν να παραμένουν σε κατάσταση διέγερσης εκφορτίζονται αστα-μάτητα και απελευθερώνουν συνεχώς ακετυλοχολίνη στη νευρομυϊκή σύναψη προκαλώντας συνεχείς και ανεξέλε-γκτες συστολές των αντίστοιχων μυών (Εικόνα 2120) Τε-λικό αποτέλεσμα είναι η σπαστική παράλυση δηλαδή μια κατάσταση κατά την οποία οι προσβεβλημένοι μύες βρίσκο-νται σε διαρκή συστολή Αν η προσβολή αφορά τους μυς του στόματος τότε ο παρατεταμένος σπασμός παραμορφώ-νει το στόμα προκαλώντας το φαινόμενο του τρισμού Αν η προσβολή συμβεί στους αναπνευστικούς μυς τότε μπορεί να επέλθει θάνατος από ασφυξία

Και οι δύο τοξίνες που μόλις εξετάσαμε εμποδίζουν την απελευθέρωση νευροδιαβιβαστών για τον έλεγχο των μυών

Φυσιολογικές συνθήκεςΗ ακετυλοχολίνη (A) προκαλείσυστολή των microυϊκών ινών

∆ιεγερτικό σήmicroααπό το κεντρικόνευρικό σύστηmicroα

Μυς

ΑλλαντίασηΗ αλλαντοτοξίνη εmicroποδίζει τηναπελευθέρωση της Α αναστέλλοντας έτσιτη microυϊκή συστολή

AA A

AAA

A AA

AAAAA

A

AA A

AA A

AA

A A

AAA

AAA AA

A AAA

A A A A A A A A AA A A A

(α) (β)

Εικόνα 2119 δράσητηςαλλαντοτοξίνηςηοποίαπαράγεταιαπότοClostridium botulinum (α)υπόφυσιολογικέςσυνθήκεςηδιέγερσηαπότοκεντρικόνευρικόσύστημακαταλήγειστηνευρομυϊκήσύναψηκαιέχειωςαποτέλεσματηναπελευθέρωσηακετυλοχολίνης(α)απότακυστίδιατωννευρικώναπολήξεωνστηντελικήκινητικήπλάκαΣτησυνέχειαηακετυλοχολίνησυνδέεταιμεειδικούςυποδοχείςστημεμβράνητουμυϊκούκυττάρουπροκαλώνταςσυστολήτουτελευταίου(β)ηαλλαντοτοξίνηδραστηντελικήκινητικήπλάκαπαρεμποδίζονταςτηναπελευθέρωσηακετυλοχολίνης(α)απότακυστίδιαlaquoκαταργώνταςraquoστηνπράξητηνευρικήδιέγερσηαποτέλεσματηςδράσηςαυτήςείναιημηαντιστρεπτήχάλασητουμυόςκαιτελικάημυϊκήπαράλυση(f

Τμήμα295)

Ωστόσο το τελικό αποτέλεσμα διαφέρει ανάλογα με το ποι-ος ακριβώς νευροδιαβιβαστής αναστέλλεται

2110 Έλεγχος εννοιών

Οι εξωτοξίνες τις οποίες παράγουν ορισμένοι μικροοργανισμοί εί-ναι οι ισχυρότερες βιολογικές τοξίνες που γνωρίζουμε Κάθε εξω-τοξίνη δρα σε εξειδικευμένα κύτταρα ή μόρια του ξενιστή επιφέ-ροντας βλάβες σε κάποια μείζονα (κυτταρική ή συστηματική) λει-τουργία του

Ποιες μείζονος σημασίας ιδιότητες είναι κοινές σε όλες τις εξωτοξίνες Σε όλες τις τοξίνες Α-Β

Είναι απαραίτητο να λάβει χώρα πολλαπλασιασμός των βακτη-ρίων και λοίμωξη προκειμένου να παραχθούν τοξίνες

2111 Εντεροτοξίνες

Οι εντεροτοξίνες είναι εξωτοξίνες που δρουν στο λεπτό έντερο και προκαλούν μαζική έκκριση υγρών στον εντερικό αυλό και κατά συνέπεια εμετό και διάρροια Εντεροτοξίνες

παράγουν πολλά βακτήρια όπως τα Staphylococcus aureus Clostridium perfringens και Bacillus cereus (που ευθύνονται συνήθως για τις τροφικές δηλητηριάσεις) αλλά και τα εντε-ροπαθογόνα Vibrio cholerae Escherichia coli και Salmonel-la enteritidis

Η τοξίνη της χολέρας

Η εντεροτοξίνη την οποία παράγει το Vibrio cholerae είναι ο αιτιολογικός παράγοντας της χολέρας και έχει μελετηθεί περισσότερο από οποιαδήποτε άλλη εντεροτοξίνη Η τοξί-νη της χολέρας ανήκει στις τοξίνες της κατηγορίας Α-Β (βλ Τμήμα 2110) και αποτελείται από μία υπομονάδα Α μορι-ακού βάρους 27200 και πέντε υπομονάδες Β καθεμιά από τις οποίες έχει ΜΒ 11600 (επομένως ολόκληρο το σύμπλεγ-μα της τοξίνης έχει ΜΒ 82200) Η υπομονάδα Β αποτελεί το τμήμα με το οποίο η τοξίνη δεσμεύεται εξειδικευμένα στον γαγγλιοζίτη GM1 που βρίσκεται στην κυτταροπλασματική μεμβράνη των κυττάρων του εντερικού επιθηλίου (Εικόνα 2121)Oslash ωστόσο η ίδια η υπομονάδα Β δεν προκαλεί κάποια μεταβολή στη διαπερατότητα της μεμβράνης Για την τοξι-κή δράση της τοξίνης της χολέρας υπεύθυνη είναι η υπομο-

AA

AA

A

AA A

AA

A AAA

AAA

A

AAA

A

AAAAAAAA

AAA

A

G

GGG

GGGGGGG

G

G

G G

G

G

G

GG G

G

GG

A A

A

A A

A

A

A

A

A AA A A A A A A A AA A A A

∆ιεγερτικά σήmicroατααπό το κεντρικόνευρικό σύστηmicroα

Ανασταλτικόςδιάmicroεσος νευρώνας

Αναστολή

Μυς

Φυσιολογικές συνθήκεςΗ γλυκίνη (G) που απελευθερώνεται από τουςανασταλτικούς διάmicroεσους νευρώνες σταmicroατάτην απελευθέρωση ακετυλοχολίνης (A)και επιφέρει χάλαση των microυών

ΤέτανοςΗ τετανοτοξίνη δεσmicroεύεται στουςανασταλτικούς διάmicroεσους νευρώνεςεmicroποδίζοντας την απελευθέρωση γλυκίνηςκαι τη χάλαση των microυών

(α) (β)

Τοξίνητουτετάνου

Εικόνα 2120 δράσητηςτετανοτοξίνηςτηνοποίαπαράγειτοClostridium tetani(α)υπόφυσιολογικέςσυνθήκεςηχάλασητωνμυώνοφείλεταιστηγλυ-κίνη(G)πουαπελευθερώνουνορισμένοιδιάμεσοιανασταλτικοίνευρώνεςηγλυκίνηαποδιεγείρειτουςκινητικούςνευρώνεςκάτιπουμετησειράτουση-μαίνειότιδιακόπτεταιηαπελευθέρωσηακετυλοχολίνης(α)στηνευρομυϊκήσύναψη(β)ητετανοτοξίνηδεσμεύεταισεδιάμεσουςανασταλτικούςνευρώνεςεμποδίζονταςτηναπελευθέρωσηγλυκίνηςαπότασυναπτικάκυστίδιαΈτσιδιακόπτεταιηροήανασταλτικώνσημάτωνπροςτουςκινητικούςνευρώνεςκαιηαπελευθέρωσηακετυλοχολίνηςστηνευρομυϊκήσύναψηείναισυνεχήςκαιαδιάκοπημεαποτέλεσμαναπροκαλείταιμηαντιστρεπτήσυστολήτωνμυώνκαισπαστικήπαράλυση(fΤμήμα278καιεικόνα2719)

2111 ΕΝΤΕΡΟΤΟξΙΝΕΣ 857

858Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

νάδα Α η οποία ενεργοποιεί το κυτταρικό ένζυμο αδενυλι-κή κυκλάση που με τη σειρά του μετατρέπει την τριφωσφο-ρική αδενοσίνη (ΑΤΡ) σε κυκλική μονοφωσφορική αδενοσί-νη (cAMP)

Όπως έχουμε ήδη δει στο Τμήμα 87 το κυκλικό ΑΜΡ είναι ένα ειδικό μόριο που συνδέει στα κύτταρα διάφο-ρους ρυθμιστικούς μηχανισμούς Στα θηλαστικά το κυκλι-κό ΑΜΡ συμμετέχει στον μηχανισμό δράσης αρκετών ορμο-

νών σε συναπτικές διαβιβάσεις του κεντρικού νευρικού συ-στήματος αλλά και στις φλεγμονώδεις και ανοσιακές αντι-δράσεις των ιστών συμπεριλαμβανομένων των αλλεργιών Όμως για να μπορέσει η υπομονάδα Α της τοξίνης της χολέ-ρας να ενεργοποιήσει την αδενυλική κυκλάση πρέπει πρώτα να ενεργοποιηθεί από ένα κυτταρικό ένζυμο που χρειάζεται NAD+ και ATP Κατά τη δράση της εντεροτοξίνης της χολέ-ρας τα αυξημένα επίπεδα κυκλικού ΑΜΡ προκαλούν ενερ-γητική έκκριση διττανθρακικών και ιόντων χλωρίου από τα επιθηλιακά κύτταρα προς τον εντερικό αυλό (Εικόνα 2121) Κατά την οξεία φάση της νόσου η απώλεια νερού στο λε-πτό έντερο υπερβαίνει τον ρυθμό απορρόφησής του στο πα-χύ έντερο με αποτέλεσμα τη μαζική καθαρή απώλεια νε-ρού Κατά κανόνα τα θύματα της χολέρας πεθαίνουν από ακραία αφυδάτωση Καλύτερη θεραπεία είναι η πρόσληψη από το στόμα μεγάλων ποσοτήτων από διαλύματα ηλεκτρο-λυτών προκειμένου να αναπληρωθούν τα απολεσθέντα υγρά και ιόντα

Η εντεροτοξίνη της χολέρας μπορεί να ενεργοποιήσει την αδενυλική κυκλάση σε μεγάλη ποικιλία κυττάρων και ιστών γιrsquo αυτό και οι παθολογικές εκδηλώσεις της τοξίνης αφορούν μάλλον την ειδική θέση όπου αυτή δεσμεύεται δη-λαδή τα κύτταρα του επιθηλίου του λεπτού εντέρου παρά την τοξική ενεργοποίηση της αδενυλικής κυκλάσης Πράγ-ματι η προσθήκη διαλύματος με απομονωμένες υπομονάδες Β (οι οποίες δεν διαθέτουν δραστικότητα αδενυλικής κυκλά-σης) στον αυλό του εντέρου μπορεί να εμποδίσει τη δράση της εντεροτοξίνης της χολέρας αρκεί να χορηγηθεί πριν την εκδήλωσή της Αυτό συμβαίνει διότι οι υπομονάδες Β κατα-λαμβάνουν τις ίδιες θέσεις δέσμευσης που χρησιμοποιούν και τα πλήρη μόρια (Α-Β) της τοξίνης στερώντας από τα τελευταία τη δυνατότητα δέσμευσης αλλά και δράσης κα-θώς μόνο τα πλήρη μόρια διαθέτουν δραστικότητα αδενυλι-κής κυκλάσης

Η εντεροτοξίνη της χολέρας κωδικεύεται από δύο γο-νίδια τα ctxA και ctxB Η έκφραση των εν λόγω γονιδίων ελέγχεται από έναν μηχανισμό θετικής ρύθμισης στον οποίο καθοριστικό ρόλο παίζει η πρωτεΐνη που κωδικεύει το γονί-διο toxR Το προϊόν του γονιδίου toxR είναι μια διαμεμβρα-νική πρωτεΐνη η οποία ελέγχει τόσο την παραγωγή της τοξί-νης όσο και άλλων σημαντικών παραγόντων μολυσματικό-

Εικόνα 2121 δράσητηςεντεροτοξίνηςτηςχολέρας(1)Φυσιολογικήδι-αδικασίακίνησηςτωνιόντωνστοέντεροκαιαποικισμόςτουεπιθηλίουαπότοVibrio choleraeακολουθούμενοςαπόδέσμευσητηςεντεροτοξίνηςμετουςγαγγλιοζίτεςGM1τωνκυττάρωντουξενιστή(2)ηδράσητηςτοξίνηςα-βέγκειταιστηνενσωμάτωσηστοκυτταρόπλασματωνξενιστικώνκυττάρωντηςυπομονάδαςαηοποίαενεργοποιείτηναδενυλικήκυκλάσηΤογεγονόςαυτόοδηγεί(3)στηδιακοπήτηςφυσιολογικήςροήςνa+προςταέσωκαι(4)στηναπώλειανερούπροςτοναυλόκαιτηνεμφάνισηδιάρροιαςηαντιμετώπισητηςχολέραςγίνεταιμεαναπλήρωσηιόντωνκαιενυδάτωσηηχρήσηαντιβι-οτικώνμπορείναπεριορίσειτηνανάπτυξητουV choleraeκαιναμειώσειτηδιάρκειατηςνόσουαλλάδενεπηρεάζεικαθόλουτηντοξίνηπουέχειήδηπαραχθεί

Κύτταρο GM1

Επιθήλιο

Τοξίνη του Vibrio cholerae

Κύτταρο του Vibrio cholerae

Ενεργοποίηση της επιθηλιακήςαδενυλικής κυκλάσης από τηντοξίνη της χολέρας

Τοξίνη τηςχολέρας

Αδενυλική κυκλάση

Αυλός

Αυλός

ATP κυκλικό AMP

Αίmicroα

Αίmicroα

Αίmicroα

Αυλός τουλεπτού εντέρου

Κύτταρο GM1Na+

Επιθηλιακά κύτταρα του εντέρου

Na+

Na+

Αναστολή microεταφοράς Na+ καθαρήροή Clndash προς τον αυλό

Clndash

Clndash

Μαζική microετακίνησηνερού προς τον αυλό

Φυσιολογική κίνηση ιόντων Na+ κινείται από τοναυλό προς το αίmicroαmiddot δεν υπάρχει καθαρή ροή Clndash

H2O

Αποικισmicroός καιπαραγωγή τοξινών

1

3

2

4

τητας του Vibrio cholerae (πχ πρωτεΐνες και τριχίδια της εξωτερικής μεμβράνης) που είναι απαραίτητοι για τον επι-τυχή αποικισμό του λεπτού εντέρου από το συγκεκριμένο εντεροπαθογόνο

Άλλες εντεροτοξίνες

Αρκετές εντεροτοξίνες που παράγονται από άλλα εντεροπα-θογόνα όπως είναι η Escherichia και η Salmonella δρουν παρόμοια με την τοξίνη της χολέρας Αυτό επιβεβαιώνεται από το ότι οι τοξίνες και των δύο βακτηρίων εξουδετερώνο-νται με τη χορήγηση αντισωμάτων κατά της εντεροτοξίνης της χολέρας γεγονός που υποδηλώνει ότι οι συγκεκριμένες τοξίνες έχουν παραπλήσια δομή Σε αυτό συνηγορεί και η ανάλυση της αλληλουχίας βάσεων στα γονίδια ctxA και ctxB τα οποία παρουσιάζουν ομολογία μεγαλύτερη του 75 με τα γονίδια που κωδικεύουν τη θερμοασταθή εντεροτοξίνη την οποία παράγουν τα εντεροπαθογόνα στελέχη της Escherich-ia και της Salmonella Ωστόσο υπάρχουν και εντεροτοξί-νες με διαφορετικό τρόπο δράσης τις οποίες παράγουν άλ-λα εντεροπαθογόνα των τροφίμων (Staphylococcus aureus Clostridium perfringens Bacillus cereus) Πχ η τοξίνη του Clostridium perfringens είναι μια κυτταροτοξίνη ενώ του Staphylococcus aureus μια υπεραντιγονική τοξίνη (Πίνακας 214) Τα υπεραντιγόνα έχουν έναν εντελώς διαφορετικό μη-χανισμό δράσηςOslash διεγείρουν μεγάλο αριθμό λεμφοκυττάρων προκαλώντας φλεγμονώδεις αντιδράσεις όχι μόνο τοπικά στο έντερο αλλά και διασυστηματικά σε όλο το σώμα (f Τμήμα 2214)

2111 Έλεγχος εννοιών

Οι εντεροτοξίνες είναι εξωτοξίνες που δρουν εξειδικευμένα στο λε-πτό έντερο προκαλώντας μεταβολές στη διαπερατότητα του εντε-ρικού επιθηλίου οι οποίες οδηγούν στην εμφάνιση διάρροιας Οι

εντεροτοξίνες διακρίνονται στις τοξίνες Α-Β στις κυτταροτοξίνες και στα υπεραντιγόνα

Ποια μείζονα χαρακτηριστικά είναι κοινά σε όλες τις εντεροτο-ξίνες Σε όλες τις εξωτοξίνες Α-Β

Πώς δρα η τοξίνη του Vibrio cholerae στο λεπτό έντερο Γιατί προκαλεί η τοξίνη αυτή μαζική απώλεια νερού

2112 Ενδοτοξίνες

Τα αρνητικά κατά Gram βακτήρια παράγουν λιποπολυσακ-χαρίτες για την εξωτερική στιβάδα του κυτταρικού τους τοι-χώματος (f Τμήμα 49) οι οποίοι σε πολλές περιπτώσεις είναι τοξικοί Οι πολυσακχαρίτες αυτοί ονομάζονται ενδο-τοξίνες διότι είναι σταθερά συνδεδεμένοι με το βακτηριακό κύτταρο και απελευθερώνονται σε μεγάλες ποσότητες μόνο αν συμβεί λύση του κυττάρου Οι ενδοτοξίνες έχουν μελε-τηθεί κυρίως στην περίπτωση των Escherichia Shigella και Salmonella Οι κυριότερες διαφορές μεταξύ εξωτοξινών και ενδοτοξινών παρατίθενται στον Πίνακα 215

Δομή και λειτουργία των ενδοτοξινών

Οι ενδοτοξίνες ασκούν ποικίλες επιδράσεις στη φυσιολο-γία Ο πυρετός είναι σχεδόν καθολικό σύμπτωμα της δρά-σης τους διότι οι τοξίνες αυτές διεγείρουν την απελευθέρω-ση ειδικών πρωτεϊνών από τα ξενιστικά κύτταρα οι οποίες ονομάζονται ενδογενή πυρετογόνα και επιδρούν στο θερμορ-ρυθμιστικό κέντρο του εγκεφάλου Επιπλέον οι ενδοτοξίνες προκαλούν διάρροια ταχεία μείωση του αριθμού των λεμ-φοκυττάρων και των αιμοπεταλίων και γενικευμένη φλεγ-μονή Μεγάλες ποσότητες ενδοτοξίνης μπορεί να επιφέρουν ακόμη και τον θάνατο κυρίως μέσω αιμορραγικής καταπλη-ξίας και ιστικής νέκρωσης Η τοξικότητα των ενδοτοξινών

2112 ΕΝΔΟΤΟξΙΝΕΣ 859

ΠΙΝΑΚΑΣ 215 Ιδιότητεςεξωτοξινώνκαιενδοτοξινών

Ιδιότητα Εξωτοξίνες Ενδοτοξίνες

Χημικέςιδιότητες πρωτεΐνεςπουεκκρίνονταιαπόορισμένα Σύμπλοκαλιποπολυσακχαριτών-λιποπρωτεϊνών(fεικόνα435) αρνητικάκατάGramβακτήριαενγένει ωςτμήματατηςεξωτερικήςμεμβράνηςτωναρνητικώνκατά θερμοασταθείς Gramβακτηρίωναπελευθερώνονταιμετηλύσητουκυττάρου πολύμεγάληθερμοσταθερότηταΤρόποςδράσης εξειδικευμένοςσυνήθωςδεσμεύονται μηειδικός σεειδικούςυποδοχείςήδομέςΣυμπτώματα είναικυτταροτοξίνεςεντεροτοξίνεςή πυρετόςδιάρροιαεμετός νευροτοξίνεςμεεξειδικευμένοτρόπο δράσηςσεκύτταραήιστούς Τοξικότητα Συχνάπολύμεγάληενίοτεθανατηφόρος μικρήσπάνιαθανατηφόροςανοσογονικότητα Ιδιαιτέρωςανοσοδιεγερτικέςδιεγείρουν Ήπιαανοσογόναηανοσοαπόκρισηείναι τηνπαραγωγήαντισωμάτων(αντιτοξινών) ανεπαρκήςγιατηνεξουδετέρωσητηςτοξίνηςδράσητοξοειδών ηαντιμετώπισητηςτοξίνηςμεφορμαλδεΰδη καμία καταστρέφειτηντοξικότητααλλάτα τοξοειδήπουπροκύπτουνεξακολουθούν ναέχουνανοσοδιεγερτικήδράσηπυρετογονία δενπροκαλούνπυρετόστονξενιστή πυρετογόνεςσυχνάπροκαλούνπυρετόστονξενιστή

860Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

πάντως είναι πολύ χαμηλότερη εκείνης των εξωτοξινών Στα ποντίκια επί παραδείγματι η ποσότητα ενδοτοξίνης που απαιτείται για να θανατωθεί το 50 ενός πληθυσμού πειρα-ματοζώων (δηλαδή η LD50) είναι κατά προσέγγιση 200-400 μg (μικρογραμμάρια) ανά άτομο ενώ η LD50 της αλλαντοτο-ξίνης είναι περίπου 25 pg (πικογραμμάρια) ανά άτομο δηλα-δή 10 εκατομμύρια φορές μικρότερη

Η γενική δομή των λιποπολυσακχαριτών (LPS) παρου-σιάζεται στην Εικόνα 435 Οι λιποπολυσακχαρίτες αποτε-λούνται από το λιπίδιο Α έναν κεντρικό πολυσακχαρίτη που περιέχει κετοδεοξυοκτονικό λίγα σάκχαρα με επτά άτομα άνθρακα (επτόζες) γλυκόζη γαλακτόζη Ν-ακετυλογλυκο-ζαμίνη και τον πολυσακχαρίτη Ο ένα ιδιαίτερα μεταβλητό πολυμερές που συνήθως περιέχει γαλακτόζη γλυκόζη ρα-μνόζη μαννόζη και ένα ή περισσότερα ασυνήθιστα διδεο-ξυ-σάκχαρα όπως αμπεκουόζη κολιτόζη παρατόζη ή τυβε-λόζη Τα σάκχαρα του πολυσακχαρίτη Ο σχηματίζουν αλυ-σίδες των τεσσάρων ή πέντε σακχάρων (συνήθως διακλαδι-σμένες) οι οποίες επαναλαμβάνονται αρκετές φορές για τον σχηματισμό του πλήρους μορίου (f Τμήμα 49) Το λιπί-διο Α αποτελείται από λιπαρά οξέα που συνδέονται με εστε-ρικούς δεσμούς στο μόριο της Ν-ακετυλογλυκοζαμίνης Συ-νηθέστερα τέτοια οξέα είναι το β-υδροξυμυριστικό το λαυ-ρικό (δαφνικό) το μυριστικό και το παλμιτικό (φοινικικό) Από τη μελέτη επιμέρους λιποπολυσακχαριτικών τμημάτων συνάγεται ότι το λιπίδιο ευθύνεται για την τοξικότητα και ο πολυσακχαρίτης για την υδατοδιαλυτότητα και την ανοσο-γονικότητα του συμπλόκου (f Τμήμα 223) Επίσης με-λέτες σε ζώα υποδεικνύουν ότι για τις in vivo τοξικές επι-δράσεις είναι απαραίτητο το λιπίδιο και ο πολυσακχαρίτης να συνυπάρχουν

Ανίχνευση ενδοτοξινών με τη μέθοδο Limulus

Επειδή οι ενδοτοξίνες έχουν πυρετογόνο δράση θα πρέπει τα διάφορα φάρμακα (πχ αντιβιοτικά ή σκευάσματα που χορηγούνται ενδοφλεβίως) να μην περιέχουν καθόλου εν-δοτοξίνες Για τον σκοπό αυτό έχει αναπτυχθεί μια ιδιαίτε-ρα ευαίσθητη μέθοδος ανίχνευσης ενδοτοξινών η οποία βα-σίζεται στη χρήση των αμοιβαδοκυττάρων Limulus polyphe-mus που παρασιτούν στις οπλές των αλόγων Η μέθοδος στη-ρίζεται στο γεγονός ότι οι ενδοτοξίνες προκαλούν εξειδικευ-μένα λύση αυτών των αμοιβαδοκυττάρων (Εικόνα 2122) Κατά τον εργαστηριακό έλεγχο αναμειγνύονται εκχυλίσμα-τα αμοιβαδοκύτταρων με το υπό έλεγχο διάλυμα Αν υπάρ-χει ενδοτοξίνη το εκχύλισμα των αμοιβαδοκυττάρων σχη-ματίζει πήγμα και καθιζάνει μεταβάλλοντας τη διαύγεια του διαλύματος Αυτή η αντίδραση μπορεί κατόπιν να ποσοτι-κοποιηθεί με τη χρήση φασματοφωτομέτρου Είναι εφικτή η εκτέλεση μετρήσιμης αντίδρασης με μόλις 10 pgml λιπο-πολυσακχαρίτη Η μέθοδος Limulus χρησιμοποιείται για την ανίχνευση απειροελάχιστων ποσοτήτων ενδοτοξίνης στους ορούς στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό στο πόσιμο νερό και σε όλα τα διαλύματα που χρησιμοποιούνται για την παρασκευή φαρμάκων και ενέσιμων σκευασμάτων

Επειδή η μέθοδος Limulus είναι πάρα πολύ ευαίσθητη χρειάζεται ιδιαίτερη προσοχή στην τήρηση μέτρων αποτρο-πής της μόλυνσης των εργαστηριακών οργάνων των διαλυ-μάτων και των αντιδραστηρίων από αρνητικά κατά Gram βακτήρια που υπάρχουν στο περιβάλλον του εργαστηρίου ή της κλινικής πχ στο απεσταγμένο νερό Ενδεχόμενη ανί-χνευση ενδοτοξινών με τη μέθοδο Limulus στο πλάσμα ή στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό συνιστά σοβαρή ένδειξη μόλυν-σης των συγκεκριμένων σωματικών υγρών με αρνητικά κα-τά Gram βακτήρια

2112 Έλεγχος εννοιών

Οι ενδοτοξίνες είναι λιποπολυσακχαρίτες προερχόμενοι από την εξωτερική στιβάδα των αρνητικών κατά Gram βακτηρίων Οι εν-δοτοξίνες απελευθερώνονται στο περιβάλλον με τη λύση του βα-κτηρικού κυττάρου προκαλώντας πυρετό και ορισμένες άλλες το-

(α)

(β)

A O

Tzi

anab

os a

nd R

D M

illha

mA

O T

zian

abos

and

R D

Mill

ham

Εικόνα 2122 μικροφωτογραφίεςαμοιβαδοκυττάρωνLimulus(α)Φυσι-ολογικάαμοιβαδοκύτταρα(β)αμοιβαδοκύτταραπουέχουνεκτεθείσεβα-κτηριακόλιποπολυσακχαρίτηηπαρουσίαλιποπολυσακχαρίτηπροκαλείαπο-κοκκίωσητωνκυττάρωνιδιότηταπουμπορείναχρησιμοποιηθείγιατηνανί-χνευσηλιποπολυσακχαριτώνσεκάποιουπόέλεγχοδιάλυμα

ξικές αντιδράσεις στον ξενιστή Κατά κανόνα οι ενδοτοξίνες είναι λιγότερο τοξικές από τις εξωτοξίνες

Γιατί δεν παράγουν ενδοτοξίνες τα θετικά κατά Gram βακτή-ρια

Γιατί είναι απαραίτητο να ελέγχονται τα διαλύματα των διαφό-ρων φαρμάκων ως προς την παρουσία ενδοτοξινών

ΙV ΓΕΝΙΚΟΙ ΜΗχΑΝΙΣΜΟΙ ΑΜΥΝΑΣ ΤΟΥ ξΕΝΙΣΤΗ

Οι εγγενείς laquoαμυντικοί μηχανισμοίraquo που είναι υπεύθυνοι για την καταστολή των παθογόνων μπορούν να χωριστούν σε δύο κατηγορίες στους μη ειδικούς ή γενικούς μηχανισμούς άμυνας που επιστρατεύονται έναντι μεγάλης ποικιλίας πα-θογόνων και στους ειδικούς αμυντικούς μηχανισμούς που χρησιμοποιούνται έναντι μεμονωμένων ειδών ή στελεχών παθογόνων Εδώ θα εξετάσουμε ορισμένους γενικούς αμυ-ντικούς μηχανισμούς που χρησιμοποιούνται για τον περιο-ρισμό των λοιμώξεων και τη διατήρηση της υγείας του ξε-νιστή ενώ στο επόμενο κεφάλαιο θα μελετήσουμε τους συ-γκεκριμένους μηχανισμούς άμυνας του ξενιστή έναντι μεμο-νωμένων παθογόνων δηλαδή την ανοσοαπόκριση

2113 Μη ειδική εγγενής αντίσταση στις

μολύνσεις

Η πρώτη γραμμή άμυνας του ξενιστή κατά των παθογόνων περιλαμβάνει μια σειρά φυσικών και χημικών φραγμών εγ-γενών στα περισσότερα ζώα οι οποίοι αντιδρούν με μη ει-δικό τρόπο στην εισβολή των παθογόνων Αυτοί οι γενικού χαρακτήρα μηχανισμοί εξουδετερώνουν όλα σχεδόν τα πα-θογόνα με τα οποία ερχόμαστε σε επαφή

Φυσική αντίσταση του ξενιστή

Η ικανότητα των παθογόνων να προκαλούν νόσο σε μεμο-νωμένα ζωικά είδη ποικίλλει σε πολύ μεγάλο βαθμό Για παράδειγμα η λύσσα εφόσον αρχίσει η εκδήλωση των συ-μπτωμάτων επιφέρει κατά κανόνα τον θάνατο σε οποιοδή-ποτε είδος θηλαστικού Βεβαίως ορισμένα είδη ζώων είναι πολύ πιο ευαίσθητα στη λύσσα από άλλα Τα ρακούν και τα κουνάβια πχ είναι εξαιρετικά ευαίσθητα στη μόλυνση από τον ιό της λύσσας σε αντίθεση με τα οπόσσουμ που σπανί-ως αρρωσταίνουν από την ασθένεια αυτή Ο άνθρακας μπο-ρεί να μολύνει πολλά είδη ζώων αλλά τα συμπτώματα που προκαλεί ποικίλλουν σημαντικά καθώς στον μεν άνθρω-πο εκδηλώνονται ως απλές φλύκταινες ενώ στις αγελάδες προκαλεί θανατηφόρο δηλητηρίαση του αίματος Αντίθετα ο πνευμονικός άνθρακας είναι θανατηφόρος για τον άνθρω-πο (f Τμήμα 2511) ενώ ιδιαίτερη σημασία έχει επίσης

το γεγονός ότι τα πουλιά είναι πλήρως ανθεκτικά στον άν-θρακα Επιπλέον οι ασθένειες των θερμόαιμων ζώων σπα-νίως μεταδίδονται στα ψυχρόαιμα (ποικιλόθερμα) ζώα και αντιστρόφως

Σε συγκεκριμένες συνθήκες συγγενικά είδη ή ακόμη και μέλη του ίδιου είδους ενδέχεται να παρουσιάζουν αρκε-τά διαφορετική ευαισθησία σε δεδομένο παθογόνο

Ηλικία στρες και δίαιτα

Η ηλικία είναι σημαντικός παράγοντας όσον αφορά την ευαι-σθησία έναντι μολυσματικών ασθενειών Τα λοιμώδη νοσή-ματα είναι πολύ πιο συχνά στα πολύ νεαρά και πολύ ηλικι-ωμένα άτομα Στα νεογέννητα πχ ο σχηματισμός της εντε-ρικής χλωρίδας γίνεται αρκετά γρήγορα αλλά η φυσιολογι-κή χλωρίδα του νεογέννητου δεν είναι ίδια με τη φυσιολο-γική χλωρίδα ενός ενήλικα Πριν τη δημιουργία της χλωρί-δας ενήλικα ιδιαίτερα τις πρώτες μέρες μετά τη γέννηση τα παθογόνα έχουν περισσότερες ευκαιρίες να εγκατασταθούν και να προκαλέσουν νόσο Έτσι η διάρροια που προκαλεί-ται από παθογονικά στελέχη της Escherichia coli (f Τμή-μα 297) ή του Pseudomonas aeruginosa εμφανίζεται πολύ συχνά σε νεογνά μικρότερα του ενός έτους Η νεογνική αλ-λαντίαση απαντά μόνο σε νεογνά πολύ μικρής ηλικίας επει-δή η φυσιολογική χλωρίδα που έχει δημιουργθεί στα μεγα-λύτερα παιδιά τα προφυλάσσει από εντερική λοίμωξη λόγω του Clostridium botulinum (f Τμήμα 295)

Σε άτομα μεγαλύτερα των 65 ετών τα λοιμώδη νοσήμα-τα εμφανίζονται πολύ συχνότερα απrsquo ότι σε νεότερους ενή-λικες Επί παραδείγματι οι ηλικιωμένοι είναι πολύ πιο ευ-αίσθητοι σε αναπνευστικές λοιμώξεις ιδιαίτερα στη γρίπ-πη (f Τμήμα 268) ίσως επειδή μειώνεται η αποτελεσμα-τικότητα της ανοσιακής τους απόκρισης στα παθογόνα του αναπνευστικού Επιπλέον διάφορες ανατομικές μεταβολές που συνοδεύουν το γήρας μπορεί να συμβάλλουν στην ανά-πτυξη λοιμώξεων Φερrsquo ειπείν η διόγκωση του προστάτη (συνηθισμένη πάθηση στους άνδρες άνω των 50 ετών) προ-καλεί συχνά μείωση της ροής των ούρων γεγονός που με τη σειρά του καθιστά ευκολότερο τον αποικισμό της ουροποιη-τικής οδού με παθογόνα (Εικόνα 2111) και αυξάνει τις σχε-τικές λοιμώξεις στους άνδρες μεγαλύτερης ηλικίας

Το στρες μπορεί να οδηγήσει σε προδιάθεση ενός ατό-μου που υπό φυσιολογικές συνθήκες θα ήταν υγιές στο να νοσήσει Σε σχετικές μελέτες με αρουραίους και ποντίκια η κόπωση η υπερπροσπάθεια η ελλειπής διατροφή η αφυδά-τωση και οι κλιματικές αλλαγές (όλα συνιστούν πηγές φυ-σιολογικού στρες) αυξάνουν όχι μόνο τον επιπολασμό αλλά και τη βαρύτητα των λοιμώξεων Επί παραδείγματι αρου-ραίοι που υποβάλλονται σε έντονη φυσική δραστηριότη-τα για μεγάλες χρονικές περιόδους εμφανίζουν μεγαλύτερη θνησιμότητα αν προσβληθούν από Salmonella σε σχέση με ζώα που αναπαύονται επαρκώς Επομένως οι ορμόνες που παράγονται υπό συνθήκες στρες επηρεάζουν το ανοσοποιη-τικό σύστημα και παίζουν κάποιο ρόλο στις σχετικές ασθέ-νειες Η ορμόνη κορτιζόνη πχ ένας ιδιαίτερα αποτελεσμα-

2113 ΜΗ ΕΙΔΙΚΗ ΕΓΓΕΝΗΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΣΤΙΣ ΜΟΛΥΝΣΕΙΣ 861

862Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

τικός αντιφλεγμονώδης παράγοντας παράγεται σε πολύ με-γαλύτερες ποσότητες κατά τη διάρκεια περιόδων στρες πα-ρά σε φυσιολογικές περιόδους Έτσι η καταστολή των φλεγ-μονωδών αντιδράσεων του οργανισμού στερεί το σώμα από έναν φυσιολογικό μηχανισμό άμυνας έναντι των λοιμώξεων (βλ Τμήμα 2114)

Η δίαιτα παίζει επίσης σημαντικό ρόλο στην αντίσταση του ξενιστή Η συσχέτιση μεταξύ πείνας και μολυσματικών ασθενειών είναι γνωστή εδώ και αιώνες Δίαιτες φτωχές σε πρωτεΐνη επηρεάζουν τη φυσιολογική χλωρίδα και προσφέ-ρουν μεγαλύτερες πιθανότητες ανάπτυξης σε διάφορα ευκαι-ριακά παθογόνα Για παράδειγμα ο αριθμός των κυττάρων Vibrio cholerae που απαιτούνται για να προκαλέσουν χολέ-ρα είναι πολύ μικρότερος όταν το προσβαλλόμενο άτομο υποσιτίζεται Επίσης ο αριθμός αυτός είναι πολύ μικρότε-ρος και όταν το V cholerae λαμβάνεται με την τροφή ίσως επειδή η τροφή εξουδετερώνει τα στομαχικά οξέα που υπό φυσιολογικές συνθήκες θα κατέστρεφαν το παθογόνο (f Τμήμα 285)

Σε ορισμένες περιπτώσεις η απουσία συγκεκριμένης ουσίας από τη διατροφή μπορεί να προστατεύσει από κάποια νόσο καθώς το αντίστοιχο παθογόνο στερείται τα απαραίτη-τα θρεπτικά υλικά Καλύτερο τέτοιο παράδειγμα είναι η επί-δραση της σακχαρόζης στην εμφάνιση της οδοντικής τερη-δόνας Όπως είδαμε στο Τμήμα 213 η απουσία σακχαρόζης από τη διατροφή (μαζί με τη σωστή στοματική υγιεινή) μπο-ρεί να εξαφανίσει την τερηδόνα καθώς χωρίς τη σακχαρό-ζη των τροφών τα ιδιαιτέρως τερηδονογόνα Streptococcus mutans και S sobrinus αδυνατούν να συνθέσουν τον κολ-λώδη πολυσακχαρίτη που είναι απαραίτητος για να παρα-μείνουν τα βακτηριακά κύτταρα κολλημένα στις επιφάνει-ες των δοντιών

Φυσικοί και χημικοί αμυντικοί μηχανισμοίΗ δομική ακεραιότητα των ιστικών επιφανειών συνιστά φραγμό στην είσοδο μικροοργανισμών Στο δέρμα και στις βλεννογόνους επιφάνειες τα δυνητικά παθογόνα πρέπει όχι μόνο να προσκολληθούν στην επιφάνεια του ιστού αλλά και να αναπτυχθούν σε αυτή τη θέση πριν μεταφερθούν σε κά-ποια άλλη περιοχή του σώματος Η ακεραιότητα μιας ιστι-κής επιφάνειας συνήθως αρκεί για την προστασία της από ενδεχόμενο μόνιμο αποικισμό από παθογόνα Ωστόσο μια τραυματισμένη ιστική επιφάνεια (πχ ένα γδάρσιμο στο δέρ-μα) αποικίζεται εύκολα και επιτρέπει την εισβολή μικροορ-γανισμών Η αντίσταση στον αποικισμό και στην εισβολή γίνεται αφrsquo ενός με ειδικές ουσίες που παράγει το αμυντικό σύστημα του ξενιστή και αφrsquo ετέρου με διάφορους μηχανι-σμούς ανατομικού χαρακτήρα που παρεμποδίζουν έναν πι-θανό αποικισμό Μια σύνοψη των σημαντικότερων ανατο-μικών μηχανισμών άμυνας του ανθρώπινου οργανισμού πα-ρουσιάζεται στην Εικόνα 2123

Το δέρμα συνιστά αποτελεσματικό εμπόδιο στη διείσδυ-ση μικροοργανισμών Οι σμηγματογόνοι αδένες του δέρμα-τος (Εικόνα 212) εκκρίνουν λιπαρά οξέα και γαλακτικό οξύ τα οποία μειώνουν το pH του δέρματος και αναστέλλουν τον αποικισμό από παθογόνα βακτήρια Όσοι μικροοργανι-σμοί εισπνέονται από τη μύτη ή το στόμα απομακρύνονται με τη δράση των βλεφαριδοφόρων επιθηλιακών κυττάρων των βλεννογόνων επιφανειών του ρινοφάρυγγα και της τρα-χείας Οι βλεφαρίδες ωθούν με τις κινήσεις τους τη βλέννη και τα παγιδευμένα σε αυτήν βακτήρια προς τα άνω μέχρι αυτή να ενσωματωθεί στις εκκρίσεις της στοματικής κοιλό-τητας και είτε να καταπωθεί (οπότε τα βακτήρια πεθαίνουν στο όξινο περιβάλλον του στομάχου) είτε να απομακρυνθεί με την απόχρεμψη Τα δυνητικά παθογόνα που εισέρχονται

Η λυσοζύmicroη στα δάκρυακαι σε άλλες εκκρίσεις διασπάτο κυτταρικό τοίχωmicroα τωνβακτηρίων

Αποmicroάκρυνση σωmicroατιδίων καιmicroικροοργανισmicroών microε την ταχείαδιέλευση αέρα πάνω από τα τριχίδια και τους κροσσούς τουρινοφάρυγγα

Η φυσιολογική χλωρίδαανταγωνίζεται τα παθογόνα

Η βλέννη και τα φαγοκύτταρα στους πνεύmicroονες αποτρέπουν τον αποικισmicroό

Η βλέννη και το κροσσωτό επιθήλιο στην τραχεία παγιδεύουνκαι ωθούν microικροοργανισmicroούςέξω από το σώmicroα

Το δέρmicroα είναι ένας φυσικόςφραγmicroός παράγει λιπαράοξέα microε αντιmicroικροβιακή δράση και η φυσιολογική χλωρίδα του εmicroποδίζει τοναποικισmicroό παθογόνων

Η ταχεία microεταβολή τουpH αναστέλλει τον πολλαπλασιασmicroό microικροβίων

Η περιοδική έκπλυση της ουροποιητικής οδού microε τα ούρα τηνπροφυλάσσει απότον αποικισmicroό

Η φυσιολογική χλωρίδαανταγωνίζεται τα παθογόνα

Η οξύτητα του περιβάλλοντος στο στοmicroάχι (pH 2) αναστέλλει τον πολλαπλασιασmicroό τωνmicroικροβίων

∆ιάφορες πρωτεΐνες του αίmicroατος αναστέλλουν τη microικροβιακή ανάπτυξη

Εικόνα 2123 Φυσικοίχημικοίκαιανατομικοίφραγμοίπροστασίαςέναντιτωνλοιμώξεων

στο στομάχι πρέπει να ανταπεξέλθουν αφrsquo ενός στην οξύτη-τα του στομάχου (που μπορεί να φθάσει και σε pH 2) και αφrsquo ετέρου στον ανταγωνισμό με τη διαρκώς αυξανόμενη μικρο-χλωρίδα του λεπτού (pH 5 περίπου) και του παχέος εντέρου (pH 6-7) Υπενθυμίζεται ότι στο παχύ έντερο ενός φυσιολο-γικού ενήλικα ο αριθμός των βακτηρίων προσεγγίζει το 1010 ανά γραμμάριο εντερικού περιεχομένου (βλ Τμήμα 214) Με όλους αυτούς τους αποτρεπτικούς μηχανισμούς γίνεται σαφές ότι η μόνιμη εγκατάσταση ενός νέου μικροοργανι-σμού είναι ιδιαίτερα δύσκολη

Οι νεφροί και η επιφάνεια των οφθαλμών λούονται συ-νεχώς με εκκρίσεις που περιέχουν λυσοζύμη ένζυμο το οποίο μειώνει δραστικά τους μικροβιακούς πληθυσμούς Βακτηρι-οκτόνες ουσίες υπάρχουν επίσης στα εξωκυτταρικά υγρά όπως στο πλάσμα του αίματος Οι β-λυσίνες επί παραδείγ-ματι είναι πρωτεΐνες του αίματος που έχουν την ιδιότητα να προσδένονται και να ανοίγουν ρήγματα στην κυτταρική μεμ-βράνη των βακτηρίων προκαλώντας εκροή του κυτταρο-πλάσματος άρα και λύση του βακτηριακού κυττάρου

Ιστική εξειδίκευση

Τα περισσότερα παθογόνα πρέπει αρχικά να προσκολληθούν και να αποικίσουν τη θέση που τους προσφέρεται Αν η θέ-ση αυτή δεν είναι συμβατή με τις διατροφικές και περιβαλ-λοντικές ανάγκες τους τότε είναι αδύνατο να πολλαπλασι-αστούν Επομένως αν το Clostridium tetani προσληφθεί με την τροφή δεν θα προκαλέσει τέτανο διότι πεθαίνει στο όξι-νο περιβάλλον του στομάχου Αν όμως εισχωρήσει σε μια βαθειά πληγή ενδέχεται να πολλαπλασιαστεί στις ανοξικές ζώνες που δημιουργούνται με την τοπική νέκρωση του ιστού και να αρχίσει την παραγωγή τετανοτοξίνης (βλ Τμήματα 2110 και 278) Αντίθετα τα εντεροβακτήρια όπως η Sal-monella και η Shigella δεν προκαλούν λοιμώξεις στις πλη-γές αλλά αποικίζουν επιτυχώς τον εντερικό σωλήνα Ορι-σμένες περιπτώσεις ιστικής εξειδίκευσης παρατίθενται στον Πίνακα 216

Ο καταβεβλημένος ξενιστής

Ο όρος καταβεβλημένος ξενιστής αφορά ξενιστές στους οποί-ους έχει αδρανοποιηθεί ένα ή περισσότερα τμήματα του ανο-

σοποιητικού τους συστήματος με συνέπεια να αυξάνονται σημαντικά οι πιθανότητες λοίμωξης

Πολλοί νοσοκομειακοί ασθενείς που πάσχουν από μη λοιμώδες νόσημα (πχ καρκίνο ή καρδιοπάθεια) προσβάλ-λονται σχετικά εύκολα από λοιμώξεις επειδή είναι καταβε-βλημένοι (f Τμήμα 257) Διάφορες συνήθεις νοσοκομει-ακές πράξεις όπως ο καθετηριασμός οι υποδόριες ενέσεις η λήψη εγκεφαλονωτιαίου υγρού οι βιοψίες και οι χειρουρ-γικές επεμβάσεις μπορούν ακούσια να εισαγάγουν μικροορ-γανισμούς στους ασθενείς Το προεγχειρητικό άγχος μπορεί επίσης να μειώσει τις αντιστάσεις του ασθενούς Τα διάφο-ρα αντιφλεγμονώδη φάρμακα που χορηγούνται για τον περι-ορισμό του πόνου και των οιδημάτων μειώνουν επίσης την ανοσιακή άμυνα του ξενιστή (βλ Τμήμα 2113) Στους ασθε-νείς που έχουν δεχθεί κάποιο μόσχευμα χορηγούνται ανοσο-κατασταλτικά φάρμακα τα οποία καταστέλλουν τον μηχα-νισμό απόρριψης του μοσχεύματος αλλά ταυτόχρονα μειώ-νουν την αμυντική ικανότητα του ασθενούς έναντι των λοι-μώξεων

Καταβεβλημένοι ξενιστές υπάρχουν και εκτός νοσο-κομείων Το κάπνισμα η υπέρμετρη κατανάλωση αλκοόλ η ενδοφλέβια λήψη ναρκωτικών ουσιών η έλλειψη ύπνου η ανεπαρκής διατροφή ή η λοίμωξη από κάποιον άλλο πα-ράγοντα αποτελούν συνθήκες που καταβάλλουν την άμυνα του ξενιστή έναντι των λοιμώξεων Επί παραδείγματι η μό-λυνση με τον ιό HIV (ιό της ανθρώπινης ανοσοανεπάρκειας) καθιστά τον ασθενή ευάλωτο σε πληθώρα μικροβιακών λοι-μώξεων κατά κανόνα ακίνδυνων για τα μη προσβεβλημένα άτομα Ο HIV προκαλεί το σύνδρομο της επίκτητης ανοσοα-νεπάρκειας (AIDS) επειδή καταστρέφει έναν τύπο κυττάρων του ανοσοποιητικού συστήματος τα λεμφοκύτταρα Τ-CD4 (f Τμήμα 227) που συμμετέχουν στην ανοσιακή απόκρι-ση του οργανισμού Εξαιτίας αυτής της βλάβης που προκα-λεί ο HIV στον ξενιστή οι ασθενείς με AIDS δεν διαθέτουν επαρκή άμυνα έναντι των λοιμώξεων και συχνά πεθαίνουν από κάποια λοίμωξη (f Τμήματα 256 και 2614)

Τέλος ένας ξενιστής μπορεί να είναι καταβεβλημένος εξαιτίας συγκεκριμένων γενετικών παραγόντων όπως πχ από διάφορες γενετικές ασθένειες που αναστέλλουν τη λει-τουργία ή καταστρέφουν ολόκληρα τμήματα του ανοσοποιη-τικού συστήματος Τα άτομα που υποφέρουν από τέτοιες πα-

2113 ΜΗ ΕΙΔΙΚΗ ΕΓΓΕΝΗΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΣΤΙΣ ΜΟΛΥΝΣΕΙΣ 863

ΠΙΝΑΚΑΣ 216 λοιμώξειςκαιιστικήεξειδίκευση

Νόσος Ιστός που μολύνεται Οργανισμός

αλλαντίαση Τελικήκινητικήπλάκα Clostridium botulinumαυτόματηαποβολή(βοοειδή) πλακούντας Brucella abortusΓονόρροια επιθήλιοτουουρογεννητικού Neisseria gonorrhoeaeδιφθερίτιδα επιθήλιοτουλάρυγγα Corynebacterum diphtheriaeελονοσία αίμα(ερυθροκύτταρα) είδηPlasmodiumπυελονεφρίτιδα μυελόςτωννεφρών είδηProteusΣύνδρομοεπίκτητηςανοσοανεπάρκειας(AIDS) βοηθητικάλεμφοκύτταραΤ Ιόςτηςανθρώπινηςανοσοανεπάρκειας(HIV)Τερηδόνα Στοματικόεπιθήλιο Streptococcus mutans S sobrinus S sanguisS mitisΤέτανος ανασταλτικοίδιάμεσοινευρώνες Clostridium tetani Χολέρα επιθήλιοτουλεπτούεντέρου Vibrio cholerae

864Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

θήσεις συνήθως πεθαίνουν σε νεαρή ηλικία όχι από την ίδια τη γενετική νόσο αλλά από κάποια μικροβιακή λοίμωξη

2113 Έλεγχος εννοιών

Ο αποικισμός ενός ξενιστή από παθογόνα παρεμποδίζεται από μη ειδικούς φραγμούς φυσικής ανατομικής και χημικής φύσεως Η κατάρρευση των μηχανισμών άμυνας οδηγεί σε καταβεβλημένους ξενιστές δηλαδή σε ασθενείς πιο ευάλωτους στις λοιμώξεις

Με ποιον τρόπο μπορούν το κάπνισμα και η δίαιτα να επηρεά-σουν την αντίσταση του ξενιστή σε κάποιο παθογόνο

Πώς θα μπορούσε μια προϋπάρχουσα λοίμωξη να καταβάλει έναν υγιή κατά τα άλλα ξενιστή

2114 Φλεγμονή και πυρετός

Φλεγμονή ονομάζεται η μη ειδική αντίδραση του οργανι-σμού σε διαφόρα επιβλαβή ερεθίσματα όπως είναι οι το-ξίνες και τα παθογόνα Χαρακτηριστικά της φλεγμονώδους αντίδρασης είναι η ερυθρότητα το οίδημα ο πόνος και η υψηλή θερμοκρασία που αναπτύσσεται τοπικά στο σημείο της λοίμωξης Στις ουσίες που παράγουν αυτό το αποτέλε-σμα ανήκει και μια ομάδα πρωτεϊνών που ονομάζονται κυ-τοκίνες (f Τμήμα 2310) ουσίες τις οποίες παράγουν τα λευκά αιμοσφαίρια ή λευκοκύτταρα (f Τμήμα 221) Τα λευκοκύτταρα συνδέονται επίσης με τις εξειδικευμένες αποκρίσεις του οργανισμού σε συγκεκριμένα παθογόνα τις οποίες θα εξετάσουμε στο Κεφάλαιο 22 Σπουδαιότερο απο-τέλεσμα μιας φλεγμονώδους αντίδρασης του οργανισμού εί-ναι ο άμεσος περιορισμός του παθογόνου κάτι που συνήθως επιτυγχάνεται με τον σχηματισμό ενός θρόμβου (δηλαδή ενός πλέγματος από ίνες) στο σημείο της φλεγμονής

Η φλεγμονή είναι ένας από τους σημαντικότερους και πιο διαδεδομένους αμυντικούς μηχανισμούς του ξενιστή έναντι των εισερχόμενων μικροοργανισμών Σε ορισμένες περιπτώσεις όμως η φλεγμονή μπορεί να αυξήσει την πα-θογονικότητα ενός μικροβίου Για παράδειγμα ορισμένοι μι-κροοργανισμοί επάγουν φλεγμονώδεις αντιδράσεις οι οποί-ες επειδή είναι υπερβολικά έντονες προξενούν σημαντικές βλάβες στους ιστούς δημιουργώντας laquoνεκρωμένεςraquo ζώνες πλούσιες σε θρεπτικά υλικά άρα και κατάλληλες για εγκα-τάσταση και πολλαπλασιασμό

Σε ορισμένες περιπτώσεις εκδηλώνεται μια ανεξέλεγκτη διασυστηματική φλεγμονή που ονομάζεται σηπτική κατα-πληξία (σοκ) η οποία οδηγεί σε ακόμη πιο γενικευμένα συ-μπτώματα όπως εντονότατο οίδημα και ανεξέλεγκτο πυρε-τό Η σηπτική καταπληξία είναι μια κατάσταση απειλητική για την ανθρώπινη ζωή που εμφανίζεται όταν οι λοιμώξεις και οι αντίστοιχες φλεγμονώδεις αντιδράσεις δεν περιορίζο-νται σε συγκεκριμένη θέση του σώματος αλλά διασπείρονται σε όλο το σώμα μέσω του κυκλοφορικού ή λεμφικού συστή-ματος (f Τμήμα 221)

Πυρετός

Το σώμα ενός υγιούς ατόμου διατηρεί αξιοθαύμαστα σταθε-ρή τη θερμοκρασία στο εσωτερικό του Σε μια μέση περίοδο 24 ωρών η θερμοκρασία του σώματος αυξομειώνεται σε ένα πολύ στενό εύρος τιμών που δεν υπερβαίνει τον 1ο-15οC Σε κάθε άτομο η μέση θερμοκρασία μπορεί να ποικίλλει ελα-φρά Ως laquoφυσιολογικήraquo θεωρείται μια μέση θερμοκρασία 37οC αλλά σε ορισμένα άτομα η φυσιολογική θερμοκρασία μπορεί να είναι 36οC ή 38οC Η θερμοκρασία του σώματος εξαρτάται πολύ από τη σωματική δραστηριότητα και μπορεί να φτάσει μέχρι και 4οC πάνω από το φυσιολογικό κατά τη διάρκεια έντονης σωματικής καταπόνησης και μέχρι 2οC κά-τω από το φυσιολογικό κατά τη διάρκεια του ύπνου

Πυρετός ονομάζεται η ανώμαλη αύξηση της θερμοκρα-σίας του σώματος Ο πυρετός προκαλείται ενίοτε και από μη λοιμώδη νοσήματα αλλά στις περισσότερες περιπτώσεις ευ-θύνεται κάποια λοίμωξη Το γεγονός ότι πολλές λοιμώξεις προκαλούν πυρετό οφείλεται σε ορισμένα πυρετογόνα προϊ-όντα των παθογόνων μικροοργανισμών Οι καλύτερα μελε-τημένοι πυρετογόνοι παράγοντες είναι οι ενδοτοξίνες των αρνητικών κατά Gram βακτηρίων (βλ Τμήμα 2112) Ωστό-σο υπάρχουν και οργανισμοί που προκαλούν πυρετό χωρίς να παράγουν ενδοτοξίνες Αυτοί οι οργανισμοί θανατώνο-νται από τα λευκοκύτταρα και καθώς συμβαίνει αυτό επά-γουν την απελευθέρωση λευκοκυτταρικών πρωτεϊνών που ονομάζονται ενδογενή πυρετογόνα (f Τμήμα 222) Ενίο-τε ο πυρετός ωφελεί τον ξενιστή Ο χαμηλός πυρετός επιτα-χύνει τις διαδικασίες της φαγοκυττάρωσης και της παραγω-γής αντισωμάτων Ωστόσο ο υψηλός πυρετός πχ 40οC ή και περισσότερο συνήθως λειτουργεί προς όφελος του πα-θογόνου διότι προκαλεί περαιτέρω καταστροφή των ιστών του ξενιστή

Οι πυρετοί των λοιμώξεων κατατάσσονται σε τρεις κα-τηγορίες (1) στον συνεχόμενο ή αδιάλειπτο πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώματος παραμένει αυξημένη καθrsquo όλο το 24ωρο και η διακύμανσή της γύρω από την αυ-ξημένη τιμή δεν υπερβαίνει τον 1οCOslash συνεχόμενος πυρετός εμφανίζεται στον τύφο (f Τμήμα 273) και στον τυφοει-δή πυρετό (f Τμήμα 288)Oslash (2) στον υφέσιμο πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώματος παραμένει αυξημένη καθrsquo όλο το 24ωρο αλλά παρουσιάζει διακυμάνσεις μεγαλύ-τερες του 1οCOslash αυτό το είδος πυρετού χαρακτηρίζει τις πυο-γενείς λοιμώξεις (f Τμήματα 262 και 269) και τη φυμα-τίωση (f Τμήμα 265)Oslash (3) στον διαλείποντα πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία είναι φυσιολογική ορισμένες περι-όδους της ημέρας αλλά κατά διαστήματα αυξάνεται πάνω από το φυσιολογικό Οι περισσότερες λοιμώξεις προκαλούν κάποια μορφή διαλείποντος πυρετού Ο διαλείπων πυρετός εμφανίζεται με πολύ χαρακτηριστικό τρόπο στην ελονοσία (f Τμήμα 275) η οποία οφείλεται σε λοίμωξη από πρω-τόζωο Ο υπόστροφος πυρετός που προκαλούν ορισμένα είδη του γένους Borrelia (f Τμήμα 273) είναι μια μορφή δια-λείποντος πυρετού κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώ-ματος παραμένει φυσιολογική για μεγάλο χρονικό διάστημα

αλλά διακόπτεται από εμπύρετες κρίσεις Ο υπόστροφος πυ-ρετός εμφανίζεται στις περιπτώσεις ατελούς ανάρρωσης από λοίμωξη και εκδηλώνεται περιοδικά κάθε φορά που ο λοιμώ-δης παράγοντας επανεγκαθίσταται

2114 Έλεγχος εννοιών

Η φλεγμονή και ο πυρετός αποτελούν γενικές αντιδράσεις του ορ-γανισμού σε επιβλαβή ερεθίσματα Οι αποκρίσεις του ξενιστή εί-

ναι σχεδιασμένες έτσι ώστε να απομονώνουν ταχύτατα και να κα-ταστρέφουν το παθογόνο αλλά μπορεί να προκαλέσουν περαιτέρω βλάβες στους ιστούς του ξενιστή

Περιγράψτε τα κυριότερα συμπτώματα της φλεγμονής Περιγράψτε τους τρεις τύπους πυρετού

νότητα εισβολής Ποιοι παράγοντες προσδίδουν τέτοιου είδους ικανότητες σε έναν μικροοργανισμό

9 Σε τι διαφέρουν μεταξύ τους οι τοξίνες Α-Β οι κυτταρο-τοξίνες και τα υπεραντιγόνα Δώστε ένα παράδειγμα από κάθε κατηγορία τοξινών Με ποιον τρόπο προκαλεί νόσο κάθε κατηγορία τοξίνης

10 Περιγράψτε τους μηχανισμούς δράσης της τετανοτοξί-νης και της αλλαντοτοξίνης Αναφορικά με τον μηχανι-σμό δράσης τους γιατί είναι τόσο επικίνδυνες οι εν λόγω τοξίνες

11 Περιγράψτε συνοπτικά τον μηχανισμό δράσης της εντε-ροτοξίνης της χολέρας Ποια είναι η κατάλληλη θερα-πεία για την ασθένεια αυτή και γιατί η χορήγηση αντιβι-οτικών δεν έχει κατά κανόνα αποτέλεσμα Περιγράψτε συνοπτικά τον μηχανισμό δράσης της εντεροτοξίνης του σταφυλόκοκκου Ποια είναι η κατάλληλη θεραπεία για την ασθένεια αυτή και γιατί η χορήγηση αντιβιοτικών δεν έχει κατά κανόνα αποτέλεσμα

12 Περιγράψτε τη δομή μιας τυπικής ενδοτοξίνης Με ποιον τρόπο προκαλεί η ενδοτοξίνη πυρετό Ποιοι μικροοργα-νισμοί παράγουν ενδοτοξίνες

13 Με ποιον τρόπο περιορίζουν τις βακτηριακές λοιμώξεις το pH και η θερμοκρασία Σε ποια σημεία πάνω ή μέσα στο σώμα μπορεί να είναι διαφορετικές οι τιμές της θερ-μοκρασίας και του pH από τις αντίστοιχες μέσες σωμα-τικές τιμές Ποιοι οργανισμοί θα μπορούσαν να ωφελού-νται από τις υφιστάμενες διαφορές στη θερμοκρασία και στο pH

14 Σε τι διαφέρουν ο συνεχόμενος ο υφέσιμος και ο διαλεί-πων πυρετός Αναφέρετε τουλάχιστον έναν λοιμώδη πα-ράγοντα για κάθε τύπο πυρετού Ποιος τύπος πυρετού εί-ναι συνηθέστερος στις λοιμώξεις

1 Σε τι διαφέρουν ένα παράσιτο από ένα παθογόνο Σε τι δι-αφέρει η λοίμωξη από τη νόσο

2 Ποια όργανα του ανθρώπινου σώματος αποικίζονται φυ-σιολογικά από μικροοργανισμούς Τι κοινό έχουν αυτά τα όργανα μεταξύ τους Ποια όργανα είναι εντελώς ελεύ-θερα από μικροοργανισμούς Τι κοινό έχουν αυτά τα όρ-γανα μεταξύ τους

3 Σε τι διαφέρουν οι μόνιμοι από τους περιστασιακούς πλη-θυσμούς μικροοργανισμών που αναπτύσσονται σε κά-ποια θέση του σώματος

4 Γιατί είναι καθοριστική η συμμετοχή των ειδών του γέ-νους Streptococcus στον σχηματισμό της τερηδόνας Γι-ατί είναι τα είδη αυτά ικανότερα στη δημιουργία τερηδό-νας από άλλους οργανισμούς

5 Με ποιον τρόπο επηρεάζει το pH τους οργανισμούς που αναπτύσσονται στα επιμέρους τμήματα του γαστρεντερι-κού σωλήνα Με ποιον τρόπο επηρεάζει η συγκέντρωση οξυγόνου τη σύσταση της μικροβιακής χλωρίδας στα δι-άφορα επιμέρους τμήματα του γαστρεντερικού σωλήνα

6 Περιγράψτε τη σχέση μεταξύ Lactobacillus acidophilus και γλυκογόνου στον κολπικό σωλήνα Γιατί είναι διαφο-ρετική η φυσιολογική χλωρίδα στον κόλπο μιας ενήλικης γυναίκας σε σχέση με εκείνην μιας πολύ νέας

7 Υποδείξτε σε τι διαφέρουν μεταξύ τους ο γλυκοκάλυκας η κάψα και η βλεννοστιβάδα Με ποιον τρόπο συνει-σφέρουν οι προαναφερθείσες δομές στη διαδικασία προ-σκόλλησης των βακτηρίων

8 Δώστε ένα παράδειγμα μικροοργανισμού του οποίου η παθογονικότητα οφείλεται στην ικανότητα παραγωγής τοξίνης Προσδιορίστε τη συγκεκριμένη τοξίνη και τον τρόπο δράσης της Δώστε ένα παράδειγμα μικροοργανι-σμού του οποίου η παθογονικότητα οφείλεται στην ικα-

Ερωτήσεις επανάληψης

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΕΠΑΝΑΛΗψΗΣ 865

866Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

θανές εξελικτικές πιέσεις που να προκαλούν αύξηση της μολυσματικότητας και της παθογονικότητας του Clos-tridium tetani Θα προσέδιδε επιλεκτικά πλεονεκτήματα σε αυτούς τους οργανισμούς μια ενδεχόμενη αύξηση της μολυσματικότητας Στον συλλογισμό σας βεβαιωθείτε ότι έχετε λάβει υπrsquo όψιν σας και το φυσικό ενδιαίτημα κάθε οργανισμού

9 Το ένζυμο πήξης του αίματος (coagulase) είναι ένας πα-ράγοντας μολυσματικότητας του Staphylococcus aure-us ο οποίος προκαλεί τον σχηματισμό θρόμβων στη θέ-ση ανάπτυξης του S aureus Η στρεπτοκινάση είναι ένας παράγοντας μολυσματικότητας του Staphylococcus pyo-genes που διασπά τους θρόμβους στη θέση ανάπτυξης του S pyogenes Υπάρχει κάποιος συνδυασμός αυτών των δύο αλληλοαναιρούμενων στρατηγικών που να αυ-ξάνει την παθογονικότητα

10 Τα είδη του γένους Salmonella παράγουν τουλάχιστον 10 διαφορετικά γονιδιακά προϊόντα τα οποία δρουν ως πα-ράγοντες μολυσματικότητας και αυξάνουν τη μολυσματι-κή δράση του παθογόνου Το Streptococcus pneumoniae ένα παθογόνο με κατά τεκμήριο μεγαλύτερη μολυσματι-κότητα (βλ Εικόνα 2115) χρησιμοποιεί μόνο έναν πα-ράγοντα μολυσματικότητας Ανατρέξτε στους κρίσιμους παράγοντες μολυσματικότητας για καθέναν από αυτούς τους δύο οργανισμούς και εξηγήστε γιατί είναι τόσο ση-μαντικός και αποτελεσματικός ένας συγκεκριμένος πα-ράγοντας του S pneumoniae Γιατί δεν χρησιμοποιούν όλα τα παθογόνα του ανθρώπου στρατηγικές μολυσματι-κότητας παρόμοιες με εκείνη του S pneumoniae

11 Τα εμβόλια κατά των εξωτοξινών πχ της τοξίνης της διφθερίτιδας και της τετανοτοξίνης χρησιμεύουν στην πρόληψη εκδήλωσης των αντίστοιχων νόσων (f Τμή-μα 2211) Γιατί δεν παρασκευάζονται εμβόλια και κατά των ενδοτοξινών

12 Αν και είναι σχετικά εύκολο να απομονωθούν μεταλλάγ-ματα μικροοργανισμών με ικανότητα παραγωγής ενδοτο-ξινών η απομόνωση μεταλλαγμάτων που δεν έχουν αυ-τή την ικανότητα είναι πολύ δυσκολότερη Με βάση όσα ξέρετε για τη δομή και τη λειτουργία αυτών των τοξινών εξηγήστε γιατί συμβαίνει αυτό

13 Τα εγκαύματα είναι από τις δυσκολότερες πληγές σε ότι αφορά τη θεραπεία τους καθώς μολύνονται εύκολα από ευκαιριακά συνήθως παθογόνα Εξηγήστε γιατί συμ-βαίνει αυτό με βάση τις γνώσεις σας για τους φυσικούς ανατομικούς και χημικούς μηχανισμούς που διαθέτει ο οργανισμός για την πρόληψη των λοιμώξεων

14 Πρέπει ο πυρετός να αντιμετωπίζεται θεραπευτικά σε κάθε περίπτωση Στην απάντησή σας λάβετε υπrsquo όψιν τη σημασία που έχουν οι φλεγμονώδεις αποκρίσεις του ξε-νιστή στον περιορισμό των λοιμώξεων

1 Με ποιον τρόπο αναστέλλει η βλέννη τον πολλαπλασι-ασμό των περισσότερων μικροοργανισμών Περιγράψ-τε πειράματα τα οποία καταδεικνύουν την προστατευτι-κή επίδραση της βλέννης έναντι του βακτηριακού αποι-κισμού

2 Οι βλεννογόνοι υμένες αποτελούν αποτελεσματικό φραγ-μό κατά του αποικισμού και της ανάπτυξης μικροοργανι-σμών Ωστόσο οι βλεννογόνοι του λάρυγγα και του φά-ρυγγα αποικίζονται από ποικίλους μικροοργανισμούς που μερικοί προκαλούν ενίοτε νόσο Εξηγήστε πώς μπο-ρεί υπό συγκεκριμένες συνθήκες να μετατραπεί σε παθο-γόνο ένας μικροοργανισμός που φυσιολογικά δεν είναι παθογόνος Περιγράψτε τουλάχιστον ένα σύνολο συνθη-κών που δυνητικά ευνοεί την παθογονικότητα

3 Ποια στάδια περιλαμβάνει ο σχηματισμός της οδοντικής πλάκας Περιγράψτε και αναλύστε τα πειράματα που κα-ταδεικνύουν ότι οδοντική πλάκα μπορεί να σχηματιστεί και σε απομιμήσεις οδοντικών επιφανειών και σχεδιάστε άλλα πειράματα σχετικά με τη χρήση βιολογικών μεθό-δων καταπολέμησης της πλάκας

4 Συμβάλλει η χρήση ενός αντιμικροβιακού σκευάσματος (οδοντόπαστα) στην πρόληψη της τερηδόνας Ποια εί-ναι τα πλεονεκτήματα ή τα μειονεκτήματα μιας τέτοιας στρατηγικής για την πρόληψη της τερηδόνας Πώς μπο-ρείτε να ελέγξετε εργαστηριακά την αποτελεσματικότη-τα αυτής της στρατηγικής

5 Η λήψη αντιβιοτικών μπορεί να μειώσει σημαντικά τον αριθμό των μικροοργανισμών της γαστρεντερικής οδού Ποια συμπτώματα σε επίπεδο φυσιολογίας μπορεί να προκαλέσει στον ξενιστή η μείωση της φυσιολογικής χλωρίδας Οι μακροχρόνιες θεραπείες με αντιβιοτικά συ-χνά συνοδεύονται από λοιμώξεις ευκαιριακών παθογό-νων πολλά από τα οποία είναι τα ίδια με αυτά που προ-καλούν ευκαιριακές λοιμώξεις σε άτομα με AIDS (f Τμήμα 2614) Ποια παθογόνα μπορεί να είναι αυτά Γι-ατί είναι ευάλωτα στα συγκεκριμένα παθογόνα όσα άτο-μα έχουν ακολουθήσει αντιβιοτική θεραπεία

6 Περιγράψτε σε τι διαφέρουν τα παθογόνα από τα μη πα-θογόνα στελέχη της Escherichia coli Συμπεριλάβετε στην επιχειρηματολογία σας δομικές και οικολογικές συ-νιστώσες

7 Αναφέρετε τρεις τουλάχιστον ξενιστικούς παράγοντες οι οποίοι περιορίζουν ή ευνοούν τον αποικισμό και την ανάπτυξη μικροοργανισμών σε δεδομένη θέση Συμπερι-λάβετε κάθε έναν από αυτούς τους παράγοντες σε in vi-tro πειράματα για τον έλεγχο της ισχύος των υποθέσεών σας

8 Προσδιορίστε πιθανές εξελικτικές πιέσεις που προκα-λούν αύξηση της μολυσματικότητας και της παθογονικό-τητας του Streptococcus pneumoniae Προσδιορίστε πι-

Ερωτήσεις εφαρμογής

Page 6: Ο Streptococcus mutans 21 - WordPress.com...838 Kεφάλαιο 21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ μικροοργανισμοί στα όργανα,

840Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

της ζωής (όταν δεν έχουν ακόμη βγει τα πρώτα δόντια) είναι συνήθως διάφορα αερανεκτικά αναερόβια όπως οι στρεπτό-κοκκοι και οι γαλακτοβάκιλλοι αλλά σε μικρούς αριθμούς υπάρχουν και αρκετά άλλα βακτήρια μεταξύ των οποίων και ορισμένα αερόβια Με την εμφάνιση των δοντιών παρα-τηρείται σημαντική διαφοροποίηση στην ισορροπία της μι-κροχλωρίδας η οποία εμπλουτίζεται με είδη ανερόβιων βα-κτηρίων προσαρμοσμένων να αναπτύσσονται στις οδοντικές επιφάνειες και τις αύλακες των ούλων

Ο βακτηριακός αποικισμός των οδοντικών επιφανειών οφείλεται στην προσκόλληση μεμονωμένων βακτηριακών κυττάρων τα οποία κατόπιν πολλαπλασιάζονται και σχη-ματίζουν μικροαποικίες Αμέσως μόλις καθαριστεί μια οδο-ντική επιφάνεια αρχίζει να σχηματίζεται ένα λεπτό οργανι-κό υμένιο πάχους μερικών μικρομέτρων λόγω της προσκόλ-λησης όξινων γλυκοπρωτεϊνών του σάλιου Αυτό το υμένιο αποτελεί ένα ευσταθές υπόστρωμα προσκόλλησης για τον αποικισμό και πολλαπλασιασμό βακτηριακών μικροαποικι-ών (Εικόνα 214) Ο αποικισμός του γλυκοπρωτεϊνικού υμε-νίου αποτελεί μια ιδιαίτερα εξειδικευμένη διαδικασία στην οποία συμμετέχουν λίγα μόνο είδη του γένους Streptococcus (κυρίως τα είδη S sanguis S sobrinus S mutans και S mi-tis) Ο ταχύς πολλαπλασιασμός αυτών των οργανισμών οδη-γεί στον σχηματισμό μιας παχιάς βακτηριακής στιβάδας που ονομάζεται οδοντική πλάκα (Εικόνες 215 και 216) Αν η πλάκα συνεχίσει να σχηματίζεται τότε αρχίζουν να ανα-πτύσσονται είδη του νηματοειδούς Fusobacterium Τα νημα-τοειδή βακτήρια ενσωματώνονται στο πλέγμα που σχηματί-ζουν οι στρεπτόκοκκοι και αρχίζουν να επεκτείνονται κάθετα

προς την οδοντική επιφάνεια διαμορφώνοντας μια διαρκώς παχύτερη βακτηριακή στιβάδα Σε συνδυασμό με τα νημα-τοειδή και τους στρεπτοκόκκους κάνουν επίσης την εμφάνι-σή τους θετικά κατά Gram ραβδόμορφα βακτήρια αρνητικοί κατά Gram κόκκοι αλλά και σπειροχαίτες πχ διάφορα είδη του γένους Borellia (fΤμήμα 1233) Σε πλάκες ιδιαίτερα αυξημένου πάχους είναι δυνατόν να υπερισχύουν διάφορα νηματοειδή αναερόβια είδη του γένους Actinomyces

Ίσως προκαλεί έκπληξη η αναερόβια φύση της στομα-τικής χλωρίδας αφού στο στόμα υπάρχει άφθονο διαθέσιμο οξυγόνο Η ανάπτυξη ανοξίας μάλλον οφείλεται στη δράση προαιρετικά αερόβιων βακτηρίων που αναπτύσσονται στην επιφάνεια του δοντιού καταναλώνοντας οργανικές ύλες Η διόγκωση της πλάκας δημιουργεί ένα πυκνό στρώμα που μειώνει τη διαθεσιμότητα οξυγόνου στην οδοντική επιφά-νεια σχηματίζοντας τελικά ένα ανοξικό μικροπεριβάλλον Έτσι οι μικροβιακοί πληθυσμοί της οδοντικής πλάκας ζουν σε ένα μικροπεριβάλλον που δημιουργούν και συντηρούν οι ίδιοι παρά τις μεγάλες διακυμάνσεις στο μακροπεριβάλλον της στοματικής κοιλότητας

Τερηδόνα

Καθώς συσσωρεύεται η οδοντική πλάκα και αρχίζουν να σχηματίζονται όξινα προϊόντα αρχίζει να εμφανίζεται και η τερηδόνα δηλαδή η αποσύνθεση των δοντιών Δηλαδή η αποσύνθεση των δοντιών είναι μια λοίμωξη που οφείλε-ται σε μικροοργανισμούς Όσες λείες επιφάνειες των δοντι-ών είναι εκτεθειμένες στην καθαρτήρια δράση της γλώσ-σας των παρειών του σάλιου της οδοντόβουρτσας ή της μασητικής απόξεσης είναι σχετικά ανθεκτικές στην τερη-δόνα Αντίθετα όσες οδοντικές επιφάνειες δεν υπόκεινται στην ευεργετική δράση των παραπάνω μηχανισμών όπως είναι οι περιοχές των μεσοδόντιων διαστημάτων ή κοντά στις αύλακες των ούλων όπου παγιδεύονται κατάλοιπα τρο-φών αποτελούν τις συνήθεις θέσεις εμφάνισης της τερηδό-νας Έτσι εξηγείται και η υψηλή ανθεκτικότητα των σκύλων στην τερηδόνα αφού το σχήμα των δοντιών τους αποτρέ-πει τη συγκράτηση τροφικών υπολειμμάτων Ένα διαιτολό-γιο πλούσιο σε σάκχαρα είναι ιδιαίτερα τερηδονογόνο διό-τι τα βακτήρια του γαλακτικού οξέος μετατρέπουν με ζύμω-ση τα σάκχαρα σε γαλακτικό οξύ το οποίο προκαλεί απα-σβέστωση της αδαμαντίνης (βλ Εικόνα 213) Μόλις αρχί-σει η αποικοδόμηση του σκληρού ιστού δηλαδή του στρώ-ματος της αδαμαντίνης αρχίζει και η πρωτεόλυσή του από διάφορα πρωτεολυτικά ένζυμα βακτηριακής προέλευσης Καθώς συνεχίζεται η αποικοδόμηση ολοένα και περισσό-τεροι μικροοργανισμοί διεισδύουν βαθύτερα στο στρώμα της αδαμαντίνηςOslash ωστόσο τα μεταγενέστερα στάδια αυτής της διαδικασίας μπορεί να εξελίσσονται πολύ αργά και είναι συνήθως ιδιαίτερα περίπλοκα Μεγάλη σημασία στην έκτα-ση της τερηδόνας έχει επίσης η δομή του ασβεστοποιημένου ιστού Η ενσωμάτωση φθορίου στο πλέγμα των κρυστάλλων φωσφορικού ασβεστίου καθιστά ανθεκτικότερο το πλέγμα στην απασβεστωτική δράση του γαλακτικού οξέος Η χρήση

Αδαmicroαντίνη

Οδοντίνη

Αύλακατων ούλων

Ούλο

Πολφός

Φατνιακό οστό

Περιοδοντικήmicroεmicroβράνη

Μυελόςτων οστών

Μύλη

Ρίζα

Εικόνα 213 εγκάρσιατομήδοντιούκαιτωνγύρωιστώνπουτοσυγκρα-τούνστοούλο

φθοριούχων ενώσεων στο πόσιμο νερό και στα σκευάσμα-τα οδοντικής φροντίδας λοιπόν αποσκοπεί στην προστασία από την οδοντική αποσύνθεση

Οι δύο οργανισμοί που κατά κύριο λόγο ενοχοποιούνται για την τερηδόνα είναι ο Streptococcus sobrinus και ο Strep-tococcus mutansOslash και οι δύο παράγουν γαλακτικό οξύ Ο S sobrinus έχει την ικανότητα να αποικίζει λείες οδοντικές επιφάνειες χάρη στην ιδιαίτερη συγγένειά του με τις γλυ-κοπρωτεΐνες του σάλιου (Εικόνα 216) και είναι μάλλον ο οργανισμός που εν πολλοίς συμβάλλει στην αποικοδόμηση των λείων επιφανειών Ο S mutans απαντά κυρίως στις αύ-λακες των ούλων και στις μικρές σχισμές των μεσοδόντιων διαστημάτωνOslash η ικανότητά του να προσκολλάται στις οδο-ντικές επιφάνειες οφείλεται στο γεγονός ότι παράγει μια πο-λυσακχαριτική δεξτράνη με ιδιαίτερα υψηλή ικανότητα προ-σκόλλησης (Εικόνα 217) Ο S mutans παράγει αυτή τη δεξ-

τράνη μόνο παρουσία σακχαρόζης (σουκρόζης) με τη βοή-θεια του ενζύμου δεξτρανοσακχαράση

Δεξτρανοσακχαράση

nΣακχαρόζη ⎯⎯⎯⎯⎯⎯rarr Δεξτράνη (nΓλυκόζη) + nΦρουκτόζη

Η σακχαρόζη δηλ η κοινή επιτραπέζια ζάχαρη που αποτελεί αναπόσπαστο τμήμα του διαιτολογίου των περισ-σότερων ανθρώπων στις ανεπτυγμένες χώρες είναι ιδιαίτε-ρα τερηδονογόνος ακριβώς επειδή συνιστά υπόστρωμα για τη δράση της δεξτρανοσακχαράσης

Η ευαισθησία στην τερηδόνα ποικίλλει σημαντικά από άτομο σε άτομο και επηρεάζεται από κληρονομικά χαρακτη-ριστικά καθώς και από το διατροφικό πρότυπο και άλλους εξωτερικούς παράγοντες Μελέτες σχετικά με την κατανο-μή των στοματικών στρεπτοκόκκων αποδεικνύουν την άμε-ση συσχέτιση που υφίσταται ανάμεσα στην έκταση της οδο-ντικής πλάκας και στην παρουσία του S mutans και σε μι-κρότερο βαθμό του S sobrinus Στις ΗΠΑ και στη Δυτική Ευρώπη για παράδειγμα το 80-90 του πληθυσμού έχουν αποικίες S mutans στα δόντια τους και η τερηδόνα έχει απο-κτήσει στις κοινωνίες αυτές χαρακτήρα πανδημίας Αντίθε-τα τα παιδιά στην Τανζανία όχι μόνο δεν έχουν τερηδόνα (πιθανότατα επειδή το διαιτολόγιό τους δεν περιέχει σχεδόν καθόλου σακχαρόζη) αλλά απουσιάζει εντελώς και το S mutans από την οδοντική πλάκα τους

Οι μικροοργανισμοί του στόματος είναι δυνατόν να προκαλέσουν και άλλου είδους λοιμώξεις Οι περιοχές κα-

(α)

(β)

T L

ieT

Lie

Εικόνα 214 μικροαποικίεςβακτηρίωνοιοποίεςαναπτύχθηκανσεπρό-πλασμαοδοντικήςεπιφάνειαςπουτοποθετήθηκεστοστόμαανθρώπουγιαέξιώρες(β)μεγέθυνσητουπαρασκευάσματοςπουφαίνεταιστο(α)πα-ρατηρήστετηνποικίλημορφολογίατωνπαρόντωνοργανισμώνκαιτηβλεν-νοστιβάδα(βέλη)ηοποίατουςσυγκρατείόλουςμαζί

213 ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΚΗ χΛΩΡΙΔΑ ΤΗΣ ΣΤΟΜΑΤΙΚΗΣ ΚΟΙΛΟΤΗΤΑΣ 841

Ηmicroέρα 1 1436 mm2

Ηmicroέρα 10 22522 mm2

Εικόνα 215 κατανομήτηςοδοντικήςπλάκας(κόκκινοχρώμα)όπωςαποκαλύπτεταιαπότηχρήσηειδικήςχρωστικήςσεδόντιαπουβουρτσίζο-νται(πάνω)καισεδόντιαπουδενβουρτσίζονται(κάτω)οιαριθμοί(σεmm2)υποδεικνύουντησυνολικήεπιφάνειαπουκαλύπτειηοδοντικήπλάκαπροσέξτεότιοιπεριοχέςστιςοποίεςαναπτύσσεταιηπλάκαβρίσκονταικατάπροτίμησηκοντάστηγραμμήτωνούλωνμεπρώτεςτιςπεριοχέςπουβρί-σκονταιακριβώςδίπλαστουςβλεννογόνουςυμένεςτωνούλων

842Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

τά μήκος των περιοδοντικών μεμβρανών ή κάτω ακριβώς από τις αύλακες των ούλων (περιοδοντικές θήκες) (Εικόνα 213) μπορεί να μολυνθούν από μεγάλη ποικιλία μικροορ-γανισμών και να προκληθεί φλεγμονή (ουλίτιδα) αλλά και σοβαρότερες ιστικές και οστεολυτικές ασθένειες του περιο-δοντίου Μερικά από τα γένη βακτηρίων που ευθύνονται για τις καταστάσεις αυτές είναι το ατρακτοειδές αναερόβιο Cap-nocytophaga και το αερόβιο Rothia

213 Έλεγχος εννοιών

Πάνω στις οδοντικές επιφάνειες είναι δυνατόν να αναπτυχθούν βα-κτήρια και να σχηματίσουν μια παχιά στιβάδα που ονομάζεται πλά-

κα Οι μικροοργανισμοί της οδοντικής πλάκας παράγουν ουσίες προσκόλλησης που ευνοούν τον περαιτέρω αποικισμό της Στην πλάκα οι μικροοργανισμοί παράγουν οξέα που τραυματίζουν την οδοντική επιφάνεια και προκαλούν την εμφάνιση τερηδόνας Τόσο στην εμφάνιση της τερηδόνας όσο και στις διάφορες ασθένειες του περιοδοντίου συμμετέχουν αρκετά είδη μικροοργανισμών

Με ποιον τρόπο εγκαθίστανται αναερόβιοι μικροοργανισμοί στο στόμα

Η τερηδόνα είναι λοίμωξη Στην απάντησή σας δώστε τουλά-χιστον μία αιτιολογία

214 Φυσιολογική χλωρίδα του

γαστρεντερικού σωλήνα

Η γενική ανατομία του γαστρεντερικού σωλήνα παρουσιά-ζεται στην Εικόνα 218 Ο γαστρεντερικός σωλήνας του αν-θρώπου ο τόπος όπου γίνεται η πέψη της τροφής αποτελεί-ται από τον στόμαχο το λεπτό έντερο και το παχύ έντερο Επειδή το pH των στομαχικών υγρών είναι πολύ χαμηλό πε-ρίπου 2 μπορούμε να θεωρήσουμε τον στόμαχο ως έναν χη-μικό φραγμό που εμποδίζει τα βακτήρια να εισέλθουν στον γαστρεντερικό σωλήνα Ο αριθμός των βακτηρίων στα πε-ριεχόμενα του στομάχου είναι γενικά πολύ χαμηλός επομέ-νως ο ανθρώπινος στόμαχος στερείται ουσιαστικά μικροβι-ακής χλωρίδας Υπάρχουν ωστόσο οργανισμοί όπως το He-licobacter pylori που μπορούν να αποικίσουν τα τοιχώμα-τα του στομάχου και να οδηγήσουν στην εμφάνιση έλκους (f Τμήμα 2610)

Ο εντερικός σωλήνας

Ο εντερικός σωλήνας αποτελείται από το λεπτό έντερο και το παχύ έντερο καθένα από τα οποία υποδιαιρείται περαιτέρω σε επιμέρους τμήματα

(α) (β)

C L

ai M

A L

istg

arte

n a

nd B

Ros

an

C L

ai M

A L

istg

arte

n a

nd B

Ros

an

Εικόνα 216 λεπτέςτομέςοδοντικήςπλάκαςόπωςφαίνονταιστοηλε-κτρονιακόμικροσκόπιοΣτηνκάτωπλευράκάθεφωτογραφίαςβρίσκεταιηβά-σητηςπλάκαςκαιστηνάνωτοτμήματηςπλάκαςπουείναιεκτεθειμένοστηστοματικήκοιλότητα(α)μικρήμεγέθυνσηοιοργανισμοίανήκουνκυρίωςσεδιάφοραείδηστρεπτοκόκκουΤακύτταρατουείδουςStreptococcus sobrinusέχουνιχνηθετηθείμεειδικέςμικροτεχνικέςαντισωμάτωνκαιεμφανίζονταιπιοσκουρόχρωμασεσχέσημεάλλακύτταρασχηματίζονταςδύοδιακριτέςαλυσίδες(βέλη)Τοσυνολικόπάχοςτηςπλάκαςστιςσυγκεκριμένεςτομέςείναι50μm(β)υψηλήμεγέθυνσηστηνοποίαφαίνεταιτοσκούροστρώματωνκυττάρωντουS sobrinus(βέλος)παρατηρήστετονεκτεταμένογλυκο-κάλυκαπουπεριβάλλειτακύτταρατουS sobrinus(βλΤμήμα216)

I L

She

chm

eist

er a

nd J

Boz

zola

Κύτταρα

Εικόνα 217 ΤερηδονογόναβακτήριαS sobrinusόπωςφαίνονταισεηλεκτρονιακόμικροσκόπιοσάρωσηςηιδιαίτερακολλώδηςδεξτράνηδιατη-ρείσυνδεδεμένατακύτταραταοποίασχηματίζουννημάτιακάθεκύτταροέχειδιάμετρο1μmπερίπου

Το λεπτό έντερο αποτελείται από δύο τμήματα το δωδε-καδάκτυλο και τον ειλεό που ενώνονται μεταξύ τους με τη νήστιδα Το δωδεκαδάκτυλο είναι το πρώτο τμήμα του εντέ-ρου μετά τον στόμαχο και το περιεχόμενό του είναι σχετι-κά όξινο με αποτέλεσμα να μοιάζει με τον στόμαχο σε ότι αφορά την απουσία μικροβιακής χλωρίδας Οδεύοντας από το δωδεκαδάκτυλο στον ειλεό το pH γίνεται σταδιακά λιγό-τερο όξινο και ο αριθμός των μικροβίων αυξάνεται Στον κα-τώτερο ειλεό βακτήρια απαντούν στον αυλό της εντερικής κοιλότητας αναμειγμένα με το πεπτικό υλικό και φθάνουν τα 105-107 κύτταρα ανά γραμμάριο υλικού

Ο ειλεός εκκενώνεται στο τυφλό την πρώτη μοίρα του παχέος εντέρου ενώ το υπόλοιπο τμήμα του παχέος εντέ-ρου συνιστά το κόλον Στο κόλον τα βακτήρια φθάνουν σε τεράστιους αριθμούς καθιστώντας το ουσιαστικά ένα εξειδικευμένο όργανο ζύμωσης Πολλά βακτήρια ζουν μέ-σα στον αυλό χρησιμοποιώντας μάλλον ως θρεπτικές ου-σίες κάποια από τα προϊόντα της πέψης των τροφών (Πίνα-κας 211) Μεταξύ αυτών υπάρχουν και προαιρετικώς αερό-βιοι οργανισμοί όπως η Escherichia coli αλλά σε μικρότε-ρους αριθμούς απrsquo ότι άλλα βακτήρια Γενικά ο συνολικός αριθμός των προαιρετικά αερόβιων μικροοργανισμών είναι μικρότερος του 107 ανά γραμμάριο εντερικού περιεχομένου Η δραστηριότητα των προαιρετικά αερόβιων καταναλώνει

τις όποιες διαθέσιμες ποσότητες οξυγόνου καθιστώντας το περιβάλλον του παχέος εντέρου αυστηρά αναερόβιο άρα και ευνοϊκό για την απρόσκοπτη ανάπτυξη μόνο υποχρεω-τικά αναερόβιων οργανισμών Πολλά από αυτά τα αναερό-βια είναι αρνητικά κατά Gram ραβδόμορφα βακτήρια επι-μήκη μικρού πάχους και με λεπτά άκρα (γιrsquo αυτό και ονο-μάζονται ατρακτοειδή) τα οποία προσκολλώνται με το ένα τους άκρο στις μικροσκοπικές αύλακες του εντερικού τοιχώ-ματος (Εικόνα 219) Στα υποχρεωτικώς αναερόβια ανήκουν επίσης διάφορα είδη Clostridium και Bacteroides Ο συνο-λικός αριθμός των υποχρεωτικά αναερόβιων είναι τεράστι-ος Δεν είναι σπάνια μεγέθη που φθάνουν τα 1010-1011 κύτ-ταρα ανά γραμμάριο εντερικού περιεχομένου ενώ τα διάφο-ρα είδη του γένους Bacteroides αποτελούν την πλειονότητα των υποχρεωτικά αναερόβιων του εντέρου Επιπλέον σχε-δόν πάντοτε εμφανίζεται σε σημαντικούς αριθμούς και το Enterococcus faecalis

Η σύσταση της εντερικής χλωρίδας στον άνθρωπο μπο-ρεί να εμφανίζει σημαντική ποιοτική διαφοροποίηση ανάλο-γα με το πρότυπο διατροφής Όσοι καταναλώνουν μεγάλες ποσότητες κρέατος εμφανίζουν σε σύγκριση με τους χορτο-φάγους υψηλότερες συγκεντρώσεις ειδών του γένους Bac-teroides και χαμηλότερες συγκεντρώσεις οξυγαλακτικών βακτηρίων ή κολοβακτηρίων Μια σύνοψη των μικροοργα-

Κύριες φυσιολογικές λειτουργίες

Έκκριση οξέος (HCI)Πέψη microακροmicroορίωνpH 2

Συνέχιση της πέψηςΑπορρόφηση microονοσακχαριτώναmicroινοξέων λιπαρών οξέων νερούpH 4ndash5

Απορρόφηση χολικών οξέωνβιταmicroίνης B12pH 7

Λεπτόέντερο

Παχύέντερο

Όργανο

Στόmicroαχος

∆ωδεκαδάκτυλο

Νήστιδα

Ειλεός

Κόλον

Οισοφάγος

Κυριότερα βακτήρια

ΕντερόκοκκοιΓαλακτοβάκιλλοι

ΕντεροβακτήριαEnterococcus faecalisBacteroidesBifidobacteriumEubacteriumPeptococcusPeptostreptococcusRuminococcusClostridiaLactobacilli

Πρωκτός

StreptococcusStaphylococcus

Εικόνα 218 ογαστρεντερικόςσωλήναςτουανθρώπουμετιςδιάφορεςλειτουργίεςτουκαιτηνκατανομήτωνμηπαθογόνωνμικροοργανισμώνπουσυ-νήθωςαπαντούνσεφυσιολογικά(υγιή)άτομα

214 ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΚΗ χΛΩΡΙΔΑ ΤΟΥ ΓΑΣΤΡΕΝΤΕΡΙΚΟΥ ΣΩΛΗΝΑ 843

844Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

νισμών που διαβιούν στον γαστρεντερικό σωλήνα υπάρχει στην Εικόνα 218

Η εντερική χλωρίδα ασκεί σημαντική επίδραση στις λει-τουργίες του ξενιστή καθώς διεκπεραιώνει μεγάλη ποικιλία μεταβολικών αντιδράσεων (Πίνακας 212) Σε αυτές ανήκει και η παραγωγή των βιταμινών Β12 και Κ Οι συγκεκριμένες ζωτικής σημασίας βιταμίνες δεν παράγονται από τον ίδιο τον ανθρώπινο οργανισμό αλλά απορροφώνται μέσω του εντέ-ρου όπου παράγονται από την τοπική μικροβιακή χλωρίδα Επίσης διάφορα στεροειδή που παράγονται από το ήπαρ και εκκρίνονται (υπό τη μορφή χολικών αλάτων) μέσω της χολη-δόχου κύστης στο λεπτό έντερο υφίστανται μεταβολές από τη μικροβιακή χλωρίδα του εντέρου Οι τροποποιημένες αυ-τές στεροειδείς ενώσεις απορροφώνται κατόπιν από το έντε-ρο Άλλα προϊόντα της δράσης των ζυμωτικών και των μεθα-νιογόνων μικροοργανισμών είναι τα εντερικά αέρια και διά-φορες οσμηρές ουσίες που παρατίθενται στον Πίνακα 212 Ο ακριβής τύπος και η ποσότητα όλων αυτών των προϊόντων του μεταβολισμού επηρεάζονται από τη σύσταση της εντερι-κής χλωρίδας και τη διατροφή

Κατά τη διέλευση της τροφής από τον γαστρεντερικό σωλήνα το εντερικό επιθήλιο απορροφά συνεχώς το νερό που υπάρχει στα πεπτόμενα υλικά με αποτέλεσμα αυτά να συμπυκνώνονται όλο και περισσότερο για να μετατραπούν τέλος σε κόπρανα Το ένα τρίτο περίπου του βάρους της ύλης των κοπράνων αποτελείται από βακτήρια Οι οργανισμοί που ζουν στον αυλό του παχέος εντέρου μετατοπίζονται δι-αρκώς από τη ροή της ύλης μέσα στο έντερο επομένως όσα βακτήρια χάνονται θα πρέπει να αντικατασταθούν από νέα

Έτσι το παχύ έντερο μοιάζει με έναν χημειοστάτη (f Τμήμα 67) Στον άνθρωπο ο χρόνος που απαιτείται για την πλήρη διέλευση της ύλης από τον γαστρεντερικό σωλήνα εί-ναι περίπου 24 ώρες ενώ ο ρυθμός ανάπτυξης βακτηρίων στον αυλό είναι μία με δύο διαιρέσεις την ημέρα

Η λήψη αντιβιοτικών από το στόμα αναστέλλει την ανάπτυξη όχι μόνο των παθογόνων μικροοργανισμών αλλά και της φυσιολογικής χλωρίδας Έτσι η συνεχής ροή των περιεχομένων του εντέρου οδηγεί προοδευτικά σε απώλεια των βακτηρίων που ήδη υπήρχαν και σε ουσιαστική απο-στείρωση του εντερικού σωλήνα Η απουσία της φυσιολογι-κής χλωρίδας μπορεί να επιτρέψει την εγκατάσταση ευκαι-ριακών μικροοργανισμών όπως είναι διάφορα είδη των γε-νών Staphylococcus και Proteus ανθεκτικά στο συγκεκριμέ-νο αντιβιοτικό καθώς και ο ζυμομύκητας Candida albicans Ενίοτε η εγκατάσταση αυτών των ευκαιριακών παθογόνων οδηγεί σε επιβλαβείς μεταβολές της πεπτικής λειτουργίας ή ακόμη και σε νόσο Κατά κανόνα όμως η διακοπή της αντιβιοτικής θεραπείας αποκαθιστά τη φυσιολογική χλωρί-δα αν και απαιτείται η παρέλευση υπολογίσιμου χρονικού διαστήματος

Εντερικά αέρια

Τα αέρια που παράγονται στο εσωτερικό του εντέρου προ-κύπτουν από τη δράση ζυμωτικών και μεθανιογόνων μικρο-οργανισμών Ορισμένες τροφές μπορούν να μεταβολιστούν από ζυμωτικά εντεροβακτήρια οδηγώντας στην παραγωγή υδρογόνου (Η2) και διοξειδίου του άνθρακα (CO2) Επίσης πάνω από το ένα τρίτο των υγιών ενηλίκων διαθέτουν στο έντερό τους μεθανιογόνα (f Τμήμα 134) τα οποία μετα-τρέπουν το Η2 και το CO2 (που παράγουν οι διάφοροι εντερι-κοί μικροοργανισμοί) σε μεθάνιο (CH4) Ένας φυσιολογικός ενήλικας εκπέμπει ημερησίως αρκετές εκατοντάδες ml αερί-ων από το έντερο αν και τα μισά περίπου από αυτά οφείλο-νται στο Ν2 του ατμοσφαιρικού αέρα που καταπίνει

214 Έλεγχος εννοιών

Το περιβάλλον στο εσωτερικό του στομάχου είναι πολύ όξινο και

(α) (β)

Dw

ayne

Sav

age

and

R V

H B

lum

ersh

ine

Dw

ayne

Sav

age

and

R V

H B

lum

ersh

ine

Εικόνα 219 μικροβιακέςκοινότητεςστοναυλότουειλεούενόςπο-ντικούόπωςφαίνονταιστοηλεκτρονιακόμικροσκόπιοσάρωσης(α)Γενικήάποψησεχαμηλήμεγέθυνσηπαρατηρήστεταεπιμήκηατρακτοειδήβακτή-ριαστηνεπιφάνειατουεντέρου(β)μεγαλύτερημεγέθυνσηδιακρίνονταινημάτιαπροσκολλημένασεμεμονωμένηεγκόλπωσητηςεντερικήςεπιφάνει-αςπροσέξτεότιηπροσκόλλησηγίνεταιμετημίαμόνοάκρητουνηματίουκάθεκύτταροέχειμήκος10-15μm

ΠΙΝΑΚΑΣ 212 βιοχημικήήμεταβολικήσυνεισφορά τωνμικροοργανισμώντου γαστρεντερικούσωλήνα

Σύνθεσηβιταμινών προϊόνταθειαμίνηριβοφλαβίνηπυριδοξίνη β12κπαραγωγήαερίων προϊόνταCO2CH4H2παραγωγήοσμής προϊόνταH2SNH3αμίνεςινδόλησκατόλη βουτυρικόοξύπαραγωγήοργανικών προϊόνταοξικόοξύπροπιονικόοξύβουτυρικό οξέων οξύαντιδράσειςγλυκοζιτάσης Ένζυμαβ-γλυκουρονιδάσηβ-γαλακτοζιτάση β-γλυκοζιτάσηα-γλυκοζιτάσηα-γαλακτοζιτάσημεταβολισμόςστεροειδών διαδικασίαεστεροποίησηαφυδροξυλίωση (χολικάοξέα) οξείδωσηαναγωγήαντιστροφή

συνιστά φραγμό για την ανάπτυξη των περισσότερων βακτηρίων Το περιβάλλον στον εντερικό σωλήνα είναι ελαφρώς όξινο έως ου-δέτερο και επιτρέπει την ανάπτυξη διαφοροποιημένου πληθυσμού μικροοργανισμών σε μεγάλη ποικιλία διατροφικών και περιβαλ-λοντικών συνθηκών

Γιατί ενδέχεται το λεπτό έντερο να ευνοεί περισσότερο από το παχύ την ανάπτυξη προαιρετικά αναερόβιων μικροοργανι-σμών

Υποδείξτε ορισμένες ζωτικές ενώσεις τις οποίες παράγουν οι εντερικοί μικροοργανισμοί Τι θα συνέβαινε αν η χρήση αντι-βιοτικών κατέστρεφε εντελώς αυτούς τους μικροοργανισμούς από το σώμα

215 Φυσιολογική χλωρίδα άλλων περιοχών

του σώματος

Κάθε βλεννογόνος υμένας του σώματος στηρίζει την ανά-πτυξη εξειδικευμένων ομάδων μικροοργανισμών Οι μι-κροοργανισμοί αυτοί όχι μόνο αποτελούν φυσιολογικό τμή-μα του τοπικού περιβάλλοντος αλλά είναι και απαραίτη-τοι για την ομαλή λειτουργία του συγκεκριμένου ιστού Σε πολλές περιπτώσεις δυνητικά παθογόνοι μικροοργανισμοί αδυνατούν να αποικίσουν τους βλεννογόνους υμένες ακρι-βώς επειδή διαβιώνει εκεί ο φυσιολογικός μόνιμος πληθυ-σμός μικροοργανισμών Εδώ θα εξετάσουμε δύο παραδείγ-ματα τέτοιων βλεννογόνων μαζί με τους μόνιμους μικροορ-γανισμούς τους

Αναπνευστική οδός

Η ανατομία της αναπνευστικής οδού παρουσιάζεται στην Ει-κόνα 2110 (f Τμήμα 262) Στην ανώτερη αναπνευστι-κή οδό (ρινοφάρυγγας στοματική κοιλότητα και λάρυγγας) οι μικροοργανισμοί ζουν κυρίως στις περιοχές που υγραί-νονται από τις εκκρίσεις των βλεννογόνων Τα βακτήρια ει-σέρχονται στο ανώτερο τμήμα της αναπνευστικής οδού μέ-σω του εισπνεόμενου αέρα αλλά τα περισσότερα από αυτά παγιδεύονται στις ρινικές διόδους και απομακρύνονται με τις ρινικές εκκρίσεις Οι οργανισμοί που ανιχνεύονται μόνιμα σε αυτό το τμήμα της αναπνευστικής οδού είναι σταφυλό-κοκκοι στρεπτόκοκκοι διφθεροειδείς βάκιλλοι και αρνητι-κοί κατά Gram κόκκοι Δυνητικώς επιβλαβή βακτήρια όπως το Staphylococcus aureus και το Streptococcus pneumoniae απαντούν συχνά στη φυσιολογική χλωρίδα του ρινοφάρυγ-γα των υγιών ενηλίκων (Πίνακας 211) Αυτά τα άτομα εί-ναι φορείς των παθογόνων χωρίς ωστόσο να νοσούν ίσως επειδή οι άλλοι μόνιμοι μικροοργανισμοί τα ανταγωνίζονται επιτυχώς ως προς τις θρεπτικές ουσίες άρα περιορίζουν την ανάπτυξή τους Ιδιαιτέρως ενεργό στις επιφάνειες των βλεν-νογόνων είναι και το τοπικό ανοσοποιητικό σύστημα του ορ-γανισμού (f Τμήμα 228) που επίσης μπορεί να αναστεί-λει την ανάπτυξη των παθογόνων

Στην κατώτερη αναπνευστική οδό (τραχεία βρόγχοι και πνεύμονες) ουσιαστικά δεν υπάρχουν μικρόβια παρά τον μεγάλο αριθμό μικροοργανισμών που μπορούν θεωρη-τικά να φθάσουν εκεί με την αναπνοή Όσα σωματίδια σκό-νης είναι σχετικά ευμεγέθη απομακρύνονται ήδη στο ανώ-τερο τμήμα της αναπνευστικής οδού Καθώς ο αέρας περ-νά στο κατώτερο τμήμα της η ταχύτητα ροής μειώνεται ση-μαντικά με αποτέλεσμα οι διάφοροι μικροοργανισμοί και τα μικρότερα σωματίδια να επικάθονται στα τοιχώματα Σε όλο το μήκος της αναπνευστικής οδού τα τοιχώματα καλύ-πτονται από τριχωτό επιθήλιο στο οποίο τα τριχίδια κατευ-θύνονται προς τα πάνω ωθώντας τα παγιδευμένα βακτήρια και τα σωματίδια ύλης προς τα ανώτερα τμήματα της ανα-πνευστικής οδού απrsquo όπου αποβάλλονται κυρίως με το σά-λιο και τις ρινικές εκκρίσεις Μόνο τα σωματίδια με διάμε-τρο μικρότερη των 10 μm μπορούν να φτάσουν μέχρι τους πνεύμονες

Ουρογεννητική οδός

Τα κυριότερα ανατομικά χαρακτηριστικά της ανδρικής και γυναικείας ουρογεννητικής οδού παρουσιάζονται στην Ει-κόνα 2111α Η ουροδόχος κύστη τόσο στον άνδρα όσο και στη γυναίκα είναι συνήθως αποστειρωμένη αλλά τα επιθη-λιακά κύτταρα που καλύπτουν εσωτερικά την ουρήθρα αποι-κίζονται από προαιρετικά αερόβιους μικροοργανισμούς (αρ-νητικά κατά Gram ραβδία και κόκκουςOslash βλ Πίνακα 211) Αυτοί οι οργανισμοί στους οποίους συμπεριλαμβάνονται οι Escherichia coli Proteus mirabilis και άλλοι μπορούν σε συγκεκριμένες συνθήκες να μετατραπούν σε περιστασιακά παθογόνα Υπό φυσιολογικές συνθήκες οι εν λόγω οργανι-σμοί υπάρχουν στο σώμα ή στο τοπικό περιβάλλον αλλά δεν

215 ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΚΗ χΛΩΡΙΔΑ ΑΛΛΩΝ ΠΕΡΙΟχΩΝ ΤΟΥ ΣΩΜΑΤΟΣ 845

Ρινοφάρυγγας

Στοmicroατική κοιλότητα

Λάρυγγας

Τραχεία

Πνεύmicroονες

Ανώτερηαναπνευστική

οδός

Κατώτερηαναπνευστική

οδός

Εικόνα 2110 ηαναπνευστικήοδόςΣτοανώτεροτμήματηςαναπνευστι-κήςοδούεγκαθίστανταιμεγάληποικιλίακαιαυξημένοιπληθυσμοίμικροοργα-νισμώναντίθεταστοκατώτεροτμήματηςαναπνευστικήςοδούζουνσχετικάλίγαμικρόβιαεκτόςανβρίσκεταισεεξέλιξηκάποιαενεργόςλοίμωξη(fεικόνα262)

846Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

είναι παθογόνοι Ωστόσο οι διάφορες μεταβολές που επέρ-χονται στο σώμα πχ αλλαγές στο τοπικό pH επιτρέπουν στους οργανισμούς να πολλαπλασιαστούν και να γίνουν πα-θογόνοι προκαλώντας συχνά μόλυνση της ουρήθρας ιδιαί-τερα στις γυναίκες

Ο κόλπος της ενήλικης γυναίκας είναι εν γένει ελαφρά όξινος και περιέχει σημαντικές ποσότητες γλυκογόνου Το Lactobacillus acidophilus ένας από τους μόνιμους οργα-νισμούς του κόλπου παράγει γαλακτικό οξύ από τη ζύμω-ση του γλυκογόνου με αποτέλεσμα την πτώση του pH του κόλπου (Εικόνα 2111) (f Τμήμα 1219) Μπορεί όμως να υπάρχουν και άλλοι οργανισμοί πχ ζυμομύκητες (είδη των γενών Torulopsis και Candida) στρεπτόκοκκοι και E coli Πριν την εφηβεία ο γυναικείος κόλπος είναι αλκαλι-κός και δεν παράγει γλυκογόνο οπότε απουσιάζει το L ac-idophilus και η χλωρίδα αποτελείται κυρίως από σταφυλό-κοκκους στρεπτόκοκκους διφθεροειδή και E coli Μετά την εμμηνόπαυση το γλυκογόνο εξαφανίζεται το pH ανε-βαίνει και η χλωρίδα προσεγγίζει και πάλι την προεφηβική της σύσταση

215 Έλεγχος εννοιών

Η φυσιολογική παρουσία ενός πληθυσμού μη παθογόνων μικρο-οργανισμών στην αναπνευστική και στην ουρογεννητική οδό εί-ναι ζωτική για τη φυσιολογική λειτουργία των οργάνων και συχνά αποτρέπει την εγκατάσταση παθογόνων

Στη φυσιολογική χλωρίδα του ανώτερου αναπνευστικού συχνά απαντούν δυνητικά παθογόνοι μικροοργανισμοί Γιατί δεν προ-καλούν νόσο σε ορισμένες περιπτώσεις

Πώς εξηγείται η παρουσία του Lactobacillus στην ουρογεννη-τική οδό των φυσιολογικών ενήλικων γυναικών

ΙΙ ΕΠΙΒΛΑΒΕΙΣ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ ΚΑΙ ΑΝΘΡΩΠΟΥ

Σε πολλές περιπτώσεις οι αλληλεπιδράσεις των μικροβίων με τον ξενιστή είναι επιβλαβείς για τον ξενιστή και προκα-

Κύστη

(α)

(β)

Ηβικόοστούν

Ωοθήκη

Μήτρα

Κόλπος

Ορθό

Τράχηλος

Ηβικόοστούν

Πέος Όρχεις

Ουρήθρα

Ουρήθρα

Κύστη

Ορθό

Προστάτης

John

Dur

ham

Εικόνα 2111 (α)Τοουρογεννητικόσύστημαστονάνδρακαιστηγυναί-καΣτιςπεριοχέςμεεντονότεροχρώμααναπτύσσονταισυχνάμικροοργανι-σμοίαςσημειωθείότισταυγιήάτομαοιανώτερεςπεριοχέςτηςουρογεννη-τικήςοδούτόσοστουςάντρεςόσοκαιστιςγυναίκεςδενπεριέχουνμικροορ-γανισμούς(β)ΧρώσηκατάGramτουLactobacillus acidophilusτουοργανι-σμούπουκυριαρχείστονγυναικείοκόλποαπότηνέναρξητηςεμμηνόρροιαςκαιμέχριτοτέλοςτηςεμμηνόπαυσηςκάθεμεμονωμένοραβδίοέχειμήκος3-4μmπριντηνέναρξητηςεμμηνόρροιαςκαιμετάτοπέραςτηςεμμηνό-παυσηςηγυναικείαουρογεννητικήοδόςείναιλιγότεροόξινηκαιαποικίζε-ταιαπόέναπολύπιοετερογενέςσύνολομικροοργανισμώνπουαναπτύσσο-νταισεσυνθήκεςουδέτερουήελαφράαλκαλικούpH

λούν νόσο Στην ενότητα αυτή θα εξετάσουμε τους γενικούς μηχανισμούς τους οποίους χρησιμοποιούν οι μικροοργανι-σμοί για να προκαλέσουν βλάβες στον ξενιστή Η διαδικασία της παθογένεσης δηλαδή της πρόκλησης νόσου από τους μι-κροοργανισμούς ξεκινά με την προσκόλληση των μικροορ-γανισμών στα κύτταρα του ξενιστή και συνεχίζεται με τον αποικισμό και πολλαπλασιασμό τους που προκαλούν βλά-βες στον ξενιστή Η σχετική ικανότητα παθογένεσης δηλ η μολυσματικότητα των νοσογόνων μικροοργανισμών είναι αποτέλεσμα μεταβολών που επέρχονται στον ξενιστή με διά-φορους μηχανισμούς (Εικόνα 2112) Πρώτα θα εξετάσουμε τους παράγοντες που ευθύνονται για τη διείσδυση ενός πα-θογόνου σε κάποιον ξενιστή

216 Είσοδος των παθογόνων στον ξενιστή

Συνήθως ένα παθογόνο πρέπει πρώτα να αποκτήσει πρό-σβαση στους ιστούς του ξενιστή και να πολλαπλασιαστεί

πριν μπορέσει να προκαλέσει βλάβη Στις περισσότερες πε-ριπτώσεις αυτό σημαίνει διείσδυση του παθογόνου μέσω του δέρματος των βλεννογόνων μεμβρανών ή του εντερικού επι-θηλίου δηλ μέσω επιφανειών που συνήθως λειτουργούν ως φραγμοί για τα μικρόβια

Εξειδικευμένη προσκόλληση

Οι περισσότερες μικροβιακές μολύνσεις έχουν ως αφετη-ρία ασυνέχειες ή πληγές του δέρματος ή του βλεννογόνου της αναπνευστικής πεπτικής ή ουρογεννητικής οδού Τα βα-κτήρια ή οι ιοί που έχουν την ικανότητα να προκαλούν λοί-μωξη συχνά προσκολλώνται εξειδικευμένα στα επιθηλιακά κύτταρα (Εικόνα 2113) μέσω πρωτεϊνικών αλληλεπιδράσε-ων ανάμεσα στην επιφάνεια του παθογόνου και στην επιφά-νεια του ξενιστικού κυττάρου Ένας λοιμογόνος μικροοργα-νισμός δεν προσκολλάται εξίσου καλά σε όλα τα επιθηλιακά κύτταρα αλλά επιλεκτικά μόνο σε εκείνες τις περιοχές του σώματος μέσω των οποίων συνήθως κατορθώνει να εισβά-λει στον ξενιστικό οργανισμό Επί παραδείγματι η Neisseria gonorrhoeae ο αιτιολογικός παράγοντας της σεξουαλικά με-ταδιδόμενης γονόρροιας (f Τμήμα 2612) προσκολλάται πολύ πιο ισχυρά στο ουρογεννητικό επιθήλιο παρά σε οιον-δήποτε άλλο ιστό Η προσκόλληση αυτή γίνεται μέσω μιας ειδικής επιφανειακής μικροβιακής πρωτεΐνης που ονομάζε-ται Opa Τα κύτταρα του ξενιστή δεσμεύουν εξειδικευμένα την Opa με μια πρωτεΐνη τη CD66 που απαντά μόνο στην επιφάνεια των επιθηλιακών κυττάρων του ανθρώπου Έτσι η

ΕΚΘΕΣΗστα

παθογόνα

Περαιτέρωέκθεση

στην εκάστοτετοπική θέση

ΠΡΟΣΚΟΛΛΗΣΗστο

δέρmicroα ή τον βλεννογόνο

ΕΙΣΒΟΛΗmicroέσω τουεπιθηλίου

ΑΠΟΙΚΙΣΜΟΣκαι

ΠΟΛΛΑΠΛΑΣΙΑΣΜΟΣΠαραγωγή παραγόντων

microολυσmicroατικότητας

ΙΣΤΙΚΗΒΛΑΒΗΝΟΣΟΣ

Περαιτέρωέκθεση

ΙΚΑΝΟΤΗΤΑΕΙΣΒΟΛΗΣπεραιτέρω

πολλαπλασιασmicroόςτόσο στην αρχική

θέση όσο καισε άλλες

ΤΟΞΙΚΟΤΗΤΑοι επιδράσειςτων τοξινώνείναι τοπιικές

ή διασυστηmicroατικές

Εικόνα 2112 μικροοργανισμοίκαιπαθογένεσηηπαρουσίαακόμηκαιοπολλαπλασιασμόςτωνμικροοργανισμώνστονξενιστήδενοδηγείπάντοτεστηνεμφάνισηνόσου

216 ΕΙΣΟΔΟΣ ΤΩΝ ΠΑΘΟΓΟΝΩΝ ΣΤΟΝ ξΕΝΙΣΤΗ 847

(α) (β)

E T

Nel

son

J D

Cle

men

ts a

nd R

A F

inke

lste

in

J W

Cos

tert

on

Εικόνα 2113 προσκόλλησηπαθογόνωνσεζωικούςιστούς(α)λεπτήτομήενόςκυττάρουVibrio choleraeπουπροσκολλάταιστηνψηκτροειδήπα-ρυφήτωνεντερικώνλαχνώνενόςλαγούόπωςφαίνεταιστοηλεκτρονιακόμικροσκόπιοδιέλευσηςπαρατηρήστετηναπουσίαγλυκοκάλυκα(β)εντε-ροπαθογόνοστέλεχοςEscherichia coliαπόμιαθανατηφόρομόλυνσησενε-ογέννητομοσχάριΤαβακτηριακάκύτταραπροσκολλώνταιστηνψυκτροειδήπαρυφήτωνλαχνώντουεντερικούεπιθηλίουμέσωτουεκτεταμένουγλυκο-κάλυκαΤαραβδίαέχουνδιάμετρο05μmπερίπου

848Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

N gonorrhoeae αλληλεπιδρά εξειδικευμένα με τα κύτταρα-στόχους μέσω μιας δικής του επιφανειακής πρωτεΐνης που δρα ως υπόστρωμα και ενός υποδοχέα στη μεμβράνη του επιθηλιακού κυττάρου Αυτή η αρχή ισχύει γενικότερα και σε ότι αφορά την εξειδίκευση του ξενιστή Σε πολλές περιπτώ-σεις κύτταρα μιας βακτηριακής σειράς που είναι γνωστό ότι προσβάλλουν τον άνθρωπο προσκολλώνται πολύ πιο ισχυ-ρά στα ενδεδειγμένα κύτταρα του ανθρώπου παρά στα αντί-στοιχα κύτταρα ενός άλλου ζώου (πχ του αρουραίου) Ισχύ-ει όμως και το αντίστροφο Μια σειρά βακτηρίων που αποι-κίζει εξειδικευμένα τον αρουραίο προσκολλάται ισχυρότερα σε κύτταρα αρουραίου παρά σε κύτταρα ανθρώπου

Ορισμένα από τα μόρια που χρησιμοποιούν τα βακτή-ρια για την προσκόλλησή τους δεν συνδέονται ομοιοπολικά με τη βακτηριακή μεμβράνη Πρόκειται συνήθως για πολυ-σακχαρίτες τους οποίους συνθέτουν και εκκρίνουν τα βακτή-ρια (f Τμήμα 413) Ως κάψα ορίζεται η πυκνή και σαφώς καθορισμένη στιβάδα πολυμερών που περιβάλλει στενά ένα βακτηριακό κύτταρο (f Εικόνα 263) Ως γλυκοκάλυκας ορίζεται το χαλαρό δίκτυο ινωδών πολυμερών που εκτείνο-νται προς το εξωτερικό του κυττάρου (Εικόνα 2113β)Oslash τέ-λος βλεννοστιβάδα ονομάζεται η διάχυτη μάζα ινωδών πο-λυμερών που φαινομενικά δεν συνδέεται με κανένα μεμο-νωμένο κύτταρο (βλ Εικόνα 214β) αλλά περιβάλλει πολλά βακτηριακά κύτταρα Όλες αυτές οι δομές είναι σημαντικές όχι μόνο για την προσκόλληση των βακτηρίων σε ιστούς ξε-νιστών αλλά και για την προσκόλληση βακτηρίων μεταξύ τους Επιπλέον αυτά τα στρώματα προστατεύουν τα βακτή-ρια από τους αμυντικούς μηχανισμούς του ξενιστή πχ απο-τρέπουν τη φαγοκυττάρωση από μακροφάγα ή άλλα κύττα-ρα (f Τμήμα 222)

Άλλες πρωτεϊνικές δομές που βρίσκονται στην επιφά-νεια των βακτηριακών κυττάρων (Εικόνα 2114) και ενίοτε συμμετέχουν στη διαδικασία προσκόλλησης είναι οι κροσ-σοί (ή ινίδια) και τα τριχίδια (f Τμήμα 413) Επί παρα-

δείγματι τα τριχίδια της Neisseria gonorrhoeae παίζουν κα-θοριστικό ρόλο στην προσκόλληση του οργανισμού στο ου-ρογεννητικό επιθήλιο ενώ οι ουρολοιμώξεις που προκαλού-νται από την Escherichia coli οφείλονται πολύ πιο συχνά σε κροσσοφόρα στελέχη (Εικόνα 2114) παρά σε στελέχη χω-ρίς κροσσούς Στους καλύτερα μελετημένους κροσσούς συ-γκαταλέγονται οι επονομαζόμενοι κροσσοί τύπου Ι των εντε-ροβακτηρίων (Escherichia Klebsiella Salmonella Shigel-la) οι οποίοι κατανέμονται ομοιογενώς πάνω στην κυτταρι-κή επιφάνεια Κατά κανόνα τα τριχίδια είναι μικρότερα σε αριθμό αλλά έχουν μεγαλύτερο μήκος από τους κροσσούς Η λειτουργία των τριχιδίων και των κροσσών έγκειται στο ότι δεσμεύουν τις επιφανειακές γλυκοπρωτεΐνες του ξενιστι-κού κυττάρου βήμα που σηματοδοτεί την έναρξη της διαδι-κασίας προσκόλλησης

Στοιχεία για τις εξειδικευμένες αλληλεπιδράσεις ανάμε-σα στον βλεννογόνο του επιθηλίου και στα παθογόνα προκύ-πτουν από μελέτες στελεχών της Escherichia coli που προ-καλούν διάρροια Τα περισσότερα στελέχη της E coli δεν εί-ναι παθογόνα και αποτελούν τμήμα της φυσιολογικής χλωρί-δας ειδικά στο τυφλό και το κόλον Στο σώμα συνυπάρχουν συνήθως ποικίλα μη παθογόνα στελέχη της E coliOslash μεγάλοι αριθμοί από αυτά διέρχονται καθημερινά μέσω του εντέρου και απομακρύνονται με τα κόπρανα Τα εντεροπαθογόνα στελέχη της E coli όμως διαθέτουν ινώδεις πρωτεΐνες που ονομάζονται CFA (Colonization Factor Antigens δηλ αντι-γονικοί παράγοντες αποικισμού) με τη βοήθεια των οποίων προσκολλώνται εξειδικευμένα στα επιθηλιακά κύτταρα του λεπτού εντέρου Εκεί τα παθογόνα αυτά στελέχη δημιουρ-γούν αποικίες και παράγουν εντεροτοξίνες (βλ Τμήμα 219) που προκαλούν διάρροια ή και άλλες ασθένειες (f Τμήμα 297) Αντίθετα τα μη παθογόνα στελέχη της E coli σπανί-ως διαθέτουν τις πρωτεΐνες CFA Ορισμένοι σημαντικοί πα-ράγοντες βακτηριακής προσκόλλησης παρατίθενται στον Πίνακα 213

Εισβολή

Ορισμένοι μικροοργανισμοί οφείλουν την παθογονικότητά τους αποκλειστικά και μόνο στις τοξίνες που παράγουν Αυ-τοί οι οργανισμοί δεν είναι απαραίτητο να διεισδύουν στους ιστούς του ξενιστή και θα τους εξετάσουμε χωριστά (βλ Τμήματα 218 και 219) Τα περισσότερα παθογόνα όμως πρέπει να εισβάλλουν στο επιθήλιο προκειμένου να ξεκινή-σει η παθογονική δράση τους διαδικασία που ονομάζεται εισβολή Τα σημεία εισόδου είναι κατά κανόνα μικρές ασυ-νέχειες ή πληγές στο δέρμα ή στους βλεννογόνους υμένες και αποτελούν τον συνήθη τόπο αρχικής εγκατάστασης και πολλαπλασιασμού των παθογόνων Πολλαπλασιασμός μπο-ρεί να λάβει χώρα και πάνω σε ακέραιη βλεννογόνο μεμ-βράνη ιδιαίτερα αν μεταβληθεί ή καταστραφεί η φυσιολο-γική χλωρίδα πχ κατά τη διάρκεια αντιβιοτικής θεραπείας Σε τέτοιες περιπτώσεις τα παθογόνα αποικίζουν ευκολότε-ρα τον ιστό κάτι που διευκολύνει περαιτέρω τη διαδικασία εισβολής Σε ορισμένες περιπτώσεις η αρχική εγκατάσταση

Jam

es A

Rob

erts

Εικόνα 2114 βακτήριοEscherichia coliμεκροσσούςτύπουPόπωςφαί-νεταιστοηλεκτρονιακόμικροσκόπιομετηντεχνικήτηςσκιαστικήςεπικάλυ-ψηςοικροσσοίτύπουPμοιάζουνμετουςκροσσούςτουτύπουΙαλλάεί-ναιλίγομακρύτεροιΤοκύτταροτηςφωτογραφίαςέχειδιάμετρο05μmπε-ρίπου

και ανάπτυξη των παθογόνων μπορεί να γίνει σε θέσεις πο-λύ απομακρυσμένες από τη θέση εισόδου Η μετάβαση στις θέσεις αυτές γίνεται συνήθως μέσω του αίματος ή του λεμ-φικού συστήματος (f Τμήμα 221)

216 Έλεγχος εννοιών

Η είσοδος των παθογόνων στους ιστούς του ξενιστή γίνεται συνή-θως με προσκόλληση σε εξειδικευμένα μόρια του ξενιστή συχνά σε βλεννογόνους επιφάνειες Η εισβολή ξεκινά στη θέση προσκόλ-λησης και μπορεί να εξαπλωθεί σε όλο τον ξενιστή μέσω του κυ-κλοφορικού συστήματος

Με ποιον τρόπο επηρεάζουν τα μόρια CFA της Escherichia co-li την προσκόλληση στους βλεννογόνους ιστούς

Με ποιον τρόπο η προσκόλληση εκκινεί τη διείσδυση

217 Αποικισμός και αύξηση

Εφόσον κάποιο παθογόνο αποκτήσει πρόσβαση σε έναν ιστό έχει κατόπιν πιθανότητες να πολλαπλασιαστεί διαδι-κασία που ονομάζεται αποικισμός Τα παθογόνα που εισέρ-χονται σε έναν ιστό σπανίως είναι αρκετά σε αριθμό ώστε να προκαλέσουν βλάβες επομένως θα πρέπει να βρουν θρε-πτικά υλικά και κατάλληλες συνθήκες για να πολλαπλασι-αστούν Η ανάπτυξη ενός παθογόνου επηρεάζεται από πε-

ριβαλλοντικούς παράγοντες όπως είναι η θερμοκρασία το pH και το δυναμικό αναγωγής αλλά ακόμη σημαντικότερος παράγοντας είναι η διαθεσιμότητα θρεπτικών υλικών στον ιστό του ξενιστή Εκ πρώτης όψεως θα πίστευε κανείς ότι τα σπονδυλωτά αποτελούν ένα είδος διατροφικού παραδεί-σου για τους μικροοργανισμούς αλλά στην πραγματικότητα δεν διαθέτουν σε επάρκεια όλες τις απαραίτητες θρεπτικές ουσίες Διάφορα ευδιάλυτα θρεπτικά υλικά όπως τα σάκχα-ρα τα αμινοξέα και τα οργανικά οξέα δεν απαντούν πάντο-τε σε επάρκεια με αποτέλεσμα να ευνοούνται εκείνοι οι ορ-γανισμοί που μπορούν να αξιοποιήσουν περίπλοκες θρεπτι-κές πηγές όπως είναι το γλυκογόνο Επίσης δεν υπάρχουν σε όλους τους ιστούς και σε κάθε δεδομένη χρονική στιγ-μή επαρκείς ποσότητες των βιταμινών και των αυξητικών παραγόντων που απαιτούν τα παθογόνα Επί παραδείγμα-τι το Brucella abortus που μολύνει τα βοοειδή αναπτύσσε-ται πολύ αργά στους περισσότερους ιστούς αλλά ταχύτατα στον πλακούντα προκαλώντας αποβολή των εμβρύων Αυ-τό οφείλεται στην αυξημένη συγκέντρωση της ουσίας ερυ-θριόλη που παράγεται από τον πλακούντα και η οποία επι-ταχύνει σημαντικά τον πολλαπλασιασμό του B abortus (βλ Πίνακα 216)

Άλλες φορές η εγκατάσταση ενός παθογόνου καθορί-ζεται επίσης από την περιορισμένη διαθεσιμότητα ιχνοστοι-χείων Για παράδειγμα υπάρχει πληθώρα αποδείξεων σχετι-κά με την επίδραση του σιδήρου στη μικροβιακή αύξηση Οι ζωικές πρωτεΐνες τρανσφερρίνη και λακτοφερρίνη δεσμεύουν ισχυρά τον σίδηρο και τον μεταφέρουν σε όλο το σώμα μέ-σω της κυκλοφορίας Οι πρωτεΐνες αυτές έχουν τόσο στενή συγγένεια με τον σίδηρο ώστε πολύ συχνά προκαλούν ανε-πάρκεια σιδήρου στα μικρόβια Έτσι αν σε ένα ζώο με λοί-μωξη χορηγηθούν διατροφικώς ευδιάλυτα άλατα σιδήρου αυξάνεται δραστικά η μολυσματικότητα ορισμένων παθογό-νων Όπως είδαμε στο Τμήμα 51 πολλά βακτήρια (τα επο-νομαζόμενα σιδηροφορείς) παράγουν σιδηροχηλικές ενώσεις προκειμένου να ενισχυθεί η ικανότητα πρόσληψης σιδήρου από το περιβάλλον Μερικοί σιδηροχηλικοί παράγοντες που έχουν απομονωθεί από παθογόνα βακτήρια είναι τόσο απο-τελεσματικοί ώστε μπορούν να laquoυποκλέψουνraquo σίδηρο ακό-μη και από ζωικές σιδηροσυζευκτικές πρωτεΐνες Για παρά-δειγμα ο σιδηροφορέας αεροβακτίνη τον οποίο παράγουν ορισμένα στελέχη Escherichia coli κωδικεύεται από το πλα-σμίδιο Col V (f Τμήμα 108) και απομακρύνει με μεγάλη ευκολία τον σίδηρο από την τρανσφερρίνη

Εντοπισμός στο σώμα

Μετά την αρχική του είσοδο στο σώμα ο παθογόνος μικροορ-γανισμός παραμένει συνήθως τοπικά εντοπισμένος και πολ-λαπλασιάζεται δημιουργώντας μια μικρή εστία μόλυνσης Αυτό συμβαίνει πχ στους δοθιήνες (laquoκαλογήρουςraquo) τον ψευδάνθρακα και τα εξανθήματα που δημιουργούνται από τις τοπικές μολύνσεις του δέρματος με Staphylococcus (f Τμήμα 269) Εναλλακτικά ο οργανισμός μπορεί να περάσει στα λεμφικά αγγεία και να εναποτεθεί στους λεμφαδένες

ΠΙΝΑΚΑΣ 213 Σημαντικοίπαράγοντεςπροσκόλλησης μικροβιακώνπαθογόνωνσειστούς ξενιστώνα

Παράγοντας Παράδειγμα

Γλυκοκάλυκαςκάψα παθογόναστελέχηEscherichia colindashογλυκοκάλυκας βλεννοστιβάδα ευνοείτηνπροσκόλλησηστηνψηκτροειδή (fΤμήμα413 παρυφήτωνεντερικώνλαχνών καιεικόνα2113) Streptococcus mutansndashοδεξτρανικόςγλυκοκάλυκας ευνοείτηνπρόσδεσηστιςοδοντικέςεπιφάνειεςπρωτεΐνες Streptococcus pyogenesndashηπρωτεΐνημτης προσκόλλησης βακτηριακήςεπιφάνειαςδεσμεύεταισευποδοχείς τωνβλεννογόνωνυμένωντηςαναπνευστικήςοδού Neisseria gonorrhoeae ndash ηπρωτεΐνηOpaτηςβακτη- ριακήςεπιφάνειαςδεσμεύεταισευποδοχείςτου ουρογεννητικούεπιθηλίουλιποτειχικόοξύ Streptococcus pyogenesndashευνοεί(μαζίμετηνπρω- (fΤμήμα48 τεΐνημ)τηδέσμευσησευποδοχείςτηςαναπνευ- καιεικόνα432) στικήςβλεννογόνουστιβάδαςκροσσοί(ινίδια) Neisseria gonorrhoeae ndash οικροσσοίτύπουΙευνοούν (fΤμήμα413 τηνπρόσδεσηστοουρογεννητικόεπιθήλιο καιεικόνα2114) είδητουγένουςSalmonellandashινίδιατύπουΙδιευκο- λύνουντηνπρόσδεσηστοεπιθήλιοτουλεπτού εντέρου παθογόναστελέχηEscherichia colindashοιινώδειςπρω- τεΐνεςπουσυνιστούντουςαντιγονικούςπαράγο- ντεςαποικισμού(CFA)ευνοούντηνπρόσδεσηστο επιθήλιοτουλεπτούεντέρου

αοιπερισσότερεςθέσειςυποδοχήςστουςξενιστικούςιστούςείναιδιάφορεςγλυ-κοπρωτεΐνεςήσύνθεταλιπίδιαπχγαγγλιοζίτεςήγλοβοζίτες

217 ΑΠΟΙΚΙΣΜΟΣ ΚΑΙ ΑΥξΗΣΗ 849

850Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

Αν ο μικροοργανισμός φθάσει στο αίμα τότε μεταφέρεται σε απομακρυσμένες περιοχές του σώματος αν και συνήθως συγκεντρώνεται στο ήπαρ ή στον σπλήνα Η διασπορά του παθογόνου μέσω του αίματος και του λεμφικού συστήματος μπορεί να οδηγήσει σε γενικευμένη (διασυστηματική) λοί-μωξη του σώματος και πολλαπλασιασμό του παθογόνου σε πολλούς ιστούς Αν η ανάπτυξη του βακτηρίου στους ιστούς είναι πολύ εκτεταμένη τότε διαχέεται στο αίμα σημαντικός αριθμός μικροοργανισμών με συνέπεια την εκδήλωση βα-κτηριαιμίας Στις εκτεταμένες λοιμώξεις αυτού του τύπου η αρχή γίνεται σχεδόν πάντοτε από κάποια τοπική λοίμωξη σε συγκεκριμένο όργανο

217 Έλεγχος εννοιών

Για να μπορέσει κάποιο παθογόνο να αποικίσει έναν ξενιστικό ιστό και να πολλαπλασιαστεί σε σημαντικό βαθμό θα πρέπει πρώτα να αποκτήσει πρόσβαση σε θρεπτικές ουσίες και κατάλληλες αναπτυ-ξιακές συνθήκες Τα παθογόνα είτε αναπτύσσονται τοπικά στον τό-πο αρχικής προσβολής είτε διασπείρονται στο σώμα

Γιατί αποτελούν ο αποικισμός και ο πολλαπλασιασμός απαραί-τητη προϋπόθεση για την επιτυχία των περισσότερων παθογό-νων

Ποιοι ξενιστικοί παράγοντες περιορίζουν ή επιταχύνουν τον αποικισμό και την ανάπτυξη ενός μικροοργανισμού σε συγκε-κριμένη θέση

218 Μολυσματικότητα

Μολυσματικότητα ονομάζεται η σχετική ικανότητα ενός παρασίτου να προκαλεί νόσο Εδώ θα εξετάσουμε μερικές από τις κύριες μεθόδους που χρησιμοποιούνται για τη μέ-τρηση της μολυσματικότητας και στη συνέχεια θα δώσουμε ορισμένα παραδείγματα οργανισμών υψηλής μολυσματικό-τητας καθώς και των μηχανισμών που αυτοί χρησιμοποιούν για να αυξήσουν τη μολυσματικότητά τους

Μέτρηση της μολυσματικότητας

Η μολυσματικότητα ενός παθογόνου μπορεί να προσδιο-ριστεί με πειραματικές μελέτες της LD50 Η LD50 (lethal dose50) δηλαδή η θανατηφόρος δόση50 είναι εκείνη η δόση ενός μολυσματικού παράγοντα η οποία θανατώνει το 50 των ζώων μιας ομάδας ελέγχου Η LD50 των παθογόνων υψηλής μολυσματικότητας συνήθως δεν διαφέρει πολύ από το LD100 με άλλα λόγια ο αριθμός των απαιτούμενων πα-θογόνων για να θανατωθεί το 50 των πειραματοζώων δεν απέχει πολύ από τον αριθμό των κυττάρων που θανατώνει το σύνολο των πειραματοζώων Αυτό φαίνεται στην Εικόνα 2115 σε ότι αφορά την πειραματική μόλυνση ποντικών με Streptococcus και Salmonella Ακόμη και λίγα κύτταρα του Streptococcus pneumoniae σε ένα πειραματόζωο αρκούν για να προκαλέσουν θανατηφόρο λοίμωξη και να εξοντώσουν

όλα τα μέλη της ομάδας ελέγχου Για τον συγκεκριμένο ορ-γανισμό μάλιστα είναι δύσκολο να προσδιοριστεί η LD50 ακριβώς επειδή είναι τόσο λίγα τα κύτταρα που χρειάζονται για να προκληθεί η θανατηφόρος λοίμωξη Αντίθετα η LD50 ενός ηπιότερου παθογόνου των ποντικών της Salmonella ty-phimurium είναι πολύ υψηλότερη από εκείνη του S pneu-moniae και ο αριθμός των κυττάρων που απαιτούνται για να θανατωθεί το 100 της ομάδας ελέγχου είναι υπερεκατοντα-πλάσιος εκείνου της LD50

Η μολυσματικότητα παθογόνων που διατηρούνται σε εργαστηριακές καλλιέργειες και δεν αναπτύσσονται σε ζώα είναι συχνά μειωμένη ή και εκλείπει εντελώς Τέτοιοι οργα-νισμοί αποκαλούνται εξασθενημένοι Η εξασθένηση μπορεί να οφείλεται στην ταχύτερη ανάπτυξη στελεχών χαμηλότε-ρης μολυσματικότητας τα οποία ενδεχομένως ευνοούνται επιλεκτικά από τη διαδοχική μεταφορά τους σε νέα καλλι-εργητικά υλικά Σε πολλές περιπτώσεις η εξασθένηση είναι εντονότερη όταν οι καλλιεργητικές συνθήκες δεν είναι ιδα-νικές για το είδος Αν σε ένα ζώο χορηγηθεί εξασθενημένη καλλιέργεια τότε τα παθογόνα ενίοτε ανακτούν την αρχική μολυσματικότητά τους αλλά στις περισσότερες περιπτώσεις η απώλεια είναι μόνιμη Τα εξασθενημένα στελέχη χρησιμο-ποιούνται συχνά για την παραγωγή εμβολίων ιδιαίτερα ιι-κών εμβολίων (f Τμήμα 2211) Για παράδειγμα τα εμ-βόλια της ιλαράς και της παρωτίτιδας αποτελούνται από εξα-σθενημένα ιικά στελέχη

Τοξικότητα και ικανότητα εισβολής

Η μολυσματικότητα ενός παθογόνου οφείλεται στην ικανό-τητά του να προκαλεί βλάβες μέσω δύο μηχανισμών της το-ξικότητας και της ικανότητας εισβολής Όλα τα παθογόνα

101 102 103 104 105 106 107

20

40

60

80

100

Οργανισmicroός υψηλήςmicroολυσmicroατικότητας(Streptococcuspneumoniae)

Οργανισmicroός microέτριαςmicroολυσmicroατικότητας(Salmonella typhimurium)

Ποσ

οστό

πον

τικώ

ν π

ου π

εθα

ίνου

ν

Αριθmicroός χορηγούmicroενων κυττάρων ανά πειραmicroατόζωο (ποντίκι)

Εικόνα 2115 ΣυγκριτικέςδιαφορέςστημικροβιακήμολυσματικότηταμεβάσητοναριθμότωνκυττάρωνStreptococcus pneumoniaeκαιSalmonella ty-phimurium πουαπαιτούνταιγιαναθανατωθούνπειραματόζωα

χρησιμοποιούν αυτούς τους δύο μηχανισμούς για την πρό-κληση παθολογικών εκδηλώσεων

Τοξικότητα ονομάζεται η ικανότητα ενός οργανισμού να προκαλεί παθολογικές καταστάσεις μέσω μιας προσχημα-τισθείσας τοξίνης που αναστέλλει τη λειτουργία ή προκαλεί τον θάνατο των κυττάρων του ξενιστή Για παράδειγμα ο τέ-τανος οφείλεται στην ισχυρή εξωτοξίνη που παράγει το Clos-tridium tetani (βλ Τμήμα 2110) Τα κύτταρα του C tetani παραμένουν στις αρχικές θέσεις εισόδου τους (συνήθως κά-ποια πληγή) όπου αναπτύσσονται αργάOslash σπάνια μετακινού-νται μακριά από τις θέσεις αυτές Ωστόσο το C tetani είναι εξαιρετικά νοσογόνο καθώς παράγει την τετανική τοξίνη η οποία μεταφέρεται μέσω της κυκλοφορίας σε απομακρυσμέ-να σημεία του οργανισμού και προκαλεί ανεξέλεγκτες μυϊκές συσπάσεις που συχνά οδηγούν στον θάνατο του ξενιστή

Ικανότητα εισβολής ονομάζεται η δυνατότητα ενός πα-θογόνου να αναπτύσσεται σε ξενιστικούς ιστούς και να φθά-νει σε τόσο μεγάλους αριθμούς ώστε να αναστέλλει μία ή περισσότερες λειτουργίες του ξενιστή Η ικανότητα εισβολής επιτρέπει σε έναν μικροοργανισμό να είναι νοσογόνος ακό-μα κι όταν δεν παράγει τοξίνες Επί παραδείγματι ο σημα-ντικότερος παράγοντας μολυσματικότητας του Streptococcus pneumoniae είναι το γεγονός ότι διαθέτει μια πολυσακχαρι-τική κάψα που τον προστατεύει από τη φαγοκυττάρωση (βλ Τμήμα 216Oslash f Τμήμα 222 και Εικόνα 225) εξουδετερώ-νοντας έτσι έναν από τους κυριότερους αμυντικούς μηχανι-σμούς των ξενιστών έναντι της διείσδυσης παθογόνων Τα συγκεκριμένα στελέχη του S pneumoniae μπορούν να προ-καλέσουν εκτεταμένες βλάβες στον ξενιστή λόγω της με-γάλης ικανότητας εισβολής που τα χαρακτηρίζει αναπτύσ-σονται σε τεράστιους αριθμούς στον πνευμονικό ιστό όπου επάγουν ξενιστικές αντιδράσεις οι οποίες καταλήγουν στην εκδήλωση πνευμονίας (f Τμήμα 262) Αντίθετα τα στε-λέχη χωρίς κάψα δεσμεύονται γρήγορα και αποτελεσματικά από τον ξενιστή και καταστρέφονται από τα φαγοκύτταρα

Τα Clostridium tetani και Streptococcus pneumoniae συνιστούν χαρακτηριστικά παραδείγματα ακραίας τοξικό-τητας και ακραίας ικανότητας εισβολής αντιστοίχως Τα πε-ρισσότερα επιτυχή παθογόνα πάντως κατατάσσονται κάπου ενδιάμεσα όσον αφορά αυτές τις δύο ιδιότητες χρησιμοποι-ώντας και τους δύο μηχανισμούς (τοξίνες και εισβολή) για να προκαλέσουν νόσο

Μολυσματικότητα του γένους Salmonella

Τα είδη του γένους Salmonella χρησιμοποιούν έναν συνδυ-ασμό τοξινών εισβολής και άλλων μολυσματικών παραγό-ντων κατά την παθογονική δράση τους Αρχικά η Salmonel-la παράγει τρεις τουλάχιστον τοξίνες που συμβάλλουν στη μολυσματικότητά της την εντεροτοξίνη (Πίνακας 214) την ενδοτοξίνη (f Τμήμα 49 και Εικόνα 435) και την κυττα-ροτοξίνη Η κυτταροτοξίνη αναστέλλει την πρωτεϊνοσύνθε-ση στα κύτταρα του ξενιστή και αποτρέπει τη διαφυγή του ενδοκυτταρικού Ca2+ από αυτά Επίσης στην προσβολή συμ-μετέχουν διάφοροι παράγοντες μολυσματικότητας Παράγο-

ντες προσκόλλησης είναι το πολυσακχαριτικό αντιγόνο Ο της κυτταρικής επιφάνειας και το αντιγόνο Η των μαστιγί-ων ενώ ενισχυτικό ρόλο μπορεί να παίξουν και οι κροσσοί της κυτταρικής επιφάνειας Ο πολυσακχαρίτης Vi της κά-ψας αναστέλλει τόσο τη δράση του συμπληρώματος όσο και την αντιγονικά διαμεσολαβούμενη θανάτωση των κυττάρων Salmonella (f Τμήμα 2210) Τα γονίδια inv στα είδη του γένους Salmonella κωδικεύουν τουλάχιστον είκοσι πρωτεΐ-νες που συμμετέχουν στη διαδικασία προσβολής Για παρά-δειγμα το invΗ κωδικεύει μια επιφανειακή πρωτεΐνη προ-σκόλλησης ενώ τα invC invG και invI κωδικεύουν πρωτε-ΐνες που συμμετέχουν στη συναρμολόγηση ενός εξειδικευ-μένου επιφανειακού προσαρτήματος που ονομάζεται βελό-νη (needle) ή ενεσίσωμα (injectisome) [Βλ Παράρτημα 3 ΣτΕΕ 5]

Η ευκολία με την οποία όρισμένα είδη Salmonella προ-καλούν λοιμώξεις έγκειται στο γεγονός ότι παρασιτούν και πολλαπλασιάζονται ενδοκυτταρικά όχι μόνο σε κύτταρα του εντερικού τοιχώματος αλλά ακόμη και στα μακροφάγα μια ομάδα λευκοκυττάρων που υπό φυσιολογικές συνθήκες φα-γοκυτταρώνουν βακτήρια (f Τμήμα 222) Ένας από τους τρόπους δράσης των φαγοκυττάρων είναι η παραγωγή ειδι-κών τοξικών ενώσεων του οξυγόνου τα οποία όμως η Sal-monella εξουδετερώνει με το προϊόν του γονιδίου oxyR Επί-σης τα μακροφάγα παράγουν ειδικά αμυντικά μόρια τις ντε-φενσίνες που κι αυτά όμως εξουδετερώνονται από τη Salmo-nella με τα προϊόντα των γονιδίων phoP και phoQ Η Sal-monella επομένως διαθέτει γονίδια (oxy και pho) που της επιτρέπουν να γίνει ενδοκυτταρικό παράσιτο καθώς τα προ-ϊόντα αυτών των γονιδίων εξουδετερώνουν τους αμυντικούς μηχανισμούς του ξενιστή που θα περιόριζαν την ενδοκυττα-ρική της ανάπτυξη Επίσης ορισμένοι παράγοντες μολυσμα-τικότητας οι οποίοι συμβάλλουν στην αντοχή και τη διασπο-ρά των περισσότερων παθογόνων στελεχών της Salmonella είναι πλασμιδιακής προέλευσης Τέλος για να αποθηκεύσει τον αναπτυξιακά πολύτιμο σίδηρο η Salmonella παράγει ειδικές σιδηροχηλικές πρωτεΐνες τους σιδηροφορείς (f Τμήμα 51 και Τμήμα 217) Βλέπουμε δηλαδή ότι η Salmo-nella και ενδεχομένως τα περισσότερα παθογόνα διαθέτουν αρκετούς παράγοντες αύξησης της μολυσματικότητάς τους που συμβάλλουν στην εκδήλωση νόσου Οι διάφοροι γνω-στοί παράγοντες μολυσματικότητας της Salmonella παρατί-θενται στην Εικόνα 2116

218 Έλεγχος εννοιών

Η μολυσματικότητα ενός παθογόνου καθορίζεται από την ικανότη-τα εισβολής την τοξικότητα και μερικούς άλλους παράγοντες του παθογόνου Στα περισσότερα παθογόνα η μολυσματικότητα καθο-ρίζεται από πολλούς παράγοντες Εξασθένηση ενός παθογόνου εί-ναι η απώλεια μολυσματικότητας

Σε τι διαφέρουν η τοξικότητα από την ικανότητα εισβολής Εξηγήστε με ποιον τρόπο μπορεί να επέλθει εξασθένηση ενός

παθογόνου οργανισμού Αναλύστε τον ρόλο των εξασθενημέ-νων μικροοργανισμών στην παραγωγή εμβολίων

218 ΜΟΛΥΣΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑ 851

852Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

ΙII ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΜΟΛΥΣΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΚΑΙ ΤΟξΙΝΕΣ

Η παθογονικότητα των μικροοργανισμών ευνοείται σημαντι-κά από τοξίνες και εξωκυτταρικούς παράγοντες μολυσματι-κότητας που οι ίδιοι οι μικροοργανισμοί παράγουν και απε-λευθερώνουν Αν και οι πρωτεΐνες αυτές εμφανίζουν μεγάλη ποικιλία και παράγονται από πολλά και διάφορα παθογόνα πολλές έχουν κοινά μοριακά χαρακτηριστικά και παρόμοιους

μηχανισμούς δράσης Σε αυτή την ενότητα θα εξετάσουμε ορισμένα χαρακτηριστικά παραδείγματα τοξινών και παρα-γόντων μολυσματικότητας σε επίπεδο μηχανισμού δράσης

219 Παράγοντες μολυσματικότητας

Ορισμένες εξωκυτταρικές πρωτεΐνες που παράγονται από πα-θογόνα συντελούν στην ενίσχυση και διατήρηση των νόσων Αυτές οι πρωτεΐνες ονομάζονται παράγοντες μολυσματικότη-

ΠΙΝΑΚΑΣ 214 εξωτοξίνεςκαιεξωκυτταρικοίπαράγοντεςμολυσματικότηταςπου προέρχονταιαπόπαθογόνουςμικροοργανισμούςτουανθρώπου

Οργανισμός Νόσος Τοξίνη ή παράγονταςα Δράση

Bacillus anthracis Άνθρακας θανατηφόροςπαράγοντας(θπ) ΤοπAείναιοπαράγονταςβπουσυνδέεται παράγονταςοιδήματος(πο) στοκύτταροοποπροκαλείοίδημα προστατευτικόαντιγόνο(πA)(αβ) οθππροκαλείκυτταρικόθάνατο Bacillus cereus Τροφικήδηλητηρίαση εντεροτοξίνη() προκαλείαπώλειαυγρώναπόταεντερικάκύτταρα Bordetella pertussis κοκκύτης Τοξίνητουκοκκύτη(αβ) Σταματάτημεταγωγήσήματοςμέσωτηςπρωτεΐ- νηςGεπιφέρεικυτταρικόθάνατο Clostridium botulinum αλλαντίαση νευροτοξίνη(αβ) μυϊκήπαράλυση(βλεικόνα2119) Clostridium tetani Τέτανος νευροτοξίνη(αβ) Σπαστικήπαράλυση(βλεικόνα2120) Clostridium perfringens αεριογόνοςγάγγραινα Τοξίνηα(κΤ) αιμόλυση(λεκιθινάσηβλεικόνα2117β) τροφικήδηλητηρίαση Τοξίνηβ(κΤ) αιμόλυση Τοξίνηγ(κΤ) αιμόλυση Τοξίνηδ(κΤ) αιμόλυση(καρδιοτοξίνη) Τοξίνηκ(ε) κολλαγενάση Τοξίνηλ(ε) πρωτεάση εντεροτοξίνη(κT) μεταβάλλειτηδιαπερατότητατουεντερικού επιθηλίου Corynebacterium diphtheriae διφθερίτιδα Τοξίνητηςδιφθερίτιδας(αβ) αναστέλλειτηνπρωτεϊνοσύνθεσηστουςευκα- ρυώτες(εικόνα2118) Escherichia coli(μόνοτα Γαστρεντερίτιδα εντεροτοξίνη(αβ) επάγειαπώλειαυγρώναπόταεντερικάκύτταρα εντεροπαθογόναστελέχη) Pseudomonas aeruginosa μολύνσειςαπό εξωτοξίνηα(αβ) αναστέλλειτηνπρωτεϊνοσύνθεση P aeruginosa είδη Salmonella Σαλμονέλλωσητυφο- εντεροτοξίνη(αβ) αναστέλλειτηνπρωτεϊνοσύνθεσηκαιπροκαλεί ειδήςπυρετόςπαρα- λύσητωνξενιστικώνκυττάρων τυφοειδήςπυρετός κυτταροτοξίνη(κΤ) επάγειαπώλειαυγρώναπόταεντερικάκύτταρα Shigella dysenteriae βακτηριακήδυσεντερία Σιγκατοξίνη(αβ) αναστέλλειτηνπρωτεϊνοσύνθεση Staphylococcus aureus πυρετογόνεςμολύνσεις Τοξίνηα(κΤ) αιμόλυση (εξανθήματακλπ) Τοξίνησυνδρόμουτοξικής διασυστηματικήκαταπληξία λοιμώξειςτουανα- καταπληξίας(υα) πνευστικούτροφική αποφολιδωτικέςτοξίνεςα απολέπισηδέρματοςκαταπληξία δηλητηρίασησύνδρομο καιβ(υα) τοξικήςκαταπληξίας λευκοσιδίνη(κΤ) καταστρέφειλευκοκύτταρα τοξικήεπιδερμική Τοξίνηβ(κΤ) αιμόλυση νεκρόλυση Τοξίνηγ(κΤ) θανατώνεικύτταρα Τοξίνηδ(κΤ) αιμόλυσηλευκόλυση εντεροτοξίνηαβCD προκαλείεμετούςδιάρροιακαταπληξία καιε(υα) Ένζυμοπήξηςαίματος(ε) επάγειθρόμβωσητουινώδους Streptococcus pyogenes πυρετογόνεςμολύνσεις Στρεπτολυσίνηο(κΤ) αιμόλυση αμυγδαλίτιδαοστρακιά ΣτρεπτολυσίνηS(κΤ) αιμόλυση(βλεικόνα2117) ερυθρογόνοςτοξίνη(υα) προκαλείτοεξάνθηματηςοστρακιάς Στρεπτοκινάση(ε) διασπάτουςθρόμβουςτουινώδους υαλουρονιδάση(ε) διασπάτουαλουρονικόοξύστονσυνδετικόιστό Vibrio cholerae Χολέρα εντεροτοξίνη(αβ) επάγειαπώλειαυγρώναπότα εντερικάκύτταρα(εικόνα2121)

ααβτοξίνηα-βKTκυτταρολυτικήτοξίνηεενζυμικόςπαράγονταςμολυσματικότηταςυαυπεραντιγονικήτοξίνηαταξινόμητοςπαράγοντας

τας Οι περισσότεροι τέτοιοι παράγοντες είναι ένζυμα που βο-ηθούν τα παθογόνα να δημιουργήσουν αποικίες και να ανα-πτυχθούν Επί παραδείγματι οι στρεπτόκοκκοι οι σταφυλό-κοκκοι και ορισμένα είδη του γένους Clostridium παράγουν το ένζυμο υαλουρονιδάση (Πίνακας 214) Η υαλουρονιδάση ευνοεί τη διασπορά των μικροοργανισμών στους διάφορους ιστούς καθώς διασπά το υαλουρονικό οξύ έναν πολυσακχα-ρίτη που λειτουργεί ως στερεωτικό υλικό στον χώρο μεταξύ των κυττάρων Η παραγωγή της υαλουρονιδάσης επιτρέπει τη διασπορά των παθογόνων μικροοργανισμών από την αρ-χική θέση προσβολής στους διάφορους ιστούς του ξενιστή Οι στρεπτόκοκκοι και οι σταφυλόκοκκοι παράγουν επίσης ευρύτατη ποικιλία πρωτεασών νουκλεασών και λιπασών που χρησιμεύουν στον αποπολυμερισμό των πρωτεϊνών των νουκλεϊκών οξέων και των λιπιδίων του ξενιστή Τα είδη του Clostridium που προκαλούν την αεριογόνο γάγγραινα παρά-γουν επιπλέον το ένζυμο κολλαγονάση γνωστή και ως τοξί-νη κ (Πίνακας 214) η οποία αποικοδομεί το υποστηρικτικό δίκτυο των ιστών που αποτελείται από κολλαγόνο επιτρέπο-ντας τη διασπορά του παθογόνου στους ιστούς του ξενιστή

Ινώδες θρόμβοι και μολυσματικότητα

Στις περισσότερες περιπτώσεις η εισβολή ενός μικροβιακού παθογόνου στον ξενιστή αντιμετωπίζεται άμεσα με τον σχη-ματισμό θρόμβων ινώδους Ο μηχανισμός της θρόμβωσης ενεργοποιείται από τον τραυματισμό του ιστού και έχει ως αποτέλεσμα την απομόνωση του παθογόνου και τον περιορι-σμό της λοίμωξης σε μια μικρή περιοχή του σώματος Ορι-σμένοι οργανισμοί έχουν την ικανότητα να παράγουν ινωδο-λυτικά ένζυμα που διασπούν τους θρόμβους επιτρέποντας

έτσι την περαιτέρω διασπορά της λοίμωξης Μια τέτοια ινω-δολυτική ουσία γνωστή ως στρεπτοκινάση παράγεται από τον Streptococcus pyogenes (Πίνακας 214)

Άλλοι οργανισμοί όμως μπορούν να παράγουν ένζυμα που ευνοούν τον σχηματισμό θρόμβων ινώδουςOslash έτσι αδυνα-τούν μεν να εξαπλωθούν αλλά διασφαλίζουν την προστασία τους από το ανοσοποιητικό σύστημα του ξενιστή Το καλύ-τερα μελετημένο ένζυμο που προκαλεί θρόμβους ινώδους εί-ναι το ένζυμο πήξης του αίματος (Πίνακας 214) που παράγε-ται από το παθογόνο Staphylococcus aureus Το ένζυμο αυτό προκαλεί την εναπόθεση ινώδους πάνω στους μικροβιακούς κόκκους παρέχοντάς τους κάλυμμα προστασίας από τις επι-θέσεις των κυττάρων του ξενιστή Το πλέγμα ινώδους που παράγεται από τη δράση του ενζύμου πήξης του αίματος εί-ναι μάλλον η αιτία για την εξαιρετικά εντοπισμένη φύση πολ-λών σταφυλοκοκκικών λοιμώξεων όπως πχ οι δοθιήνες και οι φλύκταινες (f Εικόνα 2623)

219 Έλεγχος εννοιών

Οι παθογόνοι μικροοργανισμοί παράγουν μια ποικιλία ενζύμων που αυξάνουν τη μολυσματικότητά τους άλλοτε διασπώντας τους ιστούς του ξενιστή και άλλοτε μεταβάλλοντας το περιβάλλον τους προκειμένου να εξασφαλίσουν θρεπτικές ουσίες Σε άλλες περι-πτώσεις οι παράγοντες μολυσματικότητας που εκκρίνονται από τα παθογόνα παρέχουν προστασία από την επαφή με τους φυσιο-λογικούς μηχανισμούς άμυνας του ξενιστή Όλοι αυτοί οι παράγο-ντες αποσκοπούν στο να ενισχύσουν τον αποικισμό και την ανά-πτυξη των παθογόνων

Τι πλεονέκτημα παρέχει στο παθογόνο η παραγωγή ενζύμων που πέπτουν τα δομικά στοιχεία των ξενιστικών ιστών

Κροσσοί τύπου 1(προσκόλληση)

Ενδοτοξίνη στολιποπολυσακχαριτικόστρώmicroα (πυρετός)

Πλασmicroίδιοmicroολυσmicroατικότητας

Αντιγόνο Ο(αναστέλλει τηφαγοκυτταρικήθανάτωση)

Κυτταροτοξίνη(αναστέλλει τησύνθεση πρωτεϊνών στακύτταρα του ξενιστήmiddotείσοδος ασβεστίουστο ξενιστικό κύτταροmiddotπροσκόλληση)

Μαστίγιο(αυτοκινησία)Αντιγόνο Η(προσκόλλησηmiddotαναστολή φαγοκυτταρικήςθανάτωσης)

Εντεροτοξίνη (διάρροια)

Επιφανειακάπροσαρτήmicroατα πουκωδικεύονται απόγονίδια invπροσκόλληση

Σιδηροφορείς

Αντιφαγοκυτταρικέςπρωτεΐνες πουκωδικεύονται απότο γονίδιο oxyR

Αντιγόνο τηςκάψας Vimiddotαναστέλλει τηνπρόσδεση τουσυmicroπληρώmicroατοςτου microαστιγίου

Εικόνα 2116 παράγοντες πουαυξάνουν τη μολυσματικότητα τηςSalmonella παρουσιάζονται εκείνατα δομικά στοιχεία που γνωρίζουμεότιείναιπαθογονικώςσημαντικάΤαπρωτεϊνικάπροϊόντατουγονιδιακούσυστήματοςphoδενέχουνταυτοποι-ηθείαλλάείναιγνωστόότιεξουδε-τερώνουντιςεπιπτώσειςτωνλιποδια-σπαστικώνντεφενσινώνπουπαράγουνταμακροφάγα

219 ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΜΟΛΥΣΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑΣ 853

854Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

Η δράση του ενζύμου πήξης του αίματος βοηθά ή εμποδίζει τη βακτηριακή ανάπτυξη και με ποιον τρόπο Δώστε συγκεκριμέ-να παραδείγματα

2110 Εξωτοξίνες

Οι εξωτοξίνες είναι πρωτεΐνες που απελευθερώνονται στον εξωκυτταρικό χώρο κατά την ανάπτυξη του οργανισμού Αυ-τές οι τοξίνες είναι δυνατόν να διασπαρούν σε μεγάλες απο-στάσεις μέσα στο σώμα και να προκαλέσουν βλάβες σε πε-ριοχές πολύ μακριά από την αρχική εστία της λοίμωξης Ο Πίνακας 214 συνοψίζει τις ιδιότητες και τη δράση μερικών από τις γνωστότερες εξωτοξίνες καθώς και ορισμένων άλ-λων εξωκυτταρικών παραγόντων μολυσματικότητας

Οι περισσότερες εξωτοξίνες ανήκουν σε μία από τις τρεις ακόλουθες κατηγορίες τις κυτταρολυτικές τοξίνες τις τοξίνες Α-Β και τις υπεραντιγονικές τοξίνες Οι κυτταρολυτι-κές τοξίνες είναι ένζυμα που επιτίθενται σε κάποιο δομικό συστατικό των κυττάρων και προκαλούν λύση Οι τοξίνες Α-Β αποτελούνται από δύο ομοιοπολικά συνδεδεμένες υπομο-νάδες Α και Β Η μία από αυτές η Β συνδέεται σε κάποιον επιφανειακό υποδοχέα των ξενιστικών κυττάρων και επιτρέ-πει τη μεταφορά της Α στο εσωτερικό του κυττάρου όπου αυτή επιφέρει διάφορες βλάβες Τα υπεραντιγόνα είναι τοξί-νες που διεγείρουν μεγάλο αριθμό κυττάρων του ανοσοποι-ητικού συστήματος του ξενιστή προκαλώντας εκτεταμένες φλεγμονώδεις αποκρίσεις (f Τμήμα 2214)

Κυτταρολυτικές τοξίνες

Πολλά παθογόνα παράγουν πρωτεΐνες που δρουν στην κυτ-ταροπλασματική μεμβράνη προκαλώντας λύση άρα και θά-νατο των ζωικών κυττάρων Οι τοξίνες αυτές ονομάζονται επίσης αιμολυσίνες διότι η δράση τους παρατηρείται πολύ εύκολα στα ερυθρά αιμοσφαίρια (Πίνακας 214) Οι επιδρά-σεις τους ωστόσο δεν περιορίζονται μόνο στα ερυθροκύτ-ταρα αλλά αφορούν και πολλά άλλα κύτταρα του ξενιστή Η παραγωγή αιμολυσινών διαπιστώνεται εύκολα στο εργα-στήριο με γραμμική επίστρωση του οργανισμού σε τρυβλίο

άγαρ-αίματος Η αιμολυσίνη απελευθερώνεται κατά την ανά-πτυξη των αποικιών και λύει τα περιβάλλοντα ερυθροκύττα-ρα δημιουργώντας έτσι ζώνες αιμόλυσης (Εικόνα 2117α) Ορισμένες αιμολυσίνες επιτίθενται στα φωσφολιπίδια της κυτταροπλασματικής μεμβράνης των ξενιστικών κυττάρων Συνηθέστερο υπόστρωμα των αιμολυσινών είναι το φωσφο-λιπίδιο λεκιθίνη (φωσφατιδυλοχολίνη) και γιrsquo αυτό τα συγκε-κριμένα ένζυμα ονομάζονται λεκιθινάσες ή φωσφολιπάσες (Εικόνα 2117β) Χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι η τοξίνη α του Clostridium perfringens μια λεκιθινάση που διασπά τα μεμβρανικά λιπίδια και προκαλεί κυτταρική λύση (Πίνακας 214) Επειδή τα φωσφολιπίδια είναι συστατικά των κυττα-ρικών μεμβρανών όλων των οργανισμών μερικές φορές οι φωσφολιπάσες λύουν την κυτταροπλασματική μεμβράνη όχι μόνο των ξενιστικών αλλά και των βακτηριακών κυττάρων Υπάρχουν ωστόσο αιμολυσίνες που δεν είναι φωσφολιπάσες Για παράδειγμα η στρεπτολυσίνη Ο την οποία παράγουν οι στρεπτόκοκκοι επιδρά στις στερόλες της κυτταροπλασματι-κής μεμβράνης Οι λευκοσιδίνες (Πίνακας 214) είναι λυτικοί παράγοντες που λύουν επιλεκτικά τη μεμβράνη των λευκών αιμοσφαιρίων γεγονός που μπορεί να προκαλέσει μείωση της αντίστασης του ξενιστή (f Τμήμα 221)

Τοξίνη της διφθερίτιδας

Όπως θα δούμε εκτενέστερα στο Τμήμα 263 η τοξίνη της διφθερίτιδας παράγεται από το Corynebacterium diphtheriae και αποτελεί σημαντικό παράγοντα παθογένεσης για τη νόσο της διφθερίτιδας Τα ποντίκια και οι αρουραίοι είναι σχετι-κά ανθεκτικοί οργανισμοί στην τοξίνη της διφθερίτιδας αλ-λά οι άνθρωποι τα κουνέλια και τα πτηνά έχουν μεγάλη ευ-αισθησία καθώς ένα και μόνο μόριο της τοξίνης μπορεί να προκαλέσει στα είδη αυτά κυτταρική λύση Η τοξίνη της δι-φθερίτιδας που εκκρίνεται από τα κύτταρα του C diphtheri-ae ανήκει στην κατηγορία των τοξινών Α-Β και το πολυπε-πτίδιό της έχει μοριακό βάρος (ΜΒ) 62000 Η υπομονάδα Β δεσμεύεται εξειδικευμένα σε έναν υποδοχέα της κυτταρο-πλασματικής μεμβράνης του ξενιστικού κυττάρου (Εικόνα 2118) Μετά τη δέσμευση οι υπομονάδες Α και Β αλληλε-πιδρούν πρωτεολυτικά μεταξύ τους με τελικό αποτέλεσμα την είσοδο της υπομονάδας Α (που έχει ΜΒ 21000) στο κυτ-

(α) (β)

T D

Bro

ck

Leon

J L

eBea

u

Εικόνα 2117 (α)ΖώνεςαιμόλυσηςγύρωαπόαποικίεςStreptococcus pyogenesπουανα-πτύσσονταισετρυβλίοάγαρ-αίματος(β)δρά-σητηςλεκιθινάσηςμιαςφωσφολιπάσηςγύ-ρωαπόαποικίεςClostridium perfringensπουαναπτύσσονται σεκαλλιεργητικόμέσοαγαρό-ζηςεμπλουτισμένομεκρόκοαυγού(πηγήλεκι-θίνης)ηλεκιθινάσηδιασπάτιςμεμβράνεςτωνερυθροκυττάρωνδημιουργώνταςτιςδιαυγείςζώνεςπουφαίνονταιστηφωτογραφία

ταρόπλασμα του ξενιστικού κυττάρου Εκεί η υπομονάδα Α παρεμποδίζει τη μεταφορά αμινοξέων από το tRNA στην αυξανόμενη πολυπεπτιδική αλυσίδα με αποτέλεσμα να ανα-στέλλεται η διαδικασία της πρωτεϊνοσύνθεσης Πιο συγκε-κριμένα η τοξίνη αδρανοποιεί τον παράγοντα επιμήκυνσης 2 (μια πρωτεΐνη που συμμετέχει στην επιμήκυνση της πολυ-πεπτιδικής αλυσίδας) καταλύοντας τη σύνδεση ενός μορίου ριβόζης στη διφωσφορική αδενοσίνη (ADP) από το NAD+ Μετά την προσθήκη της ριβόζης στο μόριο του ADP η δρα-στικότητα του παράγοντα επιμήκυνσης 2 μειώνεται θεαμα-τικά και η πρωτεϊνοσύνθεση αναστέλλεται

Η τοξίνη της διφθερίτιδας σχηματίζεται μόνον από στε-λέχη του C diphtheriae που προσβάλλονται λυσιγονικά από τον βακτηριοφάγο β ο οποίος μεταφέρει το γονίδιο για την παραγωγή της τοξίνης Έτσι ένα μη τοξινοπαραγωγικό (άρα μη παθογόνο) στέλεχος του C diphtheriae μπορεί να μετα-τραπεί σε παθογονικό αν μολυνθεί με τον φάγο β Η διαδικα-σία αυτή ονομάζεται μετατροπή φάγου (f Τμήμα 107)

Ένας άλλος παράγοντας που επηρεάζει την παραγωγή της τοξίνης της διφθερίτιδας είναι η ύπαρξη διαθέσιμου σι-δήρου Όταν το καλλιεργητικό μέσο περιέχει ποσότητες σι-δήρου που επαρκούν για την αύξηση του βακτηρίου η το-ξίνη δεν παράγεται Αν όμως η συγκέντρωση σιδήρου μειω-θεί σε περιοριστικά για την αύξηση του βακτηρίου επίπεδα τότε αρχίζει η παραγωγή της τοξίνης Ο σίδηρος δεσμεύεται από ειδικές ρυθμιστικές πρωτεΐνες του C diphtheriae συμ-μετέχοντας με τον τρόπο αυτό σε έναν μηχανισμό αρνητικού ελέγχου (f Τμήμα 85) Αυτή η σιδηροσυζευτική πρωτεΐ-νη συνδυάζεται κατόπιν με μια ρυθμιστική περιοχή του DNA

του φάγου β και παρεμποδίζει την έκφραση της τοξίνης της διφθερίτιδας Όταν η συγκέντρωση σιδήρου είναι χαμηλή η δράση της ρυθμιστικής πρωτεΐνης εξασθενεί με αποτέλεσμα να αρχίσει η σύνθεση της τοξίνης

Η εξωτοξίνη Α του Pseudomonas aeruginosa (Πίνακας 214) δρα κατά παρόμοιο τρόπο με την τοξίνη της διφθερίτι-δας αφού και αυτή τροποποιεί τον παράγοντα επιμήκυνσης 2 μέσω ριβοζυλίωσης του ADP

Τοξίνες του τετάνου και της αλλαντίασης

Αυτές οι τοξίνες παράγονται από τα υποχρεωτικώς αναερό-βια βακτήρια Clostridium tetani και Clostridium botulinum Υπό φυσιολογικές συνθήκες τα βακτήρια αυτά είναι εδαφό-βιοι οργανισμοί που ενίοτε προκαλούν ασθένειες στα ζώα (f Τμήματα 278 και 295) Το C botulinum σπανίως ανα-πτύσσεται άμεσα στο σώμαOslash συνηθέστερη εστία πολλαπλα-σιασμού του αλλά και τόπος παραγωγής της αλλαντοτοξί-νης είναι τα κακοδιατηρημένα τρόφιμα Στην αλλαντίαση ο θάνατος επέρχεται από αναπνευστική ανεπάρκεια λόγω πα-ράλυσης των αναπνευστικών μυών Το C tetani αναπτύσ-σεται σε βαθιές πληγές του σώματος που καθίστανται ανο-ξικές και παρrsquo ότι παραμένει στην αρχική εστία προσβολής και δεν διασπείρεται στο σώμα η τοξίνη την οποία παράγει μπορεί να εξαπλωθεί μέσω του νευρικού συστήματος και να προκαλέσει τέτανο δηλαδή σπαστική παράλυση που μπορεί επίσης να οδηγήσει στον θάνατο

Η τοξίνη της αλλαντίασης αποτελείται στην πραγματι-κότητα από μια ομάδα τοξινών Α-Β που συνιστούν τις πιο

2110 ΕξΩΤΟξΙΝΕΣ 855

A B

Κυτταρική microεmicroβράνη Κυτταρική microεmicroβράνη

B BA

A

AEFmdash2 EFmdash2

Πρωτεϊνοσύνθεση σε αναστολήΦυσιολογική πρωτεϊνοσύνθεση

Τοξίνη

Κλείδα

Αmicroινοξύ

Ριβόσωmicroα

(β)

t-RNA

(α)

EFmdash2

t-RNA

EFmdash2

Med

Ia T

uTo

rIal

M

edIa

Tu

TorI

al D

ipht

heri

aTo

xin

Εικόνα 2118 δράσητηςτοξίνηςτηςδιφθερίτιδαςτηνοποίαπαράγειτοCorynebacterium diphtheriae(α)υπόφυσιολογικέςσυνθήκεςοπαράγονταςεπι-μήκυνσης2(EF-2)συνδέεταιμετοριβόσωμακαιτοφέρνεισεεπαφήμεέναφορτισμένοtRNA(β)ητοξίνητηςδιφθερίτιδαςσυνδέεταιμετηνκυτταρικήμεμβράνηόπουδιασπάταιηυπομονάδααπουπροκύπτειαπότηδιάσπασηαυτήμεταφέρεταιστονενδοκυτταρικόχώροόπουκαταλύειτηνπροσθήκηρι-βοζυλιωμένουADPστονπαράγονταεπιμήκυνσης2(EF-2)οτροποποιημένοςπαράγονταςεπιμήκυνσης2δενμπορείπλέοννασυμμετάσχειστηνπροσθήκηαμινοξέωνστηναυξανόμενηπεπτιδικήαλυσίδαηδιαδικασίατηςπρωτεϊνοσύνθεσηςσταματάκαιεπέρχεταιθάνατοςτουκυττάρου

856Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

ισχυρές βιολογικές τοξίνες στη φύση Ένα χιλιοστογραμμά-ριο (mg) καθαρής αλλαντοτοξίνης αρκεί για να σκοτώσει πάνω από ένα εκατομμύριο ινδικά χοιρίδια Από τις επτά δι-αφορετικές αλλαντοτοξίνες που γνωρίζουμε δύο τουλάχι-στον κωδικεύονται από εξειδικευμένους λυσιγόνους βακτη-ριοφάγους του Clostridium botulinum Η κυριότερη τοξίνη είναι μια πρωτεΐνη με ΜΒ 150000 η οποία εύκολα σχηματί-ζει συμπλέγματα με άλλες μη τοξικές πρωτεΐνες του C bot-ulinum δημιουργώντας βιοενεργές τοξίνες με ΜΒ που αγγί-ζει το 106 Η τοξικότητά της οφείλεται στο ότι αυτή δεσμεύε-ται στις νευρομυϊκές συνάψεις (και συγκεκριμένα στις προ-συναπτικές μεμβράνες των απολήξεων των κινητικών νευ-ρώνων) όπου παρεμποδίζει την απελευθέρωση ακετυλοχο-λίνης Υπενθυμίζεται ότι η μετάδοση της νευρικής ώσης από τα νευρικά κύτταρα στα μυϊκά γίνεται μέσω της ακετυλοχο-λίνης η οποία δεσμεύεται σε ειδικούς υποδοχείς των μυϊκών κυττάρων Έτσι ένας μυς που έχει δηλητηριαστεί με αλλα-ντοτοξίνη αδυνατεί να προσλάβει το διεγερτικό σήμα (την ακετυλοχολίνη) άρα αδυνατεί να συσταλεί προκαλώντας γενικευμένη παράλυση (Εικόνα 2119)

Η τετανοτοξίνη είναι μια πρωτεΐνη με ΜΒ 150000 η οποία αποτελείται από συνδεδεμένα πολυπεπτίδια Α-Β Η τοξίνη μόλις έρθει σε επαφή με το νευρικό σύστημα μετα-φέρεται μέσω των κινητικών νευρώνων μέχρι τον νωτιαίο μυελό όπου συνδέεται εξειδικευμένα με γαγγλιοζιτικά λιπί-δια των αξονικών απολήξεων ορισμένων ανασταλτικών νευ-ρώνων του νωτιαίου μυελού Κατά τη φυσιολογική λειτουρ-

γία τους αυτοί οι διάμεσοι νευρώνες απελευθερώνουν κά-ποιον ανασταλτικό νευροδιαβιβαστή (συνήθως γλυκίνη) ο οποίος συνδέεται με ειδικούς υποδοχείς πάνω στη μεμβρά-νη του κινητικού νευρώνα και προκαλεί αποδιέγερση δη-λαδή άρση της διέγερσης του κινητικού νευρώνα Αυτός εί-ναι ο κυριότερος μηχανισμός για να σταματήσει η διέγερση ενός κινητικού νευρώνα και πρακτικά σημαίνει ότι η δρά-ση της γλυκίνης αναστέλλει την απελευθέρωση ακετυλοχο-λίνης στην τελική κινητική πλάκα και επομένως επιτρέπει τη χάλαση των μυών Η παρουσία όμως τετανοτοξίνης στον νωτιαίο μυελό εξουδετερώνει τη δράση των διάμεσων ανα-σταλτικών νευρώνων και επομένως διακόπτει την απελευθέ-ρωση και δράση της γλυκίνης επί των κινητικών νευρώνων Υπrsquo αυτές τις συνθήκες οι κινητικοί νευρώνες συνεχίζουν να παραμένουν σε κατάσταση διέγερσης εκφορτίζονται αστα-μάτητα και απελευθερώνουν συνεχώς ακετυλοχολίνη στη νευρομυϊκή σύναψη προκαλώντας συνεχείς και ανεξέλε-γκτες συστολές των αντίστοιχων μυών (Εικόνα 2120) Τε-λικό αποτέλεσμα είναι η σπαστική παράλυση δηλαδή μια κατάσταση κατά την οποία οι προσβεβλημένοι μύες βρίσκο-νται σε διαρκή συστολή Αν η προσβολή αφορά τους μυς του στόματος τότε ο παρατεταμένος σπασμός παραμορφώ-νει το στόμα προκαλώντας το φαινόμενο του τρισμού Αν η προσβολή συμβεί στους αναπνευστικούς μυς τότε μπορεί να επέλθει θάνατος από ασφυξία

Και οι δύο τοξίνες που μόλις εξετάσαμε εμποδίζουν την απελευθέρωση νευροδιαβιβαστών για τον έλεγχο των μυών

Φυσιολογικές συνθήκεςΗ ακετυλοχολίνη (A) προκαλείσυστολή των microυϊκών ινών

∆ιεγερτικό σήmicroααπό το κεντρικόνευρικό σύστηmicroα

Μυς

ΑλλαντίασηΗ αλλαντοτοξίνη εmicroποδίζει τηναπελευθέρωση της Α αναστέλλοντας έτσιτη microυϊκή συστολή

AA A

AAA

A AA

AAAAA

A

AA A

AA A

AA

A A

AAA

AAA AA

A AAA

A A A A A A A A AA A A A

(α) (β)

Εικόνα 2119 δράσητηςαλλαντοτοξίνηςηοποίαπαράγεταιαπότοClostridium botulinum (α)υπόφυσιολογικέςσυνθήκεςηδιέγερσηαπότοκεντρικόνευρικόσύστημακαταλήγειστηνευρομυϊκήσύναψηκαιέχειωςαποτέλεσματηναπελευθέρωσηακετυλοχολίνης(α)απότακυστίδιατωννευρικώναπολήξεωνστηντελικήκινητικήπλάκαΣτησυνέχειαηακετυλοχολίνησυνδέεταιμεειδικούςυποδοχείςστημεμβράνητουμυϊκούκυττάρουπροκαλώνταςσυστολήτουτελευταίου(β)ηαλλαντοτοξίνηδραστηντελικήκινητικήπλάκαπαρεμποδίζονταςτηναπελευθέρωσηακετυλοχολίνης(α)απότακυστίδιαlaquoκαταργώνταςraquoστηνπράξητηνευρικήδιέγερσηαποτέλεσματηςδράσηςαυτήςείναιημηαντιστρεπτήχάλασητουμυόςκαιτελικάημυϊκήπαράλυση(f

Τμήμα295)

Ωστόσο το τελικό αποτέλεσμα διαφέρει ανάλογα με το ποι-ος ακριβώς νευροδιαβιβαστής αναστέλλεται

2110 Έλεγχος εννοιών

Οι εξωτοξίνες τις οποίες παράγουν ορισμένοι μικροοργανισμοί εί-ναι οι ισχυρότερες βιολογικές τοξίνες που γνωρίζουμε Κάθε εξω-τοξίνη δρα σε εξειδικευμένα κύτταρα ή μόρια του ξενιστή επιφέ-ροντας βλάβες σε κάποια μείζονα (κυτταρική ή συστηματική) λει-τουργία του

Ποιες μείζονος σημασίας ιδιότητες είναι κοινές σε όλες τις εξωτοξίνες Σε όλες τις τοξίνες Α-Β

Είναι απαραίτητο να λάβει χώρα πολλαπλασιασμός των βακτη-ρίων και λοίμωξη προκειμένου να παραχθούν τοξίνες

2111 Εντεροτοξίνες

Οι εντεροτοξίνες είναι εξωτοξίνες που δρουν στο λεπτό έντερο και προκαλούν μαζική έκκριση υγρών στον εντερικό αυλό και κατά συνέπεια εμετό και διάρροια Εντεροτοξίνες

παράγουν πολλά βακτήρια όπως τα Staphylococcus aureus Clostridium perfringens και Bacillus cereus (που ευθύνονται συνήθως για τις τροφικές δηλητηριάσεις) αλλά και τα εντε-ροπαθογόνα Vibrio cholerae Escherichia coli και Salmonel-la enteritidis

Η τοξίνη της χολέρας

Η εντεροτοξίνη την οποία παράγει το Vibrio cholerae είναι ο αιτιολογικός παράγοντας της χολέρας και έχει μελετηθεί περισσότερο από οποιαδήποτε άλλη εντεροτοξίνη Η τοξί-νη της χολέρας ανήκει στις τοξίνες της κατηγορίας Α-Β (βλ Τμήμα 2110) και αποτελείται από μία υπομονάδα Α μορι-ακού βάρους 27200 και πέντε υπομονάδες Β καθεμιά από τις οποίες έχει ΜΒ 11600 (επομένως ολόκληρο το σύμπλεγ-μα της τοξίνης έχει ΜΒ 82200) Η υπομονάδα Β αποτελεί το τμήμα με το οποίο η τοξίνη δεσμεύεται εξειδικευμένα στον γαγγλιοζίτη GM1 που βρίσκεται στην κυτταροπλασματική μεμβράνη των κυττάρων του εντερικού επιθηλίου (Εικόνα 2121)Oslash ωστόσο η ίδια η υπομονάδα Β δεν προκαλεί κάποια μεταβολή στη διαπερατότητα της μεμβράνης Για την τοξι-κή δράση της τοξίνης της χολέρας υπεύθυνη είναι η υπομο-

AA

AA

A

AA A

AA

A AAA

AAA

A

AAA

A

AAAAAAAA

AAA

A

G

GGG

GGGGGGG

G

G

G G

G

G

G

GG G

G

GG

A A

A

A A

A

A

A

A

A AA A A A A A A A AA A A A

∆ιεγερτικά σήmicroατααπό το κεντρικόνευρικό σύστηmicroα

Ανασταλτικόςδιάmicroεσος νευρώνας

Αναστολή

Μυς

Φυσιολογικές συνθήκεςΗ γλυκίνη (G) που απελευθερώνεται από τουςανασταλτικούς διάmicroεσους νευρώνες σταmicroατάτην απελευθέρωση ακετυλοχολίνης (A)και επιφέρει χάλαση των microυών

ΤέτανοςΗ τετανοτοξίνη δεσmicroεύεται στουςανασταλτικούς διάmicroεσους νευρώνεςεmicroποδίζοντας την απελευθέρωση γλυκίνηςκαι τη χάλαση των microυών

(α) (β)

Τοξίνητουτετάνου

Εικόνα 2120 δράσητηςτετανοτοξίνηςτηνοποίαπαράγειτοClostridium tetani(α)υπόφυσιολογικέςσυνθήκεςηχάλασητωνμυώνοφείλεταιστηγλυ-κίνη(G)πουαπελευθερώνουνορισμένοιδιάμεσοιανασταλτικοίνευρώνεςηγλυκίνηαποδιεγείρειτουςκινητικούςνευρώνεςκάτιπουμετησειράτουση-μαίνειότιδιακόπτεταιηαπελευθέρωσηακετυλοχολίνης(α)στηνευρομυϊκήσύναψη(β)ητετανοτοξίνηδεσμεύεταισεδιάμεσουςανασταλτικούςνευρώνεςεμποδίζονταςτηναπελευθέρωσηγλυκίνηςαπότασυναπτικάκυστίδιαΈτσιδιακόπτεταιηροήανασταλτικώνσημάτωνπροςτουςκινητικούςνευρώνεςκαιηαπελευθέρωσηακετυλοχολίνηςστηνευρομυϊκήσύναψηείναισυνεχήςκαιαδιάκοπημεαποτέλεσμαναπροκαλείταιμηαντιστρεπτήσυστολήτωνμυώνκαισπαστικήπαράλυση(fΤμήμα278καιεικόνα2719)

2111 ΕΝΤΕΡΟΤΟξΙΝΕΣ 857

858Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

νάδα Α η οποία ενεργοποιεί το κυτταρικό ένζυμο αδενυλι-κή κυκλάση που με τη σειρά του μετατρέπει την τριφωσφο-ρική αδενοσίνη (ΑΤΡ) σε κυκλική μονοφωσφορική αδενοσί-νη (cAMP)

Όπως έχουμε ήδη δει στο Τμήμα 87 το κυκλικό ΑΜΡ είναι ένα ειδικό μόριο που συνδέει στα κύτταρα διάφο-ρους ρυθμιστικούς μηχανισμούς Στα θηλαστικά το κυκλι-κό ΑΜΡ συμμετέχει στον μηχανισμό δράσης αρκετών ορμο-

νών σε συναπτικές διαβιβάσεις του κεντρικού νευρικού συ-στήματος αλλά και στις φλεγμονώδεις και ανοσιακές αντι-δράσεις των ιστών συμπεριλαμβανομένων των αλλεργιών Όμως για να μπορέσει η υπομονάδα Α της τοξίνης της χολέ-ρας να ενεργοποιήσει την αδενυλική κυκλάση πρέπει πρώτα να ενεργοποιηθεί από ένα κυτταρικό ένζυμο που χρειάζεται NAD+ και ATP Κατά τη δράση της εντεροτοξίνης της χολέ-ρας τα αυξημένα επίπεδα κυκλικού ΑΜΡ προκαλούν ενερ-γητική έκκριση διττανθρακικών και ιόντων χλωρίου από τα επιθηλιακά κύτταρα προς τον εντερικό αυλό (Εικόνα 2121) Κατά την οξεία φάση της νόσου η απώλεια νερού στο λε-πτό έντερο υπερβαίνει τον ρυθμό απορρόφησής του στο πα-χύ έντερο με αποτέλεσμα τη μαζική καθαρή απώλεια νε-ρού Κατά κανόνα τα θύματα της χολέρας πεθαίνουν από ακραία αφυδάτωση Καλύτερη θεραπεία είναι η πρόσληψη από το στόμα μεγάλων ποσοτήτων από διαλύματα ηλεκτρο-λυτών προκειμένου να αναπληρωθούν τα απολεσθέντα υγρά και ιόντα

Η εντεροτοξίνη της χολέρας μπορεί να ενεργοποιήσει την αδενυλική κυκλάση σε μεγάλη ποικιλία κυττάρων και ιστών γιrsquo αυτό και οι παθολογικές εκδηλώσεις της τοξίνης αφορούν μάλλον την ειδική θέση όπου αυτή δεσμεύεται δη-λαδή τα κύτταρα του επιθηλίου του λεπτού εντέρου παρά την τοξική ενεργοποίηση της αδενυλικής κυκλάσης Πράγ-ματι η προσθήκη διαλύματος με απομονωμένες υπομονάδες Β (οι οποίες δεν διαθέτουν δραστικότητα αδενυλικής κυκλά-σης) στον αυλό του εντέρου μπορεί να εμποδίσει τη δράση της εντεροτοξίνης της χολέρας αρκεί να χορηγηθεί πριν την εκδήλωσή της Αυτό συμβαίνει διότι οι υπομονάδες Β κατα-λαμβάνουν τις ίδιες θέσεις δέσμευσης που χρησιμοποιούν και τα πλήρη μόρια (Α-Β) της τοξίνης στερώντας από τα τελευταία τη δυνατότητα δέσμευσης αλλά και δράσης κα-θώς μόνο τα πλήρη μόρια διαθέτουν δραστικότητα αδενυλι-κής κυκλάσης

Η εντεροτοξίνη της χολέρας κωδικεύεται από δύο γο-νίδια τα ctxA και ctxB Η έκφραση των εν λόγω γονιδίων ελέγχεται από έναν μηχανισμό θετικής ρύθμισης στον οποίο καθοριστικό ρόλο παίζει η πρωτεΐνη που κωδικεύει το γονί-διο toxR Το προϊόν του γονιδίου toxR είναι μια διαμεμβρα-νική πρωτεΐνη η οποία ελέγχει τόσο την παραγωγή της τοξί-νης όσο και άλλων σημαντικών παραγόντων μολυσματικό-

Εικόνα 2121 δράσητηςεντεροτοξίνηςτηςχολέρας(1)Φυσιολογικήδι-αδικασίακίνησηςτωνιόντωνστοέντεροκαιαποικισμόςτουεπιθηλίουαπότοVibrio choleraeακολουθούμενοςαπόδέσμευσητηςεντεροτοξίνηςμετουςγαγγλιοζίτεςGM1τωνκυττάρωντουξενιστή(2)ηδράσητηςτοξίνηςα-βέγκειταιστηνενσωμάτωσηστοκυτταρόπλασματωνξενιστικώνκυττάρωντηςυπομονάδαςαηοποίαενεργοποιείτηναδενυλικήκυκλάσηΤογεγονόςαυτόοδηγεί(3)στηδιακοπήτηςφυσιολογικήςροήςνa+προςταέσωκαι(4)στηναπώλειανερούπροςτοναυλόκαιτηνεμφάνισηδιάρροιαςηαντιμετώπισητηςχολέραςγίνεταιμεαναπλήρωσηιόντωνκαιενυδάτωσηηχρήσηαντιβι-οτικώνμπορείναπεριορίσειτηνανάπτυξητουV choleraeκαιναμειώσειτηδιάρκειατηςνόσουαλλάδενεπηρεάζεικαθόλουτηντοξίνηπουέχειήδηπαραχθεί

Κύτταρο GM1

Επιθήλιο

Τοξίνη του Vibrio cholerae

Κύτταρο του Vibrio cholerae

Ενεργοποίηση της επιθηλιακήςαδενυλικής κυκλάσης από τηντοξίνη της χολέρας

Τοξίνη τηςχολέρας

Αδενυλική κυκλάση

Αυλός

Αυλός

ATP κυκλικό AMP

Αίmicroα

Αίmicroα

Αίmicroα

Αυλός τουλεπτού εντέρου

Κύτταρο GM1Na+

Επιθηλιακά κύτταρα του εντέρου

Na+

Na+

Αναστολή microεταφοράς Na+ καθαρήροή Clndash προς τον αυλό

Clndash

Clndash

Μαζική microετακίνησηνερού προς τον αυλό

Φυσιολογική κίνηση ιόντων Na+ κινείται από τοναυλό προς το αίmicroαmiddot δεν υπάρχει καθαρή ροή Clndash

H2O

Αποικισmicroός καιπαραγωγή τοξινών

1

3

2

4

τητας του Vibrio cholerae (πχ πρωτεΐνες και τριχίδια της εξωτερικής μεμβράνης) που είναι απαραίτητοι για τον επι-τυχή αποικισμό του λεπτού εντέρου από το συγκεκριμένο εντεροπαθογόνο

Άλλες εντεροτοξίνες

Αρκετές εντεροτοξίνες που παράγονται από άλλα εντεροπα-θογόνα όπως είναι η Escherichia και η Salmonella δρουν παρόμοια με την τοξίνη της χολέρας Αυτό επιβεβαιώνεται από το ότι οι τοξίνες και των δύο βακτηρίων εξουδετερώνο-νται με τη χορήγηση αντισωμάτων κατά της εντεροτοξίνης της χολέρας γεγονός που υποδηλώνει ότι οι συγκεκριμένες τοξίνες έχουν παραπλήσια δομή Σε αυτό συνηγορεί και η ανάλυση της αλληλουχίας βάσεων στα γονίδια ctxA και ctxB τα οποία παρουσιάζουν ομολογία μεγαλύτερη του 75 με τα γονίδια που κωδικεύουν τη θερμοασταθή εντεροτοξίνη την οποία παράγουν τα εντεροπαθογόνα στελέχη της Escherich-ia και της Salmonella Ωστόσο υπάρχουν και εντεροτοξί-νες με διαφορετικό τρόπο δράσης τις οποίες παράγουν άλ-λα εντεροπαθογόνα των τροφίμων (Staphylococcus aureus Clostridium perfringens Bacillus cereus) Πχ η τοξίνη του Clostridium perfringens είναι μια κυτταροτοξίνη ενώ του Staphylococcus aureus μια υπεραντιγονική τοξίνη (Πίνακας 214) Τα υπεραντιγόνα έχουν έναν εντελώς διαφορετικό μη-χανισμό δράσηςOslash διεγείρουν μεγάλο αριθμό λεμφοκυττάρων προκαλώντας φλεγμονώδεις αντιδράσεις όχι μόνο τοπικά στο έντερο αλλά και διασυστηματικά σε όλο το σώμα (f Τμήμα 2214)

2111 Έλεγχος εννοιών

Οι εντεροτοξίνες είναι εξωτοξίνες που δρουν εξειδικευμένα στο λε-πτό έντερο προκαλώντας μεταβολές στη διαπερατότητα του εντε-ρικού επιθηλίου οι οποίες οδηγούν στην εμφάνιση διάρροιας Οι

εντεροτοξίνες διακρίνονται στις τοξίνες Α-Β στις κυτταροτοξίνες και στα υπεραντιγόνα

Ποια μείζονα χαρακτηριστικά είναι κοινά σε όλες τις εντεροτο-ξίνες Σε όλες τις εξωτοξίνες Α-Β

Πώς δρα η τοξίνη του Vibrio cholerae στο λεπτό έντερο Γιατί προκαλεί η τοξίνη αυτή μαζική απώλεια νερού

2112 Ενδοτοξίνες

Τα αρνητικά κατά Gram βακτήρια παράγουν λιποπολυσακ-χαρίτες για την εξωτερική στιβάδα του κυτταρικού τους τοι-χώματος (f Τμήμα 49) οι οποίοι σε πολλές περιπτώσεις είναι τοξικοί Οι πολυσακχαρίτες αυτοί ονομάζονται ενδο-τοξίνες διότι είναι σταθερά συνδεδεμένοι με το βακτηριακό κύτταρο και απελευθερώνονται σε μεγάλες ποσότητες μόνο αν συμβεί λύση του κυττάρου Οι ενδοτοξίνες έχουν μελε-τηθεί κυρίως στην περίπτωση των Escherichia Shigella και Salmonella Οι κυριότερες διαφορές μεταξύ εξωτοξινών και ενδοτοξινών παρατίθενται στον Πίνακα 215

Δομή και λειτουργία των ενδοτοξινών

Οι ενδοτοξίνες ασκούν ποικίλες επιδράσεις στη φυσιολο-γία Ο πυρετός είναι σχεδόν καθολικό σύμπτωμα της δρά-σης τους διότι οι τοξίνες αυτές διεγείρουν την απελευθέρω-ση ειδικών πρωτεϊνών από τα ξενιστικά κύτταρα οι οποίες ονομάζονται ενδογενή πυρετογόνα και επιδρούν στο θερμορ-ρυθμιστικό κέντρο του εγκεφάλου Επιπλέον οι ενδοτοξίνες προκαλούν διάρροια ταχεία μείωση του αριθμού των λεμ-φοκυττάρων και των αιμοπεταλίων και γενικευμένη φλεγ-μονή Μεγάλες ποσότητες ενδοτοξίνης μπορεί να επιφέρουν ακόμη και τον θάνατο κυρίως μέσω αιμορραγικής καταπλη-ξίας και ιστικής νέκρωσης Η τοξικότητα των ενδοτοξινών

2112 ΕΝΔΟΤΟξΙΝΕΣ 859

ΠΙΝΑΚΑΣ 215 Ιδιότητεςεξωτοξινώνκαιενδοτοξινών

Ιδιότητα Εξωτοξίνες Ενδοτοξίνες

Χημικέςιδιότητες πρωτεΐνεςπουεκκρίνονταιαπόορισμένα Σύμπλοκαλιποπολυσακχαριτών-λιποπρωτεϊνών(fεικόνα435) αρνητικάκατάGramβακτήριαενγένει ωςτμήματατηςεξωτερικήςμεμβράνηςτωναρνητικώνκατά θερμοασταθείς Gramβακτηρίωναπελευθερώνονταιμετηλύσητουκυττάρου πολύμεγάληθερμοσταθερότηταΤρόποςδράσης εξειδικευμένοςσυνήθωςδεσμεύονται μηειδικός σεειδικούςυποδοχείςήδομέςΣυμπτώματα είναικυτταροτοξίνεςεντεροτοξίνεςή πυρετόςδιάρροιαεμετός νευροτοξίνεςμεεξειδικευμένοτρόπο δράσηςσεκύτταραήιστούς Τοξικότητα Συχνάπολύμεγάληενίοτεθανατηφόρος μικρήσπάνιαθανατηφόροςανοσογονικότητα Ιδιαιτέρωςανοσοδιεγερτικέςδιεγείρουν Ήπιαανοσογόναηανοσοαπόκρισηείναι τηνπαραγωγήαντισωμάτων(αντιτοξινών) ανεπαρκήςγιατηνεξουδετέρωσητηςτοξίνηςδράσητοξοειδών ηαντιμετώπισητηςτοξίνηςμεφορμαλδεΰδη καμία καταστρέφειτηντοξικότητααλλάτα τοξοειδήπουπροκύπτουνεξακολουθούν ναέχουνανοσοδιεγερτικήδράσηπυρετογονία δενπροκαλούνπυρετόστονξενιστή πυρετογόνεςσυχνάπροκαλούνπυρετόστονξενιστή

860Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

πάντως είναι πολύ χαμηλότερη εκείνης των εξωτοξινών Στα ποντίκια επί παραδείγματι η ποσότητα ενδοτοξίνης που απαιτείται για να θανατωθεί το 50 ενός πληθυσμού πειρα-ματοζώων (δηλαδή η LD50) είναι κατά προσέγγιση 200-400 μg (μικρογραμμάρια) ανά άτομο ενώ η LD50 της αλλαντοτο-ξίνης είναι περίπου 25 pg (πικογραμμάρια) ανά άτομο δηλα-δή 10 εκατομμύρια φορές μικρότερη

Η γενική δομή των λιποπολυσακχαριτών (LPS) παρου-σιάζεται στην Εικόνα 435 Οι λιποπολυσακχαρίτες αποτε-λούνται από το λιπίδιο Α έναν κεντρικό πολυσακχαρίτη που περιέχει κετοδεοξυοκτονικό λίγα σάκχαρα με επτά άτομα άνθρακα (επτόζες) γλυκόζη γαλακτόζη Ν-ακετυλογλυκο-ζαμίνη και τον πολυσακχαρίτη Ο ένα ιδιαίτερα μεταβλητό πολυμερές που συνήθως περιέχει γαλακτόζη γλυκόζη ρα-μνόζη μαννόζη και ένα ή περισσότερα ασυνήθιστα διδεο-ξυ-σάκχαρα όπως αμπεκουόζη κολιτόζη παρατόζη ή τυβε-λόζη Τα σάκχαρα του πολυσακχαρίτη Ο σχηματίζουν αλυ-σίδες των τεσσάρων ή πέντε σακχάρων (συνήθως διακλαδι-σμένες) οι οποίες επαναλαμβάνονται αρκετές φορές για τον σχηματισμό του πλήρους μορίου (f Τμήμα 49) Το λιπί-διο Α αποτελείται από λιπαρά οξέα που συνδέονται με εστε-ρικούς δεσμούς στο μόριο της Ν-ακετυλογλυκοζαμίνης Συ-νηθέστερα τέτοια οξέα είναι το β-υδροξυμυριστικό το λαυ-ρικό (δαφνικό) το μυριστικό και το παλμιτικό (φοινικικό) Από τη μελέτη επιμέρους λιποπολυσακχαριτικών τμημάτων συνάγεται ότι το λιπίδιο ευθύνεται για την τοξικότητα και ο πολυσακχαρίτης για την υδατοδιαλυτότητα και την ανοσο-γονικότητα του συμπλόκου (f Τμήμα 223) Επίσης με-λέτες σε ζώα υποδεικνύουν ότι για τις in vivo τοξικές επι-δράσεις είναι απαραίτητο το λιπίδιο και ο πολυσακχαρίτης να συνυπάρχουν

Ανίχνευση ενδοτοξινών με τη μέθοδο Limulus

Επειδή οι ενδοτοξίνες έχουν πυρετογόνο δράση θα πρέπει τα διάφορα φάρμακα (πχ αντιβιοτικά ή σκευάσματα που χορηγούνται ενδοφλεβίως) να μην περιέχουν καθόλου εν-δοτοξίνες Για τον σκοπό αυτό έχει αναπτυχθεί μια ιδιαίτε-ρα ευαίσθητη μέθοδος ανίχνευσης ενδοτοξινών η οποία βα-σίζεται στη χρήση των αμοιβαδοκυττάρων Limulus polyphe-mus που παρασιτούν στις οπλές των αλόγων Η μέθοδος στη-ρίζεται στο γεγονός ότι οι ενδοτοξίνες προκαλούν εξειδικευ-μένα λύση αυτών των αμοιβαδοκυττάρων (Εικόνα 2122) Κατά τον εργαστηριακό έλεγχο αναμειγνύονται εκχυλίσμα-τα αμοιβαδοκύτταρων με το υπό έλεγχο διάλυμα Αν υπάρ-χει ενδοτοξίνη το εκχύλισμα των αμοιβαδοκυττάρων σχη-ματίζει πήγμα και καθιζάνει μεταβάλλοντας τη διαύγεια του διαλύματος Αυτή η αντίδραση μπορεί κατόπιν να ποσοτι-κοποιηθεί με τη χρήση φασματοφωτομέτρου Είναι εφικτή η εκτέλεση μετρήσιμης αντίδρασης με μόλις 10 pgml λιπο-πολυσακχαρίτη Η μέθοδος Limulus χρησιμοποιείται για την ανίχνευση απειροελάχιστων ποσοτήτων ενδοτοξίνης στους ορούς στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό στο πόσιμο νερό και σε όλα τα διαλύματα που χρησιμοποιούνται για την παρασκευή φαρμάκων και ενέσιμων σκευασμάτων

Επειδή η μέθοδος Limulus είναι πάρα πολύ ευαίσθητη χρειάζεται ιδιαίτερη προσοχή στην τήρηση μέτρων αποτρο-πής της μόλυνσης των εργαστηριακών οργάνων των διαλυ-μάτων και των αντιδραστηρίων από αρνητικά κατά Gram βακτήρια που υπάρχουν στο περιβάλλον του εργαστηρίου ή της κλινικής πχ στο απεσταγμένο νερό Ενδεχόμενη ανί-χνευση ενδοτοξινών με τη μέθοδο Limulus στο πλάσμα ή στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό συνιστά σοβαρή ένδειξη μόλυν-σης των συγκεκριμένων σωματικών υγρών με αρνητικά κα-τά Gram βακτήρια

2112 Έλεγχος εννοιών

Οι ενδοτοξίνες είναι λιποπολυσακχαρίτες προερχόμενοι από την εξωτερική στιβάδα των αρνητικών κατά Gram βακτηρίων Οι εν-δοτοξίνες απελευθερώνονται στο περιβάλλον με τη λύση του βα-κτηρικού κυττάρου προκαλώντας πυρετό και ορισμένες άλλες το-

(α)

(β)

A O

Tzi

anab

os a

nd R

D M

illha

mA

O T

zian

abos

and

R D

Mill

ham

Εικόνα 2122 μικροφωτογραφίεςαμοιβαδοκυττάρωνLimulus(α)Φυσι-ολογικάαμοιβαδοκύτταρα(β)αμοιβαδοκύτταραπουέχουνεκτεθείσεβα-κτηριακόλιποπολυσακχαρίτηηπαρουσίαλιποπολυσακχαρίτηπροκαλείαπο-κοκκίωσητωνκυττάρωνιδιότηταπουμπορείναχρησιμοποιηθείγιατηνανί-χνευσηλιποπολυσακχαριτώνσεκάποιουπόέλεγχοδιάλυμα

ξικές αντιδράσεις στον ξενιστή Κατά κανόνα οι ενδοτοξίνες είναι λιγότερο τοξικές από τις εξωτοξίνες

Γιατί δεν παράγουν ενδοτοξίνες τα θετικά κατά Gram βακτή-ρια

Γιατί είναι απαραίτητο να ελέγχονται τα διαλύματα των διαφό-ρων φαρμάκων ως προς την παρουσία ενδοτοξινών

ΙV ΓΕΝΙΚΟΙ ΜΗχΑΝΙΣΜΟΙ ΑΜΥΝΑΣ ΤΟΥ ξΕΝΙΣΤΗ

Οι εγγενείς laquoαμυντικοί μηχανισμοίraquo που είναι υπεύθυνοι για την καταστολή των παθογόνων μπορούν να χωριστούν σε δύο κατηγορίες στους μη ειδικούς ή γενικούς μηχανισμούς άμυνας που επιστρατεύονται έναντι μεγάλης ποικιλίας πα-θογόνων και στους ειδικούς αμυντικούς μηχανισμούς που χρησιμοποιούνται έναντι μεμονωμένων ειδών ή στελεχών παθογόνων Εδώ θα εξετάσουμε ορισμένους γενικούς αμυ-ντικούς μηχανισμούς που χρησιμοποιούνται για τον περιο-ρισμό των λοιμώξεων και τη διατήρηση της υγείας του ξε-νιστή ενώ στο επόμενο κεφάλαιο θα μελετήσουμε τους συ-γκεκριμένους μηχανισμούς άμυνας του ξενιστή έναντι μεμο-νωμένων παθογόνων δηλαδή την ανοσοαπόκριση

2113 Μη ειδική εγγενής αντίσταση στις

μολύνσεις

Η πρώτη γραμμή άμυνας του ξενιστή κατά των παθογόνων περιλαμβάνει μια σειρά φυσικών και χημικών φραγμών εγ-γενών στα περισσότερα ζώα οι οποίοι αντιδρούν με μη ει-δικό τρόπο στην εισβολή των παθογόνων Αυτοί οι γενικού χαρακτήρα μηχανισμοί εξουδετερώνουν όλα σχεδόν τα πα-θογόνα με τα οποία ερχόμαστε σε επαφή

Φυσική αντίσταση του ξενιστή

Η ικανότητα των παθογόνων να προκαλούν νόσο σε μεμο-νωμένα ζωικά είδη ποικίλλει σε πολύ μεγάλο βαθμό Για παράδειγμα η λύσσα εφόσον αρχίσει η εκδήλωση των συ-μπτωμάτων επιφέρει κατά κανόνα τον θάνατο σε οποιοδή-ποτε είδος θηλαστικού Βεβαίως ορισμένα είδη ζώων είναι πολύ πιο ευαίσθητα στη λύσσα από άλλα Τα ρακούν και τα κουνάβια πχ είναι εξαιρετικά ευαίσθητα στη μόλυνση από τον ιό της λύσσας σε αντίθεση με τα οπόσσουμ που σπανί-ως αρρωσταίνουν από την ασθένεια αυτή Ο άνθρακας μπο-ρεί να μολύνει πολλά είδη ζώων αλλά τα συμπτώματα που προκαλεί ποικίλλουν σημαντικά καθώς στον μεν άνθρω-πο εκδηλώνονται ως απλές φλύκταινες ενώ στις αγελάδες προκαλεί θανατηφόρο δηλητηρίαση του αίματος Αντίθετα ο πνευμονικός άνθρακας είναι θανατηφόρος για τον άνθρω-πο (f Τμήμα 2511) ενώ ιδιαίτερη σημασία έχει επίσης

το γεγονός ότι τα πουλιά είναι πλήρως ανθεκτικά στον άν-θρακα Επιπλέον οι ασθένειες των θερμόαιμων ζώων σπα-νίως μεταδίδονται στα ψυχρόαιμα (ποικιλόθερμα) ζώα και αντιστρόφως

Σε συγκεκριμένες συνθήκες συγγενικά είδη ή ακόμη και μέλη του ίδιου είδους ενδέχεται να παρουσιάζουν αρκε-τά διαφορετική ευαισθησία σε δεδομένο παθογόνο

Ηλικία στρες και δίαιτα

Η ηλικία είναι σημαντικός παράγοντας όσον αφορά την ευαι-σθησία έναντι μολυσματικών ασθενειών Τα λοιμώδη νοσή-ματα είναι πολύ πιο συχνά στα πολύ νεαρά και πολύ ηλικι-ωμένα άτομα Στα νεογέννητα πχ ο σχηματισμός της εντε-ρικής χλωρίδας γίνεται αρκετά γρήγορα αλλά η φυσιολογι-κή χλωρίδα του νεογέννητου δεν είναι ίδια με τη φυσιολο-γική χλωρίδα ενός ενήλικα Πριν τη δημιουργία της χλωρί-δας ενήλικα ιδιαίτερα τις πρώτες μέρες μετά τη γέννηση τα παθογόνα έχουν περισσότερες ευκαιρίες να εγκατασταθούν και να προκαλέσουν νόσο Έτσι η διάρροια που προκαλεί-ται από παθογονικά στελέχη της Escherichia coli (f Τμή-μα 297) ή του Pseudomonas aeruginosa εμφανίζεται πολύ συχνά σε νεογνά μικρότερα του ενός έτους Η νεογνική αλ-λαντίαση απαντά μόνο σε νεογνά πολύ μικρής ηλικίας επει-δή η φυσιολογική χλωρίδα που έχει δημιουργθεί στα μεγα-λύτερα παιδιά τα προφυλάσσει από εντερική λοίμωξη λόγω του Clostridium botulinum (f Τμήμα 295)

Σε άτομα μεγαλύτερα των 65 ετών τα λοιμώδη νοσήμα-τα εμφανίζονται πολύ συχνότερα απrsquo ότι σε νεότερους ενή-λικες Επί παραδείγματι οι ηλικιωμένοι είναι πολύ πιο ευ-αίσθητοι σε αναπνευστικές λοιμώξεις ιδιαίτερα στη γρίπ-πη (f Τμήμα 268) ίσως επειδή μειώνεται η αποτελεσμα-τικότητα της ανοσιακής τους απόκρισης στα παθογόνα του αναπνευστικού Επιπλέον διάφορες ανατομικές μεταβολές που συνοδεύουν το γήρας μπορεί να συμβάλλουν στην ανά-πτυξη λοιμώξεων Φερrsquo ειπείν η διόγκωση του προστάτη (συνηθισμένη πάθηση στους άνδρες άνω των 50 ετών) προ-καλεί συχνά μείωση της ροής των ούρων γεγονός που με τη σειρά του καθιστά ευκολότερο τον αποικισμό της ουροποιη-τικής οδού με παθογόνα (Εικόνα 2111) και αυξάνει τις σχε-τικές λοιμώξεις στους άνδρες μεγαλύτερης ηλικίας

Το στρες μπορεί να οδηγήσει σε προδιάθεση ενός ατό-μου που υπό φυσιολογικές συνθήκες θα ήταν υγιές στο να νοσήσει Σε σχετικές μελέτες με αρουραίους και ποντίκια η κόπωση η υπερπροσπάθεια η ελλειπής διατροφή η αφυδά-τωση και οι κλιματικές αλλαγές (όλα συνιστούν πηγές φυ-σιολογικού στρες) αυξάνουν όχι μόνο τον επιπολασμό αλλά και τη βαρύτητα των λοιμώξεων Επί παραδείγματι αρου-ραίοι που υποβάλλονται σε έντονη φυσική δραστηριότη-τα για μεγάλες χρονικές περιόδους εμφανίζουν μεγαλύτερη θνησιμότητα αν προσβληθούν από Salmonella σε σχέση με ζώα που αναπαύονται επαρκώς Επομένως οι ορμόνες που παράγονται υπό συνθήκες στρες επηρεάζουν το ανοσοποιη-τικό σύστημα και παίζουν κάποιο ρόλο στις σχετικές ασθέ-νειες Η ορμόνη κορτιζόνη πχ ένας ιδιαίτερα αποτελεσμα-

2113 ΜΗ ΕΙΔΙΚΗ ΕΓΓΕΝΗΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΣΤΙΣ ΜΟΛΥΝΣΕΙΣ 861

862Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

τικός αντιφλεγμονώδης παράγοντας παράγεται σε πολύ με-γαλύτερες ποσότητες κατά τη διάρκεια περιόδων στρες πα-ρά σε φυσιολογικές περιόδους Έτσι η καταστολή των φλεγ-μονωδών αντιδράσεων του οργανισμού στερεί το σώμα από έναν φυσιολογικό μηχανισμό άμυνας έναντι των λοιμώξεων (βλ Τμήμα 2114)

Η δίαιτα παίζει επίσης σημαντικό ρόλο στην αντίσταση του ξενιστή Η συσχέτιση μεταξύ πείνας και μολυσματικών ασθενειών είναι γνωστή εδώ και αιώνες Δίαιτες φτωχές σε πρωτεΐνη επηρεάζουν τη φυσιολογική χλωρίδα και προσφέ-ρουν μεγαλύτερες πιθανότητες ανάπτυξης σε διάφορα ευκαι-ριακά παθογόνα Για παράδειγμα ο αριθμός των κυττάρων Vibrio cholerae που απαιτούνται για να προκαλέσουν χολέ-ρα είναι πολύ μικρότερος όταν το προσβαλλόμενο άτομο υποσιτίζεται Επίσης ο αριθμός αυτός είναι πολύ μικρότε-ρος και όταν το V cholerae λαμβάνεται με την τροφή ίσως επειδή η τροφή εξουδετερώνει τα στομαχικά οξέα που υπό φυσιολογικές συνθήκες θα κατέστρεφαν το παθογόνο (f Τμήμα 285)

Σε ορισμένες περιπτώσεις η απουσία συγκεκριμένης ουσίας από τη διατροφή μπορεί να προστατεύσει από κάποια νόσο καθώς το αντίστοιχο παθογόνο στερείται τα απαραίτη-τα θρεπτικά υλικά Καλύτερο τέτοιο παράδειγμα είναι η επί-δραση της σακχαρόζης στην εμφάνιση της οδοντικής τερη-δόνας Όπως είδαμε στο Τμήμα 213 η απουσία σακχαρόζης από τη διατροφή (μαζί με τη σωστή στοματική υγιεινή) μπο-ρεί να εξαφανίσει την τερηδόνα καθώς χωρίς τη σακχαρό-ζη των τροφών τα ιδιαιτέρως τερηδονογόνα Streptococcus mutans και S sobrinus αδυνατούν να συνθέσουν τον κολ-λώδη πολυσακχαρίτη που είναι απαραίτητος για να παρα-μείνουν τα βακτηριακά κύτταρα κολλημένα στις επιφάνει-ες των δοντιών

Φυσικοί και χημικοί αμυντικοί μηχανισμοίΗ δομική ακεραιότητα των ιστικών επιφανειών συνιστά φραγμό στην είσοδο μικροοργανισμών Στο δέρμα και στις βλεννογόνους επιφάνειες τα δυνητικά παθογόνα πρέπει όχι μόνο να προσκολληθούν στην επιφάνεια του ιστού αλλά και να αναπτυχθούν σε αυτή τη θέση πριν μεταφερθούν σε κά-ποια άλλη περιοχή του σώματος Η ακεραιότητα μιας ιστι-κής επιφάνειας συνήθως αρκεί για την προστασία της από ενδεχόμενο μόνιμο αποικισμό από παθογόνα Ωστόσο μια τραυματισμένη ιστική επιφάνεια (πχ ένα γδάρσιμο στο δέρ-μα) αποικίζεται εύκολα και επιτρέπει την εισβολή μικροορ-γανισμών Η αντίσταση στον αποικισμό και στην εισβολή γίνεται αφrsquo ενός με ειδικές ουσίες που παράγει το αμυντικό σύστημα του ξενιστή και αφrsquo ετέρου με διάφορους μηχανι-σμούς ανατομικού χαρακτήρα που παρεμποδίζουν έναν πι-θανό αποικισμό Μια σύνοψη των σημαντικότερων ανατο-μικών μηχανισμών άμυνας του ανθρώπινου οργανισμού πα-ρουσιάζεται στην Εικόνα 2123

Το δέρμα συνιστά αποτελεσματικό εμπόδιο στη διείσδυ-ση μικροοργανισμών Οι σμηγματογόνοι αδένες του δέρμα-τος (Εικόνα 212) εκκρίνουν λιπαρά οξέα και γαλακτικό οξύ τα οποία μειώνουν το pH του δέρματος και αναστέλλουν τον αποικισμό από παθογόνα βακτήρια Όσοι μικροοργανι-σμοί εισπνέονται από τη μύτη ή το στόμα απομακρύνονται με τη δράση των βλεφαριδοφόρων επιθηλιακών κυττάρων των βλεννογόνων επιφανειών του ρινοφάρυγγα και της τρα-χείας Οι βλεφαρίδες ωθούν με τις κινήσεις τους τη βλέννη και τα παγιδευμένα σε αυτήν βακτήρια προς τα άνω μέχρι αυτή να ενσωματωθεί στις εκκρίσεις της στοματικής κοιλό-τητας και είτε να καταπωθεί (οπότε τα βακτήρια πεθαίνουν στο όξινο περιβάλλον του στομάχου) είτε να απομακρυνθεί με την απόχρεμψη Τα δυνητικά παθογόνα που εισέρχονται

Η λυσοζύmicroη στα δάκρυακαι σε άλλες εκκρίσεις διασπάτο κυτταρικό τοίχωmicroα τωνβακτηρίων

Αποmicroάκρυνση σωmicroατιδίων καιmicroικροοργανισmicroών microε την ταχείαδιέλευση αέρα πάνω από τα τριχίδια και τους κροσσούς τουρινοφάρυγγα

Η φυσιολογική χλωρίδαανταγωνίζεται τα παθογόνα

Η βλέννη και τα φαγοκύτταρα στους πνεύmicroονες αποτρέπουν τον αποικισmicroό

Η βλέννη και το κροσσωτό επιθήλιο στην τραχεία παγιδεύουνκαι ωθούν microικροοργανισmicroούςέξω από το σώmicroα

Το δέρmicroα είναι ένας φυσικόςφραγmicroός παράγει λιπαράοξέα microε αντιmicroικροβιακή δράση και η φυσιολογική χλωρίδα του εmicroποδίζει τοναποικισmicroό παθογόνων

Η ταχεία microεταβολή τουpH αναστέλλει τον πολλαπλασιασmicroό microικροβίων

Η περιοδική έκπλυση της ουροποιητικής οδού microε τα ούρα τηνπροφυλάσσει απότον αποικισmicroό

Η φυσιολογική χλωρίδαανταγωνίζεται τα παθογόνα

Η οξύτητα του περιβάλλοντος στο στοmicroάχι (pH 2) αναστέλλει τον πολλαπλασιασmicroό τωνmicroικροβίων

∆ιάφορες πρωτεΐνες του αίmicroατος αναστέλλουν τη microικροβιακή ανάπτυξη

Εικόνα 2123 Φυσικοίχημικοίκαιανατομικοίφραγμοίπροστασίαςέναντιτωνλοιμώξεων

στο στομάχι πρέπει να ανταπεξέλθουν αφrsquo ενός στην οξύτη-τα του στομάχου (που μπορεί να φθάσει και σε pH 2) και αφrsquo ετέρου στον ανταγωνισμό με τη διαρκώς αυξανόμενη μικρο-χλωρίδα του λεπτού (pH 5 περίπου) και του παχέος εντέρου (pH 6-7) Υπενθυμίζεται ότι στο παχύ έντερο ενός φυσιολο-γικού ενήλικα ο αριθμός των βακτηρίων προσεγγίζει το 1010 ανά γραμμάριο εντερικού περιεχομένου (βλ Τμήμα 214) Με όλους αυτούς τους αποτρεπτικούς μηχανισμούς γίνεται σαφές ότι η μόνιμη εγκατάσταση ενός νέου μικροοργανι-σμού είναι ιδιαίτερα δύσκολη

Οι νεφροί και η επιφάνεια των οφθαλμών λούονται συ-νεχώς με εκκρίσεις που περιέχουν λυσοζύμη ένζυμο το οποίο μειώνει δραστικά τους μικροβιακούς πληθυσμούς Βακτηρι-οκτόνες ουσίες υπάρχουν επίσης στα εξωκυτταρικά υγρά όπως στο πλάσμα του αίματος Οι β-λυσίνες επί παραδείγ-ματι είναι πρωτεΐνες του αίματος που έχουν την ιδιότητα να προσδένονται και να ανοίγουν ρήγματα στην κυτταρική μεμ-βράνη των βακτηρίων προκαλώντας εκροή του κυτταρο-πλάσματος άρα και λύση του βακτηριακού κυττάρου

Ιστική εξειδίκευση

Τα περισσότερα παθογόνα πρέπει αρχικά να προσκολληθούν και να αποικίσουν τη θέση που τους προσφέρεται Αν η θέ-ση αυτή δεν είναι συμβατή με τις διατροφικές και περιβαλ-λοντικές ανάγκες τους τότε είναι αδύνατο να πολλαπλασι-αστούν Επομένως αν το Clostridium tetani προσληφθεί με την τροφή δεν θα προκαλέσει τέτανο διότι πεθαίνει στο όξι-νο περιβάλλον του στομάχου Αν όμως εισχωρήσει σε μια βαθειά πληγή ενδέχεται να πολλαπλασιαστεί στις ανοξικές ζώνες που δημιουργούνται με την τοπική νέκρωση του ιστού και να αρχίσει την παραγωγή τετανοτοξίνης (βλ Τμήματα 2110 και 278) Αντίθετα τα εντεροβακτήρια όπως η Sal-monella και η Shigella δεν προκαλούν λοιμώξεις στις πλη-γές αλλά αποικίζουν επιτυχώς τον εντερικό σωλήνα Ορι-σμένες περιπτώσεις ιστικής εξειδίκευσης παρατίθενται στον Πίνακα 216

Ο καταβεβλημένος ξενιστής

Ο όρος καταβεβλημένος ξενιστής αφορά ξενιστές στους οποί-ους έχει αδρανοποιηθεί ένα ή περισσότερα τμήματα του ανο-

σοποιητικού τους συστήματος με συνέπεια να αυξάνονται σημαντικά οι πιθανότητες λοίμωξης

Πολλοί νοσοκομειακοί ασθενείς που πάσχουν από μη λοιμώδες νόσημα (πχ καρκίνο ή καρδιοπάθεια) προσβάλ-λονται σχετικά εύκολα από λοιμώξεις επειδή είναι καταβε-βλημένοι (f Τμήμα 257) Διάφορες συνήθεις νοσοκομει-ακές πράξεις όπως ο καθετηριασμός οι υποδόριες ενέσεις η λήψη εγκεφαλονωτιαίου υγρού οι βιοψίες και οι χειρουρ-γικές επεμβάσεις μπορούν ακούσια να εισαγάγουν μικροορ-γανισμούς στους ασθενείς Το προεγχειρητικό άγχος μπορεί επίσης να μειώσει τις αντιστάσεις του ασθενούς Τα διάφο-ρα αντιφλεγμονώδη φάρμακα που χορηγούνται για τον περι-ορισμό του πόνου και των οιδημάτων μειώνουν επίσης την ανοσιακή άμυνα του ξενιστή (βλ Τμήμα 2113) Στους ασθε-νείς που έχουν δεχθεί κάποιο μόσχευμα χορηγούνται ανοσο-κατασταλτικά φάρμακα τα οποία καταστέλλουν τον μηχα-νισμό απόρριψης του μοσχεύματος αλλά ταυτόχρονα μειώ-νουν την αμυντική ικανότητα του ασθενούς έναντι των λοι-μώξεων

Καταβεβλημένοι ξενιστές υπάρχουν και εκτός νοσο-κομείων Το κάπνισμα η υπέρμετρη κατανάλωση αλκοόλ η ενδοφλέβια λήψη ναρκωτικών ουσιών η έλλειψη ύπνου η ανεπαρκής διατροφή ή η λοίμωξη από κάποιον άλλο πα-ράγοντα αποτελούν συνθήκες που καταβάλλουν την άμυνα του ξενιστή έναντι των λοιμώξεων Επί παραδείγματι η μό-λυνση με τον ιό HIV (ιό της ανθρώπινης ανοσοανεπάρκειας) καθιστά τον ασθενή ευάλωτο σε πληθώρα μικροβιακών λοι-μώξεων κατά κανόνα ακίνδυνων για τα μη προσβεβλημένα άτομα Ο HIV προκαλεί το σύνδρομο της επίκτητης ανοσοα-νεπάρκειας (AIDS) επειδή καταστρέφει έναν τύπο κυττάρων του ανοσοποιητικού συστήματος τα λεμφοκύτταρα Τ-CD4 (f Τμήμα 227) που συμμετέχουν στην ανοσιακή απόκρι-ση του οργανισμού Εξαιτίας αυτής της βλάβης που προκα-λεί ο HIV στον ξενιστή οι ασθενείς με AIDS δεν διαθέτουν επαρκή άμυνα έναντι των λοιμώξεων και συχνά πεθαίνουν από κάποια λοίμωξη (f Τμήματα 256 και 2614)

Τέλος ένας ξενιστής μπορεί να είναι καταβεβλημένος εξαιτίας συγκεκριμένων γενετικών παραγόντων όπως πχ από διάφορες γενετικές ασθένειες που αναστέλλουν τη λει-τουργία ή καταστρέφουν ολόκληρα τμήματα του ανοσοποιη-τικού συστήματος Τα άτομα που υποφέρουν από τέτοιες πα-

2113 ΜΗ ΕΙΔΙΚΗ ΕΓΓΕΝΗΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΣΤΙΣ ΜΟΛΥΝΣΕΙΣ 863

ΠΙΝΑΚΑΣ 216 λοιμώξειςκαιιστικήεξειδίκευση

Νόσος Ιστός που μολύνεται Οργανισμός

αλλαντίαση Τελικήκινητικήπλάκα Clostridium botulinumαυτόματηαποβολή(βοοειδή) πλακούντας Brucella abortusΓονόρροια επιθήλιοτουουρογεννητικού Neisseria gonorrhoeaeδιφθερίτιδα επιθήλιοτουλάρυγγα Corynebacterum diphtheriaeελονοσία αίμα(ερυθροκύτταρα) είδηPlasmodiumπυελονεφρίτιδα μυελόςτωννεφρών είδηProteusΣύνδρομοεπίκτητηςανοσοανεπάρκειας(AIDS) βοηθητικάλεμφοκύτταραΤ Ιόςτηςανθρώπινηςανοσοανεπάρκειας(HIV)Τερηδόνα Στοματικόεπιθήλιο Streptococcus mutans S sobrinus S sanguisS mitisΤέτανος ανασταλτικοίδιάμεσοινευρώνες Clostridium tetani Χολέρα επιθήλιοτουλεπτούεντέρου Vibrio cholerae

864Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

θήσεις συνήθως πεθαίνουν σε νεαρή ηλικία όχι από την ίδια τη γενετική νόσο αλλά από κάποια μικροβιακή λοίμωξη

2113 Έλεγχος εννοιών

Ο αποικισμός ενός ξενιστή από παθογόνα παρεμποδίζεται από μη ειδικούς φραγμούς φυσικής ανατομικής και χημικής φύσεως Η κατάρρευση των μηχανισμών άμυνας οδηγεί σε καταβεβλημένους ξενιστές δηλαδή σε ασθενείς πιο ευάλωτους στις λοιμώξεις

Με ποιον τρόπο μπορούν το κάπνισμα και η δίαιτα να επηρεά-σουν την αντίσταση του ξενιστή σε κάποιο παθογόνο

Πώς θα μπορούσε μια προϋπάρχουσα λοίμωξη να καταβάλει έναν υγιή κατά τα άλλα ξενιστή

2114 Φλεγμονή και πυρετός

Φλεγμονή ονομάζεται η μη ειδική αντίδραση του οργανι-σμού σε διαφόρα επιβλαβή ερεθίσματα όπως είναι οι το-ξίνες και τα παθογόνα Χαρακτηριστικά της φλεγμονώδους αντίδρασης είναι η ερυθρότητα το οίδημα ο πόνος και η υψηλή θερμοκρασία που αναπτύσσεται τοπικά στο σημείο της λοίμωξης Στις ουσίες που παράγουν αυτό το αποτέλε-σμα ανήκει και μια ομάδα πρωτεϊνών που ονομάζονται κυ-τοκίνες (f Τμήμα 2310) ουσίες τις οποίες παράγουν τα λευκά αιμοσφαίρια ή λευκοκύτταρα (f Τμήμα 221) Τα λευκοκύτταρα συνδέονται επίσης με τις εξειδικευμένες αποκρίσεις του οργανισμού σε συγκεκριμένα παθογόνα τις οποίες θα εξετάσουμε στο Κεφάλαιο 22 Σπουδαιότερο απο-τέλεσμα μιας φλεγμονώδους αντίδρασης του οργανισμού εί-ναι ο άμεσος περιορισμός του παθογόνου κάτι που συνήθως επιτυγχάνεται με τον σχηματισμό ενός θρόμβου (δηλαδή ενός πλέγματος από ίνες) στο σημείο της φλεγμονής

Η φλεγμονή είναι ένας από τους σημαντικότερους και πιο διαδεδομένους αμυντικούς μηχανισμούς του ξενιστή έναντι των εισερχόμενων μικροοργανισμών Σε ορισμένες περιπτώσεις όμως η φλεγμονή μπορεί να αυξήσει την πα-θογονικότητα ενός μικροβίου Για παράδειγμα ορισμένοι μι-κροοργανισμοί επάγουν φλεγμονώδεις αντιδράσεις οι οποί-ες επειδή είναι υπερβολικά έντονες προξενούν σημαντικές βλάβες στους ιστούς δημιουργώντας laquoνεκρωμένεςraquo ζώνες πλούσιες σε θρεπτικά υλικά άρα και κατάλληλες για εγκα-τάσταση και πολλαπλασιασμό

Σε ορισμένες περιπτώσεις εκδηλώνεται μια ανεξέλεγκτη διασυστηματική φλεγμονή που ονομάζεται σηπτική κατα-πληξία (σοκ) η οποία οδηγεί σε ακόμη πιο γενικευμένα συ-μπτώματα όπως εντονότατο οίδημα και ανεξέλεγκτο πυρε-τό Η σηπτική καταπληξία είναι μια κατάσταση απειλητική για την ανθρώπινη ζωή που εμφανίζεται όταν οι λοιμώξεις και οι αντίστοιχες φλεγμονώδεις αντιδράσεις δεν περιορίζο-νται σε συγκεκριμένη θέση του σώματος αλλά διασπείρονται σε όλο το σώμα μέσω του κυκλοφορικού ή λεμφικού συστή-ματος (f Τμήμα 221)

Πυρετός

Το σώμα ενός υγιούς ατόμου διατηρεί αξιοθαύμαστα σταθε-ρή τη θερμοκρασία στο εσωτερικό του Σε μια μέση περίοδο 24 ωρών η θερμοκρασία του σώματος αυξομειώνεται σε ένα πολύ στενό εύρος τιμών που δεν υπερβαίνει τον 1ο-15οC Σε κάθε άτομο η μέση θερμοκρασία μπορεί να ποικίλλει ελα-φρά Ως laquoφυσιολογικήraquo θεωρείται μια μέση θερμοκρασία 37οC αλλά σε ορισμένα άτομα η φυσιολογική θερμοκρασία μπορεί να είναι 36οC ή 38οC Η θερμοκρασία του σώματος εξαρτάται πολύ από τη σωματική δραστηριότητα και μπορεί να φτάσει μέχρι και 4οC πάνω από το φυσιολογικό κατά τη διάρκεια έντονης σωματικής καταπόνησης και μέχρι 2οC κά-τω από το φυσιολογικό κατά τη διάρκεια του ύπνου

Πυρετός ονομάζεται η ανώμαλη αύξηση της θερμοκρα-σίας του σώματος Ο πυρετός προκαλείται ενίοτε και από μη λοιμώδη νοσήματα αλλά στις περισσότερες περιπτώσεις ευ-θύνεται κάποια λοίμωξη Το γεγονός ότι πολλές λοιμώξεις προκαλούν πυρετό οφείλεται σε ορισμένα πυρετογόνα προϊ-όντα των παθογόνων μικροοργανισμών Οι καλύτερα μελε-τημένοι πυρετογόνοι παράγοντες είναι οι ενδοτοξίνες των αρνητικών κατά Gram βακτηρίων (βλ Τμήμα 2112) Ωστό-σο υπάρχουν και οργανισμοί που προκαλούν πυρετό χωρίς να παράγουν ενδοτοξίνες Αυτοί οι οργανισμοί θανατώνο-νται από τα λευκοκύτταρα και καθώς συμβαίνει αυτό επά-γουν την απελευθέρωση λευκοκυτταρικών πρωτεϊνών που ονομάζονται ενδογενή πυρετογόνα (f Τμήμα 222) Ενίο-τε ο πυρετός ωφελεί τον ξενιστή Ο χαμηλός πυρετός επιτα-χύνει τις διαδικασίες της φαγοκυττάρωσης και της παραγω-γής αντισωμάτων Ωστόσο ο υψηλός πυρετός πχ 40οC ή και περισσότερο συνήθως λειτουργεί προς όφελος του πα-θογόνου διότι προκαλεί περαιτέρω καταστροφή των ιστών του ξενιστή

Οι πυρετοί των λοιμώξεων κατατάσσονται σε τρεις κα-τηγορίες (1) στον συνεχόμενο ή αδιάλειπτο πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώματος παραμένει αυξημένη καθrsquo όλο το 24ωρο και η διακύμανσή της γύρω από την αυ-ξημένη τιμή δεν υπερβαίνει τον 1οCOslash συνεχόμενος πυρετός εμφανίζεται στον τύφο (f Τμήμα 273) και στον τυφοει-δή πυρετό (f Τμήμα 288)Oslash (2) στον υφέσιμο πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώματος παραμένει αυξημένη καθrsquo όλο το 24ωρο αλλά παρουσιάζει διακυμάνσεις μεγαλύ-τερες του 1οCOslash αυτό το είδος πυρετού χαρακτηρίζει τις πυο-γενείς λοιμώξεις (f Τμήματα 262 και 269) και τη φυμα-τίωση (f Τμήμα 265)Oslash (3) στον διαλείποντα πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία είναι φυσιολογική ορισμένες περι-όδους της ημέρας αλλά κατά διαστήματα αυξάνεται πάνω από το φυσιολογικό Οι περισσότερες λοιμώξεις προκαλούν κάποια μορφή διαλείποντος πυρετού Ο διαλείπων πυρετός εμφανίζεται με πολύ χαρακτηριστικό τρόπο στην ελονοσία (f Τμήμα 275) η οποία οφείλεται σε λοίμωξη από πρω-τόζωο Ο υπόστροφος πυρετός που προκαλούν ορισμένα είδη του γένους Borrelia (f Τμήμα 273) είναι μια μορφή δια-λείποντος πυρετού κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώ-ματος παραμένει φυσιολογική για μεγάλο χρονικό διάστημα

αλλά διακόπτεται από εμπύρετες κρίσεις Ο υπόστροφος πυ-ρετός εμφανίζεται στις περιπτώσεις ατελούς ανάρρωσης από λοίμωξη και εκδηλώνεται περιοδικά κάθε φορά που ο λοιμώ-δης παράγοντας επανεγκαθίσταται

2114 Έλεγχος εννοιών

Η φλεγμονή και ο πυρετός αποτελούν γενικές αντιδράσεις του ορ-γανισμού σε επιβλαβή ερεθίσματα Οι αποκρίσεις του ξενιστή εί-

ναι σχεδιασμένες έτσι ώστε να απομονώνουν ταχύτατα και να κα-ταστρέφουν το παθογόνο αλλά μπορεί να προκαλέσουν περαιτέρω βλάβες στους ιστούς του ξενιστή

Περιγράψτε τα κυριότερα συμπτώματα της φλεγμονής Περιγράψτε τους τρεις τύπους πυρετού

νότητα εισβολής Ποιοι παράγοντες προσδίδουν τέτοιου είδους ικανότητες σε έναν μικροοργανισμό

9 Σε τι διαφέρουν μεταξύ τους οι τοξίνες Α-Β οι κυτταρο-τοξίνες και τα υπεραντιγόνα Δώστε ένα παράδειγμα από κάθε κατηγορία τοξινών Με ποιον τρόπο προκαλεί νόσο κάθε κατηγορία τοξίνης

10 Περιγράψτε τους μηχανισμούς δράσης της τετανοτοξί-νης και της αλλαντοτοξίνης Αναφορικά με τον μηχανι-σμό δράσης τους γιατί είναι τόσο επικίνδυνες οι εν λόγω τοξίνες

11 Περιγράψτε συνοπτικά τον μηχανισμό δράσης της εντε-ροτοξίνης της χολέρας Ποια είναι η κατάλληλη θερα-πεία για την ασθένεια αυτή και γιατί η χορήγηση αντιβι-οτικών δεν έχει κατά κανόνα αποτέλεσμα Περιγράψτε συνοπτικά τον μηχανισμό δράσης της εντεροτοξίνης του σταφυλόκοκκου Ποια είναι η κατάλληλη θεραπεία για την ασθένεια αυτή και γιατί η χορήγηση αντιβιοτικών δεν έχει κατά κανόνα αποτέλεσμα

12 Περιγράψτε τη δομή μιας τυπικής ενδοτοξίνης Με ποιον τρόπο προκαλεί η ενδοτοξίνη πυρετό Ποιοι μικροοργα-νισμοί παράγουν ενδοτοξίνες

13 Με ποιον τρόπο περιορίζουν τις βακτηριακές λοιμώξεις το pH και η θερμοκρασία Σε ποια σημεία πάνω ή μέσα στο σώμα μπορεί να είναι διαφορετικές οι τιμές της θερ-μοκρασίας και του pH από τις αντίστοιχες μέσες σωμα-τικές τιμές Ποιοι οργανισμοί θα μπορούσαν να ωφελού-νται από τις υφιστάμενες διαφορές στη θερμοκρασία και στο pH

14 Σε τι διαφέρουν ο συνεχόμενος ο υφέσιμος και ο διαλεί-πων πυρετός Αναφέρετε τουλάχιστον έναν λοιμώδη πα-ράγοντα για κάθε τύπο πυρετού Ποιος τύπος πυρετού εί-ναι συνηθέστερος στις λοιμώξεις

1 Σε τι διαφέρουν ένα παράσιτο από ένα παθογόνο Σε τι δι-αφέρει η λοίμωξη από τη νόσο

2 Ποια όργανα του ανθρώπινου σώματος αποικίζονται φυ-σιολογικά από μικροοργανισμούς Τι κοινό έχουν αυτά τα όργανα μεταξύ τους Ποια όργανα είναι εντελώς ελεύ-θερα από μικροοργανισμούς Τι κοινό έχουν αυτά τα όρ-γανα μεταξύ τους

3 Σε τι διαφέρουν οι μόνιμοι από τους περιστασιακούς πλη-θυσμούς μικροοργανισμών που αναπτύσσονται σε κά-ποια θέση του σώματος

4 Γιατί είναι καθοριστική η συμμετοχή των ειδών του γέ-νους Streptococcus στον σχηματισμό της τερηδόνας Γι-ατί είναι τα είδη αυτά ικανότερα στη δημιουργία τερηδό-νας από άλλους οργανισμούς

5 Με ποιον τρόπο επηρεάζει το pH τους οργανισμούς που αναπτύσσονται στα επιμέρους τμήματα του γαστρεντερι-κού σωλήνα Με ποιον τρόπο επηρεάζει η συγκέντρωση οξυγόνου τη σύσταση της μικροβιακής χλωρίδας στα δι-άφορα επιμέρους τμήματα του γαστρεντερικού σωλήνα

6 Περιγράψτε τη σχέση μεταξύ Lactobacillus acidophilus και γλυκογόνου στον κολπικό σωλήνα Γιατί είναι διαφο-ρετική η φυσιολογική χλωρίδα στον κόλπο μιας ενήλικης γυναίκας σε σχέση με εκείνην μιας πολύ νέας

7 Υποδείξτε σε τι διαφέρουν μεταξύ τους ο γλυκοκάλυκας η κάψα και η βλεννοστιβάδα Με ποιον τρόπο συνει-σφέρουν οι προαναφερθείσες δομές στη διαδικασία προ-σκόλλησης των βακτηρίων

8 Δώστε ένα παράδειγμα μικροοργανισμού του οποίου η παθογονικότητα οφείλεται στην ικανότητα παραγωγής τοξίνης Προσδιορίστε τη συγκεκριμένη τοξίνη και τον τρόπο δράσης της Δώστε ένα παράδειγμα μικροοργανι-σμού του οποίου η παθογονικότητα οφείλεται στην ικα-

Ερωτήσεις επανάληψης

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΕΠΑΝΑΛΗψΗΣ 865

866Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

θανές εξελικτικές πιέσεις που να προκαλούν αύξηση της μολυσματικότητας και της παθογονικότητας του Clos-tridium tetani Θα προσέδιδε επιλεκτικά πλεονεκτήματα σε αυτούς τους οργανισμούς μια ενδεχόμενη αύξηση της μολυσματικότητας Στον συλλογισμό σας βεβαιωθείτε ότι έχετε λάβει υπrsquo όψιν σας και το φυσικό ενδιαίτημα κάθε οργανισμού

9 Το ένζυμο πήξης του αίματος (coagulase) είναι ένας πα-ράγοντας μολυσματικότητας του Staphylococcus aure-us ο οποίος προκαλεί τον σχηματισμό θρόμβων στη θέ-ση ανάπτυξης του S aureus Η στρεπτοκινάση είναι ένας παράγοντας μολυσματικότητας του Staphylococcus pyo-genes που διασπά τους θρόμβους στη θέση ανάπτυξης του S pyogenes Υπάρχει κάποιος συνδυασμός αυτών των δύο αλληλοαναιρούμενων στρατηγικών που να αυ-ξάνει την παθογονικότητα

10 Τα είδη του γένους Salmonella παράγουν τουλάχιστον 10 διαφορετικά γονιδιακά προϊόντα τα οποία δρουν ως πα-ράγοντες μολυσματικότητας και αυξάνουν τη μολυσματι-κή δράση του παθογόνου Το Streptococcus pneumoniae ένα παθογόνο με κατά τεκμήριο μεγαλύτερη μολυσματι-κότητα (βλ Εικόνα 2115) χρησιμοποιεί μόνο έναν πα-ράγοντα μολυσματικότητας Ανατρέξτε στους κρίσιμους παράγοντες μολυσματικότητας για καθέναν από αυτούς τους δύο οργανισμούς και εξηγήστε γιατί είναι τόσο ση-μαντικός και αποτελεσματικός ένας συγκεκριμένος πα-ράγοντας του S pneumoniae Γιατί δεν χρησιμοποιούν όλα τα παθογόνα του ανθρώπου στρατηγικές μολυσματι-κότητας παρόμοιες με εκείνη του S pneumoniae

11 Τα εμβόλια κατά των εξωτοξινών πχ της τοξίνης της διφθερίτιδας και της τετανοτοξίνης χρησιμεύουν στην πρόληψη εκδήλωσης των αντίστοιχων νόσων (f Τμή-μα 2211) Γιατί δεν παρασκευάζονται εμβόλια και κατά των ενδοτοξινών

12 Αν και είναι σχετικά εύκολο να απομονωθούν μεταλλάγ-ματα μικροοργανισμών με ικανότητα παραγωγής ενδοτο-ξινών η απομόνωση μεταλλαγμάτων που δεν έχουν αυ-τή την ικανότητα είναι πολύ δυσκολότερη Με βάση όσα ξέρετε για τη δομή και τη λειτουργία αυτών των τοξινών εξηγήστε γιατί συμβαίνει αυτό

13 Τα εγκαύματα είναι από τις δυσκολότερες πληγές σε ότι αφορά τη θεραπεία τους καθώς μολύνονται εύκολα από ευκαιριακά συνήθως παθογόνα Εξηγήστε γιατί συμ-βαίνει αυτό με βάση τις γνώσεις σας για τους φυσικούς ανατομικούς και χημικούς μηχανισμούς που διαθέτει ο οργανισμός για την πρόληψη των λοιμώξεων

14 Πρέπει ο πυρετός να αντιμετωπίζεται θεραπευτικά σε κάθε περίπτωση Στην απάντησή σας λάβετε υπrsquo όψιν τη σημασία που έχουν οι φλεγμονώδεις αποκρίσεις του ξε-νιστή στον περιορισμό των λοιμώξεων

1 Με ποιον τρόπο αναστέλλει η βλέννη τον πολλαπλασι-ασμό των περισσότερων μικροοργανισμών Περιγράψ-τε πειράματα τα οποία καταδεικνύουν την προστατευτι-κή επίδραση της βλέννης έναντι του βακτηριακού αποι-κισμού

2 Οι βλεννογόνοι υμένες αποτελούν αποτελεσματικό φραγ-μό κατά του αποικισμού και της ανάπτυξης μικροοργανι-σμών Ωστόσο οι βλεννογόνοι του λάρυγγα και του φά-ρυγγα αποικίζονται από ποικίλους μικροοργανισμούς που μερικοί προκαλούν ενίοτε νόσο Εξηγήστε πώς μπο-ρεί υπό συγκεκριμένες συνθήκες να μετατραπεί σε παθο-γόνο ένας μικροοργανισμός που φυσιολογικά δεν είναι παθογόνος Περιγράψτε τουλάχιστον ένα σύνολο συνθη-κών που δυνητικά ευνοεί την παθογονικότητα

3 Ποια στάδια περιλαμβάνει ο σχηματισμός της οδοντικής πλάκας Περιγράψτε και αναλύστε τα πειράματα που κα-ταδεικνύουν ότι οδοντική πλάκα μπορεί να σχηματιστεί και σε απομιμήσεις οδοντικών επιφανειών και σχεδιάστε άλλα πειράματα σχετικά με τη χρήση βιολογικών μεθό-δων καταπολέμησης της πλάκας

4 Συμβάλλει η χρήση ενός αντιμικροβιακού σκευάσματος (οδοντόπαστα) στην πρόληψη της τερηδόνας Ποια εί-ναι τα πλεονεκτήματα ή τα μειονεκτήματα μιας τέτοιας στρατηγικής για την πρόληψη της τερηδόνας Πώς μπο-ρείτε να ελέγξετε εργαστηριακά την αποτελεσματικότη-τα αυτής της στρατηγικής

5 Η λήψη αντιβιοτικών μπορεί να μειώσει σημαντικά τον αριθμό των μικροοργανισμών της γαστρεντερικής οδού Ποια συμπτώματα σε επίπεδο φυσιολογίας μπορεί να προκαλέσει στον ξενιστή η μείωση της φυσιολογικής χλωρίδας Οι μακροχρόνιες θεραπείες με αντιβιοτικά συ-χνά συνοδεύονται από λοιμώξεις ευκαιριακών παθογό-νων πολλά από τα οποία είναι τα ίδια με αυτά που προ-καλούν ευκαιριακές λοιμώξεις σε άτομα με AIDS (f Τμήμα 2614) Ποια παθογόνα μπορεί να είναι αυτά Γι-ατί είναι ευάλωτα στα συγκεκριμένα παθογόνα όσα άτο-μα έχουν ακολουθήσει αντιβιοτική θεραπεία

6 Περιγράψτε σε τι διαφέρουν τα παθογόνα από τα μη πα-θογόνα στελέχη της Escherichia coli Συμπεριλάβετε στην επιχειρηματολογία σας δομικές και οικολογικές συ-νιστώσες

7 Αναφέρετε τρεις τουλάχιστον ξενιστικούς παράγοντες οι οποίοι περιορίζουν ή ευνοούν τον αποικισμό και την ανάπτυξη μικροοργανισμών σε δεδομένη θέση Συμπερι-λάβετε κάθε έναν από αυτούς τους παράγοντες σε in vi-tro πειράματα για τον έλεγχο της ισχύος των υποθέσεών σας

8 Προσδιορίστε πιθανές εξελικτικές πιέσεις που προκα-λούν αύξηση της μολυσματικότητας και της παθογονικό-τητας του Streptococcus pneumoniae Προσδιορίστε πι-

Ερωτήσεις εφαρμογής

Page 7: Ο Streptococcus mutans 21 - WordPress.com...838 Kεφάλαιο 21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ μικροοργανισμοί στα όργανα,

φθοριούχων ενώσεων στο πόσιμο νερό και στα σκευάσμα-τα οδοντικής φροντίδας λοιπόν αποσκοπεί στην προστασία από την οδοντική αποσύνθεση

Οι δύο οργανισμοί που κατά κύριο λόγο ενοχοποιούνται για την τερηδόνα είναι ο Streptococcus sobrinus και ο Strep-tococcus mutansOslash και οι δύο παράγουν γαλακτικό οξύ Ο S sobrinus έχει την ικανότητα να αποικίζει λείες οδοντικές επιφάνειες χάρη στην ιδιαίτερη συγγένειά του με τις γλυ-κοπρωτεΐνες του σάλιου (Εικόνα 216) και είναι μάλλον ο οργανισμός που εν πολλοίς συμβάλλει στην αποικοδόμηση των λείων επιφανειών Ο S mutans απαντά κυρίως στις αύ-λακες των ούλων και στις μικρές σχισμές των μεσοδόντιων διαστημάτωνOslash η ικανότητά του να προσκολλάται στις οδο-ντικές επιφάνειες οφείλεται στο γεγονός ότι παράγει μια πο-λυσακχαριτική δεξτράνη με ιδιαίτερα υψηλή ικανότητα προ-σκόλλησης (Εικόνα 217) Ο S mutans παράγει αυτή τη δεξ-

τράνη μόνο παρουσία σακχαρόζης (σουκρόζης) με τη βοή-θεια του ενζύμου δεξτρανοσακχαράση

Δεξτρανοσακχαράση

nΣακχαρόζη ⎯⎯⎯⎯⎯⎯rarr Δεξτράνη (nΓλυκόζη) + nΦρουκτόζη

Η σακχαρόζη δηλ η κοινή επιτραπέζια ζάχαρη που αποτελεί αναπόσπαστο τμήμα του διαιτολογίου των περισ-σότερων ανθρώπων στις ανεπτυγμένες χώρες είναι ιδιαίτε-ρα τερηδονογόνος ακριβώς επειδή συνιστά υπόστρωμα για τη δράση της δεξτρανοσακχαράσης

Η ευαισθησία στην τερηδόνα ποικίλλει σημαντικά από άτομο σε άτομο και επηρεάζεται από κληρονομικά χαρακτη-ριστικά καθώς και από το διατροφικό πρότυπο και άλλους εξωτερικούς παράγοντες Μελέτες σχετικά με την κατανο-μή των στοματικών στρεπτοκόκκων αποδεικνύουν την άμε-ση συσχέτιση που υφίσταται ανάμεσα στην έκταση της οδο-ντικής πλάκας και στην παρουσία του S mutans και σε μι-κρότερο βαθμό του S sobrinus Στις ΗΠΑ και στη Δυτική Ευρώπη για παράδειγμα το 80-90 του πληθυσμού έχουν αποικίες S mutans στα δόντια τους και η τερηδόνα έχει απο-κτήσει στις κοινωνίες αυτές χαρακτήρα πανδημίας Αντίθε-τα τα παιδιά στην Τανζανία όχι μόνο δεν έχουν τερηδόνα (πιθανότατα επειδή το διαιτολόγιό τους δεν περιέχει σχεδόν καθόλου σακχαρόζη) αλλά απουσιάζει εντελώς και το S mutans από την οδοντική πλάκα τους

Οι μικροοργανισμοί του στόματος είναι δυνατόν να προκαλέσουν και άλλου είδους λοιμώξεις Οι περιοχές κα-

(α)

(β)

T L

ieT

Lie

Εικόνα 214 μικροαποικίεςβακτηρίωνοιοποίεςαναπτύχθηκανσεπρό-πλασμαοδοντικήςεπιφάνειαςπουτοποθετήθηκεστοστόμαανθρώπουγιαέξιώρες(β)μεγέθυνσητουπαρασκευάσματοςπουφαίνεταιστο(α)πα-ρατηρήστετηνποικίλημορφολογίατωνπαρόντωνοργανισμώνκαιτηβλεν-νοστιβάδα(βέλη)ηοποίατουςσυγκρατείόλουςμαζί

213 ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΚΗ χΛΩΡΙΔΑ ΤΗΣ ΣΤΟΜΑΤΙΚΗΣ ΚΟΙΛΟΤΗΤΑΣ 841

Ηmicroέρα 1 1436 mm2

Ηmicroέρα 10 22522 mm2

Εικόνα 215 κατανομήτηςοδοντικήςπλάκας(κόκκινοχρώμα)όπωςαποκαλύπτεταιαπότηχρήσηειδικήςχρωστικήςσεδόντιαπουβουρτσίζο-νται(πάνω)καισεδόντιαπουδενβουρτσίζονται(κάτω)οιαριθμοί(σεmm2)υποδεικνύουντησυνολικήεπιφάνειαπουκαλύπτειηοδοντικήπλάκαπροσέξτεότιοιπεριοχέςστιςοποίεςαναπτύσσεταιηπλάκαβρίσκονταικατάπροτίμησηκοντάστηγραμμήτωνούλωνμεπρώτεςτιςπεριοχέςπουβρί-σκονταιακριβώςδίπλαστουςβλεννογόνουςυμένεςτωνούλων

842Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

τά μήκος των περιοδοντικών μεμβρανών ή κάτω ακριβώς από τις αύλακες των ούλων (περιοδοντικές θήκες) (Εικόνα 213) μπορεί να μολυνθούν από μεγάλη ποικιλία μικροορ-γανισμών και να προκληθεί φλεγμονή (ουλίτιδα) αλλά και σοβαρότερες ιστικές και οστεολυτικές ασθένειες του περιο-δοντίου Μερικά από τα γένη βακτηρίων που ευθύνονται για τις καταστάσεις αυτές είναι το ατρακτοειδές αναερόβιο Cap-nocytophaga και το αερόβιο Rothia

213 Έλεγχος εννοιών

Πάνω στις οδοντικές επιφάνειες είναι δυνατόν να αναπτυχθούν βα-κτήρια και να σχηματίσουν μια παχιά στιβάδα που ονομάζεται πλά-

κα Οι μικροοργανισμοί της οδοντικής πλάκας παράγουν ουσίες προσκόλλησης που ευνοούν τον περαιτέρω αποικισμό της Στην πλάκα οι μικροοργανισμοί παράγουν οξέα που τραυματίζουν την οδοντική επιφάνεια και προκαλούν την εμφάνιση τερηδόνας Τόσο στην εμφάνιση της τερηδόνας όσο και στις διάφορες ασθένειες του περιοδοντίου συμμετέχουν αρκετά είδη μικροοργανισμών

Με ποιον τρόπο εγκαθίστανται αναερόβιοι μικροοργανισμοί στο στόμα

Η τερηδόνα είναι λοίμωξη Στην απάντησή σας δώστε τουλά-χιστον μία αιτιολογία

214 Φυσιολογική χλωρίδα του

γαστρεντερικού σωλήνα

Η γενική ανατομία του γαστρεντερικού σωλήνα παρουσιά-ζεται στην Εικόνα 218 Ο γαστρεντερικός σωλήνας του αν-θρώπου ο τόπος όπου γίνεται η πέψη της τροφής αποτελεί-ται από τον στόμαχο το λεπτό έντερο και το παχύ έντερο Επειδή το pH των στομαχικών υγρών είναι πολύ χαμηλό πε-ρίπου 2 μπορούμε να θεωρήσουμε τον στόμαχο ως έναν χη-μικό φραγμό που εμποδίζει τα βακτήρια να εισέλθουν στον γαστρεντερικό σωλήνα Ο αριθμός των βακτηρίων στα πε-ριεχόμενα του στομάχου είναι γενικά πολύ χαμηλός επομέ-νως ο ανθρώπινος στόμαχος στερείται ουσιαστικά μικροβι-ακής χλωρίδας Υπάρχουν ωστόσο οργανισμοί όπως το He-licobacter pylori που μπορούν να αποικίσουν τα τοιχώμα-τα του στομάχου και να οδηγήσουν στην εμφάνιση έλκους (f Τμήμα 2610)

Ο εντερικός σωλήνας

Ο εντερικός σωλήνας αποτελείται από το λεπτό έντερο και το παχύ έντερο καθένα από τα οποία υποδιαιρείται περαιτέρω σε επιμέρους τμήματα

(α) (β)

C L

ai M

A L

istg

arte

n a

nd B

Ros

an

C L

ai M

A L

istg

arte

n a

nd B

Ros

an

Εικόνα 216 λεπτέςτομέςοδοντικήςπλάκαςόπωςφαίνονταιστοηλε-κτρονιακόμικροσκόπιοΣτηνκάτωπλευράκάθεφωτογραφίαςβρίσκεταιηβά-σητηςπλάκαςκαιστηνάνωτοτμήματηςπλάκαςπουείναιεκτεθειμένοστηστοματικήκοιλότητα(α)μικρήμεγέθυνσηοιοργανισμοίανήκουνκυρίωςσεδιάφοραείδηστρεπτοκόκκουΤακύτταρατουείδουςStreptococcus sobrinusέχουνιχνηθετηθείμεειδικέςμικροτεχνικέςαντισωμάτωνκαιεμφανίζονταιπιοσκουρόχρωμασεσχέσημεάλλακύτταρασχηματίζονταςδύοδιακριτέςαλυσίδες(βέλη)Τοσυνολικόπάχοςτηςπλάκαςστιςσυγκεκριμένεςτομέςείναι50μm(β)υψηλήμεγέθυνσηστηνοποίαφαίνεταιτοσκούροστρώματωνκυττάρωντουS sobrinus(βέλος)παρατηρήστετονεκτεταμένογλυκο-κάλυκαπουπεριβάλλειτακύτταρατουS sobrinus(βλΤμήμα216)

I L

She

chm

eist

er a

nd J

Boz

zola

Κύτταρα

Εικόνα 217 ΤερηδονογόναβακτήριαS sobrinusόπωςφαίνονταισεηλεκτρονιακόμικροσκόπιοσάρωσηςηιδιαίτερακολλώδηςδεξτράνηδιατη-ρείσυνδεδεμένατακύτταραταοποίασχηματίζουννημάτιακάθεκύτταροέχειδιάμετρο1μmπερίπου

Το λεπτό έντερο αποτελείται από δύο τμήματα το δωδε-καδάκτυλο και τον ειλεό που ενώνονται μεταξύ τους με τη νήστιδα Το δωδεκαδάκτυλο είναι το πρώτο τμήμα του εντέ-ρου μετά τον στόμαχο και το περιεχόμενό του είναι σχετι-κά όξινο με αποτέλεσμα να μοιάζει με τον στόμαχο σε ότι αφορά την απουσία μικροβιακής χλωρίδας Οδεύοντας από το δωδεκαδάκτυλο στον ειλεό το pH γίνεται σταδιακά λιγό-τερο όξινο και ο αριθμός των μικροβίων αυξάνεται Στον κα-τώτερο ειλεό βακτήρια απαντούν στον αυλό της εντερικής κοιλότητας αναμειγμένα με το πεπτικό υλικό και φθάνουν τα 105-107 κύτταρα ανά γραμμάριο υλικού

Ο ειλεός εκκενώνεται στο τυφλό την πρώτη μοίρα του παχέος εντέρου ενώ το υπόλοιπο τμήμα του παχέος εντέ-ρου συνιστά το κόλον Στο κόλον τα βακτήρια φθάνουν σε τεράστιους αριθμούς καθιστώντας το ουσιαστικά ένα εξειδικευμένο όργανο ζύμωσης Πολλά βακτήρια ζουν μέ-σα στον αυλό χρησιμοποιώντας μάλλον ως θρεπτικές ου-σίες κάποια από τα προϊόντα της πέψης των τροφών (Πίνα-κας 211) Μεταξύ αυτών υπάρχουν και προαιρετικώς αερό-βιοι οργανισμοί όπως η Escherichia coli αλλά σε μικρότε-ρους αριθμούς απrsquo ότι άλλα βακτήρια Γενικά ο συνολικός αριθμός των προαιρετικά αερόβιων μικροοργανισμών είναι μικρότερος του 107 ανά γραμμάριο εντερικού περιεχομένου Η δραστηριότητα των προαιρετικά αερόβιων καταναλώνει

τις όποιες διαθέσιμες ποσότητες οξυγόνου καθιστώντας το περιβάλλον του παχέος εντέρου αυστηρά αναερόβιο άρα και ευνοϊκό για την απρόσκοπτη ανάπτυξη μόνο υποχρεω-τικά αναερόβιων οργανισμών Πολλά από αυτά τα αναερό-βια είναι αρνητικά κατά Gram ραβδόμορφα βακτήρια επι-μήκη μικρού πάχους και με λεπτά άκρα (γιrsquo αυτό και ονο-μάζονται ατρακτοειδή) τα οποία προσκολλώνται με το ένα τους άκρο στις μικροσκοπικές αύλακες του εντερικού τοιχώ-ματος (Εικόνα 219) Στα υποχρεωτικώς αναερόβια ανήκουν επίσης διάφορα είδη Clostridium και Bacteroides Ο συνο-λικός αριθμός των υποχρεωτικά αναερόβιων είναι τεράστι-ος Δεν είναι σπάνια μεγέθη που φθάνουν τα 1010-1011 κύτ-ταρα ανά γραμμάριο εντερικού περιεχομένου ενώ τα διάφο-ρα είδη του γένους Bacteroides αποτελούν την πλειονότητα των υποχρεωτικά αναερόβιων του εντέρου Επιπλέον σχε-δόν πάντοτε εμφανίζεται σε σημαντικούς αριθμούς και το Enterococcus faecalis

Η σύσταση της εντερικής χλωρίδας στον άνθρωπο μπο-ρεί να εμφανίζει σημαντική ποιοτική διαφοροποίηση ανάλο-γα με το πρότυπο διατροφής Όσοι καταναλώνουν μεγάλες ποσότητες κρέατος εμφανίζουν σε σύγκριση με τους χορτο-φάγους υψηλότερες συγκεντρώσεις ειδών του γένους Bac-teroides και χαμηλότερες συγκεντρώσεις οξυγαλακτικών βακτηρίων ή κολοβακτηρίων Μια σύνοψη των μικροοργα-

Κύριες φυσιολογικές λειτουργίες

Έκκριση οξέος (HCI)Πέψη microακροmicroορίωνpH 2

Συνέχιση της πέψηςΑπορρόφηση microονοσακχαριτώναmicroινοξέων λιπαρών οξέων νερούpH 4ndash5

Απορρόφηση χολικών οξέωνβιταmicroίνης B12pH 7

Λεπτόέντερο

Παχύέντερο

Όργανο

Στόmicroαχος

∆ωδεκαδάκτυλο

Νήστιδα

Ειλεός

Κόλον

Οισοφάγος

Κυριότερα βακτήρια

ΕντερόκοκκοιΓαλακτοβάκιλλοι

ΕντεροβακτήριαEnterococcus faecalisBacteroidesBifidobacteriumEubacteriumPeptococcusPeptostreptococcusRuminococcusClostridiaLactobacilli

Πρωκτός

StreptococcusStaphylococcus

Εικόνα 218 ογαστρεντερικόςσωλήναςτουανθρώπουμετιςδιάφορεςλειτουργίεςτουκαιτηνκατανομήτωνμηπαθογόνωνμικροοργανισμώνπουσυ-νήθωςαπαντούνσεφυσιολογικά(υγιή)άτομα

214 ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΚΗ χΛΩΡΙΔΑ ΤΟΥ ΓΑΣΤΡΕΝΤΕΡΙΚΟΥ ΣΩΛΗΝΑ 843

844Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

νισμών που διαβιούν στον γαστρεντερικό σωλήνα υπάρχει στην Εικόνα 218

Η εντερική χλωρίδα ασκεί σημαντική επίδραση στις λει-τουργίες του ξενιστή καθώς διεκπεραιώνει μεγάλη ποικιλία μεταβολικών αντιδράσεων (Πίνακας 212) Σε αυτές ανήκει και η παραγωγή των βιταμινών Β12 και Κ Οι συγκεκριμένες ζωτικής σημασίας βιταμίνες δεν παράγονται από τον ίδιο τον ανθρώπινο οργανισμό αλλά απορροφώνται μέσω του εντέ-ρου όπου παράγονται από την τοπική μικροβιακή χλωρίδα Επίσης διάφορα στεροειδή που παράγονται από το ήπαρ και εκκρίνονται (υπό τη μορφή χολικών αλάτων) μέσω της χολη-δόχου κύστης στο λεπτό έντερο υφίστανται μεταβολές από τη μικροβιακή χλωρίδα του εντέρου Οι τροποποιημένες αυ-τές στεροειδείς ενώσεις απορροφώνται κατόπιν από το έντε-ρο Άλλα προϊόντα της δράσης των ζυμωτικών και των μεθα-νιογόνων μικροοργανισμών είναι τα εντερικά αέρια και διά-φορες οσμηρές ουσίες που παρατίθενται στον Πίνακα 212 Ο ακριβής τύπος και η ποσότητα όλων αυτών των προϊόντων του μεταβολισμού επηρεάζονται από τη σύσταση της εντερι-κής χλωρίδας και τη διατροφή

Κατά τη διέλευση της τροφής από τον γαστρεντερικό σωλήνα το εντερικό επιθήλιο απορροφά συνεχώς το νερό που υπάρχει στα πεπτόμενα υλικά με αποτέλεσμα αυτά να συμπυκνώνονται όλο και περισσότερο για να μετατραπούν τέλος σε κόπρανα Το ένα τρίτο περίπου του βάρους της ύλης των κοπράνων αποτελείται από βακτήρια Οι οργανισμοί που ζουν στον αυλό του παχέος εντέρου μετατοπίζονται δι-αρκώς από τη ροή της ύλης μέσα στο έντερο επομένως όσα βακτήρια χάνονται θα πρέπει να αντικατασταθούν από νέα

Έτσι το παχύ έντερο μοιάζει με έναν χημειοστάτη (f Τμήμα 67) Στον άνθρωπο ο χρόνος που απαιτείται για την πλήρη διέλευση της ύλης από τον γαστρεντερικό σωλήνα εί-ναι περίπου 24 ώρες ενώ ο ρυθμός ανάπτυξης βακτηρίων στον αυλό είναι μία με δύο διαιρέσεις την ημέρα

Η λήψη αντιβιοτικών από το στόμα αναστέλλει την ανάπτυξη όχι μόνο των παθογόνων μικροοργανισμών αλλά και της φυσιολογικής χλωρίδας Έτσι η συνεχής ροή των περιεχομένων του εντέρου οδηγεί προοδευτικά σε απώλεια των βακτηρίων που ήδη υπήρχαν και σε ουσιαστική απο-στείρωση του εντερικού σωλήνα Η απουσία της φυσιολογι-κής χλωρίδας μπορεί να επιτρέψει την εγκατάσταση ευκαι-ριακών μικροοργανισμών όπως είναι διάφορα είδη των γε-νών Staphylococcus και Proteus ανθεκτικά στο συγκεκριμέ-νο αντιβιοτικό καθώς και ο ζυμομύκητας Candida albicans Ενίοτε η εγκατάσταση αυτών των ευκαιριακών παθογόνων οδηγεί σε επιβλαβείς μεταβολές της πεπτικής λειτουργίας ή ακόμη και σε νόσο Κατά κανόνα όμως η διακοπή της αντιβιοτικής θεραπείας αποκαθιστά τη φυσιολογική χλωρί-δα αν και απαιτείται η παρέλευση υπολογίσιμου χρονικού διαστήματος

Εντερικά αέρια

Τα αέρια που παράγονται στο εσωτερικό του εντέρου προ-κύπτουν από τη δράση ζυμωτικών και μεθανιογόνων μικρο-οργανισμών Ορισμένες τροφές μπορούν να μεταβολιστούν από ζυμωτικά εντεροβακτήρια οδηγώντας στην παραγωγή υδρογόνου (Η2) και διοξειδίου του άνθρακα (CO2) Επίσης πάνω από το ένα τρίτο των υγιών ενηλίκων διαθέτουν στο έντερό τους μεθανιογόνα (f Τμήμα 134) τα οποία μετα-τρέπουν το Η2 και το CO2 (που παράγουν οι διάφοροι εντερι-κοί μικροοργανισμοί) σε μεθάνιο (CH4) Ένας φυσιολογικός ενήλικας εκπέμπει ημερησίως αρκετές εκατοντάδες ml αερί-ων από το έντερο αν και τα μισά περίπου από αυτά οφείλο-νται στο Ν2 του ατμοσφαιρικού αέρα που καταπίνει

214 Έλεγχος εννοιών

Το περιβάλλον στο εσωτερικό του στομάχου είναι πολύ όξινο και

(α) (β)

Dw

ayne

Sav

age

and

R V

H B

lum

ersh

ine

Dw

ayne

Sav

age

and

R V

H B

lum

ersh

ine

Εικόνα 219 μικροβιακέςκοινότητεςστοναυλότουειλεούενόςπο-ντικούόπωςφαίνονταιστοηλεκτρονιακόμικροσκόπιοσάρωσης(α)Γενικήάποψησεχαμηλήμεγέθυνσηπαρατηρήστεταεπιμήκηατρακτοειδήβακτή-ριαστηνεπιφάνειατουεντέρου(β)μεγαλύτερημεγέθυνσηδιακρίνονταινημάτιαπροσκολλημένασεμεμονωμένηεγκόλπωσητηςεντερικήςεπιφάνει-αςπροσέξτεότιηπροσκόλλησηγίνεταιμετημίαμόνοάκρητουνηματίουκάθεκύτταροέχειμήκος10-15μm

ΠΙΝΑΚΑΣ 212 βιοχημικήήμεταβολικήσυνεισφορά τωνμικροοργανισμώντου γαστρεντερικούσωλήνα

Σύνθεσηβιταμινών προϊόνταθειαμίνηριβοφλαβίνηπυριδοξίνη β12κπαραγωγήαερίων προϊόνταCO2CH4H2παραγωγήοσμής προϊόνταH2SNH3αμίνεςινδόλησκατόλη βουτυρικόοξύπαραγωγήοργανικών προϊόνταοξικόοξύπροπιονικόοξύβουτυρικό οξέων οξύαντιδράσειςγλυκοζιτάσης Ένζυμαβ-γλυκουρονιδάσηβ-γαλακτοζιτάση β-γλυκοζιτάσηα-γλυκοζιτάσηα-γαλακτοζιτάσημεταβολισμόςστεροειδών διαδικασίαεστεροποίησηαφυδροξυλίωση (χολικάοξέα) οξείδωσηαναγωγήαντιστροφή

συνιστά φραγμό για την ανάπτυξη των περισσότερων βακτηρίων Το περιβάλλον στον εντερικό σωλήνα είναι ελαφρώς όξινο έως ου-δέτερο και επιτρέπει την ανάπτυξη διαφοροποιημένου πληθυσμού μικροοργανισμών σε μεγάλη ποικιλία διατροφικών και περιβαλ-λοντικών συνθηκών

Γιατί ενδέχεται το λεπτό έντερο να ευνοεί περισσότερο από το παχύ την ανάπτυξη προαιρετικά αναερόβιων μικροοργανι-σμών

Υποδείξτε ορισμένες ζωτικές ενώσεις τις οποίες παράγουν οι εντερικοί μικροοργανισμοί Τι θα συνέβαινε αν η χρήση αντι-βιοτικών κατέστρεφε εντελώς αυτούς τους μικροοργανισμούς από το σώμα

215 Φυσιολογική χλωρίδα άλλων περιοχών

του σώματος

Κάθε βλεννογόνος υμένας του σώματος στηρίζει την ανά-πτυξη εξειδικευμένων ομάδων μικροοργανισμών Οι μι-κροοργανισμοί αυτοί όχι μόνο αποτελούν φυσιολογικό τμή-μα του τοπικού περιβάλλοντος αλλά είναι και απαραίτη-τοι για την ομαλή λειτουργία του συγκεκριμένου ιστού Σε πολλές περιπτώσεις δυνητικά παθογόνοι μικροοργανισμοί αδυνατούν να αποικίσουν τους βλεννογόνους υμένες ακρι-βώς επειδή διαβιώνει εκεί ο φυσιολογικός μόνιμος πληθυ-σμός μικροοργανισμών Εδώ θα εξετάσουμε δύο παραδείγ-ματα τέτοιων βλεννογόνων μαζί με τους μόνιμους μικροορ-γανισμούς τους

Αναπνευστική οδός

Η ανατομία της αναπνευστικής οδού παρουσιάζεται στην Ει-κόνα 2110 (f Τμήμα 262) Στην ανώτερη αναπνευστι-κή οδό (ρινοφάρυγγας στοματική κοιλότητα και λάρυγγας) οι μικροοργανισμοί ζουν κυρίως στις περιοχές που υγραί-νονται από τις εκκρίσεις των βλεννογόνων Τα βακτήρια ει-σέρχονται στο ανώτερο τμήμα της αναπνευστικής οδού μέ-σω του εισπνεόμενου αέρα αλλά τα περισσότερα από αυτά παγιδεύονται στις ρινικές διόδους και απομακρύνονται με τις ρινικές εκκρίσεις Οι οργανισμοί που ανιχνεύονται μόνιμα σε αυτό το τμήμα της αναπνευστικής οδού είναι σταφυλό-κοκκοι στρεπτόκοκκοι διφθεροειδείς βάκιλλοι και αρνητι-κοί κατά Gram κόκκοι Δυνητικώς επιβλαβή βακτήρια όπως το Staphylococcus aureus και το Streptococcus pneumoniae απαντούν συχνά στη φυσιολογική χλωρίδα του ρινοφάρυγ-γα των υγιών ενηλίκων (Πίνακας 211) Αυτά τα άτομα εί-ναι φορείς των παθογόνων χωρίς ωστόσο να νοσούν ίσως επειδή οι άλλοι μόνιμοι μικροοργανισμοί τα ανταγωνίζονται επιτυχώς ως προς τις θρεπτικές ουσίες άρα περιορίζουν την ανάπτυξή τους Ιδιαιτέρως ενεργό στις επιφάνειες των βλεν-νογόνων είναι και το τοπικό ανοσοποιητικό σύστημα του ορ-γανισμού (f Τμήμα 228) που επίσης μπορεί να αναστεί-λει την ανάπτυξη των παθογόνων

Στην κατώτερη αναπνευστική οδό (τραχεία βρόγχοι και πνεύμονες) ουσιαστικά δεν υπάρχουν μικρόβια παρά τον μεγάλο αριθμό μικροοργανισμών που μπορούν θεωρη-τικά να φθάσουν εκεί με την αναπνοή Όσα σωματίδια σκό-νης είναι σχετικά ευμεγέθη απομακρύνονται ήδη στο ανώ-τερο τμήμα της αναπνευστικής οδού Καθώς ο αέρας περ-νά στο κατώτερο τμήμα της η ταχύτητα ροής μειώνεται ση-μαντικά με αποτέλεσμα οι διάφοροι μικροοργανισμοί και τα μικρότερα σωματίδια να επικάθονται στα τοιχώματα Σε όλο το μήκος της αναπνευστικής οδού τα τοιχώματα καλύ-πτονται από τριχωτό επιθήλιο στο οποίο τα τριχίδια κατευ-θύνονται προς τα πάνω ωθώντας τα παγιδευμένα βακτήρια και τα σωματίδια ύλης προς τα ανώτερα τμήματα της ανα-πνευστικής οδού απrsquo όπου αποβάλλονται κυρίως με το σά-λιο και τις ρινικές εκκρίσεις Μόνο τα σωματίδια με διάμε-τρο μικρότερη των 10 μm μπορούν να φτάσουν μέχρι τους πνεύμονες

Ουρογεννητική οδός

Τα κυριότερα ανατομικά χαρακτηριστικά της ανδρικής και γυναικείας ουρογεννητικής οδού παρουσιάζονται στην Ει-κόνα 2111α Η ουροδόχος κύστη τόσο στον άνδρα όσο και στη γυναίκα είναι συνήθως αποστειρωμένη αλλά τα επιθη-λιακά κύτταρα που καλύπτουν εσωτερικά την ουρήθρα αποι-κίζονται από προαιρετικά αερόβιους μικροοργανισμούς (αρ-νητικά κατά Gram ραβδία και κόκκουςOslash βλ Πίνακα 211) Αυτοί οι οργανισμοί στους οποίους συμπεριλαμβάνονται οι Escherichia coli Proteus mirabilis και άλλοι μπορούν σε συγκεκριμένες συνθήκες να μετατραπούν σε περιστασιακά παθογόνα Υπό φυσιολογικές συνθήκες οι εν λόγω οργανι-σμοί υπάρχουν στο σώμα ή στο τοπικό περιβάλλον αλλά δεν

215 ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΚΗ χΛΩΡΙΔΑ ΑΛΛΩΝ ΠΕΡΙΟχΩΝ ΤΟΥ ΣΩΜΑΤΟΣ 845

Ρινοφάρυγγας

Στοmicroατική κοιλότητα

Λάρυγγας

Τραχεία

Πνεύmicroονες

Ανώτερηαναπνευστική

οδός

Κατώτερηαναπνευστική

οδός

Εικόνα 2110 ηαναπνευστικήοδόςΣτοανώτεροτμήματηςαναπνευστι-κήςοδούεγκαθίστανταιμεγάληποικιλίακαιαυξημένοιπληθυσμοίμικροοργα-νισμώναντίθεταστοκατώτεροτμήματηςαναπνευστικήςοδούζουνσχετικάλίγαμικρόβιαεκτόςανβρίσκεταισεεξέλιξηκάποιαενεργόςλοίμωξη(fεικόνα262)

846Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

είναι παθογόνοι Ωστόσο οι διάφορες μεταβολές που επέρ-χονται στο σώμα πχ αλλαγές στο τοπικό pH επιτρέπουν στους οργανισμούς να πολλαπλασιαστούν και να γίνουν πα-θογόνοι προκαλώντας συχνά μόλυνση της ουρήθρας ιδιαί-τερα στις γυναίκες

Ο κόλπος της ενήλικης γυναίκας είναι εν γένει ελαφρά όξινος και περιέχει σημαντικές ποσότητες γλυκογόνου Το Lactobacillus acidophilus ένας από τους μόνιμους οργα-νισμούς του κόλπου παράγει γαλακτικό οξύ από τη ζύμω-ση του γλυκογόνου με αποτέλεσμα την πτώση του pH του κόλπου (Εικόνα 2111) (f Τμήμα 1219) Μπορεί όμως να υπάρχουν και άλλοι οργανισμοί πχ ζυμομύκητες (είδη των γενών Torulopsis και Candida) στρεπτόκοκκοι και E coli Πριν την εφηβεία ο γυναικείος κόλπος είναι αλκαλι-κός και δεν παράγει γλυκογόνο οπότε απουσιάζει το L ac-idophilus και η χλωρίδα αποτελείται κυρίως από σταφυλό-κοκκους στρεπτόκοκκους διφθεροειδή και E coli Μετά την εμμηνόπαυση το γλυκογόνο εξαφανίζεται το pH ανε-βαίνει και η χλωρίδα προσεγγίζει και πάλι την προεφηβική της σύσταση

215 Έλεγχος εννοιών

Η φυσιολογική παρουσία ενός πληθυσμού μη παθογόνων μικρο-οργανισμών στην αναπνευστική και στην ουρογεννητική οδό εί-ναι ζωτική για τη φυσιολογική λειτουργία των οργάνων και συχνά αποτρέπει την εγκατάσταση παθογόνων

Στη φυσιολογική χλωρίδα του ανώτερου αναπνευστικού συχνά απαντούν δυνητικά παθογόνοι μικροοργανισμοί Γιατί δεν προ-καλούν νόσο σε ορισμένες περιπτώσεις

Πώς εξηγείται η παρουσία του Lactobacillus στην ουρογεννη-τική οδό των φυσιολογικών ενήλικων γυναικών

ΙΙ ΕΠΙΒΛΑΒΕΙΣ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ ΚΑΙ ΑΝΘΡΩΠΟΥ

Σε πολλές περιπτώσεις οι αλληλεπιδράσεις των μικροβίων με τον ξενιστή είναι επιβλαβείς για τον ξενιστή και προκα-

Κύστη

(α)

(β)

Ηβικόοστούν

Ωοθήκη

Μήτρα

Κόλπος

Ορθό

Τράχηλος

Ηβικόοστούν

Πέος Όρχεις

Ουρήθρα

Ουρήθρα

Κύστη

Ορθό

Προστάτης

John

Dur

ham

Εικόνα 2111 (α)Τοουρογεννητικόσύστημαστονάνδρακαιστηγυναί-καΣτιςπεριοχέςμεεντονότεροχρώμααναπτύσσονταισυχνάμικροοργανι-σμοίαςσημειωθείότισταυγιήάτομαοιανώτερεςπεριοχέςτηςουρογεννη-τικήςοδούτόσοστουςάντρεςόσοκαιστιςγυναίκεςδενπεριέχουνμικροορ-γανισμούς(β)ΧρώσηκατάGramτουLactobacillus acidophilusτουοργανι-σμούπουκυριαρχείστονγυναικείοκόλποαπότηνέναρξητηςεμμηνόρροιαςκαιμέχριτοτέλοςτηςεμμηνόπαυσηςκάθεμεμονωμένοραβδίοέχειμήκος3-4μmπριντηνέναρξητηςεμμηνόρροιαςκαιμετάτοπέραςτηςεμμηνό-παυσηςηγυναικείαουρογεννητικήοδόςείναιλιγότεροόξινηκαιαποικίζε-ταιαπόέναπολύπιοετερογενέςσύνολομικροοργανισμώνπουαναπτύσσο-νταισεσυνθήκεςουδέτερουήελαφράαλκαλικούpH

λούν νόσο Στην ενότητα αυτή θα εξετάσουμε τους γενικούς μηχανισμούς τους οποίους χρησιμοποιούν οι μικροοργανι-σμοί για να προκαλέσουν βλάβες στον ξενιστή Η διαδικασία της παθογένεσης δηλαδή της πρόκλησης νόσου από τους μι-κροοργανισμούς ξεκινά με την προσκόλληση των μικροορ-γανισμών στα κύτταρα του ξενιστή και συνεχίζεται με τον αποικισμό και πολλαπλασιασμό τους που προκαλούν βλά-βες στον ξενιστή Η σχετική ικανότητα παθογένεσης δηλ η μολυσματικότητα των νοσογόνων μικροοργανισμών είναι αποτέλεσμα μεταβολών που επέρχονται στον ξενιστή με διά-φορους μηχανισμούς (Εικόνα 2112) Πρώτα θα εξετάσουμε τους παράγοντες που ευθύνονται για τη διείσδυση ενός πα-θογόνου σε κάποιον ξενιστή

216 Είσοδος των παθογόνων στον ξενιστή

Συνήθως ένα παθογόνο πρέπει πρώτα να αποκτήσει πρό-σβαση στους ιστούς του ξενιστή και να πολλαπλασιαστεί

πριν μπορέσει να προκαλέσει βλάβη Στις περισσότερες πε-ριπτώσεις αυτό σημαίνει διείσδυση του παθογόνου μέσω του δέρματος των βλεννογόνων μεμβρανών ή του εντερικού επι-θηλίου δηλ μέσω επιφανειών που συνήθως λειτουργούν ως φραγμοί για τα μικρόβια

Εξειδικευμένη προσκόλληση

Οι περισσότερες μικροβιακές μολύνσεις έχουν ως αφετη-ρία ασυνέχειες ή πληγές του δέρματος ή του βλεννογόνου της αναπνευστικής πεπτικής ή ουρογεννητικής οδού Τα βα-κτήρια ή οι ιοί που έχουν την ικανότητα να προκαλούν λοί-μωξη συχνά προσκολλώνται εξειδικευμένα στα επιθηλιακά κύτταρα (Εικόνα 2113) μέσω πρωτεϊνικών αλληλεπιδράσε-ων ανάμεσα στην επιφάνεια του παθογόνου και στην επιφά-νεια του ξενιστικού κυττάρου Ένας λοιμογόνος μικροοργα-νισμός δεν προσκολλάται εξίσου καλά σε όλα τα επιθηλιακά κύτταρα αλλά επιλεκτικά μόνο σε εκείνες τις περιοχές του σώματος μέσω των οποίων συνήθως κατορθώνει να εισβά-λει στον ξενιστικό οργανισμό Επί παραδείγματι η Neisseria gonorrhoeae ο αιτιολογικός παράγοντας της σεξουαλικά με-ταδιδόμενης γονόρροιας (f Τμήμα 2612) προσκολλάται πολύ πιο ισχυρά στο ουρογεννητικό επιθήλιο παρά σε οιον-δήποτε άλλο ιστό Η προσκόλληση αυτή γίνεται μέσω μιας ειδικής επιφανειακής μικροβιακής πρωτεΐνης που ονομάζε-ται Opa Τα κύτταρα του ξενιστή δεσμεύουν εξειδικευμένα την Opa με μια πρωτεΐνη τη CD66 που απαντά μόνο στην επιφάνεια των επιθηλιακών κυττάρων του ανθρώπου Έτσι η

ΕΚΘΕΣΗστα

παθογόνα

Περαιτέρωέκθεση

στην εκάστοτετοπική θέση

ΠΡΟΣΚΟΛΛΗΣΗστο

δέρmicroα ή τον βλεννογόνο

ΕΙΣΒΟΛΗmicroέσω τουεπιθηλίου

ΑΠΟΙΚΙΣΜΟΣκαι

ΠΟΛΛΑΠΛΑΣΙΑΣΜΟΣΠαραγωγή παραγόντων

microολυσmicroατικότητας

ΙΣΤΙΚΗΒΛΑΒΗΝΟΣΟΣ

Περαιτέρωέκθεση

ΙΚΑΝΟΤΗΤΑΕΙΣΒΟΛΗΣπεραιτέρω

πολλαπλασιασmicroόςτόσο στην αρχική

θέση όσο καισε άλλες

ΤΟΞΙΚΟΤΗΤΑοι επιδράσειςτων τοξινώνείναι τοπιικές

ή διασυστηmicroατικές

Εικόνα 2112 μικροοργανισμοίκαιπαθογένεσηηπαρουσίαακόμηκαιοπολλαπλασιασμόςτωνμικροοργανισμώνστονξενιστήδενοδηγείπάντοτεστηνεμφάνισηνόσου

216 ΕΙΣΟΔΟΣ ΤΩΝ ΠΑΘΟΓΟΝΩΝ ΣΤΟΝ ξΕΝΙΣΤΗ 847

(α) (β)

E T

Nel

son

J D

Cle

men

ts a

nd R

A F

inke

lste

in

J W

Cos

tert

on

Εικόνα 2113 προσκόλλησηπαθογόνωνσεζωικούςιστούς(α)λεπτήτομήενόςκυττάρουVibrio choleraeπουπροσκολλάταιστηνψηκτροειδήπα-ρυφήτωνεντερικώνλαχνώνενόςλαγούόπωςφαίνεταιστοηλεκτρονιακόμικροσκόπιοδιέλευσηςπαρατηρήστετηναπουσίαγλυκοκάλυκα(β)εντε-ροπαθογόνοστέλεχοςEscherichia coliαπόμιαθανατηφόρομόλυνσησενε-ογέννητομοσχάριΤαβακτηριακάκύτταραπροσκολλώνταιστηνψυκτροειδήπαρυφήτωνλαχνώντουεντερικούεπιθηλίουμέσωτουεκτεταμένουγλυκο-κάλυκαΤαραβδίαέχουνδιάμετρο05μmπερίπου

848Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

N gonorrhoeae αλληλεπιδρά εξειδικευμένα με τα κύτταρα-στόχους μέσω μιας δικής του επιφανειακής πρωτεΐνης που δρα ως υπόστρωμα και ενός υποδοχέα στη μεμβράνη του επιθηλιακού κυττάρου Αυτή η αρχή ισχύει γενικότερα και σε ότι αφορά την εξειδίκευση του ξενιστή Σε πολλές περιπτώ-σεις κύτταρα μιας βακτηριακής σειράς που είναι γνωστό ότι προσβάλλουν τον άνθρωπο προσκολλώνται πολύ πιο ισχυ-ρά στα ενδεδειγμένα κύτταρα του ανθρώπου παρά στα αντί-στοιχα κύτταρα ενός άλλου ζώου (πχ του αρουραίου) Ισχύ-ει όμως και το αντίστροφο Μια σειρά βακτηρίων που αποι-κίζει εξειδικευμένα τον αρουραίο προσκολλάται ισχυρότερα σε κύτταρα αρουραίου παρά σε κύτταρα ανθρώπου

Ορισμένα από τα μόρια που χρησιμοποιούν τα βακτή-ρια για την προσκόλλησή τους δεν συνδέονται ομοιοπολικά με τη βακτηριακή μεμβράνη Πρόκειται συνήθως για πολυ-σακχαρίτες τους οποίους συνθέτουν και εκκρίνουν τα βακτή-ρια (f Τμήμα 413) Ως κάψα ορίζεται η πυκνή και σαφώς καθορισμένη στιβάδα πολυμερών που περιβάλλει στενά ένα βακτηριακό κύτταρο (f Εικόνα 263) Ως γλυκοκάλυκας ορίζεται το χαλαρό δίκτυο ινωδών πολυμερών που εκτείνο-νται προς το εξωτερικό του κυττάρου (Εικόνα 2113β)Oslash τέ-λος βλεννοστιβάδα ονομάζεται η διάχυτη μάζα ινωδών πο-λυμερών που φαινομενικά δεν συνδέεται με κανένα μεμο-νωμένο κύτταρο (βλ Εικόνα 214β) αλλά περιβάλλει πολλά βακτηριακά κύτταρα Όλες αυτές οι δομές είναι σημαντικές όχι μόνο για την προσκόλληση των βακτηρίων σε ιστούς ξε-νιστών αλλά και για την προσκόλληση βακτηρίων μεταξύ τους Επιπλέον αυτά τα στρώματα προστατεύουν τα βακτή-ρια από τους αμυντικούς μηχανισμούς του ξενιστή πχ απο-τρέπουν τη φαγοκυττάρωση από μακροφάγα ή άλλα κύττα-ρα (f Τμήμα 222)

Άλλες πρωτεϊνικές δομές που βρίσκονται στην επιφά-νεια των βακτηριακών κυττάρων (Εικόνα 2114) και ενίοτε συμμετέχουν στη διαδικασία προσκόλλησης είναι οι κροσ-σοί (ή ινίδια) και τα τριχίδια (f Τμήμα 413) Επί παρα-

δείγματι τα τριχίδια της Neisseria gonorrhoeae παίζουν κα-θοριστικό ρόλο στην προσκόλληση του οργανισμού στο ου-ρογεννητικό επιθήλιο ενώ οι ουρολοιμώξεις που προκαλού-νται από την Escherichia coli οφείλονται πολύ πιο συχνά σε κροσσοφόρα στελέχη (Εικόνα 2114) παρά σε στελέχη χω-ρίς κροσσούς Στους καλύτερα μελετημένους κροσσούς συ-γκαταλέγονται οι επονομαζόμενοι κροσσοί τύπου Ι των εντε-ροβακτηρίων (Escherichia Klebsiella Salmonella Shigel-la) οι οποίοι κατανέμονται ομοιογενώς πάνω στην κυτταρι-κή επιφάνεια Κατά κανόνα τα τριχίδια είναι μικρότερα σε αριθμό αλλά έχουν μεγαλύτερο μήκος από τους κροσσούς Η λειτουργία των τριχιδίων και των κροσσών έγκειται στο ότι δεσμεύουν τις επιφανειακές γλυκοπρωτεΐνες του ξενιστι-κού κυττάρου βήμα που σηματοδοτεί την έναρξη της διαδι-κασίας προσκόλλησης

Στοιχεία για τις εξειδικευμένες αλληλεπιδράσεις ανάμε-σα στον βλεννογόνο του επιθηλίου και στα παθογόνα προκύ-πτουν από μελέτες στελεχών της Escherichia coli που προ-καλούν διάρροια Τα περισσότερα στελέχη της E coli δεν εί-ναι παθογόνα και αποτελούν τμήμα της φυσιολογικής χλωρί-δας ειδικά στο τυφλό και το κόλον Στο σώμα συνυπάρχουν συνήθως ποικίλα μη παθογόνα στελέχη της E coliOslash μεγάλοι αριθμοί από αυτά διέρχονται καθημερινά μέσω του εντέρου και απομακρύνονται με τα κόπρανα Τα εντεροπαθογόνα στελέχη της E coli όμως διαθέτουν ινώδεις πρωτεΐνες που ονομάζονται CFA (Colonization Factor Antigens δηλ αντι-γονικοί παράγοντες αποικισμού) με τη βοήθεια των οποίων προσκολλώνται εξειδικευμένα στα επιθηλιακά κύτταρα του λεπτού εντέρου Εκεί τα παθογόνα αυτά στελέχη δημιουρ-γούν αποικίες και παράγουν εντεροτοξίνες (βλ Τμήμα 219) που προκαλούν διάρροια ή και άλλες ασθένειες (f Τμήμα 297) Αντίθετα τα μη παθογόνα στελέχη της E coli σπανί-ως διαθέτουν τις πρωτεΐνες CFA Ορισμένοι σημαντικοί πα-ράγοντες βακτηριακής προσκόλλησης παρατίθενται στον Πίνακα 213

Εισβολή

Ορισμένοι μικροοργανισμοί οφείλουν την παθογονικότητά τους αποκλειστικά και μόνο στις τοξίνες που παράγουν Αυ-τοί οι οργανισμοί δεν είναι απαραίτητο να διεισδύουν στους ιστούς του ξενιστή και θα τους εξετάσουμε χωριστά (βλ Τμήματα 218 και 219) Τα περισσότερα παθογόνα όμως πρέπει να εισβάλλουν στο επιθήλιο προκειμένου να ξεκινή-σει η παθογονική δράση τους διαδικασία που ονομάζεται εισβολή Τα σημεία εισόδου είναι κατά κανόνα μικρές ασυ-νέχειες ή πληγές στο δέρμα ή στους βλεννογόνους υμένες και αποτελούν τον συνήθη τόπο αρχικής εγκατάστασης και πολλαπλασιασμού των παθογόνων Πολλαπλασιασμός μπο-ρεί να λάβει χώρα και πάνω σε ακέραιη βλεννογόνο μεμ-βράνη ιδιαίτερα αν μεταβληθεί ή καταστραφεί η φυσιολο-γική χλωρίδα πχ κατά τη διάρκεια αντιβιοτικής θεραπείας Σε τέτοιες περιπτώσεις τα παθογόνα αποικίζουν ευκολότε-ρα τον ιστό κάτι που διευκολύνει περαιτέρω τη διαδικασία εισβολής Σε ορισμένες περιπτώσεις η αρχική εγκατάσταση

Jam

es A

Rob

erts

Εικόνα 2114 βακτήριοEscherichia coliμεκροσσούςτύπουPόπωςφαί-νεταιστοηλεκτρονιακόμικροσκόπιομετηντεχνικήτηςσκιαστικήςεπικάλυ-ψηςοικροσσοίτύπουPμοιάζουνμετουςκροσσούςτουτύπουΙαλλάεί-ναιλίγομακρύτεροιΤοκύτταροτηςφωτογραφίαςέχειδιάμετρο05μmπε-ρίπου

και ανάπτυξη των παθογόνων μπορεί να γίνει σε θέσεις πο-λύ απομακρυσμένες από τη θέση εισόδου Η μετάβαση στις θέσεις αυτές γίνεται συνήθως μέσω του αίματος ή του λεμ-φικού συστήματος (f Τμήμα 221)

216 Έλεγχος εννοιών

Η είσοδος των παθογόνων στους ιστούς του ξενιστή γίνεται συνή-θως με προσκόλληση σε εξειδικευμένα μόρια του ξενιστή συχνά σε βλεννογόνους επιφάνειες Η εισβολή ξεκινά στη θέση προσκόλ-λησης και μπορεί να εξαπλωθεί σε όλο τον ξενιστή μέσω του κυ-κλοφορικού συστήματος

Με ποιον τρόπο επηρεάζουν τα μόρια CFA της Escherichia co-li την προσκόλληση στους βλεννογόνους ιστούς

Με ποιον τρόπο η προσκόλληση εκκινεί τη διείσδυση

217 Αποικισμός και αύξηση

Εφόσον κάποιο παθογόνο αποκτήσει πρόσβαση σε έναν ιστό έχει κατόπιν πιθανότητες να πολλαπλασιαστεί διαδι-κασία που ονομάζεται αποικισμός Τα παθογόνα που εισέρ-χονται σε έναν ιστό σπανίως είναι αρκετά σε αριθμό ώστε να προκαλέσουν βλάβες επομένως θα πρέπει να βρουν θρε-πτικά υλικά και κατάλληλες συνθήκες για να πολλαπλασι-αστούν Η ανάπτυξη ενός παθογόνου επηρεάζεται από πε-

ριβαλλοντικούς παράγοντες όπως είναι η θερμοκρασία το pH και το δυναμικό αναγωγής αλλά ακόμη σημαντικότερος παράγοντας είναι η διαθεσιμότητα θρεπτικών υλικών στον ιστό του ξενιστή Εκ πρώτης όψεως θα πίστευε κανείς ότι τα σπονδυλωτά αποτελούν ένα είδος διατροφικού παραδεί-σου για τους μικροοργανισμούς αλλά στην πραγματικότητα δεν διαθέτουν σε επάρκεια όλες τις απαραίτητες θρεπτικές ουσίες Διάφορα ευδιάλυτα θρεπτικά υλικά όπως τα σάκχα-ρα τα αμινοξέα και τα οργανικά οξέα δεν απαντούν πάντο-τε σε επάρκεια με αποτέλεσμα να ευνοούνται εκείνοι οι ορ-γανισμοί που μπορούν να αξιοποιήσουν περίπλοκες θρεπτι-κές πηγές όπως είναι το γλυκογόνο Επίσης δεν υπάρχουν σε όλους τους ιστούς και σε κάθε δεδομένη χρονική στιγ-μή επαρκείς ποσότητες των βιταμινών και των αυξητικών παραγόντων που απαιτούν τα παθογόνα Επί παραδείγμα-τι το Brucella abortus που μολύνει τα βοοειδή αναπτύσσε-ται πολύ αργά στους περισσότερους ιστούς αλλά ταχύτατα στον πλακούντα προκαλώντας αποβολή των εμβρύων Αυ-τό οφείλεται στην αυξημένη συγκέντρωση της ουσίας ερυ-θριόλη που παράγεται από τον πλακούντα και η οποία επι-ταχύνει σημαντικά τον πολλαπλασιασμό του B abortus (βλ Πίνακα 216)

Άλλες φορές η εγκατάσταση ενός παθογόνου καθορί-ζεται επίσης από την περιορισμένη διαθεσιμότητα ιχνοστοι-χείων Για παράδειγμα υπάρχει πληθώρα αποδείξεων σχετι-κά με την επίδραση του σιδήρου στη μικροβιακή αύξηση Οι ζωικές πρωτεΐνες τρανσφερρίνη και λακτοφερρίνη δεσμεύουν ισχυρά τον σίδηρο και τον μεταφέρουν σε όλο το σώμα μέ-σω της κυκλοφορίας Οι πρωτεΐνες αυτές έχουν τόσο στενή συγγένεια με τον σίδηρο ώστε πολύ συχνά προκαλούν ανε-πάρκεια σιδήρου στα μικρόβια Έτσι αν σε ένα ζώο με λοί-μωξη χορηγηθούν διατροφικώς ευδιάλυτα άλατα σιδήρου αυξάνεται δραστικά η μολυσματικότητα ορισμένων παθογό-νων Όπως είδαμε στο Τμήμα 51 πολλά βακτήρια (τα επο-νομαζόμενα σιδηροφορείς) παράγουν σιδηροχηλικές ενώσεις προκειμένου να ενισχυθεί η ικανότητα πρόσληψης σιδήρου από το περιβάλλον Μερικοί σιδηροχηλικοί παράγοντες που έχουν απομονωθεί από παθογόνα βακτήρια είναι τόσο απο-τελεσματικοί ώστε μπορούν να laquoυποκλέψουνraquo σίδηρο ακό-μη και από ζωικές σιδηροσυζευκτικές πρωτεΐνες Για παρά-δειγμα ο σιδηροφορέας αεροβακτίνη τον οποίο παράγουν ορισμένα στελέχη Escherichia coli κωδικεύεται από το πλα-σμίδιο Col V (f Τμήμα 108) και απομακρύνει με μεγάλη ευκολία τον σίδηρο από την τρανσφερρίνη

Εντοπισμός στο σώμα

Μετά την αρχική του είσοδο στο σώμα ο παθογόνος μικροορ-γανισμός παραμένει συνήθως τοπικά εντοπισμένος και πολ-λαπλασιάζεται δημιουργώντας μια μικρή εστία μόλυνσης Αυτό συμβαίνει πχ στους δοθιήνες (laquoκαλογήρουςraquo) τον ψευδάνθρακα και τα εξανθήματα που δημιουργούνται από τις τοπικές μολύνσεις του δέρματος με Staphylococcus (f Τμήμα 269) Εναλλακτικά ο οργανισμός μπορεί να περάσει στα λεμφικά αγγεία και να εναποτεθεί στους λεμφαδένες

ΠΙΝΑΚΑΣ 213 Σημαντικοίπαράγοντεςπροσκόλλησης μικροβιακώνπαθογόνωνσειστούς ξενιστώνα

Παράγοντας Παράδειγμα

Γλυκοκάλυκαςκάψα παθογόναστελέχηEscherichia colindashογλυκοκάλυκας βλεννοστιβάδα ευνοείτηνπροσκόλλησηστηνψηκτροειδή (fΤμήμα413 παρυφήτωνεντερικώνλαχνών καιεικόνα2113) Streptococcus mutansndashοδεξτρανικόςγλυκοκάλυκας ευνοείτηνπρόσδεσηστιςοδοντικέςεπιφάνειεςπρωτεΐνες Streptococcus pyogenesndashηπρωτεΐνημτης προσκόλλησης βακτηριακήςεπιφάνειαςδεσμεύεταισευποδοχείς τωνβλεννογόνωνυμένωντηςαναπνευστικήςοδού Neisseria gonorrhoeae ndash ηπρωτεΐνηOpaτηςβακτη- ριακήςεπιφάνειαςδεσμεύεταισευποδοχείςτου ουρογεννητικούεπιθηλίουλιποτειχικόοξύ Streptococcus pyogenesndashευνοεί(μαζίμετηνπρω- (fΤμήμα48 τεΐνημ)τηδέσμευσησευποδοχείςτηςαναπνευ- καιεικόνα432) στικήςβλεννογόνουστιβάδαςκροσσοί(ινίδια) Neisseria gonorrhoeae ndash οικροσσοίτύπουΙευνοούν (fΤμήμα413 τηνπρόσδεσηστοουρογεννητικόεπιθήλιο καιεικόνα2114) είδητουγένουςSalmonellandashινίδιατύπουΙδιευκο- λύνουντηνπρόσδεσηστοεπιθήλιοτουλεπτού εντέρου παθογόναστελέχηEscherichia colindashοιινώδειςπρω- τεΐνεςπουσυνιστούντουςαντιγονικούςπαράγο- ντεςαποικισμού(CFA)ευνοούντηνπρόσδεσηστο επιθήλιοτουλεπτούεντέρου

αοιπερισσότερεςθέσειςυποδοχήςστουςξενιστικούςιστούςείναιδιάφορεςγλυ-κοπρωτεΐνεςήσύνθεταλιπίδιαπχγαγγλιοζίτεςήγλοβοζίτες

217 ΑΠΟΙΚΙΣΜΟΣ ΚΑΙ ΑΥξΗΣΗ 849

850Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

Αν ο μικροοργανισμός φθάσει στο αίμα τότε μεταφέρεται σε απομακρυσμένες περιοχές του σώματος αν και συνήθως συγκεντρώνεται στο ήπαρ ή στον σπλήνα Η διασπορά του παθογόνου μέσω του αίματος και του λεμφικού συστήματος μπορεί να οδηγήσει σε γενικευμένη (διασυστηματική) λοί-μωξη του σώματος και πολλαπλασιασμό του παθογόνου σε πολλούς ιστούς Αν η ανάπτυξη του βακτηρίου στους ιστούς είναι πολύ εκτεταμένη τότε διαχέεται στο αίμα σημαντικός αριθμός μικροοργανισμών με συνέπεια την εκδήλωση βα-κτηριαιμίας Στις εκτεταμένες λοιμώξεις αυτού του τύπου η αρχή γίνεται σχεδόν πάντοτε από κάποια τοπική λοίμωξη σε συγκεκριμένο όργανο

217 Έλεγχος εννοιών

Για να μπορέσει κάποιο παθογόνο να αποικίσει έναν ξενιστικό ιστό και να πολλαπλασιαστεί σε σημαντικό βαθμό θα πρέπει πρώτα να αποκτήσει πρόσβαση σε θρεπτικές ουσίες και κατάλληλες αναπτυ-ξιακές συνθήκες Τα παθογόνα είτε αναπτύσσονται τοπικά στον τό-πο αρχικής προσβολής είτε διασπείρονται στο σώμα

Γιατί αποτελούν ο αποικισμός και ο πολλαπλασιασμός απαραί-τητη προϋπόθεση για την επιτυχία των περισσότερων παθογό-νων

Ποιοι ξενιστικοί παράγοντες περιορίζουν ή επιταχύνουν τον αποικισμό και την ανάπτυξη ενός μικροοργανισμού σε συγκε-κριμένη θέση

218 Μολυσματικότητα

Μολυσματικότητα ονομάζεται η σχετική ικανότητα ενός παρασίτου να προκαλεί νόσο Εδώ θα εξετάσουμε μερικές από τις κύριες μεθόδους που χρησιμοποιούνται για τη μέ-τρηση της μολυσματικότητας και στη συνέχεια θα δώσουμε ορισμένα παραδείγματα οργανισμών υψηλής μολυσματικό-τητας καθώς και των μηχανισμών που αυτοί χρησιμοποιούν για να αυξήσουν τη μολυσματικότητά τους

Μέτρηση της μολυσματικότητας

Η μολυσματικότητα ενός παθογόνου μπορεί να προσδιο-ριστεί με πειραματικές μελέτες της LD50 Η LD50 (lethal dose50) δηλαδή η θανατηφόρος δόση50 είναι εκείνη η δόση ενός μολυσματικού παράγοντα η οποία θανατώνει το 50 των ζώων μιας ομάδας ελέγχου Η LD50 των παθογόνων υψηλής μολυσματικότητας συνήθως δεν διαφέρει πολύ από το LD100 με άλλα λόγια ο αριθμός των απαιτούμενων πα-θογόνων για να θανατωθεί το 50 των πειραματοζώων δεν απέχει πολύ από τον αριθμό των κυττάρων που θανατώνει το σύνολο των πειραματοζώων Αυτό φαίνεται στην Εικόνα 2115 σε ότι αφορά την πειραματική μόλυνση ποντικών με Streptococcus και Salmonella Ακόμη και λίγα κύτταρα του Streptococcus pneumoniae σε ένα πειραματόζωο αρκούν για να προκαλέσουν θανατηφόρο λοίμωξη και να εξοντώσουν

όλα τα μέλη της ομάδας ελέγχου Για τον συγκεκριμένο ορ-γανισμό μάλιστα είναι δύσκολο να προσδιοριστεί η LD50 ακριβώς επειδή είναι τόσο λίγα τα κύτταρα που χρειάζονται για να προκληθεί η θανατηφόρος λοίμωξη Αντίθετα η LD50 ενός ηπιότερου παθογόνου των ποντικών της Salmonella ty-phimurium είναι πολύ υψηλότερη από εκείνη του S pneu-moniae και ο αριθμός των κυττάρων που απαιτούνται για να θανατωθεί το 100 της ομάδας ελέγχου είναι υπερεκατοντα-πλάσιος εκείνου της LD50

Η μολυσματικότητα παθογόνων που διατηρούνται σε εργαστηριακές καλλιέργειες και δεν αναπτύσσονται σε ζώα είναι συχνά μειωμένη ή και εκλείπει εντελώς Τέτοιοι οργα-νισμοί αποκαλούνται εξασθενημένοι Η εξασθένηση μπορεί να οφείλεται στην ταχύτερη ανάπτυξη στελεχών χαμηλότε-ρης μολυσματικότητας τα οποία ενδεχομένως ευνοούνται επιλεκτικά από τη διαδοχική μεταφορά τους σε νέα καλλι-εργητικά υλικά Σε πολλές περιπτώσεις η εξασθένηση είναι εντονότερη όταν οι καλλιεργητικές συνθήκες δεν είναι ιδα-νικές για το είδος Αν σε ένα ζώο χορηγηθεί εξασθενημένη καλλιέργεια τότε τα παθογόνα ενίοτε ανακτούν την αρχική μολυσματικότητά τους αλλά στις περισσότερες περιπτώσεις η απώλεια είναι μόνιμη Τα εξασθενημένα στελέχη χρησιμο-ποιούνται συχνά για την παραγωγή εμβολίων ιδιαίτερα ιι-κών εμβολίων (f Τμήμα 2211) Για παράδειγμα τα εμ-βόλια της ιλαράς και της παρωτίτιδας αποτελούνται από εξα-σθενημένα ιικά στελέχη

Τοξικότητα και ικανότητα εισβολής

Η μολυσματικότητα ενός παθογόνου οφείλεται στην ικανό-τητά του να προκαλεί βλάβες μέσω δύο μηχανισμών της το-ξικότητας και της ικανότητας εισβολής Όλα τα παθογόνα

101 102 103 104 105 106 107

20

40

60

80

100

Οργανισmicroός υψηλήςmicroολυσmicroατικότητας(Streptococcuspneumoniae)

Οργανισmicroός microέτριαςmicroολυσmicroατικότητας(Salmonella typhimurium)

Ποσ

οστό

πον

τικώ

ν π

ου π

εθα

ίνου

ν

Αριθmicroός χορηγούmicroενων κυττάρων ανά πειραmicroατόζωο (ποντίκι)

Εικόνα 2115 ΣυγκριτικέςδιαφορέςστημικροβιακήμολυσματικότηταμεβάσητοναριθμότωνκυττάρωνStreptococcus pneumoniaeκαιSalmonella ty-phimurium πουαπαιτούνταιγιαναθανατωθούνπειραματόζωα

χρησιμοποιούν αυτούς τους δύο μηχανισμούς για την πρό-κληση παθολογικών εκδηλώσεων

Τοξικότητα ονομάζεται η ικανότητα ενός οργανισμού να προκαλεί παθολογικές καταστάσεις μέσω μιας προσχημα-τισθείσας τοξίνης που αναστέλλει τη λειτουργία ή προκαλεί τον θάνατο των κυττάρων του ξενιστή Για παράδειγμα ο τέ-τανος οφείλεται στην ισχυρή εξωτοξίνη που παράγει το Clos-tridium tetani (βλ Τμήμα 2110) Τα κύτταρα του C tetani παραμένουν στις αρχικές θέσεις εισόδου τους (συνήθως κά-ποια πληγή) όπου αναπτύσσονται αργάOslash σπάνια μετακινού-νται μακριά από τις θέσεις αυτές Ωστόσο το C tetani είναι εξαιρετικά νοσογόνο καθώς παράγει την τετανική τοξίνη η οποία μεταφέρεται μέσω της κυκλοφορίας σε απομακρυσμέ-να σημεία του οργανισμού και προκαλεί ανεξέλεγκτες μυϊκές συσπάσεις που συχνά οδηγούν στον θάνατο του ξενιστή

Ικανότητα εισβολής ονομάζεται η δυνατότητα ενός πα-θογόνου να αναπτύσσεται σε ξενιστικούς ιστούς και να φθά-νει σε τόσο μεγάλους αριθμούς ώστε να αναστέλλει μία ή περισσότερες λειτουργίες του ξενιστή Η ικανότητα εισβολής επιτρέπει σε έναν μικροοργανισμό να είναι νοσογόνος ακό-μα κι όταν δεν παράγει τοξίνες Επί παραδείγματι ο σημα-ντικότερος παράγοντας μολυσματικότητας του Streptococcus pneumoniae είναι το γεγονός ότι διαθέτει μια πολυσακχαρι-τική κάψα που τον προστατεύει από τη φαγοκυττάρωση (βλ Τμήμα 216Oslash f Τμήμα 222 και Εικόνα 225) εξουδετερώ-νοντας έτσι έναν από τους κυριότερους αμυντικούς μηχανι-σμούς των ξενιστών έναντι της διείσδυσης παθογόνων Τα συγκεκριμένα στελέχη του S pneumoniae μπορούν να προ-καλέσουν εκτεταμένες βλάβες στον ξενιστή λόγω της με-γάλης ικανότητας εισβολής που τα χαρακτηρίζει αναπτύσ-σονται σε τεράστιους αριθμούς στον πνευμονικό ιστό όπου επάγουν ξενιστικές αντιδράσεις οι οποίες καταλήγουν στην εκδήλωση πνευμονίας (f Τμήμα 262) Αντίθετα τα στε-λέχη χωρίς κάψα δεσμεύονται γρήγορα και αποτελεσματικά από τον ξενιστή και καταστρέφονται από τα φαγοκύτταρα

Τα Clostridium tetani και Streptococcus pneumoniae συνιστούν χαρακτηριστικά παραδείγματα ακραίας τοξικό-τητας και ακραίας ικανότητας εισβολής αντιστοίχως Τα πε-ρισσότερα επιτυχή παθογόνα πάντως κατατάσσονται κάπου ενδιάμεσα όσον αφορά αυτές τις δύο ιδιότητες χρησιμοποι-ώντας και τους δύο μηχανισμούς (τοξίνες και εισβολή) για να προκαλέσουν νόσο

Μολυσματικότητα του γένους Salmonella

Τα είδη του γένους Salmonella χρησιμοποιούν έναν συνδυ-ασμό τοξινών εισβολής και άλλων μολυσματικών παραγό-ντων κατά την παθογονική δράση τους Αρχικά η Salmonel-la παράγει τρεις τουλάχιστον τοξίνες που συμβάλλουν στη μολυσματικότητά της την εντεροτοξίνη (Πίνακας 214) την ενδοτοξίνη (f Τμήμα 49 και Εικόνα 435) και την κυττα-ροτοξίνη Η κυτταροτοξίνη αναστέλλει την πρωτεϊνοσύνθε-ση στα κύτταρα του ξενιστή και αποτρέπει τη διαφυγή του ενδοκυτταρικού Ca2+ από αυτά Επίσης στην προσβολή συμ-μετέχουν διάφοροι παράγοντες μολυσματικότητας Παράγο-

ντες προσκόλλησης είναι το πολυσακχαριτικό αντιγόνο Ο της κυτταρικής επιφάνειας και το αντιγόνο Η των μαστιγί-ων ενώ ενισχυτικό ρόλο μπορεί να παίξουν και οι κροσσοί της κυτταρικής επιφάνειας Ο πολυσακχαρίτης Vi της κά-ψας αναστέλλει τόσο τη δράση του συμπληρώματος όσο και την αντιγονικά διαμεσολαβούμενη θανάτωση των κυττάρων Salmonella (f Τμήμα 2210) Τα γονίδια inv στα είδη του γένους Salmonella κωδικεύουν τουλάχιστον είκοσι πρωτεΐ-νες που συμμετέχουν στη διαδικασία προσβολής Για παρά-δειγμα το invΗ κωδικεύει μια επιφανειακή πρωτεΐνη προ-σκόλλησης ενώ τα invC invG και invI κωδικεύουν πρωτε-ΐνες που συμμετέχουν στη συναρμολόγηση ενός εξειδικευ-μένου επιφανειακού προσαρτήματος που ονομάζεται βελό-νη (needle) ή ενεσίσωμα (injectisome) [Βλ Παράρτημα 3 ΣτΕΕ 5]

Η ευκολία με την οποία όρισμένα είδη Salmonella προ-καλούν λοιμώξεις έγκειται στο γεγονός ότι παρασιτούν και πολλαπλασιάζονται ενδοκυτταρικά όχι μόνο σε κύτταρα του εντερικού τοιχώματος αλλά ακόμη και στα μακροφάγα μια ομάδα λευκοκυττάρων που υπό φυσιολογικές συνθήκες φα-γοκυτταρώνουν βακτήρια (f Τμήμα 222) Ένας από τους τρόπους δράσης των φαγοκυττάρων είναι η παραγωγή ειδι-κών τοξικών ενώσεων του οξυγόνου τα οποία όμως η Sal-monella εξουδετερώνει με το προϊόν του γονιδίου oxyR Επί-σης τα μακροφάγα παράγουν ειδικά αμυντικά μόρια τις ντε-φενσίνες που κι αυτά όμως εξουδετερώνονται από τη Salmo-nella με τα προϊόντα των γονιδίων phoP και phoQ Η Sal-monella επομένως διαθέτει γονίδια (oxy και pho) που της επιτρέπουν να γίνει ενδοκυτταρικό παράσιτο καθώς τα προ-ϊόντα αυτών των γονιδίων εξουδετερώνουν τους αμυντικούς μηχανισμούς του ξενιστή που θα περιόριζαν την ενδοκυττα-ρική της ανάπτυξη Επίσης ορισμένοι παράγοντες μολυσμα-τικότητας οι οποίοι συμβάλλουν στην αντοχή και τη διασπο-ρά των περισσότερων παθογόνων στελεχών της Salmonella είναι πλασμιδιακής προέλευσης Τέλος για να αποθηκεύσει τον αναπτυξιακά πολύτιμο σίδηρο η Salmonella παράγει ειδικές σιδηροχηλικές πρωτεΐνες τους σιδηροφορείς (f Τμήμα 51 και Τμήμα 217) Βλέπουμε δηλαδή ότι η Salmo-nella και ενδεχομένως τα περισσότερα παθογόνα διαθέτουν αρκετούς παράγοντες αύξησης της μολυσματικότητάς τους που συμβάλλουν στην εκδήλωση νόσου Οι διάφοροι γνω-στοί παράγοντες μολυσματικότητας της Salmonella παρατί-θενται στην Εικόνα 2116

218 Έλεγχος εννοιών

Η μολυσματικότητα ενός παθογόνου καθορίζεται από την ικανότη-τα εισβολής την τοξικότητα και μερικούς άλλους παράγοντες του παθογόνου Στα περισσότερα παθογόνα η μολυσματικότητα καθο-ρίζεται από πολλούς παράγοντες Εξασθένηση ενός παθογόνου εί-ναι η απώλεια μολυσματικότητας

Σε τι διαφέρουν η τοξικότητα από την ικανότητα εισβολής Εξηγήστε με ποιον τρόπο μπορεί να επέλθει εξασθένηση ενός

παθογόνου οργανισμού Αναλύστε τον ρόλο των εξασθενημέ-νων μικροοργανισμών στην παραγωγή εμβολίων

218 ΜΟΛΥΣΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑ 851

852Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

ΙII ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΜΟΛΥΣΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΚΑΙ ΤΟξΙΝΕΣ

Η παθογονικότητα των μικροοργανισμών ευνοείται σημαντι-κά από τοξίνες και εξωκυτταρικούς παράγοντες μολυσματι-κότητας που οι ίδιοι οι μικροοργανισμοί παράγουν και απε-λευθερώνουν Αν και οι πρωτεΐνες αυτές εμφανίζουν μεγάλη ποικιλία και παράγονται από πολλά και διάφορα παθογόνα πολλές έχουν κοινά μοριακά χαρακτηριστικά και παρόμοιους

μηχανισμούς δράσης Σε αυτή την ενότητα θα εξετάσουμε ορισμένα χαρακτηριστικά παραδείγματα τοξινών και παρα-γόντων μολυσματικότητας σε επίπεδο μηχανισμού δράσης

219 Παράγοντες μολυσματικότητας

Ορισμένες εξωκυτταρικές πρωτεΐνες που παράγονται από πα-θογόνα συντελούν στην ενίσχυση και διατήρηση των νόσων Αυτές οι πρωτεΐνες ονομάζονται παράγοντες μολυσματικότη-

ΠΙΝΑΚΑΣ 214 εξωτοξίνεςκαιεξωκυτταρικοίπαράγοντεςμολυσματικότηταςπου προέρχονταιαπόπαθογόνουςμικροοργανισμούςτουανθρώπου

Οργανισμός Νόσος Τοξίνη ή παράγονταςα Δράση

Bacillus anthracis Άνθρακας θανατηφόροςπαράγοντας(θπ) ΤοπAείναιοπαράγονταςβπουσυνδέεται παράγονταςοιδήματος(πο) στοκύτταροοποπροκαλείοίδημα προστατευτικόαντιγόνο(πA)(αβ) οθππροκαλείκυτταρικόθάνατο Bacillus cereus Τροφικήδηλητηρίαση εντεροτοξίνη() προκαλείαπώλειαυγρώναπόταεντερικάκύτταρα Bordetella pertussis κοκκύτης Τοξίνητουκοκκύτη(αβ) Σταματάτημεταγωγήσήματοςμέσωτηςπρωτεΐ- νηςGεπιφέρεικυτταρικόθάνατο Clostridium botulinum αλλαντίαση νευροτοξίνη(αβ) μυϊκήπαράλυση(βλεικόνα2119) Clostridium tetani Τέτανος νευροτοξίνη(αβ) Σπαστικήπαράλυση(βλεικόνα2120) Clostridium perfringens αεριογόνοςγάγγραινα Τοξίνηα(κΤ) αιμόλυση(λεκιθινάσηβλεικόνα2117β) τροφικήδηλητηρίαση Τοξίνηβ(κΤ) αιμόλυση Τοξίνηγ(κΤ) αιμόλυση Τοξίνηδ(κΤ) αιμόλυση(καρδιοτοξίνη) Τοξίνηκ(ε) κολλαγενάση Τοξίνηλ(ε) πρωτεάση εντεροτοξίνη(κT) μεταβάλλειτηδιαπερατότητατουεντερικού επιθηλίου Corynebacterium diphtheriae διφθερίτιδα Τοξίνητηςδιφθερίτιδας(αβ) αναστέλλειτηνπρωτεϊνοσύνθεσηστουςευκα- ρυώτες(εικόνα2118) Escherichia coli(μόνοτα Γαστρεντερίτιδα εντεροτοξίνη(αβ) επάγειαπώλειαυγρώναπόταεντερικάκύτταρα εντεροπαθογόναστελέχη) Pseudomonas aeruginosa μολύνσειςαπό εξωτοξίνηα(αβ) αναστέλλειτηνπρωτεϊνοσύνθεση P aeruginosa είδη Salmonella Σαλμονέλλωσητυφο- εντεροτοξίνη(αβ) αναστέλλειτηνπρωτεϊνοσύνθεσηκαιπροκαλεί ειδήςπυρετόςπαρα- λύσητωνξενιστικώνκυττάρων τυφοειδήςπυρετός κυτταροτοξίνη(κΤ) επάγειαπώλειαυγρώναπόταεντερικάκύτταρα Shigella dysenteriae βακτηριακήδυσεντερία Σιγκατοξίνη(αβ) αναστέλλειτηνπρωτεϊνοσύνθεση Staphylococcus aureus πυρετογόνεςμολύνσεις Τοξίνηα(κΤ) αιμόλυση (εξανθήματακλπ) Τοξίνησυνδρόμουτοξικής διασυστηματικήκαταπληξία λοιμώξειςτουανα- καταπληξίας(υα) πνευστικούτροφική αποφολιδωτικέςτοξίνεςα απολέπισηδέρματοςκαταπληξία δηλητηρίασησύνδρομο καιβ(υα) τοξικήςκαταπληξίας λευκοσιδίνη(κΤ) καταστρέφειλευκοκύτταρα τοξικήεπιδερμική Τοξίνηβ(κΤ) αιμόλυση νεκρόλυση Τοξίνηγ(κΤ) θανατώνεικύτταρα Τοξίνηδ(κΤ) αιμόλυσηλευκόλυση εντεροτοξίνηαβCD προκαλείεμετούςδιάρροιακαταπληξία καιε(υα) Ένζυμοπήξηςαίματος(ε) επάγειθρόμβωσητουινώδους Streptococcus pyogenes πυρετογόνεςμολύνσεις Στρεπτολυσίνηο(κΤ) αιμόλυση αμυγδαλίτιδαοστρακιά ΣτρεπτολυσίνηS(κΤ) αιμόλυση(βλεικόνα2117) ερυθρογόνοςτοξίνη(υα) προκαλείτοεξάνθηματηςοστρακιάς Στρεπτοκινάση(ε) διασπάτουςθρόμβουςτουινώδους υαλουρονιδάση(ε) διασπάτουαλουρονικόοξύστονσυνδετικόιστό Vibrio cholerae Χολέρα εντεροτοξίνη(αβ) επάγειαπώλειαυγρώναπότα εντερικάκύτταρα(εικόνα2121)

ααβτοξίνηα-βKTκυτταρολυτικήτοξίνηεενζυμικόςπαράγονταςμολυσματικότηταςυαυπεραντιγονικήτοξίνηαταξινόμητοςπαράγοντας

τας Οι περισσότεροι τέτοιοι παράγοντες είναι ένζυμα που βο-ηθούν τα παθογόνα να δημιουργήσουν αποικίες και να ανα-πτυχθούν Επί παραδείγματι οι στρεπτόκοκκοι οι σταφυλό-κοκκοι και ορισμένα είδη του γένους Clostridium παράγουν το ένζυμο υαλουρονιδάση (Πίνακας 214) Η υαλουρονιδάση ευνοεί τη διασπορά των μικροοργανισμών στους διάφορους ιστούς καθώς διασπά το υαλουρονικό οξύ έναν πολυσακχα-ρίτη που λειτουργεί ως στερεωτικό υλικό στον χώρο μεταξύ των κυττάρων Η παραγωγή της υαλουρονιδάσης επιτρέπει τη διασπορά των παθογόνων μικροοργανισμών από την αρ-χική θέση προσβολής στους διάφορους ιστούς του ξενιστή Οι στρεπτόκοκκοι και οι σταφυλόκοκκοι παράγουν επίσης ευρύτατη ποικιλία πρωτεασών νουκλεασών και λιπασών που χρησιμεύουν στον αποπολυμερισμό των πρωτεϊνών των νουκλεϊκών οξέων και των λιπιδίων του ξενιστή Τα είδη του Clostridium που προκαλούν την αεριογόνο γάγγραινα παρά-γουν επιπλέον το ένζυμο κολλαγονάση γνωστή και ως τοξί-νη κ (Πίνακας 214) η οποία αποικοδομεί το υποστηρικτικό δίκτυο των ιστών που αποτελείται από κολλαγόνο επιτρέπο-ντας τη διασπορά του παθογόνου στους ιστούς του ξενιστή

Ινώδες θρόμβοι και μολυσματικότητα

Στις περισσότερες περιπτώσεις η εισβολή ενός μικροβιακού παθογόνου στον ξενιστή αντιμετωπίζεται άμεσα με τον σχη-ματισμό θρόμβων ινώδους Ο μηχανισμός της θρόμβωσης ενεργοποιείται από τον τραυματισμό του ιστού και έχει ως αποτέλεσμα την απομόνωση του παθογόνου και τον περιορι-σμό της λοίμωξης σε μια μικρή περιοχή του σώματος Ορι-σμένοι οργανισμοί έχουν την ικανότητα να παράγουν ινωδο-λυτικά ένζυμα που διασπούν τους θρόμβους επιτρέποντας

έτσι την περαιτέρω διασπορά της λοίμωξης Μια τέτοια ινω-δολυτική ουσία γνωστή ως στρεπτοκινάση παράγεται από τον Streptococcus pyogenes (Πίνακας 214)

Άλλοι οργανισμοί όμως μπορούν να παράγουν ένζυμα που ευνοούν τον σχηματισμό θρόμβων ινώδουςOslash έτσι αδυνα-τούν μεν να εξαπλωθούν αλλά διασφαλίζουν την προστασία τους από το ανοσοποιητικό σύστημα του ξενιστή Το καλύ-τερα μελετημένο ένζυμο που προκαλεί θρόμβους ινώδους εί-ναι το ένζυμο πήξης του αίματος (Πίνακας 214) που παράγε-ται από το παθογόνο Staphylococcus aureus Το ένζυμο αυτό προκαλεί την εναπόθεση ινώδους πάνω στους μικροβιακούς κόκκους παρέχοντάς τους κάλυμμα προστασίας από τις επι-θέσεις των κυττάρων του ξενιστή Το πλέγμα ινώδους που παράγεται από τη δράση του ενζύμου πήξης του αίματος εί-ναι μάλλον η αιτία για την εξαιρετικά εντοπισμένη φύση πολ-λών σταφυλοκοκκικών λοιμώξεων όπως πχ οι δοθιήνες και οι φλύκταινες (f Εικόνα 2623)

219 Έλεγχος εννοιών

Οι παθογόνοι μικροοργανισμοί παράγουν μια ποικιλία ενζύμων που αυξάνουν τη μολυσματικότητά τους άλλοτε διασπώντας τους ιστούς του ξενιστή και άλλοτε μεταβάλλοντας το περιβάλλον τους προκειμένου να εξασφαλίσουν θρεπτικές ουσίες Σε άλλες περι-πτώσεις οι παράγοντες μολυσματικότητας που εκκρίνονται από τα παθογόνα παρέχουν προστασία από την επαφή με τους φυσιο-λογικούς μηχανισμούς άμυνας του ξενιστή Όλοι αυτοί οι παράγο-ντες αποσκοπούν στο να ενισχύσουν τον αποικισμό και την ανά-πτυξη των παθογόνων

Τι πλεονέκτημα παρέχει στο παθογόνο η παραγωγή ενζύμων που πέπτουν τα δομικά στοιχεία των ξενιστικών ιστών

Κροσσοί τύπου 1(προσκόλληση)

Ενδοτοξίνη στολιποπολυσακχαριτικόστρώmicroα (πυρετός)

Πλασmicroίδιοmicroολυσmicroατικότητας

Αντιγόνο Ο(αναστέλλει τηφαγοκυτταρικήθανάτωση)

Κυτταροτοξίνη(αναστέλλει τησύνθεση πρωτεϊνών στακύτταρα του ξενιστήmiddotείσοδος ασβεστίουστο ξενιστικό κύτταροmiddotπροσκόλληση)

Μαστίγιο(αυτοκινησία)Αντιγόνο Η(προσκόλλησηmiddotαναστολή φαγοκυτταρικήςθανάτωσης)

Εντεροτοξίνη (διάρροια)

Επιφανειακάπροσαρτήmicroατα πουκωδικεύονται απόγονίδια invπροσκόλληση

Σιδηροφορείς

Αντιφαγοκυτταρικέςπρωτεΐνες πουκωδικεύονται απότο γονίδιο oxyR

Αντιγόνο τηςκάψας Vimiddotαναστέλλει τηνπρόσδεση τουσυmicroπληρώmicroατοςτου microαστιγίου

Εικόνα 2116 παράγοντες πουαυξάνουν τη μολυσματικότητα τηςSalmonella παρουσιάζονται εκείνατα δομικά στοιχεία που γνωρίζουμεότιείναιπαθογονικώςσημαντικάΤαπρωτεϊνικάπροϊόντατουγονιδιακούσυστήματοςphoδενέχουνταυτοποι-ηθείαλλάείναιγνωστόότιεξουδε-τερώνουντιςεπιπτώσειςτωνλιποδια-σπαστικώνντεφενσινώνπουπαράγουνταμακροφάγα

219 ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΜΟΛΥΣΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑΣ 853

854Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

Η δράση του ενζύμου πήξης του αίματος βοηθά ή εμποδίζει τη βακτηριακή ανάπτυξη και με ποιον τρόπο Δώστε συγκεκριμέ-να παραδείγματα

2110 Εξωτοξίνες

Οι εξωτοξίνες είναι πρωτεΐνες που απελευθερώνονται στον εξωκυτταρικό χώρο κατά την ανάπτυξη του οργανισμού Αυ-τές οι τοξίνες είναι δυνατόν να διασπαρούν σε μεγάλες απο-στάσεις μέσα στο σώμα και να προκαλέσουν βλάβες σε πε-ριοχές πολύ μακριά από την αρχική εστία της λοίμωξης Ο Πίνακας 214 συνοψίζει τις ιδιότητες και τη δράση μερικών από τις γνωστότερες εξωτοξίνες καθώς και ορισμένων άλ-λων εξωκυτταρικών παραγόντων μολυσματικότητας

Οι περισσότερες εξωτοξίνες ανήκουν σε μία από τις τρεις ακόλουθες κατηγορίες τις κυτταρολυτικές τοξίνες τις τοξίνες Α-Β και τις υπεραντιγονικές τοξίνες Οι κυτταρολυτι-κές τοξίνες είναι ένζυμα που επιτίθενται σε κάποιο δομικό συστατικό των κυττάρων και προκαλούν λύση Οι τοξίνες Α-Β αποτελούνται από δύο ομοιοπολικά συνδεδεμένες υπομο-νάδες Α και Β Η μία από αυτές η Β συνδέεται σε κάποιον επιφανειακό υποδοχέα των ξενιστικών κυττάρων και επιτρέ-πει τη μεταφορά της Α στο εσωτερικό του κυττάρου όπου αυτή επιφέρει διάφορες βλάβες Τα υπεραντιγόνα είναι τοξί-νες που διεγείρουν μεγάλο αριθμό κυττάρων του ανοσοποι-ητικού συστήματος του ξενιστή προκαλώντας εκτεταμένες φλεγμονώδεις αποκρίσεις (f Τμήμα 2214)

Κυτταρολυτικές τοξίνες

Πολλά παθογόνα παράγουν πρωτεΐνες που δρουν στην κυτ-ταροπλασματική μεμβράνη προκαλώντας λύση άρα και θά-νατο των ζωικών κυττάρων Οι τοξίνες αυτές ονομάζονται επίσης αιμολυσίνες διότι η δράση τους παρατηρείται πολύ εύκολα στα ερυθρά αιμοσφαίρια (Πίνακας 214) Οι επιδρά-σεις τους ωστόσο δεν περιορίζονται μόνο στα ερυθροκύτ-ταρα αλλά αφορούν και πολλά άλλα κύτταρα του ξενιστή Η παραγωγή αιμολυσινών διαπιστώνεται εύκολα στο εργα-στήριο με γραμμική επίστρωση του οργανισμού σε τρυβλίο

άγαρ-αίματος Η αιμολυσίνη απελευθερώνεται κατά την ανά-πτυξη των αποικιών και λύει τα περιβάλλοντα ερυθροκύττα-ρα δημιουργώντας έτσι ζώνες αιμόλυσης (Εικόνα 2117α) Ορισμένες αιμολυσίνες επιτίθενται στα φωσφολιπίδια της κυτταροπλασματικής μεμβράνης των ξενιστικών κυττάρων Συνηθέστερο υπόστρωμα των αιμολυσινών είναι το φωσφο-λιπίδιο λεκιθίνη (φωσφατιδυλοχολίνη) και γιrsquo αυτό τα συγκε-κριμένα ένζυμα ονομάζονται λεκιθινάσες ή φωσφολιπάσες (Εικόνα 2117β) Χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι η τοξίνη α του Clostridium perfringens μια λεκιθινάση που διασπά τα μεμβρανικά λιπίδια και προκαλεί κυτταρική λύση (Πίνακας 214) Επειδή τα φωσφολιπίδια είναι συστατικά των κυττα-ρικών μεμβρανών όλων των οργανισμών μερικές φορές οι φωσφολιπάσες λύουν την κυτταροπλασματική μεμβράνη όχι μόνο των ξενιστικών αλλά και των βακτηριακών κυττάρων Υπάρχουν ωστόσο αιμολυσίνες που δεν είναι φωσφολιπάσες Για παράδειγμα η στρεπτολυσίνη Ο την οποία παράγουν οι στρεπτόκοκκοι επιδρά στις στερόλες της κυτταροπλασματι-κής μεμβράνης Οι λευκοσιδίνες (Πίνακας 214) είναι λυτικοί παράγοντες που λύουν επιλεκτικά τη μεμβράνη των λευκών αιμοσφαιρίων γεγονός που μπορεί να προκαλέσει μείωση της αντίστασης του ξενιστή (f Τμήμα 221)

Τοξίνη της διφθερίτιδας

Όπως θα δούμε εκτενέστερα στο Τμήμα 263 η τοξίνη της διφθερίτιδας παράγεται από το Corynebacterium diphtheriae και αποτελεί σημαντικό παράγοντα παθογένεσης για τη νόσο της διφθερίτιδας Τα ποντίκια και οι αρουραίοι είναι σχετι-κά ανθεκτικοί οργανισμοί στην τοξίνη της διφθερίτιδας αλ-λά οι άνθρωποι τα κουνέλια και τα πτηνά έχουν μεγάλη ευ-αισθησία καθώς ένα και μόνο μόριο της τοξίνης μπορεί να προκαλέσει στα είδη αυτά κυτταρική λύση Η τοξίνη της δι-φθερίτιδας που εκκρίνεται από τα κύτταρα του C diphtheri-ae ανήκει στην κατηγορία των τοξινών Α-Β και το πολυπε-πτίδιό της έχει μοριακό βάρος (ΜΒ) 62000 Η υπομονάδα Β δεσμεύεται εξειδικευμένα σε έναν υποδοχέα της κυτταρο-πλασματικής μεμβράνης του ξενιστικού κυττάρου (Εικόνα 2118) Μετά τη δέσμευση οι υπομονάδες Α και Β αλληλε-πιδρούν πρωτεολυτικά μεταξύ τους με τελικό αποτέλεσμα την είσοδο της υπομονάδας Α (που έχει ΜΒ 21000) στο κυτ-

(α) (β)

T D

Bro

ck

Leon

J L

eBea

u

Εικόνα 2117 (α)ΖώνεςαιμόλυσηςγύρωαπόαποικίεςStreptococcus pyogenesπουανα-πτύσσονταισετρυβλίοάγαρ-αίματος(β)δρά-σητηςλεκιθινάσηςμιαςφωσφολιπάσηςγύ-ρωαπόαποικίεςClostridium perfringensπουαναπτύσσονται σεκαλλιεργητικόμέσοαγαρό-ζηςεμπλουτισμένομεκρόκοαυγού(πηγήλεκι-θίνης)ηλεκιθινάσηδιασπάτιςμεμβράνεςτωνερυθροκυττάρωνδημιουργώνταςτιςδιαυγείςζώνεςπουφαίνονταιστηφωτογραφία

ταρόπλασμα του ξενιστικού κυττάρου Εκεί η υπομονάδα Α παρεμποδίζει τη μεταφορά αμινοξέων από το tRNA στην αυξανόμενη πολυπεπτιδική αλυσίδα με αποτέλεσμα να ανα-στέλλεται η διαδικασία της πρωτεϊνοσύνθεσης Πιο συγκε-κριμένα η τοξίνη αδρανοποιεί τον παράγοντα επιμήκυνσης 2 (μια πρωτεΐνη που συμμετέχει στην επιμήκυνση της πολυ-πεπτιδικής αλυσίδας) καταλύοντας τη σύνδεση ενός μορίου ριβόζης στη διφωσφορική αδενοσίνη (ADP) από το NAD+ Μετά την προσθήκη της ριβόζης στο μόριο του ADP η δρα-στικότητα του παράγοντα επιμήκυνσης 2 μειώνεται θεαμα-τικά και η πρωτεϊνοσύνθεση αναστέλλεται

Η τοξίνη της διφθερίτιδας σχηματίζεται μόνον από στε-λέχη του C diphtheriae που προσβάλλονται λυσιγονικά από τον βακτηριοφάγο β ο οποίος μεταφέρει το γονίδιο για την παραγωγή της τοξίνης Έτσι ένα μη τοξινοπαραγωγικό (άρα μη παθογόνο) στέλεχος του C diphtheriae μπορεί να μετα-τραπεί σε παθογονικό αν μολυνθεί με τον φάγο β Η διαδικα-σία αυτή ονομάζεται μετατροπή φάγου (f Τμήμα 107)

Ένας άλλος παράγοντας που επηρεάζει την παραγωγή της τοξίνης της διφθερίτιδας είναι η ύπαρξη διαθέσιμου σι-δήρου Όταν το καλλιεργητικό μέσο περιέχει ποσότητες σι-δήρου που επαρκούν για την αύξηση του βακτηρίου η το-ξίνη δεν παράγεται Αν όμως η συγκέντρωση σιδήρου μειω-θεί σε περιοριστικά για την αύξηση του βακτηρίου επίπεδα τότε αρχίζει η παραγωγή της τοξίνης Ο σίδηρος δεσμεύεται από ειδικές ρυθμιστικές πρωτεΐνες του C diphtheriae συμ-μετέχοντας με τον τρόπο αυτό σε έναν μηχανισμό αρνητικού ελέγχου (f Τμήμα 85) Αυτή η σιδηροσυζευτική πρωτεΐ-νη συνδυάζεται κατόπιν με μια ρυθμιστική περιοχή του DNA

του φάγου β και παρεμποδίζει την έκφραση της τοξίνης της διφθερίτιδας Όταν η συγκέντρωση σιδήρου είναι χαμηλή η δράση της ρυθμιστικής πρωτεΐνης εξασθενεί με αποτέλεσμα να αρχίσει η σύνθεση της τοξίνης

Η εξωτοξίνη Α του Pseudomonas aeruginosa (Πίνακας 214) δρα κατά παρόμοιο τρόπο με την τοξίνη της διφθερίτι-δας αφού και αυτή τροποποιεί τον παράγοντα επιμήκυνσης 2 μέσω ριβοζυλίωσης του ADP

Τοξίνες του τετάνου και της αλλαντίασης

Αυτές οι τοξίνες παράγονται από τα υποχρεωτικώς αναερό-βια βακτήρια Clostridium tetani και Clostridium botulinum Υπό φυσιολογικές συνθήκες τα βακτήρια αυτά είναι εδαφό-βιοι οργανισμοί που ενίοτε προκαλούν ασθένειες στα ζώα (f Τμήματα 278 και 295) Το C botulinum σπανίως ανα-πτύσσεται άμεσα στο σώμαOslash συνηθέστερη εστία πολλαπλα-σιασμού του αλλά και τόπος παραγωγής της αλλαντοτοξί-νης είναι τα κακοδιατηρημένα τρόφιμα Στην αλλαντίαση ο θάνατος επέρχεται από αναπνευστική ανεπάρκεια λόγω πα-ράλυσης των αναπνευστικών μυών Το C tetani αναπτύσ-σεται σε βαθιές πληγές του σώματος που καθίστανται ανο-ξικές και παρrsquo ότι παραμένει στην αρχική εστία προσβολής και δεν διασπείρεται στο σώμα η τοξίνη την οποία παράγει μπορεί να εξαπλωθεί μέσω του νευρικού συστήματος και να προκαλέσει τέτανο δηλαδή σπαστική παράλυση που μπορεί επίσης να οδηγήσει στον θάνατο

Η τοξίνη της αλλαντίασης αποτελείται στην πραγματι-κότητα από μια ομάδα τοξινών Α-Β που συνιστούν τις πιο

2110 ΕξΩΤΟξΙΝΕΣ 855

A B

Κυτταρική microεmicroβράνη Κυτταρική microεmicroβράνη

B BA

A

AEFmdash2 EFmdash2

Πρωτεϊνοσύνθεση σε αναστολήΦυσιολογική πρωτεϊνοσύνθεση

Τοξίνη

Κλείδα

Αmicroινοξύ

Ριβόσωmicroα

(β)

t-RNA

(α)

EFmdash2

t-RNA

EFmdash2

Med

Ia T

uTo

rIal

M

edIa

Tu

TorI

al D

ipht

heri

aTo

xin

Εικόνα 2118 δράσητηςτοξίνηςτηςδιφθερίτιδαςτηνοποίαπαράγειτοCorynebacterium diphtheriae(α)υπόφυσιολογικέςσυνθήκεςοπαράγονταςεπι-μήκυνσης2(EF-2)συνδέεταιμετοριβόσωμακαιτοφέρνεισεεπαφήμεέναφορτισμένοtRNA(β)ητοξίνητηςδιφθερίτιδαςσυνδέεταιμετηνκυτταρικήμεμβράνηόπουδιασπάταιηυπομονάδααπουπροκύπτειαπότηδιάσπασηαυτήμεταφέρεταιστονενδοκυτταρικόχώροόπουκαταλύειτηνπροσθήκηρι-βοζυλιωμένουADPστονπαράγονταεπιμήκυνσης2(EF-2)οτροποποιημένοςπαράγονταςεπιμήκυνσης2δενμπορείπλέοννασυμμετάσχειστηνπροσθήκηαμινοξέωνστηναυξανόμενηπεπτιδικήαλυσίδαηδιαδικασίατηςπρωτεϊνοσύνθεσηςσταματάκαιεπέρχεταιθάνατοςτουκυττάρου

856Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

ισχυρές βιολογικές τοξίνες στη φύση Ένα χιλιοστογραμμά-ριο (mg) καθαρής αλλαντοτοξίνης αρκεί για να σκοτώσει πάνω από ένα εκατομμύριο ινδικά χοιρίδια Από τις επτά δι-αφορετικές αλλαντοτοξίνες που γνωρίζουμε δύο τουλάχι-στον κωδικεύονται από εξειδικευμένους λυσιγόνους βακτη-ριοφάγους του Clostridium botulinum Η κυριότερη τοξίνη είναι μια πρωτεΐνη με ΜΒ 150000 η οποία εύκολα σχηματί-ζει συμπλέγματα με άλλες μη τοξικές πρωτεΐνες του C bot-ulinum δημιουργώντας βιοενεργές τοξίνες με ΜΒ που αγγί-ζει το 106 Η τοξικότητά της οφείλεται στο ότι αυτή δεσμεύε-ται στις νευρομυϊκές συνάψεις (και συγκεκριμένα στις προ-συναπτικές μεμβράνες των απολήξεων των κινητικών νευ-ρώνων) όπου παρεμποδίζει την απελευθέρωση ακετυλοχο-λίνης Υπενθυμίζεται ότι η μετάδοση της νευρικής ώσης από τα νευρικά κύτταρα στα μυϊκά γίνεται μέσω της ακετυλοχο-λίνης η οποία δεσμεύεται σε ειδικούς υποδοχείς των μυϊκών κυττάρων Έτσι ένας μυς που έχει δηλητηριαστεί με αλλα-ντοτοξίνη αδυνατεί να προσλάβει το διεγερτικό σήμα (την ακετυλοχολίνη) άρα αδυνατεί να συσταλεί προκαλώντας γενικευμένη παράλυση (Εικόνα 2119)

Η τετανοτοξίνη είναι μια πρωτεΐνη με ΜΒ 150000 η οποία αποτελείται από συνδεδεμένα πολυπεπτίδια Α-Β Η τοξίνη μόλις έρθει σε επαφή με το νευρικό σύστημα μετα-φέρεται μέσω των κινητικών νευρώνων μέχρι τον νωτιαίο μυελό όπου συνδέεται εξειδικευμένα με γαγγλιοζιτικά λιπί-δια των αξονικών απολήξεων ορισμένων ανασταλτικών νευ-ρώνων του νωτιαίου μυελού Κατά τη φυσιολογική λειτουρ-

γία τους αυτοί οι διάμεσοι νευρώνες απελευθερώνουν κά-ποιον ανασταλτικό νευροδιαβιβαστή (συνήθως γλυκίνη) ο οποίος συνδέεται με ειδικούς υποδοχείς πάνω στη μεμβρά-νη του κινητικού νευρώνα και προκαλεί αποδιέγερση δη-λαδή άρση της διέγερσης του κινητικού νευρώνα Αυτός εί-ναι ο κυριότερος μηχανισμός για να σταματήσει η διέγερση ενός κινητικού νευρώνα και πρακτικά σημαίνει ότι η δρά-ση της γλυκίνης αναστέλλει την απελευθέρωση ακετυλοχο-λίνης στην τελική κινητική πλάκα και επομένως επιτρέπει τη χάλαση των μυών Η παρουσία όμως τετανοτοξίνης στον νωτιαίο μυελό εξουδετερώνει τη δράση των διάμεσων ανα-σταλτικών νευρώνων και επομένως διακόπτει την απελευθέ-ρωση και δράση της γλυκίνης επί των κινητικών νευρώνων Υπrsquo αυτές τις συνθήκες οι κινητικοί νευρώνες συνεχίζουν να παραμένουν σε κατάσταση διέγερσης εκφορτίζονται αστα-μάτητα και απελευθερώνουν συνεχώς ακετυλοχολίνη στη νευρομυϊκή σύναψη προκαλώντας συνεχείς και ανεξέλε-γκτες συστολές των αντίστοιχων μυών (Εικόνα 2120) Τε-λικό αποτέλεσμα είναι η σπαστική παράλυση δηλαδή μια κατάσταση κατά την οποία οι προσβεβλημένοι μύες βρίσκο-νται σε διαρκή συστολή Αν η προσβολή αφορά τους μυς του στόματος τότε ο παρατεταμένος σπασμός παραμορφώ-νει το στόμα προκαλώντας το φαινόμενο του τρισμού Αν η προσβολή συμβεί στους αναπνευστικούς μυς τότε μπορεί να επέλθει θάνατος από ασφυξία

Και οι δύο τοξίνες που μόλις εξετάσαμε εμποδίζουν την απελευθέρωση νευροδιαβιβαστών για τον έλεγχο των μυών

Φυσιολογικές συνθήκεςΗ ακετυλοχολίνη (A) προκαλείσυστολή των microυϊκών ινών

∆ιεγερτικό σήmicroααπό το κεντρικόνευρικό σύστηmicroα

Μυς

ΑλλαντίασηΗ αλλαντοτοξίνη εmicroποδίζει τηναπελευθέρωση της Α αναστέλλοντας έτσιτη microυϊκή συστολή

AA A

AAA

A AA

AAAAA

A

AA A

AA A

AA

A A

AAA

AAA AA

A AAA

A A A A A A A A AA A A A

(α) (β)

Εικόνα 2119 δράσητηςαλλαντοτοξίνηςηοποίαπαράγεταιαπότοClostridium botulinum (α)υπόφυσιολογικέςσυνθήκεςηδιέγερσηαπότοκεντρικόνευρικόσύστημακαταλήγειστηνευρομυϊκήσύναψηκαιέχειωςαποτέλεσματηναπελευθέρωσηακετυλοχολίνης(α)απότακυστίδιατωννευρικώναπολήξεωνστηντελικήκινητικήπλάκαΣτησυνέχειαηακετυλοχολίνησυνδέεταιμεειδικούςυποδοχείςστημεμβράνητουμυϊκούκυττάρουπροκαλώνταςσυστολήτουτελευταίου(β)ηαλλαντοτοξίνηδραστηντελικήκινητικήπλάκαπαρεμποδίζονταςτηναπελευθέρωσηακετυλοχολίνης(α)απότακυστίδιαlaquoκαταργώνταςraquoστηνπράξητηνευρικήδιέγερσηαποτέλεσματηςδράσηςαυτήςείναιημηαντιστρεπτήχάλασητουμυόςκαιτελικάημυϊκήπαράλυση(f

Τμήμα295)

Ωστόσο το τελικό αποτέλεσμα διαφέρει ανάλογα με το ποι-ος ακριβώς νευροδιαβιβαστής αναστέλλεται

2110 Έλεγχος εννοιών

Οι εξωτοξίνες τις οποίες παράγουν ορισμένοι μικροοργανισμοί εί-ναι οι ισχυρότερες βιολογικές τοξίνες που γνωρίζουμε Κάθε εξω-τοξίνη δρα σε εξειδικευμένα κύτταρα ή μόρια του ξενιστή επιφέ-ροντας βλάβες σε κάποια μείζονα (κυτταρική ή συστηματική) λει-τουργία του

Ποιες μείζονος σημασίας ιδιότητες είναι κοινές σε όλες τις εξωτοξίνες Σε όλες τις τοξίνες Α-Β

Είναι απαραίτητο να λάβει χώρα πολλαπλασιασμός των βακτη-ρίων και λοίμωξη προκειμένου να παραχθούν τοξίνες

2111 Εντεροτοξίνες

Οι εντεροτοξίνες είναι εξωτοξίνες που δρουν στο λεπτό έντερο και προκαλούν μαζική έκκριση υγρών στον εντερικό αυλό και κατά συνέπεια εμετό και διάρροια Εντεροτοξίνες

παράγουν πολλά βακτήρια όπως τα Staphylococcus aureus Clostridium perfringens και Bacillus cereus (που ευθύνονται συνήθως για τις τροφικές δηλητηριάσεις) αλλά και τα εντε-ροπαθογόνα Vibrio cholerae Escherichia coli και Salmonel-la enteritidis

Η τοξίνη της χολέρας

Η εντεροτοξίνη την οποία παράγει το Vibrio cholerae είναι ο αιτιολογικός παράγοντας της χολέρας και έχει μελετηθεί περισσότερο από οποιαδήποτε άλλη εντεροτοξίνη Η τοξί-νη της χολέρας ανήκει στις τοξίνες της κατηγορίας Α-Β (βλ Τμήμα 2110) και αποτελείται από μία υπομονάδα Α μορι-ακού βάρους 27200 και πέντε υπομονάδες Β καθεμιά από τις οποίες έχει ΜΒ 11600 (επομένως ολόκληρο το σύμπλεγ-μα της τοξίνης έχει ΜΒ 82200) Η υπομονάδα Β αποτελεί το τμήμα με το οποίο η τοξίνη δεσμεύεται εξειδικευμένα στον γαγγλιοζίτη GM1 που βρίσκεται στην κυτταροπλασματική μεμβράνη των κυττάρων του εντερικού επιθηλίου (Εικόνα 2121)Oslash ωστόσο η ίδια η υπομονάδα Β δεν προκαλεί κάποια μεταβολή στη διαπερατότητα της μεμβράνης Για την τοξι-κή δράση της τοξίνης της χολέρας υπεύθυνη είναι η υπομο-

AA

AA

A

AA A

AA

A AAA

AAA

A

AAA

A

AAAAAAAA

AAA

A

G

GGG

GGGGGGG

G

G

G G

G

G

G

GG G

G

GG

A A

A

A A

A

A

A

A

A AA A A A A A A A AA A A A

∆ιεγερτικά σήmicroατααπό το κεντρικόνευρικό σύστηmicroα

Ανασταλτικόςδιάmicroεσος νευρώνας

Αναστολή

Μυς

Φυσιολογικές συνθήκεςΗ γλυκίνη (G) που απελευθερώνεται από τουςανασταλτικούς διάmicroεσους νευρώνες σταmicroατάτην απελευθέρωση ακετυλοχολίνης (A)και επιφέρει χάλαση των microυών

ΤέτανοςΗ τετανοτοξίνη δεσmicroεύεται στουςανασταλτικούς διάmicroεσους νευρώνεςεmicroποδίζοντας την απελευθέρωση γλυκίνηςκαι τη χάλαση των microυών

(α) (β)

Τοξίνητουτετάνου

Εικόνα 2120 δράσητηςτετανοτοξίνηςτηνοποίαπαράγειτοClostridium tetani(α)υπόφυσιολογικέςσυνθήκεςηχάλασητωνμυώνοφείλεταιστηγλυ-κίνη(G)πουαπελευθερώνουνορισμένοιδιάμεσοιανασταλτικοίνευρώνεςηγλυκίνηαποδιεγείρειτουςκινητικούςνευρώνεςκάτιπουμετησειράτουση-μαίνειότιδιακόπτεταιηαπελευθέρωσηακετυλοχολίνης(α)στηνευρομυϊκήσύναψη(β)ητετανοτοξίνηδεσμεύεταισεδιάμεσουςανασταλτικούςνευρώνεςεμποδίζονταςτηναπελευθέρωσηγλυκίνηςαπότασυναπτικάκυστίδιαΈτσιδιακόπτεταιηροήανασταλτικώνσημάτωνπροςτουςκινητικούςνευρώνεςκαιηαπελευθέρωσηακετυλοχολίνηςστηνευρομυϊκήσύναψηείναισυνεχήςκαιαδιάκοπημεαποτέλεσμαναπροκαλείταιμηαντιστρεπτήσυστολήτωνμυώνκαισπαστικήπαράλυση(fΤμήμα278καιεικόνα2719)

2111 ΕΝΤΕΡΟΤΟξΙΝΕΣ 857

858Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

νάδα Α η οποία ενεργοποιεί το κυτταρικό ένζυμο αδενυλι-κή κυκλάση που με τη σειρά του μετατρέπει την τριφωσφο-ρική αδενοσίνη (ΑΤΡ) σε κυκλική μονοφωσφορική αδενοσί-νη (cAMP)

Όπως έχουμε ήδη δει στο Τμήμα 87 το κυκλικό ΑΜΡ είναι ένα ειδικό μόριο που συνδέει στα κύτταρα διάφο-ρους ρυθμιστικούς μηχανισμούς Στα θηλαστικά το κυκλι-κό ΑΜΡ συμμετέχει στον μηχανισμό δράσης αρκετών ορμο-

νών σε συναπτικές διαβιβάσεις του κεντρικού νευρικού συ-στήματος αλλά και στις φλεγμονώδεις και ανοσιακές αντι-δράσεις των ιστών συμπεριλαμβανομένων των αλλεργιών Όμως για να μπορέσει η υπομονάδα Α της τοξίνης της χολέ-ρας να ενεργοποιήσει την αδενυλική κυκλάση πρέπει πρώτα να ενεργοποιηθεί από ένα κυτταρικό ένζυμο που χρειάζεται NAD+ και ATP Κατά τη δράση της εντεροτοξίνης της χολέ-ρας τα αυξημένα επίπεδα κυκλικού ΑΜΡ προκαλούν ενερ-γητική έκκριση διττανθρακικών και ιόντων χλωρίου από τα επιθηλιακά κύτταρα προς τον εντερικό αυλό (Εικόνα 2121) Κατά την οξεία φάση της νόσου η απώλεια νερού στο λε-πτό έντερο υπερβαίνει τον ρυθμό απορρόφησής του στο πα-χύ έντερο με αποτέλεσμα τη μαζική καθαρή απώλεια νε-ρού Κατά κανόνα τα θύματα της χολέρας πεθαίνουν από ακραία αφυδάτωση Καλύτερη θεραπεία είναι η πρόσληψη από το στόμα μεγάλων ποσοτήτων από διαλύματα ηλεκτρο-λυτών προκειμένου να αναπληρωθούν τα απολεσθέντα υγρά και ιόντα

Η εντεροτοξίνη της χολέρας μπορεί να ενεργοποιήσει την αδενυλική κυκλάση σε μεγάλη ποικιλία κυττάρων και ιστών γιrsquo αυτό και οι παθολογικές εκδηλώσεις της τοξίνης αφορούν μάλλον την ειδική θέση όπου αυτή δεσμεύεται δη-λαδή τα κύτταρα του επιθηλίου του λεπτού εντέρου παρά την τοξική ενεργοποίηση της αδενυλικής κυκλάσης Πράγ-ματι η προσθήκη διαλύματος με απομονωμένες υπομονάδες Β (οι οποίες δεν διαθέτουν δραστικότητα αδενυλικής κυκλά-σης) στον αυλό του εντέρου μπορεί να εμποδίσει τη δράση της εντεροτοξίνης της χολέρας αρκεί να χορηγηθεί πριν την εκδήλωσή της Αυτό συμβαίνει διότι οι υπομονάδες Β κατα-λαμβάνουν τις ίδιες θέσεις δέσμευσης που χρησιμοποιούν και τα πλήρη μόρια (Α-Β) της τοξίνης στερώντας από τα τελευταία τη δυνατότητα δέσμευσης αλλά και δράσης κα-θώς μόνο τα πλήρη μόρια διαθέτουν δραστικότητα αδενυλι-κής κυκλάσης

Η εντεροτοξίνη της χολέρας κωδικεύεται από δύο γο-νίδια τα ctxA και ctxB Η έκφραση των εν λόγω γονιδίων ελέγχεται από έναν μηχανισμό θετικής ρύθμισης στον οποίο καθοριστικό ρόλο παίζει η πρωτεΐνη που κωδικεύει το γονί-διο toxR Το προϊόν του γονιδίου toxR είναι μια διαμεμβρα-νική πρωτεΐνη η οποία ελέγχει τόσο την παραγωγή της τοξί-νης όσο και άλλων σημαντικών παραγόντων μολυσματικό-

Εικόνα 2121 δράσητηςεντεροτοξίνηςτηςχολέρας(1)Φυσιολογικήδι-αδικασίακίνησηςτωνιόντωνστοέντεροκαιαποικισμόςτουεπιθηλίουαπότοVibrio choleraeακολουθούμενοςαπόδέσμευσητηςεντεροτοξίνηςμετουςγαγγλιοζίτεςGM1τωνκυττάρωντουξενιστή(2)ηδράσητηςτοξίνηςα-βέγκειταιστηνενσωμάτωσηστοκυτταρόπλασματωνξενιστικώνκυττάρωντηςυπομονάδαςαηοποίαενεργοποιείτηναδενυλικήκυκλάσηΤογεγονόςαυτόοδηγεί(3)στηδιακοπήτηςφυσιολογικήςροήςνa+προςταέσωκαι(4)στηναπώλειανερούπροςτοναυλόκαιτηνεμφάνισηδιάρροιαςηαντιμετώπισητηςχολέραςγίνεταιμεαναπλήρωσηιόντωνκαιενυδάτωσηηχρήσηαντιβι-οτικώνμπορείναπεριορίσειτηνανάπτυξητουV choleraeκαιναμειώσειτηδιάρκειατηςνόσουαλλάδενεπηρεάζεικαθόλουτηντοξίνηπουέχειήδηπαραχθεί

Κύτταρο GM1

Επιθήλιο

Τοξίνη του Vibrio cholerae

Κύτταρο του Vibrio cholerae

Ενεργοποίηση της επιθηλιακήςαδενυλικής κυκλάσης από τηντοξίνη της χολέρας

Τοξίνη τηςχολέρας

Αδενυλική κυκλάση

Αυλός

Αυλός

ATP κυκλικό AMP

Αίmicroα

Αίmicroα

Αίmicroα

Αυλός τουλεπτού εντέρου

Κύτταρο GM1Na+

Επιθηλιακά κύτταρα του εντέρου

Na+

Na+

Αναστολή microεταφοράς Na+ καθαρήροή Clndash προς τον αυλό

Clndash

Clndash

Μαζική microετακίνησηνερού προς τον αυλό

Φυσιολογική κίνηση ιόντων Na+ κινείται από τοναυλό προς το αίmicroαmiddot δεν υπάρχει καθαρή ροή Clndash

H2O

Αποικισmicroός καιπαραγωγή τοξινών

1

3

2

4

τητας του Vibrio cholerae (πχ πρωτεΐνες και τριχίδια της εξωτερικής μεμβράνης) που είναι απαραίτητοι για τον επι-τυχή αποικισμό του λεπτού εντέρου από το συγκεκριμένο εντεροπαθογόνο

Άλλες εντεροτοξίνες

Αρκετές εντεροτοξίνες που παράγονται από άλλα εντεροπα-θογόνα όπως είναι η Escherichia και η Salmonella δρουν παρόμοια με την τοξίνη της χολέρας Αυτό επιβεβαιώνεται από το ότι οι τοξίνες και των δύο βακτηρίων εξουδετερώνο-νται με τη χορήγηση αντισωμάτων κατά της εντεροτοξίνης της χολέρας γεγονός που υποδηλώνει ότι οι συγκεκριμένες τοξίνες έχουν παραπλήσια δομή Σε αυτό συνηγορεί και η ανάλυση της αλληλουχίας βάσεων στα γονίδια ctxA και ctxB τα οποία παρουσιάζουν ομολογία μεγαλύτερη του 75 με τα γονίδια που κωδικεύουν τη θερμοασταθή εντεροτοξίνη την οποία παράγουν τα εντεροπαθογόνα στελέχη της Escherich-ia και της Salmonella Ωστόσο υπάρχουν και εντεροτοξί-νες με διαφορετικό τρόπο δράσης τις οποίες παράγουν άλ-λα εντεροπαθογόνα των τροφίμων (Staphylococcus aureus Clostridium perfringens Bacillus cereus) Πχ η τοξίνη του Clostridium perfringens είναι μια κυτταροτοξίνη ενώ του Staphylococcus aureus μια υπεραντιγονική τοξίνη (Πίνακας 214) Τα υπεραντιγόνα έχουν έναν εντελώς διαφορετικό μη-χανισμό δράσηςOslash διεγείρουν μεγάλο αριθμό λεμφοκυττάρων προκαλώντας φλεγμονώδεις αντιδράσεις όχι μόνο τοπικά στο έντερο αλλά και διασυστηματικά σε όλο το σώμα (f Τμήμα 2214)

2111 Έλεγχος εννοιών

Οι εντεροτοξίνες είναι εξωτοξίνες που δρουν εξειδικευμένα στο λε-πτό έντερο προκαλώντας μεταβολές στη διαπερατότητα του εντε-ρικού επιθηλίου οι οποίες οδηγούν στην εμφάνιση διάρροιας Οι

εντεροτοξίνες διακρίνονται στις τοξίνες Α-Β στις κυτταροτοξίνες και στα υπεραντιγόνα

Ποια μείζονα χαρακτηριστικά είναι κοινά σε όλες τις εντεροτο-ξίνες Σε όλες τις εξωτοξίνες Α-Β

Πώς δρα η τοξίνη του Vibrio cholerae στο λεπτό έντερο Γιατί προκαλεί η τοξίνη αυτή μαζική απώλεια νερού

2112 Ενδοτοξίνες

Τα αρνητικά κατά Gram βακτήρια παράγουν λιποπολυσακ-χαρίτες για την εξωτερική στιβάδα του κυτταρικού τους τοι-χώματος (f Τμήμα 49) οι οποίοι σε πολλές περιπτώσεις είναι τοξικοί Οι πολυσακχαρίτες αυτοί ονομάζονται ενδο-τοξίνες διότι είναι σταθερά συνδεδεμένοι με το βακτηριακό κύτταρο και απελευθερώνονται σε μεγάλες ποσότητες μόνο αν συμβεί λύση του κυττάρου Οι ενδοτοξίνες έχουν μελε-τηθεί κυρίως στην περίπτωση των Escherichia Shigella και Salmonella Οι κυριότερες διαφορές μεταξύ εξωτοξινών και ενδοτοξινών παρατίθενται στον Πίνακα 215

Δομή και λειτουργία των ενδοτοξινών

Οι ενδοτοξίνες ασκούν ποικίλες επιδράσεις στη φυσιολο-γία Ο πυρετός είναι σχεδόν καθολικό σύμπτωμα της δρά-σης τους διότι οι τοξίνες αυτές διεγείρουν την απελευθέρω-ση ειδικών πρωτεϊνών από τα ξενιστικά κύτταρα οι οποίες ονομάζονται ενδογενή πυρετογόνα και επιδρούν στο θερμορ-ρυθμιστικό κέντρο του εγκεφάλου Επιπλέον οι ενδοτοξίνες προκαλούν διάρροια ταχεία μείωση του αριθμού των λεμ-φοκυττάρων και των αιμοπεταλίων και γενικευμένη φλεγ-μονή Μεγάλες ποσότητες ενδοτοξίνης μπορεί να επιφέρουν ακόμη και τον θάνατο κυρίως μέσω αιμορραγικής καταπλη-ξίας και ιστικής νέκρωσης Η τοξικότητα των ενδοτοξινών

2112 ΕΝΔΟΤΟξΙΝΕΣ 859

ΠΙΝΑΚΑΣ 215 Ιδιότητεςεξωτοξινώνκαιενδοτοξινών

Ιδιότητα Εξωτοξίνες Ενδοτοξίνες

Χημικέςιδιότητες πρωτεΐνεςπουεκκρίνονταιαπόορισμένα Σύμπλοκαλιποπολυσακχαριτών-λιποπρωτεϊνών(fεικόνα435) αρνητικάκατάGramβακτήριαενγένει ωςτμήματατηςεξωτερικήςμεμβράνηςτωναρνητικώνκατά θερμοασταθείς Gramβακτηρίωναπελευθερώνονταιμετηλύσητουκυττάρου πολύμεγάληθερμοσταθερότηταΤρόποςδράσης εξειδικευμένοςσυνήθωςδεσμεύονται μηειδικός σεειδικούςυποδοχείςήδομέςΣυμπτώματα είναικυτταροτοξίνεςεντεροτοξίνεςή πυρετόςδιάρροιαεμετός νευροτοξίνεςμεεξειδικευμένοτρόπο δράσηςσεκύτταραήιστούς Τοξικότητα Συχνάπολύμεγάληενίοτεθανατηφόρος μικρήσπάνιαθανατηφόροςανοσογονικότητα Ιδιαιτέρωςανοσοδιεγερτικέςδιεγείρουν Ήπιαανοσογόναηανοσοαπόκρισηείναι τηνπαραγωγήαντισωμάτων(αντιτοξινών) ανεπαρκήςγιατηνεξουδετέρωσητηςτοξίνηςδράσητοξοειδών ηαντιμετώπισητηςτοξίνηςμεφορμαλδεΰδη καμία καταστρέφειτηντοξικότητααλλάτα τοξοειδήπουπροκύπτουνεξακολουθούν ναέχουνανοσοδιεγερτικήδράσηπυρετογονία δενπροκαλούνπυρετόστονξενιστή πυρετογόνεςσυχνάπροκαλούνπυρετόστονξενιστή

860Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

πάντως είναι πολύ χαμηλότερη εκείνης των εξωτοξινών Στα ποντίκια επί παραδείγματι η ποσότητα ενδοτοξίνης που απαιτείται για να θανατωθεί το 50 ενός πληθυσμού πειρα-ματοζώων (δηλαδή η LD50) είναι κατά προσέγγιση 200-400 μg (μικρογραμμάρια) ανά άτομο ενώ η LD50 της αλλαντοτο-ξίνης είναι περίπου 25 pg (πικογραμμάρια) ανά άτομο δηλα-δή 10 εκατομμύρια φορές μικρότερη

Η γενική δομή των λιποπολυσακχαριτών (LPS) παρου-σιάζεται στην Εικόνα 435 Οι λιποπολυσακχαρίτες αποτε-λούνται από το λιπίδιο Α έναν κεντρικό πολυσακχαρίτη που περιέχει κετοδεοξυοκτονικό λίγα σάκχαρα με επτά άτομα άνθρακα (επτόζες) γλυκόζη γαλακτόζη Ν-ακετυλογλυκο-ζαμίνη και τον πολυσακχαρίτη Ο ένα ιδιαίτερα μεταβλητό πολυμερές που συνήθως περιέχει γαλακτόζη γλυκόζη ρα-μνόζη μαννόζη και ένα ή περισσότερα ασυνήθιστα διδεο-ξυ-σάκχαρα όπως αμπεκουόζη κολιτόζη παρατόζη ή τυβε-λόζη Τα σάκχαρα του πολυσακχαρίτη Ο σχηματίζουν αλυ-σίδες των τεσσάρων ή πέντε σακχάρων (συνήθως διακλαδι-σμένες) οι οποίες επαναλαμβάνονται αρκετές φορές για τον σχηματισμό του πλήρους μορίου (f Τμήμα 49) Το λιπί-διο Α αποτελείται από λιπαρά οξέα που συνδέονται με εστε-ρικούς δεσμούς στο μόριο της Ν-ακετυλογλυκοζαμίνης Συ-νηθέστερα τέτοια οξέα είναι το β-υδροξυμυριστικό το λαυ-ρικό (δαφνικό) το μυριστικό και το παλμιτικό (φοινικικό) Από τη μελέτη επιμέρους λιποπολυσακχαριτικών τμημάτων συνάγεται ότι το λιπίδιο ευθύνεται για την τοξικότητα και ο πολυσακχαρίτης για την υδατοδιαλυτότητα και την ανοσο-γονικότητα του συμπλόκου (f Τμήμα 223) Επίσης με-λέτες σε ζώα υποδεικνύουν ότι για τις in vivo τοξικές επι-δράσεις είναι απαραίτητο το λιπίδιο και ο πολυσακχαρίτης να συνυπάρχουν

Ανίχνευση ενδοτοξινών με τη μέθοδο Limulus

Επειδή οι ενδοτοξίνες έχουν πυρετογόνο δράση θα πρέπει τα διάφορα φάρμακα (πχ αντιβιοτικά ή σκευάσματα που χορηγούνται ενδοφλεβίως) να μην περιέχουν καθόλου εν-δοτοξίνες Για τον σκοπό αυτό έχει αναπτυχθεί μια ιδιαίτε-ρα ευαίσθητη μέθοδος ανίχνευσης ενδοτοξινών η οποία βα-σίζεται στη χρήση των αμοιβαδοκυττάρων Limulus polyphe-mus που παρασιτούν στις οπλές των αλόγων Η μέθοδος στη-ρίζεται στο γεγονός ότι οι ενδοτοξίνες προκαλούν εξειδικευ-μένα λύση αυτών των αμοιβαδοκυττάρων (Εικόνα 2122) Κατά τον εργαστηριακό έλεγχο αναμειγνύονται εκχυλίσμα-τα αμοιβαδοκύτταρων με το υπό έλεγχο διάλυμα Αν υπάρ-χει ενδοτοξίνη το εκχύλισμα των αμοιβαδοκυττάρων σχη-ματίζει πήγμα και καθιζάνει μεταβάλλοντας τη διαύγεια του διαλύματος Αυτή η αντίδραση μπορεί κατόπιν να ποσοτι-κοποιηθεί με τη χρήση φασματοφωτομέτρου Είναι εφικτή η εκτέλεση μετρήσιμης αντίδρασης με μόλις 10 pgml λιπο-πολυσακχαρίτη Η μέθοδος Limulus χρησιμοποιείται για την ανίχνευση απειροελάχιστων ποσοτήτων ενδοτοξίνης στους ορούς στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό στο πόσιμο νερό και σε όλα τα διαλύματα που χρησιμοποιούνται για την παρασκευή φαρμάκων και ενέσιμων σκευασμάτων

Επειδή η μέθοδος Limulus είναι πάρα πολύ ευαίσθητη χρειάζεται ιδιαίτερη προσοχή στην τήρηση μέτρων αποτρο-πής της μόλυνσης των εργαστηριακών οργάνων των διαλυ-μάτων και των αντιδραστηρίων από αρνητικά κατά Gram βακτήρια που υπάρχουν στο περιβάλλον του εργαστηρίου ή της κλινικής πχ στο απεσταγμένο νερό Ενδεχόμενη ανί-χνευση ενδοτοξινών με τη μέθοδο Limulus στο πλάσμα ή στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό συνιστά σοβαρή ένδειξη μόλυν-σης των συγκεκριμένων σωματικών υγρών με αρνητικά κα-τά Gram βακτήρια

2112 Έλεγχος εννοιών

Οι ενδοτοξίνες είναι λιποπολυσακχαρίτες προερχόμενοι από την εξωτερική στιβάδα των αρνητικών κατά Gram βακτηρίων Οι εν-δοτοξίνες απελευθερώνονται στο περιβάλλον με τη λύση του βα-κτηρικού κυττάρου προκαλώντας πυρετό και ορισμένες άλλες το-

(α)

(β)

A O

Tzi

anab

os a

nd R

D M

illha

mA

O T

zian

abos

and

R D

Mill

ham

Εικόνα 2122 μικροφωτογραφίεςαμοιβαδοκυττάρωνLimulus(α)Φυσι-ολογικάαμοιβαδοκύτταρα(β)αμοιβαδοκύτταραπουέχουνεκτεθείσεβα-κτηριακόλιποπολυσακχαρίτηηπαρουσίαλιποπολυσακχαρίτηπροκαλείαπο-κοκκίωσητωνκυττάρωνιδιότηταπουμπορείναχρησιμοποιηθείγιατηνανί-χνευσηλιποπολυσακχαριτώνσεκάποιουπόέλεγχοδιάλυμα

ξικές αντιδράσεις στον ξενιστή Κατά κανόνα οι ενδοτοξίνες είναι λιγότερο τοξικές από τις εξωτοξίνες

Γιατί δεν παράγουν ενδοτοξίνες τα θετικά κατά Gram βακτή-ρια

Γιατί είναι απαραίτητο να ελέγχονται τα διαλύματα των διαφό-ρων φαρμάκων ως προς την παρουσία ενδοτοξινών

ΙV ΓΕΝΙΚΟΙ ΜΗχΑΝΙΣΜΟΙ ΑΜΥΝΑΣ ΤΟΥ ξΕΝΙΣΤΗ

Οι εγγενείς laquoαμυντικοί μηχανισμοίraquo που είναι υπεύθυνοι για την καταστολή των παθογόνων μπορούν να χωριστούν σε δύο κατηγορίες στους μη ειδικούς ή γενικούς μηχανισμούς άμυνας που επιστρατεύονται έναντι μεγάλης ποικιλίας πα-θογόνων και στους ειδικούς αμυντικούς μηχανισμούς που χρησιμοποιούνται έναντι μεμονωμένων ειδών ή στελεχών παθογόνων Εδώ θα εξετάσουμε ορισμένους γενικούς αμυ-ντικούς μηχανισμούς που χρησιμοποιούνται για τον περιο-ρισμό των λοιμώξεων και τη διατήρηση της υγείας του ξε-νιστή ενώ στο επόμενο κεφάλαιο θα μελετήσουμε τους συ-γκεκριμένους μηχανισμούς άμυνας του ξενιστή έναντι μεμο-νωμένων παθογόνων δηλαδή την ανοσοαπόκριση

2113 Μη ειδική εγγενής αντίσταση στις

μολύνσεις

Η πρώτη γραμμή άμυνας του ξενιστή κατά των παθογόνων περιλαμβάνει μια σειρά φυσικών και χημικών φραγμών εγ-γενών στα περισσότερα ζώα οι οποίοι αντιδρούν με μη ει-δικό τρόπο στην εισβολή των παθογόνων Αυτοί οι γενικού χαρακτήρα μηχανισμοί εξουδετερώνουν όλα σχεδόν τα πα-θογόνα με τα οποία ερχόμαστε σε επαφή

Φυσική αντίσταση του ξενιστή

Η ικανότητα των παθογόνων να προκαλούν νόσο σε μεμο-νωμένα ζωικά είδη ποικίλλει σε πολύ μεγάλο βαθμό Για παράδειγμα η λύσσα εφόσον αρχίσει η εκδήλωση των συ-μπτωμάτων επιφέρει κατά κανόνα τον θάνατο σε οποιοδή-ποτε είδος θηλαστικού Βεβαίως ορισμένα είδη ζώων είναι πολύ πιο ευαίσθητα στη λύσσα από άλλα Τα ρακούν και τα κουνάβια πχ είναι εξαιρετικά ευαίσθητα στη μόλυνση από τον ιό της λύσσας σε αντίθεση με τα οπόσσουμ που σπανί-ως αρρωσταίνουν από την ασθένεια αυτή Ο άνθρακας μπο-ρεί να μολύνει πολλά είδη ζώων αλλά τα συμπτώματα που προκαλεί ποικίλλουν σημαντικά καθώς στον μεν άνθρω-πο εκδηλώνονται ως απλές φλύκταινες ενώ στις αγελάδες προκαλεί θανατηφόρο δηλητηρίαση του αίματος Αντίθετα ο πνευμονικός άνθρακας είναι θανατηφόρος για τον άνθρω-πο (f Τμήμα 2511) ενώ ιδιαίτερη σημασία έχει επίσης

το γεγονός ότι τα πουλιά είναι πλήρως ανθεκτικά στον άν-θρακα Επιπλέον οι ασθένειες των θερμόαιμων ζώων σπα-νίως μεταδίδονται στα ψυχρόαιμα (ποικιλόθερμα) ζώα και αντιστρόφως

Σε συγκεκριμένες συνθήκες συγγενικά είδη ή ακόμη και μέλη του ίδιου είδους ενδέχεται να παρουσιάζουν αρκε-τά διαφορετική ευαισθησία σε δεδομένο παθογόνο

Ηλικία στρες και δίαιτα

Η ηλικία είναι σημαντικός παράγοντας όσον αφορά την ευαι-σθησία έναντι μολυσματικών ασθενειών Τα λοιμώδη νοσή-ματα είναι πολύ πιο συχνά στα πολύ νεαρά και πολύ ηλικι-ωμένα άτομα Στα νεογέννητα πχ ο σχηματισμός της εντε-ρικής χλωρίδας γίνεται αρκετά γρήγορα αλλά η φυσιολογι-κή χλωρίδα του νεογέννητου δεν είναι ίδια με τη φυσιολο-γική χλωρίδα ενός ενήλικα Πριν τη δημιουργία της χλωρί-δας ενήλικα ιδιαίτερα τις πρώτες μέρες μετά τη γέννηση τα παθογόνα έχουν περισσότερες ευκαιρίες να εγκατασταθούν και να προκαλέσουν νόσο Έτσι η διάρροια που προκαλεί-ται από παθογονικά στελέχη της Escherichia coli (f Τμή-μα 297) ή του Pseudomonas aeruginosa εμφανίζεται πολύ συχνά σε νεογνά μικρότερα του ενός έτους Η νεογνική αλ-λαντίαση απαντά μόνο σε νεογνά πολύ μικρής ηλικίας επει-δή η φυσιολογική χλωρίδα που έχει δημιουργθεί στα μεγα-λύτερα παιδιά τα προφυλάσσει από εντερική λοίμωξη λόγω του Clostridium botulinum (f Τμήμα 295)

Σε άτομα μεγαλύτερα των 65 ετών τα λοιμώδη νοσήμα-τα εμφανίζονται πολύ συχνότερα απrsquo ότι σε νεότερους ενή-λικες Επί παραδείγματι οι ηλικιωμένοι είναι πολύ πιο ευ-αίσθητοι σε αναπνευστικές λοιμώξεις ιδιαίτερα στη γρίπ-πη (f Τμήμα 268) ίσως επειδή μειώνεται η αποτελεσμα-τικότητα της ανοσιακής τους απόκρισης στα παθογόνα του αναπνευστικού Επιπλέον διάφορες ανατομικές μεταβολές που συνοδεύουν το γήρας μπορεί να συμβάλλουν στην ανά-πτυξη λοιμώξεων Φερrsquo ειπείν η διόγκωση του προστάτη (συνηθισμένη πάθηση στους άνδρες άνω των 50 ετών) προ-καλεί συχνά μείωση της ροής των ούρων γεγονός που με τη σειρά του καθιστά ευκολότερο τον αποικισμό της ουροποιη-τικής οδού με παθογόνα (Εικόνα 2111) και αυξάνει τις σχε-τικές λοιμώξεις στους άνδρες μεγαλύτερης ηλικίας

Το στρες μπορεί να οδηγήσει σε προδιάθεση ενός ατό-μου που υπό φυσιολογικές συνθήκες θα ήταν υγιές στο να νοσήσει Σε σχετικές μελέτες με αρουραίους και ποντίκια η κόπωση η υπερπροσπάθεια η ελλειπής διατροφή η αφυδά-τωση και οι κλιματικές αλλαγές (όλα συνιστούν πηγές φυ-σιολογικού στρες) αυξάνουν όχι μόνο τον επιπολασμό αλλά και τη βαρύτητα των λοιμώξεων Επί παραδείγματι αρου-ραίοι που υποβάλλονται σε έντονη φυσική δραστηριότη-τα για μεγάλες χρονικές περιόδους εμφανίζουν μεγαλύτερη θνησιμότητα αν προσβληθούν από Salmonella σε σχέση με ζώα που αναπαύονται επαρκώς Επομένως οι ορμόνες που παράγονται υπό συνθήκες στρες επηρεάζουν το ανοσοποιη-τικό σύστημα και παίζουν κάποιο ρόλο στις σχετικές ασθέ-νειες Η ορμόνη κορτιζόνη πχ ένας ιδιαίτερα αποτελεσμα-

2113 ΜΗ ΕΙΔΙΚΗ ΕΓΓΕΝΗΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΣΤΙΣ ΜΟΛΥΝΣΕΙΣ 861

862Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

τικός αντιφλεγμονώδης παράγοντας παράγεται σε πολύ με-γαλύτερες ποσότητες κατά τη διάρκεια περιόδων στρες πα-ρά σε φυσιολογικές περιόδους Έτσι η καταστολή των φλεγ-μονωδών αντιδράσεων του οργανισμού στερεί το σώμα από έναν φυσιολογικό μηχανισμό άμυνας έναντι των λοιμώξεων (βλ Τμήμα 2114)

Η δίαιτα παίζει επίσης σημαντικό ρόλο στην αντίσταση του ξενιστή Η συσχέτιση μεταξύ πείνας και μολυσματικών ασθενειών είναι γνωστή εδώ και αιώνες Δίαιτες φτωχές σε πρωτεΐνη επηρεάζουν τη φυσιολογική χλωρίδα και προσφέ-ρουν μεγαλύτερες πιθανότητες ανάπτυξης σε διάφορα ευκαι-ριακά παθογόνα Για παράδειγμα ο αριθμός των κυττάρων Vibrio cholerae που απαιτούνται για να προκαλέσουν χολέ-ρα είναι πολύ μικρότερος όταν το προσβαλλόμενο άτομο υποσιτίζεται Επίσης ο αριθμός αυτός είναι πολύ μικρότε-ρος και όταν το V cholerae λαμβάνεται με την τροφή ίσως επειδή η τροφή εξουδετερώνει τα στομαχικά οξέα που υπό φυσιολογικές συνθήκες θα κατέστρεφαν το παθογόνο (f Τμήμα 285)

Σε ορισμένες περιπτώσεις η απουσία συγκεκριμένης ουσίας από τη διατροφή μπορεί να προστατεύσει από κάποια νόσο καθώς το αντίστοιχο παθογόνο στερείται τα απαραίτη-τα θρεπτικά υλικά Καλύτερο τέτοιο παράδειγμα είναι η επί-δραση της σακχαρόζης στην εμφάνιση της οδοντικής τερη-δόνας Όπως είδαμε στο Τμήμα 213 η απουσία σακχαρόζης από τη διατροφή (μαζί με τη σωστή στοματική υγιεινή) μπο-ρεί να εξαφανίσει την τερηδόνα καθώς χωρίς τη σακχαρό-ζη των τροφών τα ιδιαιτέρως τερηδονογόνα Streptococcus mutans και S sobrinus αδυνατούν να συνθέσουν τον κολ-λώδη πολυσακχαρίτη που είναι απαραίτητος για να παρα-μείνουν τα βακτηριακά κύτταρα κολλημένα στις επιφάνει-ες των δοντιών

Φυσικοί και χημικοί αμυντικοί μηχανισμοίΗ δομική ακεραιότητα των ιστικών επιφανειών συνιστά φραγμό στην είσοδο μικροοργανισμών Στο δέρμα και στις βλεννογόνους επιφάνειες τα δυνητικά παθογόνα πρέπει όχι μόνο να προσκολληθούν στην επιφάνεια του ιστού αλλά και να αναπτυχθούν σε αυτή τη θέση πριν μεταφερθούν σε κά-ποια άλλη περιοχή του σώματος Η ακεραιότητα μιας ιστι-κής επιφάνειας συνήθως αρκεί για την προστασία της από ενδεχόμενο μόνιμο αποικισμό από παθογόνα Ωστόσο μια τραυματισμένη ιστική επιφάνεια (πχ ένα γδάρσιμο στο δέρ-μα) αποικίζεται εύκολα και επιτρέπει την εισβολή μικροορ-γανισμών Η αντίσταση στον αποικισμό και στην εισβολή γίνεται αφrsquo ενός με ειδικές ουσίες που παράγει το αμυντικό σύστημα του ξενιστή και αφrsquo ετέρου με διάφορους μηχανι-σμούς ανατομικού χαρακτήρα που παρεμποδίζουν έναν πι-θανό αποικισμό Μια σύνοψη των σημαντικότερων ανατο-μικών μηχανισμών άμυνας του ανθρώπινου οργανισμού πα-ρουσιάζεται στην Εικόνα 2123

Το δέρμα συνιστά αποτελεσματικό εμπόδιο στη διείσδυ-ση μικροοργανισμών Οι σμηγματογόνοι αδένες του δέρμα-τος (Εικόνα 212) εκκρίνουν λιπαρά οξέα και γαλακτικό οξύ τα οποία μειώνουν το pH του δέρματος και αναστέλλουν τον αποικισμό από παθογόνα βακτήρια Όσοι μικροοργανι-σμοί εισπνέονται από τη μύτη ή το στόμα απομακρύνονται με τη δράση των βλεφαριδοφόρων επιθηλιακών κυττάρων των βλεννογόνων επιφανειών του ρινοφάρυγγα και της τρα-χείας Οι βλεφαρίδες ωθούν με τις κινήσεις τους τη βλέννη και τα παγιδευμένα σε αυτήν βακτήρια προς τα άνω μέχρι αυτή να ενσωματωθεί στις εκκρίσεις της στοματικής κοιλό-τητας και είτε να καταπωθεί (οπότε τα βακτήρια πεθαίνουν στο όξινο περιβάλλον του στομάχου) είτε να απομακρυνθεί με την απόχρεμψη Τα δυνητικά παθογόνα που εισέρχονται

Η λυσοζύmicroη στα δάκρυακαι σε άλλες εκκρίσεις διασπάτο κυτταρικό τοίχωmicroα τωνβακτηρίων

Αποmicroάκρυνση σωmicroατιδίων καιmicroικροοργανισmicroών microε την ταχείαδιέλευση αέρα πάνω από τα τριχίδια και τους κροσσούς τουρινοφάρυγγα

Η φυσιολογική χλωρίδαανταγωνίζεται τα παθογόνα

Η βλέννη και τα φαγοκύτταρα στους πνεύmicroονες αποτρέπουν τον αποικισmicroό

Η βλέννη και το κροσσωτό επιθήλιο στην τραχεία παγιδεύουνκαι ωθούν microικροοργανισmicroούςέξω από το σώmicroα

Το δέρmicroα είναι ένας φυσικόςφραγmicroός παράγει λιπαράοξέα microε αντιmicroικροβιακή δράση και η φυσιολογική χλωρίδα του εmicroποδίζει τοναποικισmicroό παθογόνων

Η ταχεία microεταβολή τουpH αναστέλλει τον πολλαπλασιασmicroό microικροβίων

Η περιοδική έκπλυση της ουροποιητικής οδού microε τα ούρα τηνπροφυλάσσει απότον αποικισmicroό

Η φυσιολογική χλωρίδαανταγωνίζεται τα παθογόνα

Η οξύτητα του περιβάλλοντος στο στοmicroάχι (pH 2) αναστέλλει τον πολλαπλασιασmicroό τωνmicroικροβίων

∆ιάφορες πρωτεΐνες του αίmicroατος αναστέλλουν τη microικροβιακή ανάπτυξη

Εικόνα 2123 Φυσικοίχημικοίκαιανατομικοίφραγμοίπροστασίαςέναντιτωνλοιμώξεων

στο στομάχι πρέπει να ανταπεξέλθουν αφrsquo ενός στην οξύτη-τα του στομάχου (που μπορεί να φθάσει και σε pH 2) και αφrsquo ετέρου στον ανταγωνισμό με τη διαρκώς αυξανόμενη μικρο-χλωρίδα του λεπτού (pH 5 περίπου) και του παχέος εντέρου (pH 6-7) Υπενθυμίζεται ότι στο παχύ έντερο ενός φυσιολο-γικού ενήλικα ο αριθμός των βακτηρίων προσεγγίζει το 1010 ανά γραμμάριο εντερικού περιεχομένου (βλ Τμήμα 214) Με όλους αυτούς τους αποτρεπτικούς μηχανισμούς γίνεται σαφές ότι η μόνιμη εγκατάσταση ενός νέου μικροοργανι-σμού είναι ιδιαίτερα δύσκολη

Οι νεφροί και η επιφάνεια των οφθαλμών λούονται συ-νεχώς με εκκρίσεις που περιέχουν λυσοζύμη ένζυμο το οποίο μειώνει δραστικά τους μικροβιακούς πληθυσμούς Βακτηρι-οκτόνες ουσίες υπάρχουν επίσης στα εξωκυτταρικά υγρά όπως στο πλάσμα του αίματος Οι β-λυσίνες επί παραδείγ-ματι είναι πρωτεΐνες του αίματος που έχουν την ιδιότητα να προσδένονται και να ανοίγουν ρήγματα στην κυτταρική μεμ-βράνη των βακτηρίων προκαλώντας εκροή του κυτταρο-πλάσματος άρα και λύση του βακτηριακού κυττάρου

Ιστική εξειδίκευση

Τα περισσότερα παθογόνα πρέπει αρχικά να προσκολληθούν και να αποικίσουν τη θέση που τους προσφέρεται Αν η θέ-ση αυτή δεν είναι συμβατή με τις διατροφικές και περιβαλ-λοντικές ανάγκες τους τότε είναι αδύνατο να πολλαπλασι-αστούν Επομένως αν το Clostridium tetani προσληφθεί με την τροφή δεν θα προκαλέσει τέτανο διότι πεθαίνει στο όξι-νο περιβάλλον του στομάχου Αν όμως εισχωρήσει σε μια βαθειά πληγή ενδέχεται να πολλαπλασιαστεί στις ανοξικές ζώνες που δημιουργούνται με την τοπική νέκρωση του ιστού και να αρχίσει την παραγωγή τετανοτοξίνης (βλ Τμήματα 2110 και 278) Αντίθετα τα εντεροβακτήρια όπως η Sal-monella και η Shigella δεν προκαλούν λοιμώξεις στις πλη-γές αλλά αποικίζουν επιτυχώς τον εντερικό σωλήνα Ορι-σμένες περιπτώσεις ιστικής εξειδίκευσης παρατίθενται στον Πίνακα 216

Ο καταβεβλημένος ξενιστής

Ο όρος καταβεβλημένος ξενιστής αφορά ξενιστές στους οποί-ους έχει αδρανοποιηθεί ένα ή περισσότερα τμήματα του ανο-

σοποιητικού τους συστήματος με συνέπεια να αυξάνονται σημαντικά οι πιθανότητες λοίμωξης

Πολλοί νοσοκομειακοί ασθενείς που πάσχουν από μη λοιμώδες νόσημα (πχ καρκίνο ή καρδιοπάθεια) προσβάλ-λονται σχετικά εύκολα από λοιμώξεις επειδή είναι καταβε-βλημένοι (f Τμήμα 257) Διάφορες συνήθεις νοσοκομει-ακές πράξεις όπως ο καθετηριασμός οι υποδόριες ενέσεις η λήψη εγκεφαλονωτιαίου υγρού οι βιοψίες και οι χειρουρ-γικές επεμβάσεις μπορούν ακούσια να εισαγάγουν μικροορ-γανισμούς στους ασθενείς Το προεγχειρητικό άγχος μπορεί επίσης να μειώσει τις αντιστάσεις του ασθενούς Τα διάφο-ρα αντιφλεγμονώδη φάρμακα που χορηγούνται για τον περι-ορισμό του πόνου και των οιδημάτων μειώνουν επίσης την ανοσιακή άμυνα του ξενιστή (βλ Τμήμα 2113) Στους ασθε-νείς που έχουν δεχθεί κάποιο μόσχευμα χορηγούνται ανοσο-κατασταλτικά φάρμακα τα οποία καταστέλλουν τον μηχα-νισμό απόρριψης του μοσχεύματος αλλά ταυτόχρονα μειώ-νουν την αμυντική ικανότητα του ασθενούς έναντι των λοι-μώξεων

Καταβεβλημένοι ξενιστές υπάρχουν και εκτός νοσο-κομείων Το κάπνισμα η υπέρμετρη κατανάλωση αλκοόλ η ενδοφλέβια λήψη ναρκωτικών ουσιών η έλλειψη ύπνου η ανεπαρκής διατροφή ή η λοίμωξη από κάποιον άλλο πα-ράγοντα αποτελούν συνθήκες που καταβάλλουν την άμυνα του ξενιστή έναντι των λοιμώξεων Επί παραδείγματι η μό-λυνση με τον ιό HIV (ιό της ανθρώπινης ανοσοανεπάρκειας) καθιστά τον ασθενή ευάλωτο σε πληθώρα μικροβιακών λοι-μώξεων κατά κανόνα ακίνδυνων για τα μη προσβεβλημένα άτομα Ο HIV προκαλεί το σύνδρομο της επίκτητης ανοσοα-νεπάρκειας (AIDS) επειδή καταστρέφει έναν τύπο κυττάρων του ανοσοποιητικού συστήματος τα λεμφοκύτταρα Τ-CD4 (f Τμήμα 227) που συμμετέχουν στην ανοσιακή απόκρι-ση του οργανισμού Εξαιτίας αυτής της βλάβης που προκα-λεί ο HIV στον ξενιστή οι ασθενείς με AIDS δεν διαθέτουν επαρκή άμυνα έναντι των λοιμώξεων και συχνά πεθαίνουν από κάποια λοίμωξη (f Τμήματα 256 και 2614)

Τέλος ένας ξενιστής μπορεί να είναι καταβεβλημένος εξαιτίας συγκεκριμένων γενετικών παραγόντων όπως πχ από διάφορες γενετικές ασθένειες που αναστέλλουν τη λει-τουργία ή καταστρέφουν ολόκληρα τμήματα του ανοσοποιη-τικού συστήματος Τα άτομα που υποφέρουν από τέτοιες πα-

2113 ΜΗ ΕΙΔΙΚΗ ΕΓΓΕΝΗΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΣΤΙΣ ΜΟΛΥΝΣΕΙΣ 863

ΠΙΝΑΚΑΣ 216 λοιμώξειςκαιιστικήεξειδίκευση

Νόσος Ιστός που μολύνεται Οργανισμός

αλλαντίαση Τελικήκινητικήπλάκα Clostridium botulinumαυτόματηαποβολή(βοοειδή) πλακούντας Brucella abortusΓονόρροια επιθήλιοτουουρογεννητικού Neisseria gonorrhoeaeδιφθερίτιδα επιθήλιοτουλάρυγγα Corynebacterum diphtheriaeελονοσία αίμα(ερυθροκύτταρα) είδηPlasmodiumπυελονεφρίτιδα μυελόςτωννεφρών είδηProteusΣύνδρομοεπίκτητηςανοσοανεπάρκειας(AIDS) βοηθητικάλεμφοκύτταραΤ Ιόςτηςανθρώπινηςανοσοανεπάρκειας(HIV)Τερηδόνα Στοματικόεπιθήλιο Streptococcus mutans S sobrinus S sanguisS mitisΤέτανος ανασταλτικοίδιάμεσοινευρώνες Clostridium tetani Χολέρα επιθήλιοτουλεπτούεντέρου Vibrio cholerae

864Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

θήσεις συνήθως πεθαίνουν σε νεαρή ηλικία όχι από την ίδια τη γενετική νόσο αλλά από κάποια μικροβιακή λοίμωξη

2113 Έλεγχος εννοιών

Ο αποικισμός ενός ξενιστή από παθογόνα παρεμποδίζεται από μη ειδικούς φραγμούς φυσικής ανατομικής και χημικής φύσεως Η κατάρρευση των μηχανισμών άμυνας οδηγεί σε καταβεβλημένους ξενιστές δηλαδή σε ασθενείς πιο ευάλωτους στις λοιμώξεις

Με ποιον τρόπο μπορούν το κάπνισμα και η δίαιτα να επηρεά-σουν την αντίσταση του ξενιστή σε κάποιο παθογόνο

Πώς θα μπορούσε μια προϋπάρχουσα λοίμωξη να καταβάλει έναν υγιή κατά τα άλλα ξενιστή

2114 Φλεγμονή και πυρετός

Φλεγμονή ονομάζεται η μη ειδική αντίδραση του οργανι-σμού σε διαφόρα επιβλαβή ερεθίσματα όπως είναι οι το-ξίνες και τα παθογόνα Χαρακτηριστικά της φλεγμονώδους αντίδρασης είναι η ερυθρότητα το οίδημα ο πόνος και η υψηλή θερμοκρασία που αναπτύσσεται τοπικά στο σημείο της λοίμωξης Στις ουσίες που παράγουν αυτό το αποτέλε-σμα ανήκει και μια ομάδα πρωτεϊνών που ονομάζονται κυ-τοκίνες (f Τμήμα 2310) ουσίες τις οποίες παράγουν τα λευκά αιμοσφαίρια ή λευκοκύτταρα (f Τμήμα 221) Τα λευκοκύτταρα συνδέονται επίσης με τις εξειδικευμένες αποκρίσεις του οργανισμού σε συγκεκριμένα παθογόνα τις οποίες θα εξετάσουμε στο Κεφάλαιο 22 Σπουδαιότερο απο-τέλεσμα μιας φλεγμονώδους αντίδρασης του οργανισμού εί-ναι ο άμεσος περιορισμός του παθογόνου κάτι που συνήθως επιτυγχάνεται με τον σχηματισμό ενός θρόμβου (δηλαδή ενός πλέγματος από ίνες) στο σημείο της φλεγμονής

Η φλεγμονή είναι ένας από τους σημαντικότερους και πιο διαδεδομένους αμυντικούς μηχανισμούς του ξενιστή έναντι των εισερχόμενων μικροοργανισμών Σε ορισμένες περιπτώσεις όμως η φλεγμονή μπορεί να αυξήσει την πα-θογονικότητα ενός μικροβίου Για παράδειγμα ορισμένοι μι-κροοργανισμοί επάγουν φλεγμονώδεις αντιδράσεις οι οποί-ες επειδή είναι υπερβολικά έντονες προξενούν σημαντικές βλάβες στους ιστούς δημιουργώντας laquoνεκρωμένεςraquo ζώνες πλούσιες σε θρεπτικά υλικά άρα και κατάλληλες για εγκα-τάσταση και πολλαπλασιασμό

Σε ορισμένες περιπτώσεις εκδηλώνεται μια ανεξέλεγκτη διασυστηματική φλεγμονή που ονομάζεται σηπτική κατα-πληξία (σοκ) η οποία οδηγεί σε ακόμη πιο γενικευμένα συ-μπτώματα όπως εντονότατο οίδημα και ανεξέλεγκτο πυρε-τό Η σηπτική καταπληξία είναι μια κατάσταση απειλητική για την ανθρώπινη ζωή που εμφανίζεται όταν οι λοιμώξεις και οι αντίστοιχες φλεγμονώδεις αντιδράσεις δεν περιορίζο-νται σε συγκεκριμένη θέση του σώματος αλλά διασπείρονται σε όλο το σώμα μέσω του κυκλοφορικού ή λεμφικού συστή-ματος (f Τμήμα 221)

Πυρετός

Το σώμα ενός υγιούς ατόμου διατηρεί αξιοθαύμαστα σταθε-ρή τη θερμοκρασία στο εσωτερικό του Σε μια μέση περίοδο 24 ωρών η θερμοκρασία του σώματος αυξομειώνεται σε ένα πολύ στενό εύρος τιμών που δεν υπερβαίνει τον 1ο-15οC Σε κάθε άτομο η μέση θερμοκρασία μπορεί να ποικίλλει ελα-φρά Ως laquoφυσιολογικήraquo θεωρείται μια μέση θερμοκρασία 37οC αλλά σε ορισμένα άτομα η φυσιολογική θερμοκρασία μπορεί να είναι 36οC ή 38οC Η θερμοκρασία του σώματος εξαρτάται πολύ από τη σωματική δραστηριότητα και μπορεί να φτάσει μέχρι και 4οC πάνω από το φυσιολογικό κατά τη διάρκεια έντονης σωματικής καταπόνησης και μέχρι 2οC κά-τω από το φυσιολογικό κατά τη διάρκεια του ύπνου

Πυρετός ονομάζεται η ανώμαλη αύξηση της θερμοκρα-σίας του σώματος Ο πυρετός προκαλείται ενίοτε και από μη λοιμώδη νοσήματα αλλά στις περισσότερες περιπτώσεις ευ-θύνεται κάποια λοίμωξη Το γεγονός ότι πολλές λοιμώξεις προκαλούν πυρετό οφείλεται σε ορισμένα πυρετογόνα προϊ-όντα των παθογόνων μικροοργανισμών Οι καλύτερα μελε-τημένοι πυρετογόνοι παράγοντες είναι οι ενδοτοξίνες των αρνητικών κατά Gram βακτηρίων (βλ Τμήμα 2112) Ωστό-σο υπάρχουν και οργανισμοί που προκαλούν πυρετό χωρίς να παράγουν ενδοτοξίνες Αυτοί οι οργανισμοί θανατώνο-νται από τα λευκοκύτταρα και καθώς συμβαίνει αυτό επά-γουν την απελευθέρωση λευκοκυτταρικών πρωτεϊνών που ονομάζονται ενδογενή πυρετογόνα (f Τμήμα 222) Ενίο-τε ο πυρετός ωφελεί τον ξενιστή Ο χαμηλός πυρετός επιτα-χύνει τις διαδικασίες της φαγοκυττάρωσης και της παραγω-γής αντισωμάτων Ωστόσο ο υψηλός πυρετός πχ 40οC ή και περισσότερο συνήθως λειτουργεί προς όφελος του πα-θογόνου διότι προκαλεί περαιτέρω καταστροφή των ιστών του ξενιστή

Οι πυρετοί των λοιμώξεων κατατάσσονται σε τρεις κα-τηγορίες (1) στον συνεχόμενο ή αδιάλειπτο πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώματος παραμένει αυξημένη καθrsquo όλο το 24ωρο και η διακύμανσή της γύρω από την αυ-ξημένη τιμή δεν υπερβαίνει τον 1οCOslash συνεχόμενος πυρετός εμφανίζεται στον τύφο (f Τμήμα 273) και στον τυφοει-δή πυρετό (f Τμήμα 288)Oslash (2) στον υφέσιμο πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώματος παραμένει αυξημένη καθrsquo όλο το 24ωρο αλλά παρουσιάζει διακυμάνσεις μεγαλύ-τερες του 1οCOslash αυτό το είδος πυρετού χαρακτηρίζει τις πυο-γενείς λοιμώξεις (f Τμήματα 262 και 269) και τη φυμα-τίωση (f Τμήμα 265)Oslash (3) στον διαλείποντα πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία είναι φυσιολογική ορισμένες περι-όδους της ημέρας αλλά κατά διαστήματα αυξάνεται πάνω από το φυσιολογικό Οι περισσότερες λοιμώξεις προκαλούν κάποια μορφή διαλείποντος πυρετού Ο διαλείπων πυρετός εμφανίζεται με πολύ χαρακτηριστικό τρόπο στην ελονοσία (f Τμήμα 275) η οποία οφείλεται σε λοίμωξη από πρω-τόζωο Ο υπόστροφος πυρετός που προκαλούν ορισμένα είδη του γένους Borrelia (f Τμήμα 273) είναι μια μορφή δια-λείποντος πυρετού κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώ-ματος παραμένει φυσιολογική για μεγάλο χρονικό διάστημα

αλλά διακόπτεται από εμπύρετες κρίσεις Ο υπόστροφος πυ-ρετός εμφανίζεται στις περιπτώσεις ατελούς ανάρρωσης από λοίμωξη και εκδηλώνεται περιοδικά κάθε φορά που ο λοιμώ-δης παράγοντας επανεγκαθίσταται

2114 Έλεγχος εννοιών

Η φλεγμονή και ο πυρετός αποτελούν γενικές αντιδράσεις του ορ-γανισμού σε επιβλαβή ερεθίσματα Οι αποκρίσεις του ξενιστή εί-

ναι σχεδιασμένες έτσι ώστε να απομονώνουν ταχύτατα και να κα-ταστρέφουν το παθογόνο αλλά μπορεί να προκαλέσουν περαιτέρω βλάβες στους ιστούς του ξενιστή

Περιγράψτε τα κυριότερα συμπτώματα της φλεγμονής Περιγράψτε τους τρεις τύπους πυρετού

νότητα εισβολής Ποιοι παράγοντες προσδίδουν τέτοιου είδους ικανότητες σε έναν μικροοργανισμό

9 Σε τι διαφέρουν μεταξύ τους οι τοξίνες Α-Β οι κυτταρο-τοξίνες και τα υπεραντιγόνα Δώστε ένα παράδειγμα από κάθε κατηγορία τοξινών Με ποιον τρόπο προκαλεί νόσο κάθε κατηγορία τοξίνης

10 Περιγράψτε τους μηχανισμούς δράσης της τετανοτοξί-νης και της αλλαντοτοξίνης Αναφορικά με τον μηχανι-σμό δράσης τους γιατί είναι τόσο επικίνδυνες οι εν λόγω τοξίνες

11 Περιγράψτε συνοπτικά τον μηχανισμό δράσης της εντε-ροτοξίνης της χολέρας Ποια είναι η κατάλληλη θερα-πεία για την ασθένεια αυτή και γιατί η χορήγηση αντιβι-οτικών δεν έχει κατά κανόνα αποτέλεσμα Περιγράψτε συνοπτικά τον μηχανισμό δράσης της εντεροτοξίνης του σταφυλόκοκκου Ποια είναι η κατάλληλη θεραπεία για την ασθένεια αυτή και γιατί η χορήγηση αντιβιοτικών δεν έχει κατά κανόνα αποτέλεσμα

12 Περιγράψτε τη δομή μιας τυπικής ενδοτοξίνης Με ποιον τρόπο προκαλεί η ενδοτοξίνη πυρετό Ποιοι μικροοργα-νισμοί παράγουν ενδοτοξίνες

13 Με ποιον τρόπο περιορίζουν τις βακτηριακές λοιμώξεις το pH και η θερμοκρασία Σε ποια σημεία πάνω ή μέσα στο σώμα μπορεί να είναι διαφορετικές οι τιμές της θερ-μοκρασίας και του pH από τις αντίστοιχες μέσες σωμα-τικές τιμές Ποιοι οργανισμοί θα μπορούσαν να ωφελού-νται από τις υφιστάμενες διαφορές στη θερμοκρασία και στο pH

14 Σε τι διαφέρουν ο συνεχόμενος ο υφέσιμος και ο διαλεί-πων πυρετός Αναφέρετε τουλάχιστον έναν λοιμώδη πα-ράγοντα για κάθε τύπο πυρετού Ποιος τύπος πυρετού εί-ναι συνηθέστερος στις λοιμώξεις

1 Σε τι διαφέρουν ένα παράσιτο από ένα παθογόνο Σε τι δι-αφέρει η λοίμωξη από τη νόσο

2 Ποια όργανα του ανθρώπινου σώματος αποικίζονται φυ-σιολογικά από μικροοργανισμούς Τι κοινό έχουν αυτά τα όργανα μεταξύ τους Ποια όργανα είναι εντελώς ελεύ-θερα από μικροοργανισμούς Τι κοινό έχουν αυτά τα όρ-γανα μεταξύ τους

3 Σε τι διαφέρουν οι μόνιμοι από τους περιστασιακούς πλη-θυσμούς μικροοργανισμών που αναπτύσσονται σε κά-ποια θέση του σώματος

4 Γιατί είναι καθοριστική η συμμετοχή των ειδών του γέ-νους Streptococcus στον σχηματισμό της τερηδόνας Γι-ατί είναι τα είδη αυτά ικανότερα στη δημιουργία τερηδό-νας από άλλους οργανισμούς

5 Με ποιον τρόπο επηρεάζει το pH τους οργανισμούς που αναπτύσσονται στα επιμέρους τμήματα του γαστρεντερι-κού σωλήνα Με ποιον τρόπο επηρεάζει η συγκέντρωση οξυγόνου τη σύσταση της μικροβιακής χλωρίδας στα δι-άφορα επιμέρους τμήματα του γαστρεντερικού σωλήνα

6 Περιγράψτε τη σχέση μεταξύ Lactobacillus acidophilus και γλυκογόνου στον κολπικό σωλήνα Γιατί είναι διαφο-ρετική η φυσιολογική χλωρίδα στον κόλπο μιας ενήλικης γυναίκας σε σχέση με εκείνην μιας πολύ νέας

7 Υποδείξτε σε τι διαφέρουν μεταξύ τους ο γλυκοκάλυκας η κάψα και η βλεννοστιβάδα Με ποιον τρόπο συνει-σφέρουν οι προαναφερθείσες δομές στη διαδικασία προ-σκόλλησης των βακτηρίων

8 Δώστε ένα παράδειγμα μικροοργανισμού του οποίου η παθογονικότητα οφείλεται στην ικανότητα παραγωγής τοξίνης Προσδιορίστε τη συγκεκριμένη τοξίνη και τον τρόπο δράσης της Δώστε ένα παράδειγμα μικροοργανι-σμού του οποίου η παθογονικότητα οφείλεται στην ικα-

Ερωτήσεις επανάληψης

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΕΠΑΝΑΛΗψΗΣ 865

866Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

θανές εξελικτικές πιέσεις που να προκαλούν αύξηση της μολυσματικότητας και της παθογονικότητας του Clos-tridium tetani Θα προσέδιδε επιλεκτικά πλεονεκτήματα σε αυτούς τους οργανισμούς μια ενδεχόμενη αύξηση της μολυσματικότητας Στον συλλογισμό σας βεβαιωθείτε ότι έχετε λάβει υπrsquo όψιν σας και το φυσικό ενδιαίτημα κάθε οργανισμού

9 Το ένζυμο πήξης του αίματος (coagulase) είναι ένας πα-ράγοντας μολυσματικότητας του Staphylococcus aure-us ο οποίος προκαλεί τον σχηματισμό θρόμβων στη θέ-ση ανάπτυξης του S aureus Η στρεπτοκινάση είναι ένας παράγοντας μολυσματικότητας του Staphylococcus pyo-genes που διασπά τους θρόμβους στη θέση ανάπτυξης του S pyogenes Υπάρχει κάποιος συνδυασμός αυτών των δύο αλληλοαναιρούμενων στρατηγικών που να αυ-ξάνει την παθογονικότητα

10 Τα είδη του γένους Salmonella παράγουν τουλάχιστον 10 διαφορετικά γονιδιακά προϊόντα τα οποία δρουν ως πα-ράγοντες μολυσματικότητας και αυξάνουν τη μολυσματι-κή δράση του παθογόνου Το Streptococcus pneumoniae ένα παθογόνο με κατά τεκμήριο μεγαλύτερη μολυσματι-κότητα (βλ Εικόνα 2115) χρησιμοποιεί μόνο έναν πα-ράγοντα μολυσματικότητας Ανατρέξτε στους κρίσιμους παράγοντες μολυσματικότητας για καθέναν από αυτούς τους δύο οργανισμούς και εξηγήστε γιατί είναι τόσο ση-μαντικός και αποτελεσματικός ένας συγκεκριμένος πα-ράγοντας του S pneumoniae Γιατί δεν χρησιμοποιούν όλα τα παθογόνα του ανθρώπου στρατηγικές μολυσματι-κότητας παρόμοιες με εκείνη του S pneumoniae

11 Τα εμβόλια κατά των εξωτοξινών πχ της τοξίνης της διφθερίτιδας και της τετανοτοξίνης χρησιμεύουν στην πρόληψη εκδήλωσης των αντίστοιχων νόσων (f Τμή-μα 2211) Γιατί δεν παρασκευάζονται εμβόλια και κατά των ενδοτοξινών

12 Αν και είναι σχετικά εύκολο να απομονωθούν μεταλλάγ-ματα μικροοργανισμών με ικανότητα παραγωγής ενδοτο-ξινών η απομόνωση μεταλλαγμάτων που δεν έχουν αυ-τή την ικανότητα είναι πολύ δυσκολότερη Με βάση όσα ξέρετε για τη δομή και τη λειτουργία αυτών των τοξινών εξηγήστε γιατί συμβαίνει αυτό

13 Τα εγκαύματα είναι από τις δυσκολότερες πληγές σε ότι αφορά τη θεραπεία τους καθώς μολύνονται εύκολα από ευκαιριακά συνήθως παθογόνα Εξηγήστε γιατί συμ-βαίνει αυτό με βάση τις γνώσεις σας για τους φυσικούς ανατομικούς και χημικούς μηχανισμούς που διαθέτει ο οργανισμός για την πρόληψη των λοιμώξεων

14 Πρέπει ο πυρετός να αντιμετωπίζεται θεραπευτικά σε κάθε περίπτωση Στην απάντησή σας λάβετε υπrsquo όψιν τη σημασία που έχουν οι φλεγμονώδεις αποκρίσεις του ξε-νιστή στον περιορισμό των λοιμώξεων

1 Με ποιον τρόπο αναστέλλει η βλέννη τον πολλαπλασι-ασμό των περισσότερων μικροοργανισμών Περιγράψ-τε πειράματα τα οποία καταδεικνύουν την προστατευτι-κή επίδραση της βλέννης έναντι του βακτηριακού αποι-κισμού

2 Οι βλεννογόνοι υμένες αποτελούν αποτελεσματικό φραγ-μό κατά του αποικισμού και της ανάπτυξης μικροοργανι-σμών Ωστόσο οι βλεννογόνοι του λάρυγγα και του φά-ρυγγα αποικίζονται από ποικίλους μικροοργανισμούς που μερικοί προκαλούν ενίοτε νόσο Εξηγήστε πώς μπο-ρεί υπό συγκεκριμένες συνθήκες να μετατραπεί σε παθο-γόνο ένας μικροοργανισμός που φυσιολογικά δεν είναι παθογόνος Περιγράψτε τουλάχιστον ένα σύνολο συνθη-κών που δυνητικά ευνοεί την παθογονικότητα

3 Ποια στάδια περιλαμβάνει ο σχηματισμός της οδοντικής πλάκας Περιγράψτε και αναλύστε τα πειράματα που κα-ταδεικνύουν ότι οδοντική πλάκα μπορεί να σχηματιστεί και σε απομιμήσεις οδοντικών επιφανειών και σχεδιάστε άλλα πειράματα σχετικά με τη χρήση βιολογικών μεθό-δων καταπολέμησης της πλάκας

4 Συμβάλλει η χρήση ενός αντιμικροβιακού σκευάσματος (οδοντόπαστα) στην πρόληψη της τερηδόνας Ποια εί-ναι τα πλεονεκτήματα ή τα μειονεκτήματα μιας τέτοιας στρατηγικής για την πρόληψη της τερηδόνας Πώς μπο-ρείτε να ελέγξετε εργαστηριακά την αποτελεσματικότη-τα αυτής της στρατηγικής

5 Η λήψη αντιβιοτικών μπορεί να μειώσει σημαντικά τον αριθμό των μικροοργανισμών της γαστρεντερικής οδού Ποια συμπτώματα σε επίπεδο φυσιολογίας μπορεί να προκαλέσει στον ξενιστή η μείωση της φυσιολογικής χλωρίδας Οι μακροχρόνιες θεραπείες με αντιβιοτικά συ-χνά συνοδεύονται από λοιμώξεις ευκαιριακών παθογό-νων πολλά από τα οποία είναι τα ίδια με αυτά που προ-καλούν ευκαιριακές λοιμώξεις σε άτομα με AIDS (f Τμήμα 2614) Ποια παθογόνα μπορεί να είναι αυτά Γι-ατί είναι ευάλωτα στα συγκεκριμένα παθογόνα όσα άτο-μα έχουν ακολουθήσει αντιβιοτική θεραπεία

6 Περιγράψτε σε τι διαφέρουν τα παθογόνα από τα μη πα-θογόνα στελέχη της Escherichia coli Συμπεριλάβετε στην επιχειρηματολογία σας δομικές και οικολογικές συ-νιστώσες

7 Αναφέρετε τρεις τουλάχιστον ξενιστικούς παράγοντες οι οποίοι περιορίζουν ή ευνοούν τον αποικισμό και την ανάπτυξη μικροοργανισμών σε δεδομένη θέση Συμπερι-λάβετε κάθε έναν από αυτούς τους παράγοντες σε in vi-tro πειράματα για τον έλεγχο της ισχύος των υποθέσεών σας

8 Προσδιορίστε πιθανές εξελικτικές πιέσεις που προκα-λούν αύξηση της μολυσματικότητας και της παθογονικό-τητας του Streptococcus pneumoniae Προσδιορίστε πι-

Ερωτήσεις εφαρμογής

Page 8: Ο Streptococcus mutans 21 - WordPress.com...838 Kεφάλαιο 21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ μικροοργανισμοί στα όργανα,

842Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

τά μήκος των περιοδοντικών μεμβρανών ή κάτω ακριβώς από τις αύλακες των ούλων (περιοδοντικές θήκες) (Εικόνα 213) μπορεί να μολυνθούν από μεγάλη ποικιλία μικροορ-γανισμών και να προκληθεί φλεγμονή (ουλίτιδα) αλλά και σοβαρότερες ιστικές και οστεολυτικές ασθένειες του περιο-δοντίου Μερικά από τα γένη βακτηρίων που ευθύνονται για τις καταστάσεις αυτές είναι το ατρακτοειδές αναερόβιο Cap-nocytophaga και το αερόβιο Rothia

213 Έλεγχος εννοιών

Πάνω στις οδοντικές επιφάνειες είναι δυνατόν να αναπτυχθούν βα-κτήρια και να σχηματίσουν μια παχιά στιβάδα που ονομάζεται πλά-

κα Οι μικροοργανισμοί της οδοντικής πλάκας παράγουν ουσίες προσκόλλησης που ευνοούν τον περαιτέρω αποικισμό της Στην πλάκα οι μικροοργανισμοί παράγουν οξέα που τραυματίζουν την οδοντική επιφάνεια και προκαλούν την εμφάνιση τερηδόνας Τόσο στην εμφάνιση της τερηδόνας όσο και στις διάφορες ασθένειες του περιοδοντίου συμμετέχουν αρκετά είδη μικροοργανισμών

Με ποιον τρόπο εγκαθίστανται αναερόβιοι μικροοργανισμοί στο στόμα

Η τερηδόνα είναι λοίμωξη Στην απάντησή σας δώστε τουλά-χιστον μία αιτιολογία

214 Φυσιολογική χλωρίδα του

γαστρεντερικού σωλήνα

Η γενική ανατομία του γαστρεντερικού σωλήνα παρουσιά-ζεται στην Εικόνα 218 Ο γαστρεντερικός σωλήνας του αν-θρώπου ο τόπος όπου γίνεται η πέψη της τροφής αποτελεί-ται από τον στόμαχο το λεπτό έντερο και το παχύ έντερο Επειδή το pH των στομαχικών υγρών είναι πολύ χαμηλό πε-ρίπου 2 μπορούμε να θεωρήσουμε τον στόμαχο ως έναν χη-μικό φραγμό που εμποδίζει τα βακτήρια να εισέλθουν στον γαστρεντερικό σωλήνα Ο αριθμός των βακτηρίων στα πε-ριεχόμενα του στομάχου είναι γενικά πολύ χαμηλός επομέ-νως ο ανθρώπινος στόμαχος στερείται ουσιαστικά μικροβι-ακής χλωρίδας Υπάρχουν ωστόσο οργανισμοί όπως το He-licobacter pylori που μπορούν να αποικίσουν τα τοιχώμα-τα του στομάχου και να οδηγήσουν στην εμφάνιση έλκους (f Τμήμα 2610)

Ο εντερικός σωλήνας

Ο εντερικός σωλήνας αποτελείται από το λεπτό έντερο και το παχύ έντερο καθένα από τα οποία υποδιαιρείται περαιτέρω σε επιμέρους τμήματα

(α) (β)

C L

ai M

A L

istg

arte

n a

nd B

Ros

an

C L

ai M

A L

istg

arte

n a

nd B

Ros

an

Εικόνα 216 λεπτέςτομέςοδοντικήςπλάκαςόπωςφαίνονταιστοηλε-κτρονιακόμικροσκόπιοΣτηνκάτωπλευράκάθεφωτογραφίαςβρίσκεταιηβά-σητηςπλάκαςκαιστηνάνωτοτμήματηςπλάκαςπουείναιεκτεθειμένοστηστοματικήκοιλότητα(α)μικρήμεγέθυνσηοιοργανισμοίανήκουνκυρίωςσεδιάφοραείδηστρεπτοκόκκουΤακύτταρατουείδουςStreptococcus sobrinusέχουνιχνηθετηθείμεειδικέςμικροτεχνικέςαντισωμάτωνκαιεμφανίζονταιπιοσκουρόχρωμασεσχέσημεάλλακύτταρασχηματίζονταςδύοδιακριτέςαλυσίδες(βέλη)Τοσυνολικόπάχοςτηςπλάκαςστιςσυγκεκριμένεςτομέςείναι50μm(β)υψηλήμεγέθυνσηστηνοποίαφαίνεταιτοσκούροστρώματωνκυττάρωντουS sobrinus(βέλος)παρατηρήστετονεκτεταμένογλυκο-κάλυκαπουπεριβάλλειτακύτταρατουS sobrinus(βλΤμήμα216)

I L

She

chm

eist

er a

nd J

Boz

zola

Κύτταρα

Εικόνα 217 ΤερηδονογόναβακτήριαS sobrinusόπωςφαίνονταισεηλεκτρονιακόμικροσκόπιοσάρωσηςηιδιαίτερακολλώδηςδεξτράνηδιατη-ρείσυνδεδεμένατακύτταραταοποίασχηματίζουννημάτιακάθεκύτταροέχειδιάμετρο1μmπερίπου

Το λεπτό έντερο αποτελείται από δύο τμήματα το δωδε-καδάκτυλο και τον ειλεό που ενώνονται μεταξύ τους με τη νήστιδα Το δωδεκαδάκτυλο είναι το πρώτο τμήμα του εντέ-ρου μετά τον στόμαχο και το περιεχόμενό του είναι σχετι-κά όξινο με αποτέλεσμα να μοιάζει με τον στόμαχο σε ότι αφορά την απουσία μικροβιακής χλωρίδας Οδεύοντας από το δωδεκαδάκτυλο στον ειλεό το pH γίνεται σταδιακά λιγό-τερο όξινο και ο αριθμός των μικροβίων αυξάνεται Στον κα-τώτερο ειλεό βακτήρια απαντούν στον αυλό της εντερικής κοιλότητας αναμειγμένα με το πεπτικό υλικό και φθάνουν τα 105-107 κύτταρα ανά γραμμάριο υλικού

Ο ειλεός εκκενώνεται στο τυφλό την πρώτη μοίρα του παχέος εντέρου ενώ το υπόλοιπο τμήμα του παχέος εντέ-ρου συνιστά το κόλον Στο κόλον τα βακτήρια φθάνουν σε τεράστιους αριθμούς καθιστώντας το ουσιαστικά ένα εξειδικευμένο όργανο ζύμωσης Πολλά βακτήρια ζουν μέ-σα στον αυλό χρησιμοποιώντας μάλλον ως θρεπτικές ου-σίες κάποια από τα προϊόντα της πέψης των τροφών (Πίνα-κας 211) Μεταξύ αυτών υπάρχουν και προαιρετικώς αερό-βιοι οργανισμοί όπως η Escherichia coli αλλά σε μικρότε-ρους αριθμούς απrsquo ότι άλλα βακτήρια Γενικά ο συνολικός αριθμός των προαιρετικά αερόβιων μικροοργανισμών είναι μικρότερος του 107 ανά γραμμάριο εντερικού περιεχομένου Η δραστηριότητα των προαιρετικά αερόβιων καταναλώνει

τις όποιες διαθέσιμες ποσότητες οξυγόνου καθιστώντας το περιβάλλον του παχέος εντέρου αυστηρά αναερόβιο άρα και ευνοϊκό για την απρόσκοπτη ανάπτυξη μόνο υποχρεω-τικά αναερόβιων οργανισμών Πολλά από αυτά τα αναερό-βια είναι αρνητικά κατά Gram ραβδόμορφα βακτήρια επι-μήκη μικρού πάχους και με λεπτά άκρα (γιrsquo αυτό και ονο-μάζονται ατρακτοειδή) τα οποία προσκολλώνται με το ένα τους άκρο στις μικροσκοπικές αύλακες του εντερικού τοιχώ-ματος (Εικόνα 219) Στα υποχρεωτικώς αναερόβια ανήκουν επίσης διάφορα είδη Clostridium και Bacteroides Ο συνο-λικός αριθμός των υποχρεωτικά αναερόβιων είναι τεράστι-ος Δεν είναι σπάνια μεγέθη που φθάνουν τα 1010-1011 κύτ-ταρα ανά γραμμάριο εντερικού περιεχομένου ενώ τα διάφο-ρα είδη του γένους Bacteroides αποτελούν την πλειονότητα των υποχρεωτικά αναερόβιων του εντέρου Επιπλέον σχε-δόν πάντοτε εμφανίζεται σε σημαντικούς αριθμούς και το Enterococcus faecalis

Η σύσταση της εντερικής χλωρίδας στον άνθρωπο μπο-ρεί να εμφανίζει σημαντική ποιοτική διαφοροποίηση ανάλο-γα με το πρότυπο διατροφής Όσοι καταναλώνουν μεγάλες ποσότητες κρέατος εμφανίζουν σε σύγκριση με τους χορτο-φάγους υψηλότερες συγκεντρώσεις ειδών του γένους Bac-teroides και χαμηλότερες συγκεντρώσεις οξυγαλακτικών βακτηρίων ή κολοβακτηρίων Μια σύνοψη των μικροοργα-

Κύριες φυσιολογικές λειτουργίες

Έκκριση οξέος (HCI)Πέψη microακροmicroορίωνpH 2

Συνέχιση της πέψηςΑπορρόφηση microονοσακχαριτώναmicroινοξέων λιπαρών οξέων νερούpH 4ndash5

Απορρόφηση χολικών οξέωνβιταmicroίνης B12pH 7

Λεπτόέντερο

Παχύέντερο

Όργανο

Στόmicroαχος

∆ωδεκαδάκτυλο

Νήστιδα

Ειλεός

Κόλον

Οισοφάγος

Κυριότερα βακτήρια

ΕντερόκοκκοιΓαλακτοβάκιλλοι

ΕντεροβακτήριαEnterococcus faecalisBacteroidesBifidobacteriumEubacteriumPeptococcusPeptostreptococcusRuminococcusClostridiaLactobacilli

Πρωκτός

StreptococcusStaphylococcus

Εικόνα 218 ογαστρεντερικόςσωλήναςτουανθρώπουμετιςδιάφορεςλειτουργίεςτουκαιτηνκατανομήτωνμηπαθογόνωνμικροοργανισμώνπουσυ-νήθωςαπαντούνσεφυσιολογικά(υγιή)άτομα

214 ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΚΗ χΛΩΡΙΔΑ ΤΟΥ ΓΑΣΤΡΕΝΤΕΡΙΚΟΥ ΣΩΛΗΝΑ 843

844Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

νισμών που διαβιούν στον γαστρεντερικό σωλήνα υπάρχει στην Εικόνα 218

Η εντερική χλωρίδα ασκεί σημαντική επίδραση στις λει-τουργίες του ξενιστή καθώς διεκπεραιώνει μεγάλη ποικιλία μεταβολικών αντιδράσεων (Πίνακας 212) Σε αυτές ανήκει και η παραγωγή των βιταμινών Β12 και Κ Οι συγκεκριμένες ζωτικής σημασίας βιταμίνες δεν παράγονται από τον ίδιο τον ανθρώπινο οργανισμό αλλά απορροφώνται μέσω του εντέ-ρου όπου παράγονται από την τοπική μικροβιακή χλωρίδα Επίσης διάφορα στεροειδή που παράγονται από το ήπαρ και εκκρίνονται (υπό τη μορφή χολικών αλάτων) μέσω της χολη-δόχου κύστης στο λεπτό έντερο υφίστανται μεταβολές από τη μικροβιακή χλωρίδα του εντέρου Οι τροποποιημένες αυ-τές στεροειδείς ενώσεις απορροφώνται κατόπιν από το έντε-ρο Άλλα προϊόντα της δράσης των ζυμωτικών και των μεθα-νιογόνων μικροοργανισμών είναι τα εντερικά αέρια και διά-φορες οσμηρές ουσίες που παρατίθενται στον Πίνακα 212 Ο ακριβής τύπος και η ποσότητα όλων αυτών των προϊόντων του μεταβολισμού επηρεάζονται από τη σύσταση της εντερι-κής χλωρίδας και τη διατροφή

Κατά τη διέλευση της τροφής από τον γαστρεντερικό σωλήνα το εντερικό επιθήλιο απορροφά συνεχώς το νερό που υπάρχει στα πεπτόμενα υλικά με αποτέλεσμα αυτά να συμπυκνώνονται όλο και περισσότερο για να μετατραπούν τέλος σε κόπρανα Το ένα τρίτο περίπου του βάρους της ύλης των κοπράνων αποτελείται από βακτήρια Οι οργανισμοί που ζουν στον αυλό του παχέος εντέρου μετατοπίζονται δι-αρκώς από τη ροή της ύλης μέσα στο έντερο επομένως όσα βακτήρια χάνονται θα πρέπει να αντικατασταθούν από νέα

Έτσι το παχύ έντερο μοιάζει με έναν χημειοστάτη (f Τμήμα 67) Στον άνθρωπο ο χρόνος που απαιτείται για την πλήρη διέλευση της ύλης από τον γαστρεντερικό σωλήνα εί-ναι περίπου 24 ώρες ενώ ο ρυθμός ανάπτυξης βακτηρίων στον αυλό είναι μία με δύο διαιρέσεις την ημέρα

Η λήψη αντιβιοτικών από το στόμα αναστέλλει την ανάπτυξη όχι μόνο των παθογόνων μικροοργανισμών αλλά και της φυσιολογικής χλωρίδας Έτσι η συνεχής ροή των περιεχομένων του εντέρου οδηγεί προοδευτικά σε απώλεια των βακτηρίων που ήδη υπήρχαν και σε ουσιαστική απο-στείρωση του εντερικού σωλήνα Η απουσία της φυσιολογι-κής χλωρίδας μπορεί να επιτρέψει την εγκατάσταση ευκαι-ριακών μικροοργανισμών όπως είναι διάφορα είδη των γε-νών Staphylococcus και Proteus ανθεκτικά στο συγκεκριμέ-νο αντιβιοτικό καθώς και ο ζυμομύκητας Candida albicans Ενίοτε η εγκατάσταση αυτών των ευκαιριακών παθογόνων οδηγεί σε επιβλαβείς μεταβολές της πεπτικής λειτουργίας ή ακόμη και σε νόσο Κατά κανόνα όμως η διακοπή της αντιβιοτικής θεραπείας αποκαθιστά τη φυσιολογική χλωρί-δα αν και απαιτείται η παρέλευση υπολογίσιμου χρονικού διαστήματος

Εντερικά αέρια

Τα αέρια που παράγονται στο εσωτερικό του εντέρου προ-κύπτουν από τη δράση ζυμωτικών και μεθανιογόνων μικρο-οργανισμών Ορισμένες τροφές μπορούν να μεταβολιστούν από ζυμωτικά εντεροβακτήρια οδηγώντας στην παραγωγή υδρογόνου (Η2) και διοξειδίου του άνθρακα (CO2) Επίσης πάνω από το ένα τρίτο των υγιών ενηλίκων διαθέτουν στο έντερό τους μεθανιογόνα (f Τμήμα 134) τα οποία μετα-τρέπουν το Η2 και το CO2 (που παράγουν οι διάφοροι εντερι-κοί μικροοργανισμοί) σε μεθάνιο (CH4) Ένας φυσιολογικός ενήλικας εκπέμπει ημερησίως αρκετές εκατοντάδες ml αερί-ων από το έντερο αν και τα μισά περίπου από αυτά οφείλο-νται στο Ν2 του ατμοσφαιρικού αέρα που καταπίνει

214 Έλεγχος εννοιών

Το περιβάλλον στο εσωτερικό του στομάχου είναι πολύ όξινο και

(α) (β)

Dw

ayne

Sav

age

and

R V

H B

lum

ersh

ine

Dw

ayne

Sav

age

and

R V

H B

lum

ersh

ine

Εικόνα 219 μικροβιακέςκοινότητεςστοναυλότουειλεούενόςπο-ντικούόπωςφαίνονταιστοηλεκτρονιακόμικροσκόπιοσάρωσης(α)Γενικήάποψησεχαμηλήμεγέθυνσηπαρατηρήστεταεπιμήκηατρακτοειδήβακτή-ριαστηνεπιφάνειατουεντέρου(β)μεγαλύτερημεγέθυνσηδιακρίνονταινημάτιαπροσκολλημένασεμεμονωμένηεγκόλπωσητηςεντερικήςεπιφάνει-αςπροσέξτεότιηπροσκόλλησηγίνεταιμετημίαμόνοάκρητουνηματίουκάθεκύτταροέχειμήκος10-15μm

ΠΙΝΑΚΑΣ 212 βιοχημικήήμεταβολικήσυνεισφορά τωνμικροοργανισμώντου γαστρεντερικούσωλήνα

Σύνθεσηβιταμινών προϊόνταθειαμίνηριβοφλαβίνηπυριδοξίνη β12κπαραγωγήαερίων προϊόνταCO2CH4H2παραγωγήοσμής προϊόνταH2SNH3αμίνεςινδόλησκατόλη βουτυρικόοξύπαραγωγήοργανικών προϊόνταοξικόοξύπροπιονικόοξύβουτυρικό οξέων οξύαντιδράσειςγλυκοζιτάσης Ένζυμαβ-γλυκουρονιδάσηβ-γαλακτοζιτάση β-γλυκοζιτάσηα-γλυκοζιτάσηα-γαλακτοζιτάσημεταβολισμόςστεροειδών διαδικασίαεστεροποίησηαφυδροξυλίωση (χολικάοξέα) οξείδωσηαναγωγήαντιστροφή

συνιστά φραγμό για την ανάπτυξη των περισσότερων βακτηρίων Το περιβάλλον στον εντερικό σωλήνα είναι ελαφρώς όξινο έως ου-δέτερο και επιτρέπει την ανάπτυξη διαφοροποιημένου πληθυσμού μικροοργανισμών σε μεγάλη ποικιλία διατροφικών και περιβαλ-λοντικών συνθηκών

Γιατί ενδέχεται το λεπτό έντερο να ευνοεί περισσότερο από το παχύ την ανάπτυξη προαιρετικά αναερόβιων μικροοργανι-σμών

Υποδείξτε ορισμένες ζωτικές ενώσεις τις οποίες παράγουν οι εντερικοί μικροοργανισμοί Τι θα συνέβαινε αν η χρήση αντι-βιοτικών κατέστρεφε εντελώς αυτούς τους μικροοργανισμούς από το σώμα

215 Φυσιολογική χλωρίδα άλλων περιοχών

του σώματος

Κάθε βλεννογόνος υμένας του σώματος στηρίζει την ανά-πτυξη εξειδικευμένων ομάδων μικροοργανισμών Οι μι-κροοργανισμοί αυτοί όχι μόνο αποτελούν φυσιολογικό τμή-μα του τοπικού περιβάλλοντος αλλά είναι και απαραίτη-τοι για την ομαλή λειτουργία του συγκεκριμένου ιστού Σε πολλές περιπτώσεις δυνητικά παθογόνοι μικροοργανισμοί αδυνατούν να αποικίσουν τους βλεννογόνους υμένες ακρι-βώς επειδή διαβιώνει εκεί ο φυσιολογικός μόνιμος πληθυ-σμός μικροοργανισμών Εδώ θα εξετάσουμε δύο παραδείγ-ματα τέτοιων βλεννογόνων μαζί με τους μόνιμους μικροορ-γανισμούς τους

Αναπνευστική οδός

Η ανατομία της αναπνευστικής οδού παρουσιάζεται στην Ει-κόνα 2110 (f Τμήμα 262) Στην ανώτερη αναπνευστι-κή οδό (ρινοφάρυγγας στοματική κοιλότητα και λάρυγγας) οι μικροοργανισμοί ζουν κυρίως στις περιοχές που υγραί-νονται από τις εκκρίσεις των βλεννογόνων Τα βακτήρια ει-σέρχονται στο ανώτερο τμήμα της αναπνευστικής οδού μέ-σω του εισπνεόμενου αέρα αλλά τα περισσότερα από αυτά παγιδεύονται στις ρινικές διόδους και απομακρύνονται με τις ρινικές εκκρίσεις Οι οργανισμοί που ανιχνεύονται μόνιμα σε αυτό το τμήμα της αναπνευστικής οδού είναι σταφυλό-κοκκοι στρεπτόκοκκοι διφθεροειδείς βάκιλλοι και αρνητι-κοί κατά Gram κόκκοι Δυνητικώς επιβλαβή βακτήρια όπως το Staphylococcus aureus και το Streptococcus pneumoniae απαντούν συχνά στη φυσιολογική χλωρίδα του ρινοφάρυγ-γα των υγιών ενηλίκων (Πίνακας 211) Αυτά τα άτομα εί-ναι φορείς των παθογόνων χωρίς ωστόσο να νοσούν ίσως επειδή οι άλλοι μόνιμοι μικροοργανισμοί τα ανταγωνίζονται επιτυχώς ως προς τις θρεπτικές ουσίες άρα περιορίζουν την ανάπτυξή τους Ιδιαιτέρως ενεργό στις επιφάνειες των βλεν-νογόνων είναι και το τοπικό ανοσοποιητικό σύστημα του ορ-γανισμού (f Τμήμα 228) που επίσης μπορεί να αναστεί-λει την ανάπτυξη των παθογόνων

Στην κατώτερη αναπνευστική οδό (τραχεία βρόγχοι και πνεύμονες) ουσιαστικά δεν υπάρχουν μικρόβια παρά τον μεγάλο αριθμό μικροοργανισμών που μπορούν θεωρη-τικά να φθάσουν εκεί με την αναπνοή Όσα σωματίδια σκό-νης είναι σχετικά ευμεγέθη απομακρύνονται ήδη στο ανώ-τερο τμήμα της αναπνευστικής οδού Καθώς ο αέρας περ-νά στο κατώτερο τμήμα της η ταχύτητα ροής μειώνεται ση-μαντικά με αποτέλεσμα οι διάφοροι μικροοργανισμοί και τα μικρότερα σωματίδια να επικάθονται στα τοιχώματα Σε όλο το μήκος της αναπνευστικής οδού τα τοιχώματα καλύ-πτονται από τριχωτό επιθήλιο στο οποίο τα τριχίδια κατευ-θύνονται προς τα πάνω ωθώντας τα παγιδευμένα βακτήρια και τα σωματίδια ύλης προς τα ανώτερα τμήματα της ανα-πνευστικής οδού απrsquo όπου αποβάλλονται κυρίως με το σά-λιο και τις ρινικές εκκρίσεις Μόνο τα σωματίδια με διάμε-τρο μικρότερη των 10 μm μπορούν να φτάσουν μέχρι τους πνεύμονες

Ουρογεννητική οδός

Τα κυριότερα ανατομικά χαρακτηριστικά της ανδρικής και γυναικείας ουρογεννητικής οδού παρουσιάζονται στην Ει-κόνα 2111α Η ουροδόχος κύστη τόσο στον άνδρα όσο και στη γυναίκα είναι συνήθως αποστειρωμένη αλλά τα επιθη-λιακά κύτταρα που καλύπτουν εσωτερικά την ουρήθρα αποι-κίζονται από προαιρετικά αερόβιους μικροοργανισμούς (αρ-νητικά κατά Gram ραβδία και κόκκουςOslash βλ Πίνακα 211) Αυτοί οι οργανισμοί στους οποίους συμπεριλαμβάνονται οι Escherichia coli Proteus mirabilis και άλλοι μπορούν σε συγκεκριμένες συνθήκες να μετατραπούν σε περιστασιακά παθογόνα Υπό φυσιολογικές συνθήκες οι εν λόγω οργανι-σμοί υπάρχουν στο σώμα ή στο τοπικό περιβάλλον αλλά δεν

215 ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΚΗ χΛΩΡΙΔΑ ΑΛΛΩΝ ΠΕΡΙΟχΩΝ ΤΟΥ ΣΩΜΑΤΟΣ 845

Ρινοφάρυγγας

Στοmicroατική κοιλότητα

Λάρυγγας

Τραχεία

Πνεύmicroονες

Ανώτερηαναπνευστική

οδός

Κατώτερηαναπνευστική

οδός

Εικόνα 2110 ηαναπνευστικήοδόςΣτοανώτεροτμήματηςαναπνευστι-κήςοδούεγκαθίστανταιμεγάληποικιλίακαιαυξημένοιπληθυσμοίμικροοργα-νισμώναντίθεταστοκατώτεροτμήματηςαναπνευστικήςοδούζουνσχετικάλίγαμικρόβιαεκτόςανβρίσκεταισεεξέλιξηκάποιαενεργόςλοίμωξη(fεικόνα262)

846Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

είναι παθογόνοι Ωστόσο οι διάφορες μεταβολές που επέρ-χονται στο σώμα πχ αλλαγές στο τοπικό pH επιτρέπουν στους οργανισμούς να πολλαπλασιαστούν και να γίνουν πα-θογόνοι προκαλώντας συχνά μόλυνση της ουρήθρας ιδιαί-τερα στις γυναίκες

Ο κόλπος της ενήλικης γυναίκας είναι εν γένει ελαφρά όξινος και περιέχει σημαντικές ποσότητες γλυκογόνου Το Lactobacillus acidophilus ένας από τους μόνιμους οργα-νισμούς του κόλπου παράγει γαλακτικό οξύ από τη ζύμω-ση του γλυκογόνου με αποτέλεσμα την πτώση του pH του κόλπου (Εικόνα 2111) (f Τμήμα 1219) Μπορεί όμως να υπάρχουν και άλλοι οργανισμοί πχ ζυμομύκητες (είδη των γενών Torulopsis και Candida) στρεπτόκοκκοι και E coli Πριν την εφηβεία ο γυναικείος κόλπος είναι αλκαλι-κός και δεν παράγει γλυκογόνο οπότε απουσιάζει το L ac-idophilus και η χλωρίδα αποτελείται κυρίως από σταφυλό-κοκκους στρεπτόκοκκους διφθεροειδή και E coli Μετά την εμμηνόπαυση το γλυκογόνο εξαφανίζεται το pH ανε-βαίνει και η χλωρίδα προσεγγίζει και πάλι την προεφηβική της σύσταση

215 Έλεγχος εννοιών

Η φυσιολογική παρουσία ενός πληθυσμού μη παθογόνων μικρο-οργανισμών στην αναπνευστική και στην ουρογεννητική οδό εί-ναι ζωτική για τη φυσιολογική λειτουργία των οργάνων και συχνά αποτρέπει την εγκατάσταση παθογόνων

Στη φυσιολογική χλωρίδα του ανώτερου αναπνευστικού συχνά απαντούν δυνητικά παθογόνοι μικροοργανισμοί Γιατί δεν προ-καλούν νόσο σε ορισμένες περιπτώσεις

Πώς εξηγείται η παρουσία του Lactobacillus στην ουρογεννη-τική οδό των φυσιολογικών ενήλικων γυναικών

ΙΙ ΕΠΙΒΛΑΒΕΙΣ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ ΚΑΙ ΑΝΘΡΩΠΟΥ

Σε πολλές περιπτώσεις οι αλληλεπιδράσεις των μικροβίων με τον ξενιστή είναι επιβλαβείς για τον ξενιστή και προκα-

Κύστη

(α)

(β)

Ηβικόοστούν

Ωοθήκη

Μήτρα

Κόλπος

Ορθό

Τράχηλος

Ηβικόοστούν

Πέος Όρχεις

Ουρήθρα

Ουρήθρα

Κύστη

Ορθό

Προστάτης

John

Dur

ham

Εικόνα 2111 (α)Τοουρογεννητικόσύστημαστονάνδρακαιστηγυναί-καΣτιςπεριοχέςμεεντονότεροχρώμααναπτύσσονταισυχνάμικροοργανι-σμοίαςσημειωθείότισταυγιήάτομαοιανώτερεςπεριοχέςτηςουρογεννη-τικήςοδούτόσοστουςάντρεςόσοκαιστιςγυναίκεςδενπεριέχουνμικροορ-γανισμούς(β)ΧρώσηκατάGramτουLactobacillus acidophilusτουοργανι-σμούπουκυριαρχείστονγυναικείοκόλποαπότηνέναρξητηςεμμηνόρροιαςκαιμέχριτοτέλοςτηςεμμηνόπαυσηςκάθεμεμονωμένοραβδίοέχειμήκος3-4μmπριντηνέναρξητηςεμμηνόρροιαςκαιμετάτοπέραςτηςεμμηνό-παυσηςηγυναικείαουρογεννητικήοδόςείναιλιγότεροόξινηκαιαποικίζε-ταιαπόέναπολύπιοετερογενέςσύνολομικροοργανισμώνπουαναπτύσσο-νταισεσυνθήκεςουδέτερουήελαφράαλκαλικούpH

λούν νόσο Στην ενότητα αυτή θα εξετάσουμε τους γενικούς μηχανισμούς τους οποίους χρησιμοποιούν οι μικροοργανι-σμοί για να προκαλέσουν βλάβες στον ξενιστή Η διαδικασία της παθογένεσης δηλαδή της πρόκλησης νόσου από τους μι-κροοργανισμούς ξεκινά με την προσκόλληση των μικροορ-γανισμών στα κύτταρα του ξενιστή και συνεχίζεται με τον αποικισμό και πολλαπλασιασμό τους που προκαλούν βλά-βες στον ξενιστή Η σχετική ικανότητα παθογένεσης δηλ η μολυσματικότητα των νοσογόνων μικροοργανισμών είναι αποτέλεσμα μεταβολών που επέρχονται στον ξενιστή με διά-φορους μηχανισμούς (Εικόνα 2112) Πρώτα θα εξετάσουμε τους παράγοντες που ευθύνονται για τη διείσδυση ενός πα-θογόνου σε κάποιον ξενιστή

216 Είσοδος των παθογόνων στον ξενιστή

Συνήθως ένα παθογόνο πρέπει πρώτα να αποκτήσει πρό-σβαση στους ιστούς του ξενιστή και να πολλαπλασιαστεί

πριν μπορέσει να προκαλέσει βλάβη Στις περισσότερες πε-ριπτώσεις αυτό σημαίνει διείσδυση του παθογόνου μέσω του δέρματος των βλεννογόνων μεμβρανών ή του εντερικού επι-θηλίου δηλ μέσω επιφανειών που συνήθως λειτουργούν ως φραγμοί για τα μικρόβια

Εξειδικευμένη προσκόλληση

Οι περισσότερες μικροβιακές μολύνσεις έχουν ως αφετη-ρία ασυνέχειες ή πληγές του δέρματος ή του βλεννογόνου της αναπνευστικής πεπτικής ή ουρογεννητικής οδού Τα βα-κτήρια ή οι ιοί που έχουν την ικανότητα να προκαλούν λοί-μωξη συχνά προσκολλώνται εξειδικευμένα στα επιθηλιακά κύτταρα (Εικόνα 2113) μέσω πρωτεϊνικών αλληλεπιδράσε-ων ανάμεσα στην επιφάνεια του παθογόνου και στην επιφά-νεια του ξενιστικού κυττάρου Ένας λοιμογόνος μικροοργα-νισμός δεν προσκολλάται εξίσου καλά σε όλα τα επιθηλιακά κύτταρα αλλά επιλεκτικά μόνο σε εκείνες τις περιοχές του σώματος μέσω των οποίων συνήθως κατορθώνει να εισβά-λει στον ξενιστικό οργανισμό Επί παραδείγματι η Neisseria gonorrhoeae ο αιτιολογικός παράγοντας της σεξουαλικά με-ταδιδόμενης γονόρροιας (f Τμήμα 2612) προσκολλάται πολύ πιο ισχυρά στο ουρογεννητικό επιθήλιο παρά σε οιον-δήποτε άλλο ιστό Η προσκόλληση αυτή γίνεται μέσω μιας ειδικής επιφανειακής μικροβιακής πρωτεΐνης που ονομάζε-ται Opa Τα κύτταρα του ξενιστή δεσμεύουν εξειδικευμένα την Opa με μια πρωτεΐνη τη CD66 που απαντά μόνο στην επιφάνεια των επιθηλιακών κυττάρων του ανθρώπου Έτσι η

ΕΚΘΕΣΗστα

παθογόνα

Περαιτέρωέκθεση

στην εκάστοτετοπική θέση

ΠΡΟΣΚΟΛΛΗΣΗστο

δέρmicroα ή τον βλεννογόνο

ΕΙΣΒΟΛΗmicroέσω τουεπιθηλίου

ΑΠΟΙΚΙΣΜΟΣκαι

ΠΟΛΛΑΠΛΑΣΙΑΣΜΟΣΠαραγωγή παραγόντων

microολυσmicroατικότητας

ΙΣΤΙΚΗΒΛΑΒΗΝΟΣΟΣ

Περαιτέρωέκθεση

ΙΚΑΝΟΤΗΤΑΕΙΣΒΟΛΗΣπεραιτέρω

πολλαπλασιασmicroόςτόσο στην αρχική

θέση όσο καισε άλλες

ΤΟΞΙΚΟΤΗΤΑοι επιδράσειςτων τοξινώνείναι τοπιικές

ή διασυστηmicroατικές

Εικόνα 2112 μικροοργανισμοίκαιπαθογένεσηηπαρουσίαακόμηκαιοπολλαπλασιασμόςτωνμικροοργανισμώνστονξενιστήδενοδηγείπάντοτεστηνεμφάνισηνόσου

216 ΕΙΣΟΔΟΣ ΤΩΝ ΠΑΘΟΓΟΝΩΝ ΣΤΟΝ ξΕΝΙΣΤΗ 847

(α) (β)

E T

Nel

son

J D

Cle

men

ts a

nd R

A F

inke

lste

in

J W

Cos

tert

on

Εικόνα 2113 προσκόλλησηπαθογόνωνσεζωικούςιστούς(α)λεπτήτομήενόςκυττάρουVibrio choleraeπουπροσκολλάταιστηνψηκτροειδήπα-ρυφήτωνεντερικώνλαχνώνενόςλαγούόπωςφαίνεταιστοηλεκτρονιακόμικροσκόπιοδιέλευσηςπαρατηρήστετηναπουσίαγλυκοκάλυκα(β)εντε-ροπαθογόνοστέλεχοςEscherichia coliαπόμιαθανατηφόρομόλυνσησενε-ογέννητομοσχάριΤαβακτηριακάκύτταραπροσκολλώνταιστηνψυκτροειδήπαρυφήτωνλαχνώντουεντερικούεπιθηλίουμέσωτουεκτεταμένουγλυκο-κάλυκαΤαραβδίαέχουνδιάμετρο05μmπερίπου

848Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

N gonorrhoeae αλληλεπιδρά εξειδικευμένα με τα κύτταρα-στόχους μέσω μιας δικής του επιφανειακής πρωτεΐνης που δρα ως υπόστρωμα και ενός υποδοχέα στη μεμβράνη του επιθηλιακού κυττάρου Αυτή η αρχή ισχύει γενικότερα και σε ότι αφορά την εξειδίκευση του ξενιστή Σε πολλές περιπτώ-σεις κύτταρα μιας βακτηριακής σειράς που είναι γνωστό ότι προσβάλλουν τον άνθρωπο προσκολλώνται πολύ πιο ισχυ-ρά στα ενδεδειγμένα κύτταρα του ανθρώπου παρά στα αντί-στοιχα κύτταρα ενός άλλου ζώου (πχ του αρουραίου) Ισχύ-ει όμως και το αντίστροφο Μια σειρά βακτηρίων που αποι-κίζει εξειδικευμένα τον αρουραίο προσκολλάται ισχυρότερα σε κύτταρα αρουραίου παρά σε κύτταρα ανθρώπου

Ορισμένα από τα μόρια που χρησιμοποιούν τα βακτή-ρια για την προσκόλλησή τους δεν συνδέονται ομοιοπολικά με τη βακτηριακή μεμβράνη Πρόκειται συνήθως για πολυ-σακχαρίτες τους οποίους συνθέτουν και εκκρίνουν τα βακτή-ρια (f Τμήμα 413) Ως κάψα ορίζεται η πυκνή και σαφώς καθορισμένη στιβάδα πολυμερών που περιβάλλει στενά ένα βακτηριακό κύτταρο (f Εικόνα 263) Ως γλυκοκάλυκας ορίζεται το χαλαρό δίκτυο ινωδών πολυμερών που εκτείνο-νται προς το εξωτερικό του κυττάρου (Εικόνα 2113β)Oslash τέ-λος βλεννοστιβάδα ονομάζεται η διάχυτη μάζα ινωδών πο-λυμερών που φαινομενικά δεν συνδέεται με κανένα μεμο-νωμένο κύτταρο (βλ Εικόνα 214β) αλλά περιβάλλει πολλά βακτηριακά κύτταρα Όλες αυτές οι δομές είναι σημαντικές όχι μόνο για την προσκόλληση των βακτηρίων σε ιστούς ξε-νιστών αλλά και για την προσκόλληση βακτηρίων μεταξύ τους Επιπλέον αυτά τα στρώματα προστατεύουν τα βακτή-ρια από τους αμυντικούς μηχανισμούς του ξενιστή πχ απο-τρέπουν τη φαγοκυττάρωση από μακροφάγα ή άλλα κύττα-ρα (f Τμήμα 222)

Άλλες πρωτεϊνικές δομές που βρίσκονται στην επιφά-νεια των βακτηριακών κυττάρων (Εικόνα 2114) και ενίοτε συμμετέχουν στη διαδικασία προσκόλλησης είναι οι κροσ-σοί (ή ινίδια) και τα τριχίδια (f Τμήμα 413) Επί παρα-

δείγματι τα τριχίδια της Neisseria gonorrhoeae παίζουν κα-θοριστικό ρόλο στην προσκόλληση του οργανισμού στο ου-ρογεννητικό επιθήλιο ενώ οι ουρολοιμώξεις που προκαλού-νται από την Escherichia coli οφείλονται πολύ πιο συχνά σε κροσσοφόρα στελέχη (Εικόνα 2114) παρά σε στελέχη χω-ρίς κροσσούς Στους καλύτερα μελετημένους κροσσούς συ-γκαταλέγονται οι επονομαζόμενοι κροσσοί τύπου Ι των εντε-ροβακτηρίων (Escherichia Klebsiella Salmonella Shigel-la) οι οποίοι κατανέμονται ομοιογενώς πάνω στην κυτταρι-κή επιφάνεια Κατά κανόνα τα τριχίδια είναι μικρότερα σε αριθμό αλλά έχουν μεγαλύτερο μήκος από τους κροσσούς Η λειτουργία των τριχιδίων και των κροσσών έγκειται στο ότι δεσμεύουν τις επιφανειακές γλυκοπρωτεΐνες του ξενιστι-κού κυττάρου βήμα που σηματοδοτεί την έναρξη της διαδι-κασίας προσκόλλησης

Στοιχεία για τις εξειδικευμένες αλληλεπιδράσεις ανάμε-σα στον βλεννογόνο του επιθηλίου και στα παθογόνα προκύ-πτουν από μελέτες στελεχών της Escherichia coli που προ-καλούν διάρροια Τα περισσότερα στελέχη της E coli δεν εί-ναι παθογόνα και αποτελούν τμήμα της φυσιολογικής χλωρί-δας ειδικά στο τυφλό και το κόλον Στο σώμα συνυπάρχουν συνήθως ποικίλα μη παθογόνα στελέχη της E coliOslash μεγάλοι αριθμοί από αυτά διέρχονται καθημερινά μέσω του εντέρου και απομακρύνονται με τα κόπρανα Τα εντεροπαθογόνα στελέχη της E coli όμως διαθέτουν ινώδεις πρωτεΐνες που ονομάζονται CFA (Colonization Factor Antigens δηλ αντι-γονικοί παράγοντες αποικισμού) με τη βοήθεια των οποίων προσκολλώνται εξειδικευμένα στα επιθηλιακά κύτταρα του λεπτού εντέρου Εκεί τα παθογόνα αυτά στελέχη δημιουρ-γούν αποικίες και παράγουν εντεροτοξίνες (βλ Τμήμα 219) που προκαλούν διάρροια ή και άλλες ασθένειες (f Τμήμα 297) Αντίθετα τα μη παθογόνα στελέχη της E coli σπανί-ως διαθέτουν τις πρωτεΐνες CFA Ορισμένοι σημαντικοί πα-ράγοντες βακτηριακής προσκόλλησης παρατίθενται στον Πίνακα 213

Εισβολή

Ορισμένοι μικροοργανισμοί οφείλουν την παθογονικότητά τους αποκλειστικά και μόνο στις τοξίνες που παράγουν Αυ-τοί οι οργανισμοί δεν είναι απαραίτητο να διεισδύουν στους ιστούς του ξενιστή και θα τους εξετάσουμε χωριστά (βλ Τμήματα 218 και 219) Τα περισσότερα παθογόνα όμως πρέπει να εισβάλλουν στο επιθήλιο προκειμένου να ξεκινή-σει η παθογονική δράση τους διαδικασία που ονομάζεται εισβολή Τα σημεία εισόδου είναι κατά κανόνα μικρές ασυ-νέχειες ή πληγές στο δέρμα ή στους βλεννογόνους υμένες και αποτελούν τον συνήθη τόπο αρχικής εγκατάστασης και πολλαπλασιασμού των παθογόνων Πολλαπλασιασμός μπο-ρεί να λάβει χώρα και πάνω σε ακέραιη βλεννογόνο μεμ-βράνη ιδιαίτερα αν μεταβληθεί ή καταστραφεί η φυσιολο-γική χλωρίδα πχ κατά τη διάρκεια αντιβιοτικής θεραπείας Σε τέτοιες περιπτώσεις τα παθογόνα αποικίζουν ευκολότε-ρα τον ιστό κάτι που διευκολύνει περαιτέρω τη διαδικασία εισβολής Σε ορισμένες περιπτώσεις η αρχική εγκατάσταση

Jam

es A

Rob

erts

Εικόνα 2114 βακτήριοEscherichia coliμεκροσσούςτύπουPόπωςφαί-νεταιστοηλεκτρονιακόμικροσκόπιομετηντεχνικήτηςσκιαστικήςεπικάλυ-ψηςοικροσσοίτύπουPμοιάζουνμετουςκροσσούςτουτύπουΙαλλάεί-ναιλίγομακρύτεροιΤοκύτταροτηςφωτογραφίαςέχειδιάμετρο05μmπε-ρίπου

και ανάπτυξη των παθογόνων μπορεί να γίνει σε θέσεις πο-λύ απομακρυσμένες από τη θέση εισόδου Η μετάβαση στις θέσεις αυτές γίνεται συνήθως μέσω του αίματος ή του λεμ-φικού συστήματος (f Τμήμα 221)

216 Έλεγχος εννοιών

Η είσοδος των παθογόνων στους ιστούς του ξενιστή γίνεται συνή-θως με προσκόλληση σε εξειδικευμένα μόρια του ξενιστή συχνά σε βλεννογόνους επιφάνειες Η εισβολή ξεκινά στη θέση προσκόλ-λησης και μπορεί να εξαπλωθεί σε όλο τον ξενιστή μέσω του κυ-κλοφορικού συστήματος

Με ποιον τρόπο επηρεάζουν τα μόρια CFA της Escherichia co-li την προσκόλληση στους βλεννογόνους ιστούς

Με ποιον τρόπο η προσκόλληση εκκινεί τη διείσδυση

217 Αποικισμός και αύξηση

Εφόσον κάποιο παθογόνο αποκτήσει πρόσβαση σε έναν ιστό έχει κατόπιν πιθανότητες να πολλαπλασιαστεί διαδι-κασία που ονομάζεται αποικισμός Τα παθογόνα που εισέρ-χονται σε έναν ιστό σπανίως είναι αρκετά σε αριθμό ώστε να προκαλέσουν βλάβες επομένως θα πρέπει να βρουν θρε-πτικά υλικά και κατάλληλες συνθήκες για να πολλαπλασι-αστούν Η ανάπτυξη ενός παθογόνου επηρεάζεται από πε-

ριβαλλοντικούς παράγοντες όπως είναι η θερμοκρασία το pH και το δυναμικό αναγωγής αλλά ακόμη σημαντικότερος παράγοντας είναι η διαθεσιμότητα θρεπτικών υλικών στον ιστό του ξενιστή Εκ πρώτης όψεως θα πίστευε κανείς ότι τα σπονδυλωτά αποτελούν ένα είδος διατροφικού παραδεί-σου για τους μικροοργανισμούς αλλά στην πραγματικότητα δεν διαθέτουν σε επάρκεια όλες τις απαραίτητες θρεπτικές ουσίες Διάφορα ευδιάλυτα θρεπτικά υλικά όπως τα σάκχα-ρα τα αμινοξέα και τα οργανικά οξέα δεν απαντούν πάντο-τε σε επάρκεια με αποτέλεσμα να ευνοούνται εκείνοι οι ορ-γανισμοί που μπορούν να αξιοποιήσουν περίπλοκες θρεπτι-κές πηγές όπως είναι το γλυκογόνο Επίσης δεν υπάρχουν σε όλους τους ιστούς και σε κάθε δεδομένη χρονική στιγ-μή επαρκείς ποσότητες των βιταμινών και των αυξητικών παραγόντων που απαιτούν τα παθογόνα Επί παραδείγμα-τι το Brucella abortus που μολύνει τα βοοειδή αναπτύσσε-ται πολύ αργά στους περισσότερους ιστούς αλλά ταχύτατα στον πλακούντα προκαλώντας αποβολή των εμβρύων Αυ-τό οφείλεται στην αυξημένη συγκέντρωση της ουσίας ερυ-θριόλη που παράγεται από τον πλακούντα και η οποία επι-ταχύνει σημαντικά τον πολλαπλασιασμό του B abortus (βλ Πίνακα 216)

Άλλες φορές η εγκατάσταση ενός παθογόνου καθορί-ζεται επίσης από την περιορισμένη διαθεσιμότητα ιχνοστοι-χείων Για παράδειγμα υπάρχει πληθώρα αποδείξεων σχετι-κά με την επίδραση του σιδήρου στη μικροβιακή αύξηση Οι ζωικές πρωτεΐνες τρανσφερρίνη και λακτοφερρίνη δεσμεύουν ισχυρά τον σίδηρο και τον μεταφέρουν σε όλο το σώμα μέ-σω της κυκλοφορίας Οι πρωτεΐνες αυτές έχουν τόσο στενή συγγένεια με τον σίδηρο ώστε πολύ συχνά προκαλούν ανε-πάρκεια σιδήρου στα μικρόβια Έτσι αν σε ένα ζώο με λοί-μωξη χορηγηθούν διατροφικώς ευδιάλυτα άλατα σιδήρου αυξάνεται δραστικά η μολυσματικότητα ορισμένων παθογό-νων Όπως είδαμε στο Τμήμα 51 πολλά βακτήρια (τα επο-νομαζόμενα σιδηροφορείς) παράγουν σιδηροχηλικές ενώσεις προκειμένου να ενισχυθεί η ικανότητα πρόσληψης σιδήρου από το περιβάλλον Μερικοί σιδηροχηλικοί παράγοντες που έχουν απομονωθεί από παθογόνα βακτήρια είναι τόσο απο-τελεσματικοί ώστε μπορούν να laquoυποκλέψουνraquo σίδηρο ακό-μη και από ζωικές σιδηροσυζευκτικές πρωτεΐνες Για παρά-δειγμα ο σιδηροφορέας αεροβακτίνη τον οποίο παράγουν ορισμένα στελέχη Escherichia coli κωδικεύεται από το πλα-σμίδιο Col V (f Τμήμα 108) και απομακρύνει με μεγάλη ευκολία τον σίδηρο από την τρανσφερρίνη

Εντοπισμός στο σώμα

Μετά την αρχική του είσοδο στο σώμα ο παθογόνος μικροορ-γανισμός παραμένει συνήθως τοπικά εντοπισμένος και πολ-λαπλασιάζεται δημιουργώντας μια μικρή εστία μόλυνσης Αυτό συμβαίνει πχ στους δοθιήνες (laquoκαλογήρουςraquo) τον ψευδάνθρακα και τα εξανθήματα που δημιουργούνται από τις τοπικές μολύνσεις του δέρματος με Staphylococcus (f Τμήμα 269) Εναλλακτικά ο οργανισμός μπορεί να περάσει στα λεμφικά αγγεία και να εναποτεθεί στους λεμφαδένες

ΠΙΝΑΚΑΣ 213 Σημαντικοίπαράγοντεςπροσκόλλησης μικροβιακώνπαθογόνωνσειστούς ξενιστώνα

Παράγοντας Παράδειγμα

Γλυκοκάλυκαςκάψα παθογόναστελέχηEscherichia colindashογλυκοκάλυκας βλεννοστιβάδα ευνοείτηνπροσκόλλησηστηνψηκτροειδή (fΤμήμα413 παρυφήτωνεντερικώνλαχνών καιεικόνα2113) Streptococcus mutansndashοδεξτρανικόςγλυκοκάλυκας ευνοείτηνπρόσδεσηστιςοδοντικέςεπιφάνειεςπρωτεΐνες Streptococcus pyogenesndashηπρωτεΐνημτης προσκόλλησης βακτηριακήςεπιφάνειαςδεσμεύεταισευποδοχείς τωνβλεννογόνωνυμένωντηςαναπνευστικήςοδού Neisseria gonorrhoeae ndash ηπρωτεΐνηOpaτηςβακτη- ριακήςεπιφάνειαςδεσμεύεταισευποδοχείςτου ουρογεννητικούεπιθηλίουλιποτειχικόοξύ Streptococcus pyogenesndashευνοεί(μαζίμετηνπρω- (fΤμήμα48 τεΐνημ)τηδέσμευσησευποδοχείςτηςαναπνευ- καιεικόνα432) στικήςβλεννογόνουστιβάδαςκροσσοί(ινίδια) Neisseria gonorrhoeae ndash οικροσσοίτύπουΙευνοούν (fΤμήμα413 τηνπρόσδεσηστοουρογεννητικόεπιθήλιο καιεικόνα2114) είδητουγένουςSalmonellandashινίδιατύπουΙδιευκο- λύνουντηνπρόσδεσηστοεπιθήλιοτουλεπτού εντέρου παθογόναστελέχηEscherichia colindashοιινώδειςπρω- τεΐνεςπουσυνιστούντουςαντιγονικούςπαράγο- ντεςαποικισμού(CFA)ευνοούντηνπρόσδεσηστο επιθήλιοτουλεπτούεντέρου

αοιπερισσότερεςθέσειςυποδοχήςστουςξενιστικούςιστούςείναιδιάφορεςγλυ-κοπρωτεΐνεςήσύνθεταλιπίδιαπχγαγγλιοζίτεςήγλοβοζίτες

217 ΑΠΟΙΚΙΣΜΟΣ ΚΑΙ ΑΥξΗΣΗ 849

850Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

Αν ο μικροοργανισμός φθάσει στο αίμα τότε μεταφέρεται σε απομακρυσμένες περιοχές του σώματος αν και συνήθως συγκεντρώνεται στο ήπαρ ή στον σπλήνα Η διασπορά του παθογόνου μέσω του αίματος και του λεμφικού συστήματος μπορεί να οδηγήσει σε γενικευμένη (διασυστηματική) λοί-μωξη του σώματος και πολλαπλασιασμό του παθογόνου σε πολλούς ιστούς Αν η ανάπτυξη του βακτηρίου στους ιστούς είναι πολύ εκτεταμένη τότε διαχέεται στο αίμα σημαντικός αριθμός μικροοργανισμών με συνέπεια την εκδήλωση βα-κτηριαιμίας Στις εκτεταμένες λοιμώξεις αυτού του τύπου η αρχή γίνεται σχεδόν πάντοτε από κάποια τοπική λοίμωξη σε συγκεκριμένο όργανο

217 Έλεγχος εννοιών

Για να μπορέσει κάποιο παθογόνο να αποικίσει έναν ξενιστικό ιστό και να πολλαπλασιαστεί σε σημαντικό βαθμό θα πρέπει πρώτα να αποκτήσει πρόσβαση σε θρεπτικές ουσίες και κατάλληλες αναπτυ-ξιακές συνθήκες Τα παθογόνα είτε αναπτύσσονται τοπικά στον τό-πο αρχικής προσβολής είτε διασπείρονται στο σώμα

Γιατί αποτελούν ο αποικισμός και ο πολλαπλασιασμός απαραί-τητη προϋπόθεση για την επιτυχία των περισσότερων παθογό-νων

Ποιοι ξενιστικοί παράγοντες περιορίζουν ή επιταχύνουν τον αποικισμό και την ανάπτυξη ενός μικροοργανισμού σε συγκε-κριμένη θέση

218 Μολυσματικότητα

Μολυσματικότητα ονομάζεται η σχετική ικανότητα ενός παρασίτου να προκαλεί νόσο Εδώ θα εξετάσουμε μερικές από τις κύριες μεθόδους που χρησιμοποιούνται για τη μέ-τρηση της μολυσματικότητας και στη συνέχεια θα δώσουμε ορισμένα παραδείγματα οργανισμών υψηλής μολυσματικό-τητας καθώς και των μηχανισμών που αυτοί χρησιμοποιούν για να αυξήσουν τη μολυσματικότητά τους

Μέτρηση της μολυσματικότητας

Η μολυσματικότητα ενός παθογόνου μπορεί να προσδιο-ριστεί με πειραματικές μελέτες της LD50 Η LD50 (lethal dose50) δηλαδή η θανατηφόρος δόση50 είναι εκείνη η δόση ενός μολυσματικού παράγοντα η οποία θανατώνει το 50 των ζώων μιας ομάδας ελέγχου Η LD50 των παθογόνων υψηλής μολυσματικότητας συνήθως δεν διαφέρει πολύ από το LD100 με άλλα λόγια ο αριθμός των απαιτούμενων πα-θογόνων για να θανατωθεί το 50 των πειραματοζώων δεν απέχει πολύ από τον αριθμό των κυττάρων που θανατώνει το σύνολο των πειραματοζώων Αυτό φαίνεται στην Εικόνα 2115 σε ότι αφορά την πειραματική μόλυνση ποντικών με Streptococcus και Salmonella Ακόμη και λίγα κύτταρα του Streptococcus pneumoniae σε ένα πειραματόζωο αρκούν για να προκαλέσουν θανατηφόρο λοίμωξη και να εξοντώσουν

όλα τα μέλη της ομάδας ελέγχου Για τον συγκεκριμένο ορ-γανισμό μάλιστα είναι δύσκολο να προσδιοριστεί η LD50 ακριβώς επειδή είναι τόσο λίγα τα κύτταρα που χρειάζονται για να προκληθεί η θανατηφόρος λοίμωξη Αντίθετα η LD50 ενός ηπιότερου παθογόνου των ποντικών της Salmonella ty-phimurium είναι πολύ υψηλότερη από εκείνη του S pneu-moniae και ο αριθμός των κυττάρων που απαιτούνται για να θανατωθεί το 100 της ομάδας ελέγχου είναι υπερεκατοντα-πλάσιος εκείνου της LD50

Η μολυσματικότητα παθογόνων που διατηρούνται σε εργαστηριακές καλλιέργειες και δεν αναπτύσσονται σε ζώα είναι συχνά μειωμένη ή και εκλείπει εντελώς Τέτοιοι οργα-νισμοί αποκαλούνται εξασθενημένοι Η εξασθένηση μπορεί να οφείλεται στην ταχύτερη ανάπτυξη στελεχών χαμηλότε-ρης μολυσματικότητας τα οποία ενδεχομένως ευνοούνται επιλεκτικά από τη διαδοχική μεταφορά τους σε νέα καλλι-εργητικά υλικά Σε πολλές περιπτώσεις η εξασθένηση είναι εντονότερη όταν οι καλλιεργητικές συνθήκες δεν είναι ιδα-νικές για το είδος Αν σε ένα ζώο χορηγηθεί εξασθενημένη καλλιέργεια τότε τα παθογόνα ενίοτε ανακτούν την αρχική μολυσματικότητά τους αλλά στις περισσότερες περιπτώσεις η απώλεια είναι μόνιμη Τα εξασθενημένα στελέχη χρησιμο-ποιούνται συχνά για την παραγωγή εμβολίων ιδιαίτερα ιι-κών εμβολίων (f Τμήμα 2211) Για παράδειγμα τα εμ-βόλια της ιλαράς και της παρωτίτιδας αποτελούνται από εξα-σθενημένα ιικά στελέχη

Τοξικότητα και ικανότητα εισβολής

Η μολυσματικότητα ενός παθογόνου οφείλεται στην ικανό-τητά του να προκαλεί βλάβες μέσω δύο μηχανισμών της το-ξικότητας και της ικανότητας εισβολής Όλα τα παθογόνα

101 102 103 104 105 106 107

20

40

60

80

100

Οργανισmicroός υψηλήςmicroολυσmicroατικότητας(Streptococcuspneumoniae)

Οργανισmicroός microέτριαςmicroολυσmicroατικότητας(Salmonella typhimurium)

Ποσ

οστό

πον

τικώ

ν π

ου π

εθα

ίνου

ν

Αριθmicroός χορηγούmicroενων κυττάρων ανά πειραmicroατόζωο (ποντίκι)

Εικόνα 2115 ΣυγκριτικέςδιαφορέςστημικροβιακήμολυσματικότηταμεβάσητοναριθμότωνκυττάρωνStreptococcus pneumoniaeκαιSalmonella ty-phimurium πουαπαιτούνταιγιαναθανατωθούνπειραματόζωα

χρησιμοποιούν αυτούς τους δύο μηχανισμούς για την πρό-κληση παθολογικών εκδηλώσεων

Τοξικότητα ονομάζεται η ικανότητα ενός οργανισμού να προκαλεί παθολογικές καταστάσεις μέσω μιας προσχημα-τισθείσας τοξίνης που αναστέλλει τη λειτουργία ή προκαλεί τον θάνατο των κυττάρων του ξενιστή Για παράδειγμα ο τέ-τανος οφείλεται στην ισχυρή εξωτοξίνη που παράγει το Clos-tridium tetani (βλ Τμήμα 2110) Τα κύτταρα του C tetani παραμένουν στις αρχικές θέσεις εισόδου τους (συνήθως κά-ποια πληγή) όπου αναπτύσσονται αργάOslash σπάνια μετακινού-νται μακριά από τις θέσεις αυτές Ωστόσο το C tetani είναι εξαιρετικά νοσογόνο καθώς παράγει την τετανική τοξίνη η οποία μεταφέρεται μέσω της κυκλοφορίας σε απομακρυσμέ-να σημεία του οργανισμού και προκαλεί ανεξέλεγκτες μυϊκές συσπάσεις που συχνά οδηγούν στον θάνατο του ξενιστή

Ικανότητα εισβολής ονομάζεται η δυνατότητα ενός πα-θογόνου να αναπτύσσεται σε ξενιστικούς ιστούς και να φθά-νει σε τόσο μεγάλους αριθμούς ώστε να αναστέλλει μία ή περισσότερες λειτουργίες του ξενιστή Η ικανότητα εισβολής επιτρέπει σε έναν μικροοργανισμό να είναι νοσογόνος ακό-μα κι όταν δεν παράγει τοξίνες Επί παραδείγματι ο σημα-ντικότερος παράγοντας μολυσματικότητας του Streptococcus pneumoniae είναι το γεγονός ότι διαθέτει μια πολυσακχαρι-τική κάψα που τον προστατεύει από τη φαγοκυττάρωση (βλ Τμήμα 216Oslash f Τμήμα 222 και Εικόνα 225) εξουδετερώ-νοντας έτσι έναν από τους κυριότερους αμυντικούς μηχανι-σμούς των ξενιστών έναντι της διείσδυσης παθογόνων Τα συγκεκριμένα στελέχη του S pneumoniae μπορούν να προ-καλέσουν εκτεταμένες βλάβες στον ξενιστή λόγω της με-γάλης ικανότητας εισβολής που τα χαρακτηρίζει αναπτύσ-σονται σε τεράστιους αριθμούς στον πνευμονικό ιστό όπου επάγουν ξενιστικές αντιδράσεις οι οποίες καταλήγουν στην εκδήλωση πνευμονίας (f Τμήμα 262) Αντίθετα τα στε-λέχη χωρίς κάψα δεσμεύονται γρήγορα και αποτελεσματικά από τον ξενιστή και καταστρέφονται από τα φαγοκύτταρα

Τα Clostridium tetani και Streptococcus pneumoniae συνιστούν χαρακτηριστικά παραδείγματα ακραίας τοξικό-τητας και ακραίας ικανότητας εισβολής αντιστοίχως Τα πε-ρισσότερα επιτυχή παθογόνα πάντως κατατάσσονται κάπου ενδιάμεσα όσον αφορά αυτές τις δύο ιδιότητες χρησιμοποι-ώντας και τους δύο μηχανισμούς (τοξίνες και εισβολή) για να προκαλέσουν νόσο

Μολυσματικότητα του γένους Salmonella

Τα είδη του γένους Salmonella χρησιμοποιούν έναν συνδυ-ασμό τοξινών εισβολής και άλλων μολυσματικών παραγό-ντων κατά την παθογονική δράση τους Αρχικά η Salmonel-la παράγει τρεις τουλάχιστον τοξίνες που συμβάλλουν στη μολυσματικότητά της την εντεροτοξίνη (Πίνακας 214) την ενδοτοξίνη (f Τμήμα 49 και Εικόνα 435) και την κυττα-ροτοξίνη Η κυτταροτοξίνη αναστέλλει την πρωτεϊνοσύνθε-ση στα κύτταρα του ξενιστή και αποτρέπει τη διαφυγή του ενδοκυτταρικού Ca2+ από αυτά Επίσης στην προσβολή συμ-μετέχουν διάφοροι παράγοντες μολυσματικότητας Παράγο-

ντες προσκόλλησης είναι το πολυσακχαριτικό αντιγόνο Ο της κυτταρικής επιφάνειας και το αντιγόνο Η των μαστιγί-ων ενώ ενισχυτικό ρόλο μπορεί να παίξουν και οι κροσσοί της κυτταρικής επιφάνειας Ο πολυσακχαρίτης Vi της κά-ψας αναστέλλει τόσο τη δράση του συμπληρώματος όσο και την αντιγονικά διαμεσολαβούμενη θανάτωση των κυττάρων Salmonella (f Τμήμα 2210) Τα γονίδια inv στα είδη του γένους Salmonella κωδικεύουν τουλάχιστον είκοσι πρωτεΐ-νες που συμμετέχουν στη διαδικασία προσβολής Για παρά-δειγμα το invΗ κωδικεύει μια επιφανειακή πρωτεΐνη προ-σκόλλησης ενώ τα invC invG και invI κωδικεύουν πρωτε-ΐνες που συμμετέχουν στη συναρμολόγηση ενός εξειδικευ-μένου επιφανειακού προσαρτήματος που ονομάζεται βελό-νη (needle) ή ενεσίσωμα (injectisome) [Βλ Παράρτημα 3 ΣτΕΕ 5]

Η ευκολία με την οποία όρισμένα είδη Salmonella προ-καλούν λοιμώξεις έγκειται στο γεγονός ότι παρασιτούν και πολλαπλασιάζονται ενδοκυτταρικά όχι μόνο σε κύτταρα του εντερικού τοιχώματος αλλά ακόμη και στα μακροφάγα μια ομάδα λευκοκυττάρων που υπό φυσιολογικές συνθήκες φα-γοκυτταρώνουν βακτήρια (f Τμήμα 222) Ένας από τους τρόπους δράσης των φαγοκυττάρων είναι η παραγωγή ειδι-κών τοξικών ενώσεων του οξυγόνου τα οποία όμως η Sal-monella εξουδετερώνει με το προϊόν του γονιδίου oxyR Επί-σης τα μακροφάγα παράγουν ειδικά αμυντικά μόρια τις ντε-φενσίνες που κι αυτά όμως εξουδετερώνονται από τη Salmo-nella με τα προϊόντα των γονιδίων phoP και phoQ Η Sal-monella επομένως διαθέτει γονίδια (oxy και pho) που της επιτρέπουν να γίνει ενδοκυτταρικό παράσιτο καθώς τα προ-ϊόντα αυτών των γονιδίων εξουδετερώνουν τους αμυντικούς μηχανισμούς του ξενιστή που θα περιόριζαν την ενδοκυττα-ρική της ανάπτυξη Επίσης ορισμένοι παράγοντες μολυσμα-τικότητας οι οποίοι συμβάλλουν στην αντοχή και τη διασπο-ρά των περισσότερων παθογόνων στελεχών της Salmonella είναι πλασμιδιακής προέλευσης Τέλος για να αποθηκεύσει τον αναπτυξιακά πολύτιμο σίδηρο η Salmonella παράγει ειδικές σιδηροχηλικές πρωτεΐνες τους σιδηροφορείς (f Τμήμα 51 και Τμήμα 217) Βλέπουμε δηλαδή ότι η Salmo-nella και ενδεχομένως τα περισσότερα παθογόνα διαθέτουν αρκετούς παράγοντες αύξησης της μολυσματικότητάς τους που συμβάλλουν στην εκδήλωση νόσου Οι διάφοροι γνω-στοί παράγοντες μολυσματικότητας της Salmonella παρατί-θενται στην Εικόνα 2116

218 Έλεγχος εννοιών

Η μολυσματικότητα ενός παθογόνου καθορίζεται από την ικανότη-τα εισβολής την τοξικότητα και μερικούς άλλους παράγοντες του παθογόνου Στα περισσότερα παθογόνα η μολυσματικότητα καθο-ρίζεται από πολλούς παράγοντες Εξασθένηση ενός παθογόνου εί-ναι η απώλεια μολυσματικότητας

Σε τι διαφέρουν η τοξικότητα από την ικανότητα εισβολής Εξηγήστε με ποιον τρόπο μπορεί να επέλθει εξασθένηση ενός

παθογόνου οργανισμού Αναλύστε τον ρόλο των εξασθενημέ-νων μικροοργανισμών στην παραγωγή εμβολίων

218 ΜΟΛΥΣΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑ 851

852Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

ΙII ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΜΟΛΥΣΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΚΑΙ ΤΟξΙΝΕΣ

Η παθογονικότητα των μικροοργανισμών ευνοείται σημαντι-κά από τοξίνες και εξωκυτταρικούς παράγοντες μολυσματι-κότητας που οι ίδιοι οι μικροοργανισμοί παράγουν και απε-λευθερώνουν Αν και οι πρωτεΐνες αυτές εμφανίζουν μεγάλη ποικιλία και παράγονται από πολλά και διάφορα παθογόνα πολλές έχουν κοινά μοριακά χαρακτηριστικά και παρόμοιους

μηχανισμούς δράσης Σε αυτή την ενότητα θα εξετάσουμε ορισμένα χαρακτηριστικά παραδείγματα τοξινών και παρα-γόντων μολυσματικότητας σε επίπεδο μηχανισμού δράσης

219 Παράγοντες μολυσματικότητας

Ορισμένες εξωκυτταρικές πρωτεΐνες που παράγονται από πα-θογόνα συντελούν στην ενίσχυση και διατήρηση των νόσων Αυτές οι πρωτεΐνες ονομάζονται παράγοντες μολυσματικότη-

ΠΙΝΑΚΑΣ 214 εξωτοξίνεςκαιεξωκυτταρικοίπαράγοντεςμολυσματικότηταςπου προέρχονταιαπόπαθογόνουςμικροοργανισμούςτουανθρώπου

Οργανισμός Νόσος Τοξίνη ή παράγονταςα Δράση

Bacillus anthracis Άνθρακας θανατηφόροςπαράγοντας(θπ) ΤοπAείναιοπαράγονταςβπουσυνδέεται παράγονταςοιδήματος(πο) στοκύτταροοποπροκαλείοίδημα προστατευτικόαντιγόνο(πA)(αβ) οθππροκαλείκυτταρικόθάνατο Bacillus cereus Τροφικήδηλητηρίαση εντεροτοξίνη() προκαλείαπώλειαυγρώναπόταεντερικάκύτταρα Bordetella pertussis κοκκύτης Τοξίνητουκοκκύτη(αβ) Σταματάτημεταγωγήσήματοςμέσωτηςπρωτεΐ- νηςGεπιφέρεικυτταρικόθάνατο Clostridium botulinum αλλαντίαση νευροτοξίνη(αβ) μυϊκήπαράλυση(βλεικόνα2119) Clostridium tetani Τέτανος νευροτοξίνη(αβ) Σπαστικήπαράλυση(βλεικόνα2120) Clostridium perfringens αεριογόνοςγάγγραινα Τοξίνηα(κΤ) αιμόλυση(λεκιθινάσηβλεικόνα2117β) τροφικήδηλητηρίαση Τοξίνηβ(κΤ) αιμόλυση Τοξίνηγ(κΤ) αιμόλυση Τοξίνηδ(κΤ) αιμόλυση(καρδιοτοξίνη) Τοξίνηκ(ε) κολλαγενάση Τοξίνηλ(ε) πρωτεάση εντεροτοξίνη(κT) μεταβάλλειτηδιαπερατότητατουεντερικού επιθηλίου Corynebacterium diphtheriae διφθερίτιδα Τοξίνητηςδιφθερίτιδας(αβ) αναστέλλειτηνπρωτεϊνοσύνθεσηστουςευκα- ρυώτες(εικόνα2118) Escherichia coli(μόνοτα Γαστρεντερίτιδα εντεροτοξίνη(αβ) επάγειαπώλειαυγρώναπόταεντερικάκύτταρα εντεροπαθογόναστελέχη) Pseudomonas aeruginosa μολύνσειςαπό εξωτοξίνηα(αβ) αναστέλλειτηνπρωτεϊνοσύνθεση P aeruginosa είδη Salmonella Σαλμονέλλωσητυφο- εντεροτοξίνη(αβ) αναστέλλειτηνπρωτεϊνοσύνθεσηκαιπροκαλεί ειδήςπυρετόςπαρα- λύσητωνξενιστικώνκυττάρων τυφοειδήςπυρετός κυτταροτοξίνη(κΤ) επάγειαπώλειαυγρώναπόταεντερικάκύτταρα Shigella dysenteriae βακτηριακήδυσεντερία Σιγκατοξίνη(αβ) αναστέλλειτηνπρωτεϊνοσύνθεση Staphylococcus aureus πυρετογόνεςμολύνσεις Τοξίνηα(κΤ) αιμόλυση (εξανθήματακλπ) Τοξίνησυνδρόμουτοξικής διασυστηματικήκαταπληξία λοιμώξειςτουανα- καταπληξίας(υα) πνευστικούτροφική αποφολιδωτικέςτοξίνεςα απολέπισηδέρματοςκαταπληξία δηλητηρίασησύνδρομο καιβ(υα) τοξικήςκαταπληξίας λευκοσιδίνη(κΤ) καταστρέφειλευκοκύτταρα τοξικήεπιδερμική Τοξίνηβ(κΤ) αιμόλυση νεκρόλυση Τοξίνηγ(κΤ) θανατώνεικύτταρα Τοξίνηδ(κΤ) αιμόλυσηλευκόλυση εντεροτοξίνηαβCD προκαλείεμετούςδιάρροιακαταπληξία καιε(υα) Ένζυμοπήξηςαίματος(ε) επάγειθρόμβωσητουινώδους Streptococcus pyogenes πυρετογόνεςμολύνσεις Στρεπτολυσίνηο(κΤ) αιμόλυση αμυγδαλίτιδαοστρακιά ΣτρεπτολυσίνηS(κΤ) αιμόλυση(βλεικόνα2117) ερυθρογόνοςτοξίνη(υα) προκαλείτοεξάνθηματηςοστρακιάς Στρεπτοκινάση(ε) διασπάτουςθρόμβουςτουινώδους υαλουρονιδάση(ε) διασπάτουαλουρονικόοξύστονσυνδετικόιστό Vibrio cholerae Χολέρα εντεροτοξίνη(αβ) επάγειαπώλειαυγρώναπότα εντερικάκύτταρα(εικόνα2121)

ααβτοξίνηα-βKTκυτταρολυτικήτοξίνηεενζυμικόςπαράγονταςμολυσματικότηταςυαυπεραντιγονικήτοξίνηαταξινόμητοςπαράγοντας

τας Οι περισσότεροι τέτοιοι παράγοντες είναι ένζυμα που βο-ηθούν τα παθογόνα να δημιουργήσουν αποικίες και να ανα-πτυχθούν Επί παραδείγματι οι στρεπτόκοκκοι οι σταφυλό-κοκκοι και ορισμένα είδη του γένους Clostridium παράγουν το ένζυμο υαλουρονιδάση (Πίνακας 214) Η υαλουρονιδάση ευνοεί τη διασπορά των μικροοργανισμών στους διάφορους ιστούς καθώς διασπά το υαλουρονικό οξύ έναν πολυσακχα-ρίτη που λειτουργεί ως στερεωτικό υλικό στον χώρο μεταξύ των κυττάρων Η παραγωγή της υαλουρονιδάσης επιτρέπει τη διασπορά των παθογόνων μικροοργανισμών από την αρ-χική θέση προσβολής στους διάφορους ιστούς του ξενιστή Οι στρεπτόκοκκοι και οι σταφυλόκοκκοι παράγουν επίσης ευρύτατη ποικιλία πρωτεασών νουκλεασών και λιπασών που χρησιμεύουν στον αποπολυμερισμό των πρωτεϊνών των νουκλεϊκών οξέων και των λιπιδίων του ξενιστή Τα είδη του Clostridium που προκαλούν την αεριογόνο γάγγραινα παρά-γουν επιπλέον το ένζυμο κολλαγονάση γνωστή και ως τοξί-νη κ (Πίνακας 214) η οποία αποικοδομεί το υποστηρικτικό δίκτυο των ιστών που αποτελείται από κολλαγόνο επιτρέπο-ντας τη διασπορά του παθογόνου στους ιστούς του ξενιστή

Ινώδες θρόμβοι και μολυσματικότητα

Στις περισσότερες περιπτώσεις η εισβολή ενός μικροβιακού παθογόνου στον ξενιστή αντιμετωπίζεται άμεσα με τον σχη-ματισμό θρόμβων ινώδους Ο μηχανισμός της θρόμβωσης ενεργοποιείται από τον τραυματισμό του ιστού και έχει ως αποτέλεσμα την απομόνωση του παθογόνου και τον περιορι-σμό της λοίμωξης σε μια μικρή περιοχή του σώματος Ορι-σμένοι οργανισμοί έχουν την ικανότητα να παράγουν ινωδο-λυτικά ένζυμα που διασπούν τους θρόμβους επιτρέποντας

έτσι την περαιτέρω διασπορά της λοίμωξης Μια τέτοια ινω-δολυτική ουσία γνωστή ως στρεπτοκινάση παράγεται από τον Streptococcus pyogenes (Πίνακας 214)

Άλλοι οργανισμοί όμως μπορούν να παράγουν ένζυμα που ευνοούν τον σχηματισμό θρόμβων ινώδουςOslash έτσι αδυνα-τούν μεν να εξαπλωθούν αλλά διασφαλίζουν την προστασία τους από το ανοσοποιητικό σύστημα του ξενιστή Το καλύ-τερα μελετημένο ένζυμο που προκαλεί θρόμβους ινώδους εί-ναι το ένζυμο πήξης του αίματος (Πίνακας 214) που παράγε-ται από το παθογόνο Staphylococcus aureus Το ένζυμο αυτό προκαλεί την εναπόθεση ινώδους πάνω στους μικροβιακούς κόκκους παρέχοντάς τους κάλυμμα προστασίας από τις επι-θέσεις των κυττάρων του ξενιστή Το πλέγμα ινώδους που παράγεται από τη δράση του ενζύμου πήξης του αίματος εί-ναι μάλλον η αιτία για την εξαιρετικά εντοπισμένη φύση πολ-λών σταφυλοκοκκικών λοιμώξεων όπως πχ οι δοθιήνες και οι φλύκταινες (f Εικόνα 2623)

219 Έλεγχος εννοιών

Οι παθογόνοι μικροοργανισμοί παράγουν μια ποικιλία ενζύμων που αυξάνουν τη μολυσματικότητά τους άλλοτε διασπώντας τους ιστούς του ξενιστή και άλλοτε μεταβάλλοντας το περιβάλλον τους προκειμένου να εξασφαλίσουν θρεπτικές ουσίες Σε άλλες περι-πτώσεις οι παράγοντες μολυσματικότητας που εκκρίνονται από τα παθογόνα παρέχουν προστασία από την επαφή με τους φυσιο-λογικούς μηχανισμούς άμυνας του ξενιστή Όλοι αυτοί οι παράγο-ντες αποσκοπούν στο να ενισχύσουν τον αποικισμό και την ανά-πτυξη των παθογόνων

Τι πλεονέκτημα παρέχει στο παθογόνο η παραγωγή ενζύμων που πέπτουν τα δομικά στοιχεία των ξενιστικών ιστών

Κροσσοί τύπου 1(προσκόλληση)

Ενδοτοξίνη στολιποπολυσακχαριτικόστρώmicroα (πυρετός)

Πλασmicroίδιοmicroολυσmicroατικότητας

Αντιγόνο Ο(αναστέλλει τηφαγοκυτταρικήθανάτωση)

Κυτταροτοξίνη(αναστέλλει τησύνθεση πρωτεϊνών στακύτταρα του ξενιστήmiddotείσοδος ασβεστίουστο ξενιστικό κύτταροmiddotπροσκόλληση)

Μαστίγιο(αυτοκινησία)Αντιγόνο Η(προσκόλλησηmiddotαναστολή φαγοκυτταρικήςθανάτωσης)

Εντεροτοξίνη (διάρροια)

Επιφανειακάπροσαρτήmicroατα πουκωδικεύονται απόγονίδια invπροσκόλληση

Σιδηροφορείς

Αντιφαγοκυτταρικέςπρωτεΐνες πουκωδικεύονται απότο γονίδιο oxyR

Αντιγόνο τηςκάψας Vimiddotαναστέλλει τηνπρόσδεση τουσυmicroπληρώmicroατοςτου microαστιγίου

Εικόνα 2116 παράγοντες πουαυξάνουν τη μολυσματικότητα τηςSalmonella παρουσιάζονται εκείνατα δομικά στοιχεία που γνωρίζουμεότιείναιπαθογονικώςσημαντικάΤαπρωτεϊνικάπροϊόντατουγονιδιακούσυστήματοςphoδενέχουνταυτοποι-ηθείαλλάείναιγνωστόότιεξουδε-τερώνουντιςεπιπτώσειςτωνλιποδια-σπαστικώνντεφενσινώνπουπαράγουνταμακροφάγα

219 ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΜΟΛΥΣΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑΣ 853

854Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

Η δράση του ενζύμου πήξης του αίματος βοηθά ή εμποδίζει τη βακτηριακή ανάπτυξη και με ποιον τρόπο Δώστε συγκεκριμέ-να παραδείγματα

2110 Εξωτοξίνες

Οι εξωτοξίνες είναι πρωτεΐνες που απελευθερώνονται στον εξωκυτταρικό χώρο κατά την ανάπτυξη του οργανισμού Αυ-τές οι τοξίνες είναι δυνατόν να διασπαρούν σε μεγάλες απο-στάσεις μέσα στο σώμα και να προκαλέσουν βλάβες σε πε-ριοχές πολύ μακριά από την αρχική εστία της λοίμωξης Ο Πίνακας 214 συνοψίζει τις ιδιότητες και τη δράση μερικών από τις γνωστότερες εξωτοξίνες καθώς και ορισμένων άλ-λων εξωκυτταρικών παραγόντων μολυσματικότητας

Οι περισσότερες εξωτοξίνες ανήκουν σε μία από τις τρεις ακόλουθες κατηγορίες τις κυτταρολυτικές τοξίνες τις τοξίνες Α-Β και τις υπεραντιγονικές τοξίνες Οι κυτταρολυτι-κές τοξίνες είναι ένζυμα που επιτίθενται σε κάποιο δομικό συστατικό των κυττάρων και προκαλούν λύση Οι τοξίνες Α-Β αποτελούνται από δύο ομοιοπολικά συνδεδεμένες υπομο-νάδες Α και Β Η μία από αυτές η Β συνδέεται σε κάποιον επιφανειακό υποδοχέα των ξενιστικών κυττάρων και επιτρέ-πει τη μεταφορά της Α στο εσωτερικό του κυττάρου όπου αυτή επιφέρει διάφορες βλάβες Τα υπεραντιγόνα είναι τοξί-νες που διεγείρουν μεγάλο αριθμό κυττάρων του ανοσοποι-ητικού συστήματος του ξενιστή προκαλώντας εκτεταμένες φλεγμονώδεις αποκρίσεις (f Τμήμα 2214)

Κυτταρολυτικές τοξίνες

Πολλά παθογόνα παράγουν πρωτεΐνες που δρουν στην κυτ-ταροπλασματική μεμβράνη προκαλώντας λύση άρα και θά-νατο των ζωικών κυττάρων Οι τοξίνες αυτές ονομάζονται επίσης αιμολυσίνες διότι η δράση τους παρατηρείται πολύ εύκολα στα ερυθρά αιμοσφαίρια (Πίνακας 214) Οι επιδρά-σεις τους ωστόσο δεν περιορίζονται μόνο στα ερυθροκύτ-ταρα αλλά αφορούν και πολλά άλλα κύτταρα του ξενιστή Η παραγωγή αιμολυσινών διαπιστώνεται εύκολα στο εργα-στήριο με γραμμική επίστρωση του οργανισμού σε τρυβλίο

άγαρ-αίματος Η αιμολυσίνη απελευθερώνεται κατά την ανά-πτυξη των αποικιών και λύει τα περιβάλλοντα ερυθροκύττα-ρα δημιουργώντας έτσι ζώνες αιμόλυσης (Εικόνα 2117α) Ορισμένες αιμολυσίνες επιτίθενται στα φωσφολιπίδια της κυτταροπλασματικής μεμβράνης των ξενιστικών κυττάρων Συνηθέστερο υπόστρωμα των αιμολυσινών είναι το φωσφο-λιπίδιο λεκιθίνη (φωσφατιδυλοχολίνη) και γιrsquo αυτό τα συγκε-κριμένα ένζυμα ονομάζονται λεκιθινάσες ή φωσφολιπάσες (Εικόνα 2117β) Χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι η τοξίνη α του Clostridium perfringens μια λεκιθινάση που διασπά τα μεμβρανικά λιπίδια και προκαλεί κυτταρική λύση (Πίνακας 214) Επειδή τα φωσφολιπίδια είναι συστατικά των κυττα-ρικών μεμβρανών όλων των οργανισμών μερικές φορές οι φωσφολιπάσες λύουν την κυτταροπλασματική μεμβράνη όχι μόνο των ξενιστικών αλλά και των βακτηριακών κυττάρων Υπάρχουν ωστόσο αιμολυσίνες που δεν είναι φωσφολιπάσες Για παράδειγμα η στρεπτολυσίνη Ο την οποία παράγουν οι στρεπτόκοκκοι επιδρά στις στερόλες της κυτταροπλασματι-κής μεμβράνης Οι λευκοσιδίνες (Πίνακας 214) είναι λυτικοί παράγοντες που λύουν επιλεκτικά τη μεμβράνη των λευκών αιμοσφαιρίων γεγονός που μπορεί να προκαλέσει μείωση της αντίστασης του ξενιστή (f Τμήμα 221)

Τοξίνη της διφθερίτιδας

Όπως θα δούμε εκτενέστερα στο Τμήμα 263 η τοξίνη της διφθερίτιδας παράγεται από το Corynebacterium diphtheriae και αποτελεί σημαντικό παράγοντα παθογένεσης για τη νόσο της διφθερίτιδας Τα ποντίκια και οι αρουραίοι είναι σχετι-κά ανθεκτικοί οργανισμοί στην τοξίνη της διφθερίτιδας αλ-λά οι άνθρωποι τα κουνέλια και τα πτηνά έχουν μεγάλη ευ-αισθησία καθώς ένα και μόνο μόριο της τοξίνης μπορεί να προκαλέσει στα είδη αυτά κυτταρική λύση Η τοξίνη της δι-φθερίτιδας που εκκρίνεται από τα κύτταρα του C diphtheri-ae ανήκει στην κατηγορία των τοξινών Α-Β και το πολυπε-πτίδιό της έχει μοριακό βάρος (ΜΒ) 62000 Η υπομονάδα Β δεσμεύεται εξειδικευμένα σε έναν υποδοχέα της κυτταρο-πλασματικής μεμβράνης του ξενιστικού κυττάρου (Εικόνα 2118) Μετά τη δέσμευση οι υπομονάδες Α και Β αλληλε-πιδρούν πρωτεολυτικά μεταξύ τους με τελικό αποτέλεσμα την είσοδο της υπομονάδας Α (που έχει ΜΒ 21000) στο κυτ-

(α) (β)

T D

Bro

ck

Leon

J L

eBea

u

Εικόνα 2117 (α)ΖώνεςαιμόλυσηςγύρωαπόαποικίεςStreptococcus pyogenesπουανα-πτύσσονταισετρυβλίοάγαρ-αίματος(β)δρά-σητηςλεκιθινάσηςμιαςφωσφολιπάσηςγύ-ρωαπόαποικίεςClostridium perfringensπουαναπτύσσονται σεκαλλιεργητικόμέσοαγαρό-ζηςεμπλουτισμένομεκρόκοαυγού(πηγήλεκι-θίνης)ηλεκιθινάσηδιασπάτιςμεμβράνεςτωνερυθροκυττάρωνδημιουργώνταςτιςδιαυγείςζώνεςπουφαίνονταιστηφωτογραφία

ταρόπλασμα του ξενιστικού κυττάρου Εκεί η υπομονάδα Α παρεμποδίζει τη μεταφορά αμινοξέων από το tRNA στην αυξανόμενη πολυπεπτιδική αλυσίδα με αποτέλεσμα να ανα-στέλλεται η διαδικασία της πρωτεϊνοσύνθεσης Πιο συγκε-κριμένα η τοξίνη αδρανοποιεί τον παράγοντα επιμήκυνσης 2 (μια πρωτεΐνη που συμμετέχει στην επιμήκυνση της πολυ-πεπτιδικής αλυσίδας) καταλύοντας τη σύνδεση ενός μορίου ριβόζης στη διφωσφορική αδενοσίνη (ADP) από το NAD+ Μετά την προσθήκη της ριβόζης στο μόριο του ADP η δρα-στικότητα του παράγοντα επιμήκυνσης 2 μειώνεται θεαμα-τικά και η πρωτεϊνοσύνθεση αναστέλλεται

Η τοξίνη της διφθερίτιδας σχηματίζεται μόνον από στε-λέχη του C diphtheriae που προσβάλλονται λυσιγονικά από τον βακτηριοφάγο β ο οποίος μεταφέρει το γονίδιο για την παραγωγή της τοξίνης Έτσι ένα μη τοξινοπαραγωγικό (άρα μη παθογόνο) στέλεχος του C diphtheriae μπορεί να μετα-τραπεί σε παθογονικό αν μολυνθεί με τον φάγο β Η διαδικα-σία αυτή ονομάζεται μετατροπή φάγου (f Τμήμα 107)

Ένας άλλος παράγοντας που επηρεάζει την παραγωγή της τοξίνης της διφθερίτιδας είναι η ύπαρξη διαθέσιμου σι-δήρου Όταν το καλλιεργητικό μέσο περιέχει ποσότητες σι-δήρου που επαρκούν για την αύξηση του βακτηρίου η το-ξίνη δεν παράγεται Αν όμως η συγκέντρωση σιδήρου μειω-θεί σε περιοριστικά για την αύξηση του βακτηρίου επίπεδα τότε αρχίζει η παραγωγή της τοξίνης Ο σίδηρος δεσμεύεται από ειδικές ρυθμιστικές πρωτεΐνες του C diphtheriae συμ-μετέχοντας με τον τρόπο αυτό σε έναν μηχανισμό αρνητικού ελέγχου (f Τμήμα 85) Αυτή η σιδηροσυζευτική πρωτεΐ-νη συνδυάζεται κατόπιν με μια ρυθμιστική περιοχή του DNA

του φάγου β και παρεμποδίζει την έκφραση της τοξίνης της διφθερίτιδας Όταν η συγκέντρωση σιδήρου είναι χαμηλή η δράση της ρυθμιστικής πρωτεΐνης εξασθενεί με αποτέλεσμα να αρχίσει η σύνθεση της τοξίνης

Η εξωτοξίνη Α του Pseudomonas aeruginosa (Πίνακας 214) δρα κατά παρόμοιο τρόπο με την τοξίνη της διφθερίτι-δας αφού και αυτή τροποποιεί τον παράγοντα επιμήκυνσης 2 μέσω ριβοζυλίωσης του ADP

Τοξίνες του τετάνου και της αλλαντίασης

Αυτές οι τοξίνες παράγονται από τα υποχρεωτικώς αναερό-βια βακτήρια Clostridium tetani και Clostridium botulinum Υπό φυσιολογικές συνθήκες τα βακτήρια αυτά είναι εδαφό-βιοι οργανισμοί που ενίοτε προκαλούν ασθένειες στα ζώα (f Τμήματα 278 και 295) Το C botulinum σπανίως ανα-πτύσσεται άμεσα στο σώμαOslash συνηθέστερη εστία πολλαπλα-σιασμού του αλλά και τόπος παραγωγής της αλλαντοτοξί-νης είναι τα κακοδιατηρημένα τρόφιμα Στην αλλαντίαση ο θάνατος επέρχεται από αναπνευστική ανεπάρκεια λόγω πα-ράλυσης των αναπνευστικών μυών Το C tetani αναπτύσ-σεται σε βαθιές πληγές του σώματος που καθίστανται ανο-ξικές και παρrsquo ότι παραμένει στην αρχική εστία προσβολής και δεν διασπείρεται στο σώμα η τοξίνη την οποία παράγει μπορεί να εξαπλωθεί μέσω του νευρικού συστήματος και να προκαλέσει τέτανο δηλαδή σπαστική παράλυση που μπορεί επίσης να οδηγήσει στον θάνατο

Η τοξίνη της αλλαντίασης αποτελείται στην πραγματι-κότητα από μια ομάδα τοξινών Α-Β που συνιστούν τις πιο

2110 ΕξΩΤΟξΙΝΕΣ 855

A B

Κυτταρική microεmicroβράνη Κυτταρική microεmicroβράνη

B BA

A

AEFmdash2 EFmdash2

Πρωτεϊνοσύνθεση σε αναστολήΦυσιολογική πρωτεϊνοσύνθεση

Τοξίνη

Κλείδα

Αmicroινοξύ

Ριβόσωmicroα

(β)

t-RNA

(α)

EFmdash2

t-RNA

EFmdash2

Med

Ia T

uTo

rIal

M

edIa

Tu

TorI

al D

ipht

heri

aTo

xin

Εικόνα 2118 δράσητηςτοξίνηςτηςδιφθερίτιδαςτηνοποίαπαράγειτοCorynebacterium diphtheriae(α)υπόφυσιολογικέςσυνθήκεςοπαράγονταςεπι-μήκυνσης2(EF-2)συνδέεταιμετοριβόσωμακαιτοφέρνεισεεπαφήμεέναφορτισμένοtRNA(β)ητοξίνητηςδιφθερίτιδαςσυνδέεταιμετηνκυτταρικήμεμβράνηόπουδιασπάταιηυπομονάδααπουπροκύπτειαπότηδιάσπασηαυτήμεταφέρεταιστονενδοκυτταρικόχώροόπουκαταλύειτηνπροσθήκηρι-βοζυλιωμένουADPστονπαράγονταεπιμήκυνσης2(EF-2)οτροποποιημένοςπαράγονταςεπιμήκυνσης2δενμπορείπλέοννασυμμετάσχειστηνπροσθήκηαμινοξέωνστηναυξανόμενηπεπτιδικήαλυσίδαηδιαδικασίατηςπρωτεϊνοσύνθεσηςσταματάκαιεπέρχεταιθάνατοςτουκυττάρου

856Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

ισχυρές βιολογικές τοξίνες στη φύση Ένα χιλιοστογραμμά-ριο (mg) καθαρής αλλαντοτοξίνης αρκεί για να σκοτώσει πάνω από ένα εκατομμύριο ινδικά χοιρίδια Από τις επτά δι-αφορετικές αλλαντοτοξίνες που γνωρίζουμε δύο τουλάχι-στον κωδικεύονται από εξειδικευμένους λυσιγόνους βακτη-ριοφάγους του Clostridium botulinum Η κυριότερη τοξίνη είναι μια πρωτεΐνη με ΜΒ 150000 η οποία εύκολα σχηματί-ζει συμπλέγματα με άλλες μη τοξικές πρωτεΐνες του C bot-ulinum δημιουργώντας βιοενεργές τοξίνες με ΜΒ που αγγί-ζει το 106 Η τοξικότητά της οφείλεται στο ότι αυτή δεσμεύε-ται στις νευρομυϊκές συνάψεις (και συγκεκριμένα στις προ-συναπτικές μεμβράνες των απολήξεων των κινητικών νευ-ρώνων) όπου παρεμποδίζει την απελευθέρωση ακετυλοχο-λίνης Υπενθυμίζεται ότι η μετάδοση της νευρικής ώσης από τα νευρικά κύτταρα στα μυϊκά γίνεται μέσω της ακετυλοχο-λίνης η οποία δεσμεύεται σε ειδικούς υποδοχείς των μυϊκών κυττάρων Έτσι ένας μυς που έχει δηλητηριαστεί με αλλα-ντοτοξίνη αδυνατεί να προσλάβει το διεγερτικό σήμα (την ακετυλοχολίνη) άρα αδυνατεί να συσταλεί προκαλώντας γενικευμένη παράλυση (Εικόνα 2119)

Η τετανοτοξίνη είναι μια πρωτεΐνη με ΜΒ 150000 η οποία αποτελείται από συνδεδεμένα πολυπεπτίδια Α-Β Η τοξίνη μόλις έρθει σε επαφή με το νευρικό σύστημα μετα-φέρεται μέσω των κινητικών νευρώνων μέχρι τον νωτιαίο μυελό όπου συνδέεται εξειδικευμένα με γαγγλιοζιτικά λιπί-δια των αξονικών απολήξεων ορισμένων ανασταλτικών νευ-ρώνων του νωτιαίου μυελού Κατά τη φυσιολογική λειτουρ-

γία τους αυτοί οι διάμεσοι νευρώνες απελευθερώνουν κά-ποιον ανασταλτικό νευροδιαβιβαστή (συνήθως γλυκίνη) ο οποίος συνδέεται με ειδικούς υποδοχείς πάνω στη μεμβρά-νη του κινητικού νευρώνα και προκαλεί αποδιέγερση δη-λαδή άρση της διέγερσης του κινητικού νευρώνα Αυτός εί-ναι ο κυριότερος μηχανισμός για να σταματήσει η διέγερση ενός κινητικού νευρώνα και πρακτικά σημαίνει ότι η δρά-ση της γλυκίνης αναστέλλει την απελευθέρωση ακετυλοχο-λίνης στην τελική κινητική πλάκα και επομένως επιτρέπει τη χάλαση των μυών Η παρουσία όμως τετανοτοξίνης στον νωτιαίο μυελό εξουδετερώνει τη δράση των διάμεσων ανα-σταλτικών νευρώνων και επομένως διακόπτει την απελευθέ-ρωση και δράση της γλυκίνης επί των κινητικών νευρώνων Υπrsquo αυτές τις συνθήκες οι κινητικοί νευρώνες συνεχίζουν να παραμένουν σε κατάσταση διέγερσης εκφορτίζονται αστα-μάτητα και απελευθερώνουν συνεχώς ακετυλοχολίνη στη νευρομυϊκή σύναψη προκαλώντας συνεχείς και ανεξέλε-γκτες συστολές των αντίστοιχων μυών (Εικόνα 2120) Τε-λικό αποτέλεσμα είναι η σπαστική παράλυση δηλαδή μια κατάσταση κατά την οποία οι προσβεβλημένοι μύες βρίσκο-νται σε διαρκή συστολή Αν η προσβολή αφορά τους μυς του στόματος τότε ο παρατεταμένος σπασμός παραμορφώ-νει το στόμα προκαλώντας το φαινόμενο του τρισμού Αν η προσβολή συμβεί στους αναπνευστικούς μυς τότε μπορεί να επέλθει θάνατος από ασφυξία

Και οι δύο τοξίνες που μόλις εξετάσαμε εμποδίζουν την απελευθέρωση νευροδιαβιβαστών για τον έλεγχο των μυών

Φυσιολογικές συνθήκεςΗ ακετυλοχολίνη (A) προκαλείσυστολή των microυϊκών ινών

∆ιεγερτικό σήmicroααπό το κεντρικόνευρικό σύστηmicroα

Μυς

ΑλλαντίασηΗ αλλαντοτοξίνη εmicroποδίζει τηναπελευθέρωση της Α αναστέλλοντας έτσιτη microυϊκή συστολή

AA A

AAA

A AA

AAAAA

A

AA A

AA A

AA

A A

AAA

AAA AA

A AAA

A A A A A A A A AA A A A

(α) (β)

Εικόνα 2119 δράσητηςαλλαντοτοξίνηςηοποίαπαράγεταιαπότοClostridium botulinum (α)υπόφυσιολογικέςσυνθήκεςηδιέγερσηαπότοκεντρικόνευρικόσύστημακαταλήγειστηνευρομυϊκήσύναψηκαιέχειωςαποτέλεσματηναπελευθέρωσηακετυλοχολίνης(α)απότακυστίδιατωννευρικώναπολήξεωνστηντελικήκινητικήπλάκαΣτησυνέχειαηακετυλοχολίνησυνδέεταιμεειδικούςυποδοχείςστημεμβράνητουμυϊκούκυττάρουπροκαλώνταςσυστολήτουτελευταίου(β)ηαλλαντοτοξίνηδραστηντελικήκινητικήπλάκαπαρεμποδίζονταςτηναπελευθέρωσηακετυλοχολίνης(α)απότακυστίδιαlaquoκαταργώνταςraquoστηνπράξητηνευρικήδιέγερσηαποτέλεσματηςδράσηςαυτήςείναιημηαντιστρεπτήχάλασητουμυόςκαιτελικάημυϊκήπαράλυση(f

Τμήμα295)

Ωστόσο το τελικό αποτέλεσμα διαφέρει ανάλογα με το ποι-ος ακριβώς νευροδιαβιβαστής αναστέλλεται

2110 Έλεγχος εννοιών

Οι εξωτοξίνες τις οποίες παράγουν ορισμένοι μικροοργανισμοί εί-ναι οι ισχυρότερες βιολογικές τοξίνες που γνωρίζουμε Κάθε εξω-τοξίνη δρα σε εξειδικευμένα κύτταρα ή μόρια του ξενιστή επιφέ-ροντας βλάβες σε κάποια μείζονα (κυτταρική ή συστηματική) λει-τουργία του

Ποιες μείζονος σημασίας ιδιότητες είναι κοινές σε όλες τις εξωτοξίνες Σε όλες τις τοξίνες Α-Β

Είναι απαραίτητο να λάβει χώρα πολλαπλασιασμός των βακτη-ρίων και λοίμωξη προκειμένου να παραχθούν τοξίνες

2111 Εντεροτοξίνες

Οι εντεροτοξίνες είναι εξωτοξίνες που δρουν στο λεπτό έντερο και προκαλούν μαζική έκκριση υγρών στον εντερικό αυλό και κατά συνέπεια εμετό και διάρροια Εντεροτοξίνες

παράγουν πολλά βακτήρια όπως τα Staphylococcus aureus Clostridium perfringens και Bacillus cereus (που ευθύνονται συνήθως για τις τροφικές δηλητηριάσεις) αλλά και τα εντε-ροπαθογόνα Vibrio cholerae Escherichia coli και Salmonel-la enteritidis

Η τοξίνη της χολέρας

Η εντεροτοξίνη την οποία παράγει το Vibrio cholerae είναι ο αιτιολογικός παράγοντας της χολέρας και έχει μελετηθεί περισσότερο από οποιαδήποτε άλλη εντεροτοξίνη Η τοξί-νη της χολέρας ανήκει στις τοξίνες της κατηγορίας Α-Β (βλ Τμήμα 2110) και αποτελείται από μία υπομονάδα Α μορι-ακού βάρους 27200 και πέντε υπομονάδες Β καθεμιά από τις οποίες έχει ΜΒ 11600 (επομένως ολόκληρο το σύμπλεγ-μα της τοξίνης έχει ΜΒ 82200) Η υπομονάδα Β αποτελεί το τμήμα με το οποίο η τοξίνη δεσμεύεται εξειδικευμένα στον γαγγλιοζίτη GM1 που βρίσκεται στην κυτταροπλασματική μεμβράνη των κυττάρων του εντερικού επιθηλίου (Εικόνα 2121)Oslash ωστόσο η ίδια η υπομονάδα Β δεν προκαλεί κάποια μεταβολή στη διαπερατότητα της μεμβράνης Για την τοξι-κή δράση της τοξίνης της χολέρας υπεύθυνη είναι η υπομο-

AA

AA

A

AA A

AA

A AAA

AAA

A

AAA

A

AAAAAAAA

AAA

A

G

GGG

GGGGGGG

G

G

G G

G

G

G

GG G

G

GG

A A

A

A A

A

A

A

A

A AA A A A A A A A AA A A A

∆ιεγερτικά σήmicroατααπό το κεντρικόνευρικό σύστηmicroα

Ανασταλτικόςδιάmicroεσος νευρώνας

Αναστολή

Μυς

Φυσιολογικές συνθήκεςΗ γλυκίνη (G) που απελευθερώνεται από τουςανασταλτικούς διάmicroεσους νευρώνες σταmicroατάτην απελευθέρωση ακετυλοχολίνης (A)και επιφέρει χάλαση των microυών

ΤέτανοςΗ τετανοτοξίνη δεσmicroεύεται στουςανασταλτικούς διάmicroεσους νευρώνεςεmicroποδίζοντας την απελευθέρωση γλυκίνηςκαι τη χάλαση των microυών

(α) (β)

Τοξίνητουτετάνου

Εικόνα 2120 δράσητηςτετανοτοξίνηςτηνοποίαπαράγειτοClostridium tetani(α)υπόφυσιολογικέςσυνθήκεςηχάλασητωνμυώνοφείλεταιστηγλυ-κίνη(G)πουαπελευθερώνουνορισμένοιδιάμεσοιανασταλτικοίνευρώνεςηγλυκίνηαποδιεγείρειτουςκινητικούςνευρώνεςκάτιπουμετησειράτουση-μαίνειότιδιακόπτεταιηαπελευθέρωσηακετυλοχολίνης(α)στηνευρομυϊκήσύναψη(β)ητετανοτοξίνηδεσμεύεταισεδιάμεσουςανασταλτικούςνευρώνεςεμποδίζονταςτηναπελευθέρωσηγλυκίνηςαπότασυναπτικάκυστίδιαΈτσιδιακόπτεταιηροήανασταλτικώνσημάτωνπροςτουςκινητικούςνευρώνεςκαιηαπελευθέρωσηακετυλοχολίνηςστηνευρομυϊκήσύναψηείναισυνεχήςκαιαδιάκοπημεαποτέλεσμαναπροκαλείταιμηαντιστρεπτήσυστολήτωνμυώνκαισπαστικήπαράλυση(fΤμήμα278καιεικόνα2719)

2111 ΕΝΤΕΡΟΤΟξΙΝΕΣ 857

858Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

νάδα Α η οποία ενεργοποιεί το κυτταρικό ένζυμο αδενυλι-κή κυκλάση που με τη σειρά του μετατρέπει την τριφωσφο-ρική αδενοσίνη (ΑΤΡ) σε κυκλική μονοφωσφορική αδενοσί-νη (cAMP)

Όπως έχουμε ήδη δει στο Τμήμα 87 το κυκλικό ΑΜΡ είναι ένα ειδικό μόριο που συνδέει στα κύτταρα διάφο-ρους ρυθμιστικούς μηχανισμούς Στα θηλαστικά το κυκλι-κό ΑΜΡ συμμετέχει στον μηχανισμό δράσης αρκετών ορμο-

νών σε συναπτικές διαβιβάσεις του κεντρικού νευρικού συ-στήματος αλλά και στις φλεγμονώδεις και ανοσιακές αντι-δράσεις των ιστών συμπεριλαμβανομένων των αλλεργιών Όμως για να μπορέσει η υπομονάδα Α της τοξίνης της χολέ-ρας να ενεργοποιήσει την αδενυλική κυκλάση πρέπει πρώτα να ενεργοποιηθεί από ένα κυτταρικό ένζυμο που χρειάζεται NAD+ και ATP Κατά τη δράση της εντεροτοξίνης της χολέ-ρας τα αυξημένα επίπεδα κυκλικού ΑΜΡ προκαλούν ενερ-γητική έκκριση διττανθρακικών και ιόντων χλωρίου από τα επιθηλιακά κύτταρα προς τον εντερικό αυλό (Εικόνα 2121) Κατά την οξεία φάση της νόσου η απώλεια νερού στο λε-πτό έντερο υπερβαίνει τον ρυθμό απορρόφησής του στο πα-χύ έντερο με αποτέλεσμα τη μαζική καθαρή απώλεια νε-ρού Κατά κανόνα τα θύματα της χολέρας πεθαίνουν από ακραία αφυδάτωση Καλύτερη θεραπεία είναι η πρόσληψη από το στόμα μεγάλων ποσοτήτων από διαλύματα ηλεκτρο-λυτών προκειμένου να αναπληρωθούν τα απολεσθέντα υγρά και ιόντα

Η εντεροτοξίνη της χολέρας μπορεί να ενεργοποιήσει την αδενυλική κυκλάση σε μεγάλη ποικιλία κυττάρων και ιστών γιrsquo αυτό και οι παθολογικές εκδηλώσεις της τοξίνης αφορούν μάλλον την ειδική θέση όπου αυτή δεσμεύεται δη-λαδή τα κύτταρα του επιθηλίου του λεπτού εντέρου παρά την τοξική ενεργοποίηση της αδενυλικής κυκλάσης Πράγ-ματι η προσθήκη διαλύματος με απομονωμένες υπομονάδες Β (οι οποίες δεν διαθέτουν δραστικότητα αδενυλικής κυκλά-σης) στον αυλό του εντέρου μπορεί να εμποδίσει τη δράση της εντεροτοξίνης της χολέρας αρκεί να χορηγηθεί πριν την εκδήλωσή της Αυτό συμβαίνει διότι οι υπομονάδες Β κατα-λαμβάνουν τις ίδιες θέσεις δέσμευσης που χρησιμοποιούν και τα πλήρη μόρια (Α-Β) της τοξίνης στερώντας από τα τελευταία τη δυνατότητα δέσμευσης αλλά και δράσης κα-θώς μόνο τα πλήρη μόρια διαθέτουν δραστικότητα αδενυλι-κής κυκλάσης

Η εντεροτοξίνη της χολέρας κωδικεύεται από δύο γο-νίδια τα ctxA και ctxB Η έκφραση των εν λόγω γονιδίων ελέγχεται από έναν μηχανισμό θετικής ρύθμισης στον οποίο καθοριστικό ρόλο παίζει η πρωτεΐνη που κωδικεύει το γονί-διο toxR Το προϊόν του γονιδίου toxR είναι μια διαμεμβρα-νική πρωτεΐνη η οποία ελέγχει τόσο την παραγωγή της τοξί-νης όσο και άλλων σημαντικών παραγόντων μολυσματικό-

Εικόνα 2121 δράσητηςεντεροτοξίνηςτηςχολέρας(1)Φυσιολογικήδι-αδικασίακίνησηςτωνιόντωνστοέντεροκαιαποικισμόςτουεπιθηλίουαπότοVibrio choleraeακολουθούμενοςαπόδέσμευσητηςεντεροτοξίνηςμετουςγαγγλιοζίτεςGM1τωνκυττάρωντουξενιστή(2)ηδράσητηςτοξίνηςα-βέγκειταιστηνενσωμάτωσηστοκυτταρόπλασματωνξενιστικώνκυττάρωντηςυπομονάδαςαηοποίαενεργοποιείτηναδενυλικήκυκλάσηΤογεγονόςαυτόοδηγεί(3)στηδιακοπήτηςφυσιολογικήςροήςνa+προςταέσωκαι(4)στηναπώλειανερούπροςτοναυλόκαιτηνεμφάνισηδιάρροιαςηαντιμετώπισητηςχολέραςγίνεταιμεαναπλήρωσηιόντωνκαιενυδάτωσηηχρήσηαντιβι-οτικώνμπορείναπεριορίσειτηνανάπτυξητουV choleraeκαιναμειώσειτηδιάρκειατηςνόσουαλλάδενεπηρεάζεικαθόλουτηντοξίνηπουέχειήδηπαραχθεί

Κύτταρο GM1

Επιθήλιο

Τοξίνη του Vibrio cholerae

Κύτταρο του Vibrio cholerae

Ενεργοποίηση της επιθηλιακήςαδενυλικής κυκλάσης από τηντοξίνη της χολέρας

Τοξίνη τηςχολέρας

Αδενυλική κυκλάση

Αυλός

Αυλός

ATP κυκλικό AMP

Αίmicroα

Αίmicroα

Αίmicroα

Αυλός τουλεπτού εντέρου

Κύτταρο GM1Na+

Επιθηλιακά κύτταρα του εντέρου

Na+

Na+

Αναστολή microεταφοράς Na+ καθαρήροή Clndash προς τον αυλό

Clndash

Clndash

Μαζική microετακίνησηνερού προς τον αυλό

Φυσιολογική κίνηση ιόντων Na+ κινείται από τοναυλό προς το αίmicroαmiddot δεν υπάρχει καθαρή ροή Clndash

H2O

Αποικισmicroός καιπαραγωγή τοξινών

1

3

2

4

τητας του Vibrio cholerae (πχ πρωτεΐνες και τριχίδια της εξωτερικής μεμβράνης) που είναι απαραίτητοι για τον επι-τυχή αποικισμό του λεπτού εντέρου από το συγκεκριμένο εντεροπαθογόνο

Άλλες εντεροτοξίνες

Αρκετές εντεροτοξίνες που παράγονται από άλλα εντεροπα-θογόνα όπως είναι η Escherichia και η Salmonella δρουν παρόμοια με την τοξίνη της χολέρας Αυτό επιβεβαιώνεται από το ότι οι τοξίνες και των δύο βακτηρίων εξουδετερώνο-νται με τη χορήγηση αντισωμάτων κατά της εντεροτοξίνης της χολέρας γεγονός που υποδηλώνει ότι οι συγκεκριμένες τοξίνες έχουν παραπλήσια δομή Σε αυτό συνηγορεί και η ανάλυση της αλληλουχίας βάσεων στα γονίδια ctxA και ctxB τα οποία παρουσιάζουν ομολογία μεγαλύτερη του 75 με τα γονίδια που κωδικεύουν τη θερμοασταθή εντεροτοξίνη την οποία παράγουν τα εντεροπαθογόνα στελέχη της Escherich-ia και της Salmonella Ωστόσο υπάρχουν και εντεροτοξί-νες με διαφορετικό τρόπο δράσης τις οποίες παράγουν άλ-λα εντεροπαθογόνα των τροφίμων (Staphylococcus aureus Clostridium perfringens Bacillus cereus) Πχ η τοξίνη του Clostridium perfringens είναι μια κυτταροτοξίνη ενώ του Staphylococcus aureus μια υπεραντιγονική τοξίνη (Πίνακας 214) Τα υπεραντιγόνα έχουν έναν εντελώς διαφορετικό μη-χανισμό δράσηςOslash διεγείρουν μεγάλο αριθμό λεμφοκυττάρων προκαλώντας φλεγμονώδεις αντιδράσεις όχι μόνο τοπικά στο έντερο αλλά και διασυστηματικά σε όλο το σώμα (f Τμήμα 2214)

2111 Έλεγχος εννοιών

Οι εντεροτοξίνες είναι εξωτοξίνες που δρουν εξειδικευμένα στο λε-πτό έντερο προκαλώντας μεταβολές στη διαπερατότητα του εντε-ρικού επιθηλίου οι οποίες οδηγούν στην εμφάνιση διάρροιας Οι

εντεροτοξίνες διακρίνονται στις τοξίνες Α-Β στις κυτταροτοξίνες και στα υπεραντιγόνα

Ποια μείζονα χαρακτηριστικά είναι κοινά σε όλες τις εντεροτο-ξίνες Σε όλες τις εξωτοξίνες Α-Β

Πώς δρα η τοξίνη του Vibrio cholerae στο λεπτό έντερο Γιατί προκαλεί η τοξίνη αυτή μαζική απώλεια νερού

2112 Ενδοτοξίνες

Τα αρνητικά κατά Gram βακτήρια παράγουν λιποπολυσακ-χαρίτες για την εξωτερική στιβάδα του κυτταρικού τους τοι-χώματος (f Τμήμα 49) οι οποίοι σε πολλές περιπτώσεις είναι τοξικοί Οι πολυσακχαρίτες αυτοί ονομάζονται ενδο-τοξίνες διότι είναι σταθερά συνδεδεμένοι με το βακτηριακό κύτταρο και απελευθερώνονται σε μεγάλες ποσότητες μόνο αν συμβεί λύση του κυττάρου Οι ενδοτοξίνες έχουν μελε-τηθεί κυρίως στην περίπτωση των Escherichia Shigella και Salmonella Οι κυριότερες διαφορές μεταξύ εξωτοξινών και ενδοτοξινών παρατίθενται στον Πίνακα 215

Δομή και λειτουργία των ενδοτοξινών

Οι ενδοτοξίνες ασκούν ποικίλες επιδράσεις στη φυσιολο-γία Ο πυρετός είναι σχεδόν καθολικό σύμπτωμα της δρά-σης τους διότι οι τοξίνες αυτές διεγείρουν την απελευθέρω-ση ειδικών πρωτεϊνών από τα ξενιστικά κύτταρα οι οποίες ονομάζονται ενδογενή πυρετογόνα και επιδρούν στο θερμορ-ρυθμιστικό κέντρο του εγκεφάλου Επιπλέον οι ενδοτοξίνες προκαλούν διάρροια ταχεία μείωση του αριθμού των λεμ-φοκυττάρων και των αιμοπεταλίων και γενικευμένη φλεγ-μονή Μεγάλες ποσότητες ενδοτοξίνης μπορεί να επιφέρουν ακόμη και τον θάνατο κυρίως μέσω αιμορραγικής καταπλη-ξίας και ιστικής νέκρωσης Η τοξικότητα των ενδοτοξινών

2112 ΕΝΔΟΤΟξΙΝΕΣ 859

ΠΙΝΑΚΑΣ 215 Ιδιότητεςεξωτοξινώνκαιενδοτοξινών

Ιδιότητα Εξωτοξίνες Ενδοτοξίνες

Χημικέςιδιότητες πρωτεΐνεςπουεκκρίνονταιαπόορισμένα Σύμπλοκαλιποπολυσακχαριτών-λιποπρωτεϊνών(fεικόνα435) αρνητικάκατάGramβακτήριαενγένει ωςτμήματατηςεξωτερικήςμεμβράνηςτωναρνητικώνκατά θερμοασταθείς Gramβακτηρίωναπελευθερώνονταιμετηλύσητουκυττάρου πολύμεγάληθερμοσταθερότηταΤρόποςδράσης εξειδικευμένοςσυνήθωςδεσμεύονται μηειδικός σεειδικούςυποδοχείςήδομέςΣυμπτώματα είναικυτταροτοξίνεςεντεροτοξίνεςή πυρετόςδιάρροιαεμετός νευροτοξίνεςμεεξειδικευμένοτρόπο δράσηςσεκύτταραήιστούς Τοξικότητα Συχνάπολύμεγάληενίοτεθανατηφόρος μικρήσπάνιαθανατηφόροςανοσογονικότητα Ιδιαιτέρωςανοσοδιεγερτικέςδιεγείρουν Ήπιαανοσογόναηανοσοαπόκρισηείναι τηνπαραγωγήαντισωμάτων(αντιτοξινών) ανεπαρκήςγιατηνεξουδετέρωσητηςτοξίνηςδράσητοξοειδών ηαντιμετώπισητηςτοξίνηςμεφορμαλδεΰδη καμία καταστρέφειτηντοξικότητααλλάτα τοξοειδήπουπροκύπτουνεξακολουθούν ναέχουνανοσοδιεγερτικήδράσηπυρετογονία δενπροκαλούνπυρετόστονξενιστή πυρετογόνεςσυχνάπροκαλούνπυρετόστονξενιστή

860Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

πάντως είναι πολύ χαμηλότερη εκείνης των εξωτοξινών Στα ποντίκια επί παραδείγματι η ποσότητα ενδοτοξίνης που απαιτείται για να θανατωθεί το 50 ενός πληθυσμού πειρα-ματοζώων (δηλαδή η LD50) είναι κατά προσέγγιση 200-400 μg (μικρογραμμάρια) ανά άτομο ενώ η LD50 της αλλαντοτο-ξίνης είναι περίπου 25 pg (πικογραμμάρια) ανά άτομο δηλα-δή 10 εκατομμύρια φορές μικρότερη

Η γενική δομή των λιποπολυσακχαριτών (LPS) παρου-σιάζεται στην Εικόνα 435 Οι λιποπολυσακχαρίτες αποτε-λούνται από το λιπίδιο Α έναν κεντρικό πολυσακχαρίτη που περιέχει κετοδεοξυοκτονικό λίγα σάκχαρα με επτά άτομα άνθρακα (επτόζες) γλυκόζη γαλακτόζη Ν-ακετυλογλυκο-ζαμίνη και τον πολυσακχαρίτη Ο ένα ιδιαίτερα μεταβλητό πολυμερές που συνήθως περιέχει γαλακτόζη γλυκόζη ρα-μνόζη μαννόζη και ένα ή περισσότερα ασυνήθιστα διδεο-ξυ-σάκχαρα όπως αμπεκουόζη κολιτόζη παρατόζη ή τυβε-λόζη Τα σάκχαρα του πολυσακχαρίτη Ο σχηματίζουν αλυ-σίδες των τεσσάρων ή πέντε σακχάρων (συνήθως διακλαδι-σμένες) οι οποίες επαναλαμβάνονται αρκετές φορές για τον σχηματισμό του πλήρους μορίου (f Τμήμα 49) Το λιπί-διο Α αποτελείται από λιπαρά οξέα που συνδέονται με εστε-ρικούς δεσμούς στο μόριο της Ν-ακετυλογλυκοζαμίνης Συ-νηθέστερα τέτοια οξέα είναι το β-υδροξυμυριστικό το λαυ-ρικό (δαφνικό) το μυριστικό και το παλμιτικό (φοινικικό) Από τη μελέτη επιμέρους λιποπολυσακχαριτικών τμημάτων συνάγεται ότι το λιπίδιο ευθύνεται για την τοξικότητα και ο πολυσακχαρίτης για την υδατοδιαλυτότητα και την ανοσο-γονικότητα του συμπλόκου (f Τμήμα 223) Επίσης με-λέτες σε ζώα υποδεικνύουν ότι για τις in vivo τοξικές επι-δράσεις είναι απαραίτητο το λιπίδιο και ο πολυσακχαρίτης να συνυπάρχουν

Ανίχνευση ενδοτοξινών με τη μέθοδο Limulus

Επειδή οι ενδοτοξίνες έχουν πυρετογόνο δράση θα πρέπει τα διάφορα φάρμακα (πχ αντιβιοτικά ή σκευάσματα που χορηγούνται ενδοφλεβίως) να μην περιέχουν καθόλου εν-δοτοξίνες Για τον σκοπό αυτό έχει αναπτυχθεί μια ιδιαίτε-ρα ευαίσθητη μέθοδος ανίχνευσης ενδοτοξινών η οποία βα-σίζεται στη χρήση των αμοιβαδοκυττάρων Limulus polyphe-mus που παρασιτούν στις οπλές των αλόγων Η μέθοδος στη-ρίζεται στο γεγονός ότι οι ενδοτοξίνες προκαλούν εξειδικευ-μένα λύση αυτών των αμοιβαδοκυττάρων (Εικόνα 2122) Κατά τον εργαστηριακό έλεγχο αναμειγνύονται εκχυλίσμα-τα αμοιβαδοκύτταρων με το υπό έλεγχο διάλυμα Αν υπάρ-χει ενδοτοξίνη το εκχύλισμα των αμοιβαδοκυττάρων σχη-ματίζει πήγμα και καθιζάνει μεταβάλλοντας τη διαύγεια του διαλύματος Αυτή η αντίδραση μπορεί κατόπιν να ποσοτι-κοποιηθεί με τη χρήση φασματοφωτομέτρου Είναι εφικτή η εκτέλεση μετρήσιμης αντίδρασης με μόλις 10 pgml λιπο-πολυσακχαρίτη Η μέθοδος Limulus χρησιμοποιείται για την ανίχνευση απειροελάχιστων ποσοτήτων ενδοτοξίνης στους ορούς στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό στο πόσιμο νερό και σε όλα τα διαλύματα που χρησιμοποιούνται για την παρασκευή φαρμάκων και ενέσιμων σκευασμάτων

Επειδή η μέθοδος Limulus είναι πάρα πολύ ευαίσθητη χρειάζεται ιδιαίτερη προσοχή στην τήρηση μέτρων αποτρο-πής της μόλυνσης των εργαστηριακών οργάνων των διαλυ-μάτων και των αντιδραστηρίων από αρνητικά κατά Gram βακτήρια που υπάρχουν στο περιβάλλον του εργαστηρίου ή της κλινικής πχ στο απεσταγμένο νερό Ενδεχόμενη ανί-χνευση ενδοτοξινών με τη μέθοδο Limulus στο πλάσμα ή στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό συνιστά σοβαρή ένδειξη μόλυν-σης των συγκεκριμένων σωματικών υγρών με αρνητικά κα-τά Gram βακτήρια

2112 Έλεγχος εννοιών

Οι ενδοτοξίνες είναι λιποπολυσακχαρίτες προερχόμενοι από την εξωτερική στιβάδα των αρνητικών κατά Gram βακτηρίων Οι εν-δοτοξίνες απελευθερώνονται στο περιβάλλον με τη λύση του βα-κτηρικού κυττάρου προκαλώντας πυρετό και ορισμένες άλλες το-

(α)

(β)

A O

Tzi

anab

os a

nd R

D M

illha

mA

O T

zian

abos

and

R D

Mill

ham

Εικόνα 2122 μικροφωτογραφίεςαμοιβαδοκυττάρωνLimulus(α)Φυσι-ολογικάαμοιβαδοκύτταρα(β)αμοιβαδοκύτταραπουέχουνεκτεθείσεβα-κτηριακόλιποπολυσακχαρίτηηπαρουσίαλιποπολυσακχαρίτηπροκαλείαπο-κοκκίωσητωνκυττάρωνιδιότηταπουμπορείναχρησιμοποιηθείγιατηνανί-χνευσηλιποπολυσακχαριτώνσεκάποιουπόέλεγχοδιάλυμα

ξικές αντιδράσεις στον ξενιστή Κατά κανόνα οι ενδοτοξίνες είναι λιγότερο τοξικές από τις εξωτοξίνες

Γιατί δεν παράγουν ενδοτοξίνες τα θετικά κατά Gram βακτή-ρια

Γιατί είναι απαραίτητο να ελέγχονται τα διαλύματα των διαφό-ρων φαρμάκων ως προς την παρουσία ενδοτοξινών

ΙV ΓΕΝΙΚΟΙ ΜΗχΑΝΙΣΜΟΙ ΑΜΥΝΑΣ ΤΟΥ ξΕΝΙΣΤΗ

Οι εγγενείς laquoαμυντικοί μηχανισμοίraquo που είναι υπεύθυνοι για την καταστολή των παθογόνων μπορούν να χωριστούν σε δύο κατηγορίες στους μη ειδικούς ή γενικούς μηχανισμούς άμυνας που επιστρατεύονται έναντι μεγάλης ποικιλίας πα-θογόνων και στους ειδικούς αμυντικούς μηχανισμούς που χρησιμοποιούνται έναντι μεμονωμένων ειδών ή στελεχών παθογόνων Εδώ θα εξετάσουμε ορισμένους γενικούς αμυ-ντικούς μηχανισμούς που χρησιμοποιούνται για τον περιο-ρισμό των λοιμώξεων και τη διατήρηση της υγείας του ξε-νιστή ενώ στο επόμενο κεφάλαιο θα μελετήσουμε τους συ-γκεκριμένους μηχανισμούς άμυνας του ξενιστή έναντι μεμο-νωμένων παθογόνων δηλαδή την ανοσοαπόκριση

2113 Μη ειδική εγγενής αντίσταση στις

μολύνσεις

Η πρώτη γραμμή άμυνας του ξενιστή κατά των παθογόνων περιλαμβάνει μια σειρά φυσικών και χημικών φραγμών εγ-γενών στα περισσότερα ζώα οι οποίοι αντιδρούν με μη ει-δικό τρόπο στην εισβολή των παθογόνων Αυτοί οι γενικού χαρακτήρα μηχανισμοί εξουδετερώνουν όλα σχεδόν τα πα-θογόνα με τα οποία ερχόμαστε σε επαφή

Φυσική αντίσταση του ξενιστή

Η ικανότητα των παθογόνων να προκαλούν νόσο σε μεμο-νωμένα ζωικά είδη ποικίλλει σε πολύ μεγάλο βαθμό Για παράδειγμα η λύσσα εφόσον αρχίσει η εκδήλωση των συ-μπτωμάτων επιφέρει κατά κανόνα τον θάνατο σε οποιοδή-ποτε είδος θηλαστικού Βεβαίως ορισμένα είδη ζώων είναι πολύ πιο ευαίσθητα στη λύσσα από άλλα Τα ρακούν και τα κουνάβια πχ είναι εξαιρετικά ευαίσθητα στη μόλυνση από τον ιό της λύσσας σε αντίθεση με τα οπόσσουμ που σπανί-ως αρρωσταίνουν από την ασθένεια αυτή Ο άνθρακας μπο-ρεί να μολύνει πολλά είδη ζώων αλλά τα συμπτώματα που προκαλεί ποικίλλουν σημαντικά καθώς στον μεν άνθρω-πο εκδηλώνονται ως απλές φλύκταινες ενώ στις αγελάδες προκαλεί θανατηφόρο δηλητηρίαση του αίματος Αντίθετα ο πνευμονικός άνθρακας είναι θανατηφόρος για τον άνθρω-πο (f Τμήμα 2511) ενώ ιδιαίτερη σημασία έχει επίσης

το γεγονός ότι τα πουλιά είναι πλήρως ανθεκτικά στον άν-θρακα Επιπλέον οι ασθένειες των θερμόαιμων ζώων σπα-νίως μεταδίδονται στα ψυχρόαιμα (ποικιλόθερμα) ζώα και αντιστρόφως

Σε συγκεκριμένες συνθήκες συγγενικά είδη ή ακόμη και μέλη του ίδιου είδους ενδέχεται να παρουσιάζουν αρκε-τά διαφορετική ευαισθησία σε δεδομένο παθογόνο

Ηλικία στρες και δίαιτα

Η ηλικία είναι σημαντικός παράγοντας όσον αφορά την ευαι-σθησία έναντι μολυσματικών ασθενειών Τα λοιμώδη νοσή-ματα είναι πολύ πιο συχνά στα πολύ νεαρά και πολύ ηλικι-ωμένα άτομα Στα νεογέννητα πχ ο σχηματισμός της εντε-ρικής χλωρίδας γίνεται αρκετά γρήγορα αλλά η φυσιολογι-κή χλωρίδα του νεογέννητου δεν είναι ίδια με τη φυσιολο-γική χλωρίδα ενός ενήλικα Πριν τη δημιουργία της χλωρί-δας ενήλικα ιδιαίτερα τις πρώτες μέρες μετά τη γέννηση τα παθογόνα έχουν περισσότερες ευκαιρίες να εγκατασταθούν και να προκαλέσουν νόσο Έτσι η διάρροια που προκαλεί-ται από παθογονικά στελέχη της Escherichia coli (f Τμή-μα 297) ή του Pseudomonas aeruginosa εμφανίζεται πολύ συχνά σε νεογνά μικρότερα του ενός έτους Η νεογνική αλ-λαντίαση απαντά μόνο σε νεογνά πολύ μικρής ηλικίας επει-δή η φυσιολογική χλωρίδα που έχει δημιουργθεί στα μεγα-λύτερα παιδιά τα προφυλάσσει από εντερική λοίμωξη λόγω του Clostridium botulinum (f Τμήμα 295)

Σε άτομα μεγαλύτερα των 65 ετών τα λοιμώδη νοσήμα-τα εμφανίζονται πολύ συχνότερα απrsquo ότι σε νεότερους ενή-λικες Επί παραδείγματι οι ηλικιωμένοι είναι πολύ πιο ευ-αίσθητοι σε αναπνευστικές λοιμώξεις ιδιαίτερα στη γρίπ-πη (f Τμήμα 268) ίσως επειδή μειώνεται η αποτελεσμα-τικότητα της ανοσιακής τους απόκρισης στα παθογόνα του αναπνευστικού Επιπλέον διάφορες ανατομικές μεταβολές που συνοδεύουν το γήρας μπορεί να συμβάλλουν στην ανά-πτυξη λοιμώξεων Φερrsquo ειπείν η διόγκωση του προστάτη (συνηθισμένη πάθηση στους άνδρες άνω των 50 ετών) προ-καλεί συχνά μείωση της ροής των ούρων γεγονός που με τη σειρά του καθιστά ευκολότερο τον αποικισμό της ουροποιη-τικής οδού με παθογόνα (Εικόνα 2111) και αυξάνει τις σχε-τικές λοιμώξεις στους άνδρες μεγαλύτερης ηλικίας

Το στρες μπορεί να οδηγήσει σε προδιάθεση ενός ατό-μου που υπό φυσιολογικές συνθήκες θα ήταν υγιές στο να νοσήσει Σε σχετικές μελέτες με αρουραίους και ποντίκια η κόπωση η υπερπροσπάθεια η ελλειπής διατροφή η αφυδά-τωση και οι κλιματικές αλλαγές (όλα συνιστούν πηγές φυ-σιολογικού στρες) αυξάνουν όχι μόνο τον επιπολασμό αλλά και τη βαρύτητα των λοιμώξεων Επί παραδείγματι αρου-ραίοι που υποβάλλονται σε έντονη φυσική δραστηριότη-τα για μεγάλες χρονικές περιόδους εμφανίζουν μεγαλύτερη θνησιμότητα αν προσβληθούν από Salmonella σε σχέση με ζώα που αναπαύονται επαρκώς Επομένως οι ορμόνες που παράγονται υπό συνθήκες στρες επηρεάζουν το ανοσοποιη-τικό σύστημα και παίζουν κάποιο ρόλο στις σχετικές ασθέ-νειες Η ορμόνη κορτιζόνη πχ ένας ιδιαίτερα αποτελεσμα-

2113 ΜΗ ΕΙΔΙΚΗ ΕΓΓΕΝΗΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΣΤΙΣ ΜΟΛΥΝΣΕΙΣ 861

862Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

τικός αντιφλεγμονώδης παράγοντας παράγεται σε πολύ με-γαλύτερες ποσότητες κατά τη διάρκεια περιόδων στρες πα-ρά σε φυσιολογικές περιόδους Έτσι η καταστολή των φλεγ-μονωδών αντιδράσεων του οργανισμού στερεί το σώμα από έναν φυσιολογικό μηχανισμό άμυνας έναντι των λοιμώξεων (βλ Τμήμα 2114)

Η δίαιτα παίζει επίσης σημαντικό ρόλο στην αντίσταση του ξενιστή Η συσχέτιση μεταξύ πείνας και μολυσματικών ασθενειών είναι γνωστή εδώ και αιώνες Δίαιτες φτωχές σε πρωτεΐνη επηρεάζουν τη φυσιολογική χλωρίδα και προσφέ-ρουν μεγαλύτερες πιθανότητες ανάπτυξης σε διάφορα ευκαι-ριακά παθογόνα Για παράδειγμα ο αριθμός των κυττάρων Vibrio cholerae που απαιτούνται για να προκαλέσουν χολέ-ρα είναι πολύ μικρότερος όταν το προσβαλλόμενο άτομο υποσιτίζεται Επίσης ο αριθμός αυτός είναι πολύ μικρότε-ρος και όταν το V cholerae λαμβάνεται με την τροφή ίσως επειδή η τροφή εξουδετερώνει τα στομαχικά οξέα που υπό φυσιολογικές συνθήκες θα κατέστρεφαν το παθογόνο (f Τμήμα 285)

Σε ορισμένες περιπτώσεις η απουσία συγκεκριμένης ουσίας από τη διατροφή μπορεί να προστατεύσει από κάποια νόσο καθώς το αντίστοιχο παθογόνο στερείται τα απαραίτη-τα θρεπτικά υλικά Καλύτερο τέτοιο παράδειγμα είναι η επί-δραση της σακχαρόζης στην εμφάνιση της οδοντικής τερη-δόνας Όπως είδαμε στο Τμήμα 213 η απουσία σακχαρόζης από τη διατροφή (μαζί με τη σωστή στοματική υγιεινή) μπο-ρεί να εξαφανίσει την τερηδόνα καθώς χωρίς τη σακχαρό-ζη των τροφών τα ιδιαιτέρως τερηδονογόνα Streptococcus mutans και S sobrinus αδυνατούν να συνθέσουν τον κολ-λώδη πολυσακχαρίτη που είναι απαραίτητος για να παρα-μείνουν τα βακτηριακά κύτταρα κολλημένα στις επιφάνει-ες των δοντιών

Φυσικοί και χημικοί αμυντικοί μηχανισμοίΗ δομική ακεραιότητα των ιστικών επιφανειών συνιστά φραγμό στην είσοδο μικροοργανισμών Στο δέρμα και στις βλεννογόνους επιφάνειες τα δυνητικά παθογόνα πρέπει όχι μόνο να προσκολληθούν στην επιφάνεια του ιστού αλλά και να αναπτυχθούν σε αυτή τη θέση πριν μεταφερθούν σε κά-ποια άλλη περιοχή του σώματος Η ακεραιότητα μιας ιστι-κής επιφάνειας συνήθως αρκεί για την προστασία της από ενδεχόμενο μόνιμο αποικισμό από παθογόνα Ωστόσο μια τραυματισμένη ιστική επιφάνεια (πχ ένα γδάρσιμο στο δέρ-μα) αποικίζεται εύκολα και επιτρέπει την εισβολή μικροορ-γανισμών Η αντίσταση στον αποικισμό και στην εισβολή γίνεται αφrsquo ενός με ειδικές ουσίες που παράγει το αμυντικό σύστημα του ξενιστή και αφrsquo ετέρου με διάφορους μηχανι-σμούς ανατομικού χαρακτήρα που παρεμποδίζουν έναν πι-θανό αποικισμό Μια σύνοψη των σημαντικότερων ανατο-μικών μηχανισμών άμυνας του ανθρώπινου οργανισμού πα-ρουσιάζεται στην Εικόνα 2123

Το δέρμα συνιστά αποτελεσματικό εμπόδιο στη διείσδυ-ση μικροοργανισμών Οι σμηγματογόνοι αδένες του δέρμα-τος (Εικόνα 212) εκκρίνουν λιπαρά οξέα και γαλακτικό οξύ τα οποία μειώνουν το pH του δέρματος και αναστέλλουν τον αποικισμό από παθογόνα βακτήρια Όσοι μικροοργανι-σμοί εισπνέονται από τη μύτη ή το στόμα απομακρύνονται με τη δράση των βλεφαριδοφόρων επιθηλιακών κυττάρων των βλεννογόνων επιφανειών του ρινοφάρυγγα και της τρα-χείας Οι βλεφαρίδες ωθούν με τις κινήσεις τους τη βλέννη και τα παγιδευμένα σε αυτήν βακτήρια προς τα άνω μέχρι αυτή να ενσωματωθεί στις εκκρίσεις της στοματικής κοιλό-τητας και είτε να καταπωθεί (οπότε τα βακτήρια πεθαίνουν στο όξινο περιβάλλον του στομάχου) είτε να απομακρυνθεί με την απόχρεμψη Τα δυνητικά παθογόνα που εισέρχονται

Η λυσοζύmicroη στα δάκρυακαι σε άλλες εκκρίσεις διασπάτο κυτταρικό τοίχωmicroα τωνβακτηρίων

Αποmicroάκρυνση σωmicroατιδίων καιmicroικροοργανισmicroών microε την ταχείαδιέλευση αέρα πάνω από τα τριχίδια και τους κροσσούς τουρινοφάρυγγα

Η φυσιολογική χλωρίδαανταγωνίζεται τα παθογόνα

Η βλέννη και τα φαγοκύτταρα στους πνεύmicroονες αποτρέπουν τον αποικισmicroό

Η βλέννη και το κροσσωτό επιθήλιο στην τραχεία παγιδεύουνκαι ωθούν microικροοργανισmicroούςέξω από το σώmicroα

Το δέρmicroα είναι ένας φυσικόςφραγmicroός παράγει λιπαράοξέα microε αντιmicroικροβιακή δράση και η φυσιολογική χλωρίδα του εmicroποδίζει τοναποικισmicroό παθογόνων

Η ταχεία microεταβολή τουpH αναστέλλει τον πολλαπλασιασmicroό microικροβίων

Η περιοδική έκπλυση της ουροποιητικής οδού microε τα ούρα τηνπροφυλάσσει απότον αποικισmicroό

Η φυσιολογική χλωρίδαανταγωνίζεται τα παθογόνα

Η οξύτητα του περιβάλλοντος στο στοmicroάχι (pH 2) αναστέλλει τον πολλαπλασιασmicroό τωνmicroικροβίων

∆ιάφορες πρωτεΐνες του αίmicroατος αναστέλλουν τη microικροβιακή ανάπτυξη

Εικόνα 2123 Φυσικοίχημικοίκαιανατομικοίφραγμοίπροστασίαςέναντιτωνλοιμώξεων

στο στομάχι πρέπει να ανταπεξέλθουν αφrsquo ενός στην οξύτη-τα του στομάχου (που μπορεί να φθάσει και σε pH 2) και αφrsquo ετέρου στον ανταγωνισμό με τη διαρκώς αυξανόμενη μικρο-χλωρίδα του λεπτού (pH 5 περίπου) και του παχέος εντέρου (pH 6-7) Υπενθυμίζεται ότι στο παχύ έντερο ενός φυσιολο-γικού ενήλικα ο αριθμός των βακτηρίων προσεγγίζει το 1010 ανά γραμμάριο εντερικού περιεχομένου (βλ Τμήμα 214) Με όλους αυτούς τους αποτρεπτικούς μηχανισμούς γίνεται σαφές ότι η μόνιμη εγκατάσταση ενός νέου μικροοργανι-σμού είναι ιδιαίτερα δύσκολη

Οι νεφροί και η επιφάνεια των οφθαλμών λούονται συ-νεχώς με εκκρίσεις που περιέχουν λυσοζύμη ένζυμο το οποίο μειώνει δραστικά τους μικροβιακούς πληθυσμούς Βακτηρι-οκτόνες ουσίες υπάρχουν επίσης στα εξωκυτταρικά υγρά όπως στο πλάσμα του αίματος Οι β-λυσίνες επί παραδείγ-ματι είναι πρωτεΐνες του αίματος που έχουν την ιδιότητα να προσδένονται και να ανοίγουν ρήγματα στην κυτταρική μεμ-βράνη των βακτηρίων προκαλώντας εκροή του κυτταρο-πλάσματος άρα και λύση του βακτηριακού κυττάρου

Ιστική εξειδίκευση

Τα περισσότερα παθογόνα πρέπει αρχικά να προσκολληθούν και να αποικίσουν τη θέση που τους προσφέρεται Αν η θέ-ση αυτή δεν είναι συμβατή με τις διατροφικές και περιβαλ-λοντικές ανάγκες τους τότε είναι αδύνατο να πολλαπλασι-αστούν Επομένως αν το Clostridium tetani προσληφθεί με την τροφή δεν θα προκαλέσει τέτανο διότι πεθαίνει στο όξι-νο περιβάλλον του στομάχου Αν όμως εισχωρήσει σε μια βαθειά πληγή ενδέχεται να πολλαπλασιαστεί στις ανοξικές ζώνες που δημιουργούνται με την τοπική νέκρωση του ιστού και να αρχίσει την παραγωγή τετανοτοξίνης (βλ Τμήματα 2110 και 278) Αντίθετα τα εντεροβακτήρια όπως η Sal-monella και η Shigella δεν προκαλούν λοιμώξεις στις πλη-γές αλλά αποικίζουν επιτυχώς τον εντερικό σωλήνα Ορι-σμένες περιπτώσεις ιστικής εξειδίκευσης παρατίθενται στον Πίνακα 216

Ο καταβεβλημένος ξενιστής

Ο όρος καταβεβλημένος ξενιστής αφορά ξενιστές στους οποί-ους έχει αδρανοποιηθεί ένα ή περισσότερα τμήματα του ανο-

σοποιητικού τους συστήματος με συνέπεια να αυξάνονται σημαντικά οι πιθανότητες λοίμωξης

Πολλοί νοσοκομειακοί ασθενείς που πάσχουν από μη λοιμώδες νόσημα (πχ καρκίνο ή καρδιοπάθεια) προσβάλ-λονται σχετικά εύκολα από λοιμώξεις επειδή είναι καταβε-βλημένοι (f Τμήμα 257) Διάφορες συνήθεις νοσοκομει-ακές πράξεις όπως ο καθετηριασμός οι υποδόριες ενέσεις η λήψη εγκεφαλονωτιαίου υγρού οι βιοψίες και οι χειρουρ-γικές επεμβάσεις μπορούν ακούσια να εισαγάγουν μικροορ-γανισμούς στους ασθενείς Το προεγχειρητικό άγχος μπορεί επίσης να μειώσει τις αντιστάσεις του ασθενούς Τα διάφο-ρα αντιφλεγμονώδη φάρμακα που χορηγούνται για τον περι-ορισμό του πόνου και των οιδημάτων μειώνουν επίσης την ανοσιακή άμυνα του ξενιστή (βλ Τμήμα 2113) Στους ασθε-νείς που έχουν δεχθεί κάποιο μόσχευμα χορηγούνται ανοσο-κατασταλτικά φάρμακα τα οποία καταστέλλουν τον μηχα-νισμό απόρριψης του μοσχεύματος αλλά ταυτόχρονα μειώ-νουν την αμυντική ικανότητα του ασθενούς έναντι των λοι-μώξεων

Καταβεβλημένοι ξενιστές υπάρχουν και εκτός νοσο-κομείων Το κάπνισμα η υπέρμετρη κατανάλωση αλκοόλ η ενδοφλέβια λήψη ναρκωτικών ουσιών η έλλειψη ύπνου η ανεπαρκής διατροφή ή η λοίμωξη από κάποιον άλλο πα-ράγοντα αποτελούν συνθήκες που καταβάλλουν την άμυνα του ξενιστή έναντι των λοιμώξεων Επί παραδείγματι η μό-λυνση με τον ιό HIV (ιό της ανθρώπινης ανοσοανεπάρκειας) καθιστά τον ασθενή ευάλωτο σε πληθώρα μικροβιακών λοι-μώξεων κατά κανόνα ακίνδυνων για τα μη προσβεβλημένα άτομα Ο HIV προκαλεί το σύνδρομο της επίκτητης ανοσοα-νεπάρκειας (AIDS) επειδή καταστρέφει έναν τύπο κυττάρων του ανοσοποιητικού συστήματος τα λεμφοκύτταρα Τ-CD4 (f Τμήμα 227) που συμμετέχουν στην ανοσιακή απόκρι-ση του οργανισμού Εξαιτίας αυτής της βλάβης που προκα-λεί ο HIV στον ξενιστή οι ασθενείς με AIDS δεν διαθέτουν επαρκή άμυνα έναντι των λοιμώξεων και συχνά πεθαίνουν από κάποια λοίμωξη (f Τμήματα 256 και 2614)

Τέλος ένας ξενιστής μπορεί να είναι καταβεβλημένος εξαιτίας συγκεκριμένων γενετικών παραγόντων όπως πχ από διάφορες γενετικές ασθένειες που αναστέλλουν τη λει-τουργία ή καταστρέφουν ολόκληρα τμήματα του ανοσοποιη-τικού συστήματος Τα άτομα που υποφέρουν από τέτοιες πα-

2113 ΜΗ ΕΙΔΙΚΗ ΕΓΓΕΝΗΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΣΤΙΣ ΜΟΛΥΝΣΕΙΣ 863

ΠΙΝΑΚΑΣ 216 λοιμώξειςκαιιστικήεξειδίκευση

Νόσος Ιστός που μολύνεται Οργανισμός

αλλαντίαση Τελικήκινητικήπλάκα Clostridium botulinumαυτόματηαποβολή(βοοειδή) πλακούντας Brucella abortusΓονόρροια επιθήλιοτουουρογεννητικού Neisseria gonorrhoeaeδιφθερίτιδα επιθήλιοτουλάρυγγα Corynebacterum diphtheriaeελονοσία αίμα(ερυθροκύτταρα) είδηPlasmodiumπυελονεφρίτιδα μυελόςτωννεφρών είδηProteusΣύνδρομοεπίκτητηςανοσοανεπάρκειας(AIDS) βοηθητικάλεμφοκύτταραΤ Ιόςτηςανθρώπινηςανοσοανεπάρκειας(HIV)Τερηδόνα Στοματικόεπιθήλιο Streptococcus mutans S sobrinus S sanguisS mitisΤέτανος ανασταλτικοίδιάμεσοινευρώνες Clostridium tetani Χολέρα επιθήλιοτουλεπτούεντέρου Vibrio cholerae

864Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

θήσεις συνήθως πεθαίνουν σε νεαρή ηλικία όχι από την ίδια τη γενετική νόσο αλλά από κάποια μικροβιακή λοίμωξη

2113 Έλεγχος εννοιών

Ο αποικισμός ενός ξενιστή από παθογόνα παρεμποδίζεται από μη ειδικούς φραγμούς φυσικής ανατομικής και χημικής φύσεως Η κατάρρευση των μηχανισμών άμυνας οδηγεί σε καταβεβλημένους ξενιστές δηλαδή σε ασθενείς πιο ευάλωτους στις λοιμώξεις

Με ποιον τρόπο μπορούν το κάπνισμα και η δίαιτα να επηρεά-σουν την αντίσταση του ξενιστή σε κάποιο παθογόνο

Πώς θα μπορούσε μια προϋπάρχουσα λοίμωξη να καταβάλει έναν υγιή κατά τα άλλα ξενιστή

2114 Φλεγμονή και πυρετός

Φλεγμονή ονομάζεται η μη ειδική αντίδραση του οργανι-σμού σε διαφόρα επιβλαβή ερεθίσματα όπως είναι οι το-ξίνες και τα παθογόνα Χαρακτηριστικά της φλεγμονώδους αντίδρασης είναι η ερυθρότητα το οίδημα ο πόνος και η υψηλή θερμοκρασία που αναπτύσσεται τοπικά στο σημείο της λοίμωξης Στις ουσίες που παράγουν αυτό το αποτέλε-σμα ανήκει και μια ομάδα πρωτεϊνών που ονομάζονται κυ-τοκίνες (f Τμήμα 2310) ουσίες τις οποίες παράγουν τα λευκά αιμοσφαίρια ή λευκοκύτταρα (f Τμήμα 221) Τα λευκοκύτταρα συνδέονται επίσης με τις εξειδικευμένες αποκρίσεις του οργανισμού σε συγκεκριμένα παθογόνα τις οποίες θα εξετάσουμε στο Κεφάλαιο 22 Σπουδαιότερο απο-τέλεσμα μιας φλεγμονώδους αντίδρασης του οργανισμού εί-ναι ο άμεσος περιορισμός του παθογόνου κάτι που συνήθως επιτυγχάνεται με τον σχηματισμό ενός θρόμβου (δηλαδή ενός πλέγματος από ίνες) στο σημείο της φλεγμονής

Η φλεγμονή είναι ένας από τους σημαντικότερους και πιο διαδεδομένους αμυντικούς μηχανισμούς του ξενιστή έναντι των εισερχόμενων μικροοργανισμών Σε ορισμένες περιπτώσεις όμως η φλεγμονή μπορεί να αυξήσει την πα-θογονικότητα ενός μικροβίου Για παράδειγμα ορισμένοι μι-κροοργανισμοί επάγουν φλεγμονώδεις αντιδράσεις οι οποί-ες επειδή είναι υπερβολικά έντονες προξενούν σημαντικές βλάβες στους ιστούς δημιουργώντας laquoνεκρωμένεςraquo ζώνες πλούσιες σε θρεπτικά υλικά άρα και κατάλληλες για εγκα-τάσταση και πολλαπλασιασμό

Σε ορισμένες περιπτώσεις εκδηλώνεται μια ανεξέλεγκτη διασυστηματική φλεγμονή που ονομάζεται σηπτική κατα-πληξία (σοκ) η οποία οδηγεί σε ακόμη πιο γενικευμένα συ-μπτώματα όπως εντονότατο οίδημα και ανεξέλεγκτο πυρε-τό Η σηπτική καταπληξία είναι μια κατάσταση απειλητική για την ανθρώπινη ζωή που εμφανίζεται όταν οι λοιμώξεις και οι αντίστοιχες φλεγμονώδεις αντιδράσεις δεν περιορίζο-νται σε συγκεκριμένη θέση του σώματος αλλά διασπείρονται σε όλο το σώμα μέσω του κυκλοφορικού ή λεμφικού συστή-ματος (f Τμήμα 221)

Πυρετός

Το σώμα ενός υγιούς ατόμου διατηρεί αξιοθαύμαστα σταθε-ρή τη θερμοκρασία στο εσωτερικό του Σε μια μέση περίοδο 24 ωρών η θερμοκρασία του σώματος αυξομειώνεται σε ένα πολύ στενό εύρος τιμών που δεν υπερβαίνει τον 1ο-15οC Σε κάθε άτομο η μέση θερμοκρασία μπορεί να ποικίλλει ελα-φρά Ως laquoφυσιολογικήraquo θεωρείται μια μέση θερμοκρασία 37οC αλλά σε ορισμένα άτομα η φυσιολογική θερμοκρασία μπορεί να είναι 36οC ή 38οC Η θερμοκρασία του σώματος εξαρτάται πολύ από τη σωματική δραστηριότητα και μπορεί να φτάσει μέχρι και 4οC πάνω από το φυσιολογικό κατά τη διάρκεια έντονης σωματικής καταπόνησης και μέχρι 2οC κά-τω από το φυσιολογικό κατά τη διάρκεια του ύπνου

Πυρετός ονομάζεται η ανώμαλη αύξηση της θερμοκρα-σίας του σώματος Ο πυρετός προκαλείται ενίοτε και από μη λοιμώδη νοσήματα αλλά στις περισσότερες περιπτώσεις ευ-θύνεται κάποια λοίμωξη Το γεγονός ότι πολλές λοιμώξεις προκαλούν πυρετό οφείλεται σε ορισμένα πυρετογόνα προϊ-όντα των παθογόνων μικροοργανισμών Οι καλύτερα μελε-τημένοι πυρετογόνοι παράγοντες είναι οι ενδοτοξίνες των αρνητικών κατά Gram βακτηρίων (βλ Τμήμα 2112) Ωστό-σο υπάρχουν και οργανισμοί που προκαλούν πυρετό χωρίς να παράγουν ενδοτοξίνες Αυτοί οι οργανισμοί θανατώνο-νται από τα λευκοκύτταρα και καθώς συμβαίνει αυτό επά-γουν την απελευθέρωση λευκοκυτταρικών πρωτεϊνών που ονομάζονται ενδογενή πυρετογόνα (f Τμήμα 222) Ενίο-τε ο πυρετός ωφελεί τον ξενιστή Ο χαμηλός πυρετός επιτα-χύνει τις διαδικασίες της φαγοκυττάρωσης και της παραγω-γής αντισωμάτων Ωστόσο ο υψηλός πυρετός πχ 40οC ή και περισσότερο συνήθως λειτουργεί προς όφελος του πα-θογόνου διότι προκαλεί περαιτέρω καταστροφή των ιστών του ξενιστή

Οι πυρετοί των λοιμώξεων κατατάσσονται σε τρεις κα-τηγορίες (1) στον συνεχόμενο ή αδιάλειπτο πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώματος παραμένει αυξημένη καθrsquo όλο το 24ωρο και η διακύμανσή της γύρω από την αυ-ξημένη τιμή δεν υπερβαίνει τον 1οCOslash συνεχόμενος πυρετός εμφανίζεται στον τύφο (f Τμήμα 273) και στον τυφοει-δή πυρετό (f Τμήμα 288)Oslash (2) στον υφέσιμο πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώματος παραμένει αυξημένη καθrsquo όλο το 24ωρο αλλά παρουσιάζει διακυμάνσεις μεγαλύ-τερες του 1οCOslash αυτό το είδος πυρετού χαρακτηρίζει τις πυο-γενείς λοιμώξεις (f Τμήματα 262 και 269) και τη φυμα-τίωση (f Τμήμα 265)Oslash (3) στον διαλείποντα πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία είναι φυσιολογική ορισμένες περι-όδους της ημέρας αλλά κατά διαστήματα αυξάνεται πάνω από το φυσιολογικό Οι περισσότερες λοιμώξεις προκαλούν κάποια μορφή διαλείποντος πυρετού Ο διαλείπων πυρετός εμφανίζεται με πολύ χαρακτηριστικό τρόπο στην ελονοσία (f Τμήμα 275) η οποία οφείλεται σε λοίμωξη από πρω-τόζωο Ο υπόστροφος πυρετός που προκαλούν ορισμένα είδη του γένους Borrelia (f Τμήμα 273) είναι μια μορφή δια-λείποντος πυρετού κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώ-ματος παραμένει φυσιολογική για μεγάλο χρονικό διάστημα

αλλά διακόπτεται από εμπύρετες κρίσεις Ο υπόστροφος πυ-ρετός εμφανίζεται στις περιπτώσεις ατελούς ανάρρωσης από λοίμωξη και εκδηλώνεται περιοδικά κάθε φορά που ο λοιμώ-δης παράγοντας επανεγκαθίσταται

2114 Έλεγχος εννοιών

Η φλεγμονή και ο πυρετός αποτελούν γενικές αντιδράσεις του ορ-γανισμού σε επιβλαβή ερεθίσματα Οι αποκρίσεις του ξενιστή εί-

ναι σχεδιασμένες έτσι ώστε να απομονώνουν ταχύτατα και να κα-ταστρέφουν το παθογόνο αλλά μπορεί να προκαλέσουν περαιτέρω βλάβες στους ιστούς του ξενιστή

Περιγράψτε τα κυριότερα συμπτώματα της φλεγμονής Περιγράψτε τους τρεις τύπους πυρετού

νότητα εισβολής Ποιοι παράγοντες προσδίδουν τέτοιου είδους ικανότητες σε έναν μικροοργανισμό

9 Σε τι διαφέρουν μεταξύ τους οι τοξίνες Α-Β οι κυτταρο-τοξίνες και τα υπεραντιγόνα Δώστε ένα παράδειγμα από κάθε κατηγορία τοξινών Με ποιον τρόπο προκαλεί νόσο κάθε κατηγορία τοξίνης

10 Περιγράψτε τους μηχανισμούς δράσης της τετανοτοξί-νης και της αλλαντοτοξίνης Αναφορικά με τον μηχανι-σμό δράσης τους γιατί είναι τόσο επικίνδυνες οι εν λόγω τοξίνες

11 Περιγράψτε συνοπτικά τον μηχανισμό δράσης της εντε-ροτοξίνης της χολέρας Ποια είναι η κατάλληλη θερα-πεία για την ασθένεια αυτή και γιατί η χορήγηση αντιβι-οτικών δεν έχει κατά κανόνα αποτέλεσμα Περιγράψτε συνοπτικά τον μηχανισμό δράσης της εντεροτοξίνης του σταφυλόκοκκου Ποια είναι η κατάλληλη θεραπεία για την ασθένεια αυτή και γιατί η χορήγηση αντιβιοτικών δεν έχει κατά κανόνα αποτέλεσμα

12 Περιγράψτε τη δομή μιας τυπικής ενδοτοξίνης Με ποιον τρόπο προκαλεί η ενδοτοξίνη πυρετό Ποιοι μικροοργα-νισμοί παράγουν ενδοτοξίνες

13 Με ποιον τρόπο περιορίζουν τις βακτηριακές λοιμώξεις το pH και η θερμοκρασία Σε ποια σημεία πάνω ή μέσα στο σώμα μπορεί να είναι διαφορετικές οι τιμές της θερ-μοκρασίας και του pH από τις αντίστοιχες μέσες σωμα-τικές τιμές Ποιοι οργανισμοί θα μπορούσαν να ωφελού-νται από τις υφιστάμενες διαφορές στη θερμοκρασία και στο pH

14 Σε τι διαφέρουν ο συνεχόμενος ο υφέσιμος και ο διαλεί-πων πυρετός Αναφέρετε τουλάχιστον έναν λοιμώδη πα-ράγοντα για κάθε τύπο πυρετού Ποιος τύπος πυρετού εί-ναι συνηθέστερος στις λοιμώξεις

1 Σε τι διαφέρουν ένα παράσιτο από ένα παθογόνο Σε τι δι-αφέρει η λοίμωξη από τη νόσο

2 Ποια όργανα του ανθρώπινου σώματος αποικίζονται φυ-σιολογικά από μικροοργανισμούς Τι κοινό έχουν αυτά τα όργανα μεταξύ τους Ποια όργανα είναι εντελώς ελεύ-θερα από μικροοργανισμούς Τι κοινό έχουν αυτά τα όρ-γανα μεταξύ τους

3 Σε τι διαφέρουν οι μόνιμοι από τους περιστασιακούς πλη-θυσμούς μικροοργανισμών που αναπτύσσονται σε κά-ποια θέση του σώματος

4 Γιατί είναι καθοριστική η συμμετοχή των ειδών του γέ-νους Streptococcus στον σχηματισμό της τερηδόνας Γι-ατί είναι τα είδη αυτά ικανότερα στη δημιουργία τερηδό-νας από άλλους οργανισμούς

5 Με ποιον τρόπο επηρεάζει το pH τους οργανισμούς που αναπτύσσονται στα επιμέρους τμήματα του γαστρεντερι-κού σωλήνα Με ποιον τρόπο επηρεάζει η συγκέντρωση οξυγόνου τη σύσταση της μικροβιακής χλωρίδας στα δι-άφορα επιμέρους τμήματα του γαστρεντερικού σωλήνα

6 Περιγράψτε τη σχέση μεταξύ Lactobacillus acidophilus και γλυκογόνου στον κολπικό σωλήνα Γιατί είναι διαφο-ρετική η φυσιολογική χλωρίδα στον κόλπο μιας ενήλικης γυναίκας σε σχέση με εκείνην μιας πολύ νέας

7 Υποδείξτε σε τι διαφέρουν μεταξύ τους ο γλυκοκάλυκας η κάψα και η βλεννοστιβάδα Με ποιον τρόπο συνει-σφέρουν οι προαναφερθείσες δομές στη διαδικασία προ-σκόλλησης των βακτηρίων

8 Δώστε ένα παράδειγμα μικροοργανισμού του οποίου η παθογονικότητα οφείλεται στην ικανότητα παραγωγής τοξίνης Προσδιορίστε τη συγκεκριμένη τοξίνη και τον τρόπο δράσης της Δώστε ένα παράδειγμα μικροοργανι-σμού του οποίου η παθογονικότητα οφείλεται στην ικα-

Ερωτήσεις επανάληψης

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΕΠΑΝΑΛΗψΗΣ 865

866Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

θανές εξελικτικές πιέσεις που να προκαλούν αύξηση της μολυσματικότητας και της παθογονικότητας του Clos-tridium tetani Θα προσέδιδε επιλεκτικά πλεονεκτήματα σε αυτούς τους οργανισμούς μια ενδεχόμενη αύξηση της μολυσματικότητας Στον συλλογισμό σας βεβαιωθείτε ότι έχετε λάβει υπrsquo όψιν σας και το φυσικό ενδιαίτημα κάθε οργανισμού

9 Το ένζυμο πήξης του αίματος (coagulase) είναι ένας πα-ράγοντας μολυσματικότητας του Staphylococcus aure-us ο οποίος προκαλεί τον σχηματισμό θρόμβων στη θέ-ση ανάπτυξης του S aureus Η στρεπτοκινάση είναι ένας παράγοντας μολυσματικότητας του Staphylococcus pyo-genes που διασπά τους θρόμβους στη θέση ανάπτυξης του S pyogenes Υπάρχει κάποιος συνδυασμός αυτών των δύο αλληλοαναιρούμενων στρατηγικών που να αυ-ξάνει την παθογονικότητα

10 Τα είδη του γένους Salmonella παράγουν τουλάχιστον 10 διαφορετικά γονιδιακά προϊόντα τα οποία δρουν ως πα-ράγοντες μολυσματικότητας και αυξάνουν τη μολυσματι-κή δράση του παθογόνου Το Streptococcus pneumoniae ένα παθογόνο με κατά τεκμήριο μεγαλύτερη μολυσματι-κότητα (βλ Εικόνα 2115) χρησιμοποιεί μόνο έναν πα-ράγοντα μολυσματικότητας Ανατρέξτε στους κρίσιμους παράγοντες μολυσματικότητας για καθέναν από αυτούς τους δύο οργανισμούς και εξηγήστε γιατί είναι τόσο ση-μαντικός και αποτελεσματικός ένας συγκεκριμένος πα-ράγοντας του S pneumoniae Γιατί δεν χρησιμοποιούν όλα τα παθογόνα του ανθρώπου στρατηγικές μολυσματι-κότητας παρόμοιες με εκείνη του S pneumoniae

11 Τα εμβόλια κατά των εξωτοξινών πχ της τοξίνης της διφθερίτιδας και της τετανοτοξίνης χρησιμεύουν στην πρόληψη εκδήλωσης των αντίστοιχων νόσων (f Τμή-μα 2211) Γιατί δεν παρασκευάζονται εμβόλια και κατά των ενδοτοξινών

12 Αν και είναι σχετικά εύκολο να απομονωθούν μεταλλάγ-ματα μικροοργανισμών με ικανότητα παραγωγής ενδοτο-ξινών η απομόνωση μεταλλαγμάτων που δεν έχουν αυ-τή την ικανότητα είναι πολύ δυσκολότερη Με βάση όσα ξέρετε για τη δομή και τη λειτουργία αυτών των τοξινών εξηγήστε γιατί συμβαίνει αυτό

13 Τα εγκαύματα είναι από τις δυσκολότερες πληγές σε ότι αφορά τη θεραπεία τους καθώς μολύνονται εύκολα από ευκαιριακά συνήθως παθογόνα Εξηγήστε γιατί συμ-βαίνει αυτό με βάση τις γνώσεις σας για τους φυσικούς ανατομικούς και χημικούς μηχανισμούς που διαθέτει ο οργανισμός για την πρόληψη των λοιμώξεων

14 Πρέπει ο πυρετός να αντιμετωπίζεται θεραπευτικά σε κάθε περίπτωση Στην απάντησή σας λάβετε υπrsquo όψιν τη σημασία που έχουν οι φλεγμονώδεις αποκρίσεις του ξε-νιστή στον περιορισμό των λοιμώξεων

1 Με ποιον τρόπο αναστέλλει η βλέννη τον πολλαπλασι-ασμό των περισσότερων μικροοργανισμών Περιγράψ-τε πειράματα τα οποία καταδεικνύουν την προστατευτι-κή επίδραση της βλέννης έναντι του βακτηριακού αποι-κισμού

2 Οι βλεννογόνοι υμένες αποτελούν αποτελεσματικό φραγ-μό κατά του αποικισμού και της ανάπτυξης μικροοργανι-σμών Ωστόσο οι βλεννογόνοι του λάρυγγα και του φά-ρυγγα αποικίζονται από ποικίλους μικροοργανισμούς που μερικοί προκαλούν ενίοτε νόσο Εξηγήστε πώς μπο-ρεί υπό συγκεκριμένες συνθήκες να μετατραπεί σε παθο-γόνο ένας μικροοργανισμός που φυσιολογικά δεν είναι παθογόνος Περιγράψτε τουλάχιστον ένα σύνολο συνθη-κών που δυνητικά ευνοεί την παθογονικότητα

3 Ποια στάδια περιλαμβάνει ο σχηματισμός της οδοντικής πλάκας Περιγράψτε και αναλύστε τα πειράματα που κα-ταδεικνύουν ότι οδοντική πλάκα μπορεί να σχηματιστεί και σε απομιμήσεις οδοντικών επιφανειών και σχεδιάστε άλλα πειράματα σχετικά με τη χρήση βιολογικών μεθό-δων καταπολέμησης της πλάκας

4 Συμβάλλει η χρήση ενός αντιμικροβιακού σκευάσματος (οδοντόπαστα) στην πρόληψη της τερηδόνας Ποια εί-ναι τα πλεονεκτήματα ή τα μειονεκτήματα μιας τέτοιας στρατηγικής για την πρόληψη της τερηδόνας Πώς μπο-ρείτε να ελέγξετε εργαστηριακά την αποτελεσματικότη-τα αυτής της στρατηγικής

5 Η λήψη αντιβιοτικών μπορεί να μειώσει σημαντικά τον αριθμό των μικροοργανισμών της γαστρεντερικής οδού Ποια συμπτώματα σε επίπεδο φυσιολογίας μπορεί να προκαλέσει στον ξενιστή η μείωση της φυσιολογικής χλωρίδας Οι μακροχρόνιες θεραπείες με αντιβιοτικά συ-χνά συνοδεύονται από λοιμώξεις ευκαιριακών παθογό-νων πολλά από τα οποία είναι τα ίδια με αυτά που προ-καλούν ευκαιριακές λοιμώξεις σε άτομα με AIDS (f Τμήμα 2614) Ποια παθογόνα μπορεί να είναι αυτά Γι-ατί είναι ευάλωτα στα συγκεκριμένα παθογόνα όσα άτο-μα έχουν ακολουθήσει αντιβιοτική θεραπεία

6 Περιγράψτε σε τι διαφέρουν τα παθογόνα από τα μη πα-θογόνα στελέχη της Escherichia coli Συμπεριλάβετε στην επιχειρηματολογία σας δομικές και οικολογικές συ-νιστώσες

7 Αναφέρετε τρεις τουλάχιστον ξενιστικούς παράγοντες οι οποίοι περιορίζουν ή ευνοούν τον αποικισμό και την ανάπτυξη μικροοργανισμών σε δεδομένη θέση Συμπερι-λάβετε κάθε έναν από αυτούς τους παράγοντες σε in vi-tro πειράματα για τον έλεγχο της ισχύος των υποθέσεών σας

8 Προσδιορίστε πιθανές εξελικτικές πιέσεις που προκα-λούν αύξηση της μολυσματικότητας και της παθογονικό-τητας του Streptococcus pneumoniae Προσδιορίστε πι-

Ερωτήσεις εφαρμογής

Page 9: Ο Streptococcus mutans 21 - WordPress.com...838 Kεφάλαιο 21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ μικροοργανισμοί στα όργανα,

Το λεπτό έντερο αποτελείται από δύο τμήματα το δωδε-καδάκτυλο και τον ειλεό που ενώνονται μεταξύ τους με τη νήστιδα Το δωδεκαδάκτυλο είναι το πρώτο τμήμα του εντέ-ρου μετά τον στόμαχο και το περιεχόμενό του είναι σχετι-κά όξινο με αποτέλεσμα να μοιάζει με τον στόμαχο σε ότι αφορά την απουσία μικροβιακής χλωρίδας Οδεύοντας από το δωδεκαδάκτυλο στον ειλεό το pH γίνεται σταδιακά λιγό-τερο όξινο και ο αριθμός των μικροβίων αυξάνεται Στον κα-τώτερο ειλεό βακτήρια απαντούν στον αυλό της εντερικής κοιλότητας αναμειγμένα με το πεπτικό υλικό και φθάνουν τα 105-107 κύτταρα ανά γραμμάριο υλικού

Ο ειλεός εκκενώνεται στο τυφλό την πρώτη μοίρα του παχέος εντέρου ενώ το υπόλοιπο τμήμα του παχέος εντέ-ρου συνιστά το κόλον Στο κόλον τα βακτήρια φθάνουν σε τεράστιους αριθμούς καθιστώντας το ουσιαστικά ένα εξειδικευμένο όργανο ζύμωσης Πολλά βακτήρια ζουν μέ-σα στον αυλό χρησιμοποιώντας μάλλον ως θρεπτικές ου-σίες κάποια από τα προϊόντα της πέψης των τροφών (Πίνα-κας 211) Μεταξύ αυτών υπάρχουν και προαιρετικώς αερό-βιοι οργανισμοί όπως η Escherichia coli αλλά σε μικρότε-ρους αριθμούς απrsquo ότι άλλα βακτήρια Γενικά ο συνολικός αριθμός των προαιρετικά αερόβιων μικροοργανισμών είναι μικρότερος του 107 ανά γραμμάριο εντερικού περιεχομένου Η δραστηριότητα των προαιρετικά αερόβιων καταναλώνει

τις όποιες διαθέσιμες ποσότητες οξυγόνου καθιστώντας το περιβάλλον του παχέος εντέρου αυστηρά αναερόβιο άρα και ευνοϊκό για την απρόσκοπτη ανάπτυξη μόνο υποχρεω-τικά αναερόβιων οργανισμών Πολλά από αυτά τα αναερό-βια είναι αρνητικά κατά Gram ραβδόμορφα βακτήρια επι-μήκη μικρού πάχους και με λεπτά άκρα (γιrsquo αυτό και ονο-μάζονται ατρακτοειδή) τα οποία προσκολλώνται με το ένα τους άκρο στις μικροσκοπικές αύλακες του εντερικού τοιχώ-ματος (Εικόνα 219) Στα υποχρεωτικώς αναερόβια ανήκουν επίσης διάφορα είδη Clostridium και Bacteroides Ο συνο-λικός αριθμός των υποχρεωτικά αναερόβιων είναι τεράστι-ος Δεν είναι σπάνια μεγέθη που φθάνουν τα 1010-1011 κύτ-ταρα ανά γραμμάριο εντερικού περιεχομένου ενώ τα διάφο-ρα είδη του γένους Bacteroides αποτελούν την πλειονότητα των υποχρεωτικά αναερόβιων του εντέρου Επιπλέον σχε-δόν πάντοτε εμφανίζεται σε σημαντικούς αριθμούς και το Enterococcus faecalis

Η σύσταση της εντερικής χλωρίδας στον άνθρωπο μπο-ρεί να εμφανίζει σημαντική ποιοτική διαφοροποίηση ανάλο-γα με το πρότυπο διατροφής Όσοι καταναλώνουν μεγάλες ποσότητες κρέατος εμφανίζουν σε σύγκριση με τους χορτο-φάγους υψηλότερες συγκεντρώσεις ειδών του γένους Bac-teroides και χαμηλότερες συγκεντρώσεις οξυγαλακτικών βακτηρίων ή κολοβακτηρίων Μια σύνοψη των μικροοργα-

Κύριες φυσιολογικές λειτουργίες

Έκκριση οξέος (HCI)Πέψη microακροmicroορίωνpH 2

Συνέχιση της πέψηςΑπορρόφηση microονοσακχαριτώναmicroινοξέων λιπαρών οξέων νερούpH 4ndash5

Απορρόφηση χολικών οξέωνβιταmicroίνης B12pH 7

Λεπτόέντερο

Παχύέντερο

Όργανο

Στόmicroαχος

∆ωδεκαδάκτυλο

Νήστιδα

Ειλεός

Κόλον

Οισοφάγος

Κυριότερα βακτήρια

ΕντερόκοκκοιΓαλακτοβάκιλλοι

ΕντεροβακτήριαEnterococcus faecalisBacteroidesBifidobacteriumEubacteriumPeptococcusPeptostreptococcusRuminococcusClostridiaLactobacilli

Πρωκτός

StreptococcusStaphylococcus

Εικόνα 218 ογαστρεντερικόςσωλήναςτουανθρώπουμετιςδιάφορεςλειτουργίεςτουκαιτηνκατανομήτωνμηπαθογόνωνμικροοργανισμώνπουσυ-νήθωςαπαντούνσεφυσιολογικά(υγιή)άτομα

214 ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΚΗ χΛΩΡΙΔΑ ΤΟΥ ΓΑΣΤΡΕΝΤΕΡΙΚΟΥ ΣΩΛΗΝΑ 843

844Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

νισμών που διαβιούν στον γαστρεντερικό σωλήνα υπάρχει στην Εικόνα 218

Η εντερική χλωρίδα ασκεί σημαντική επίδραση στις λει-τουργίες του ξενιστή καθώς διεκπεραιώνει μεγάλη ποικιλία μεταβολικών αντιδράσεων (Πίνακας 212) Σε αυτές ανήκει και η παραγωγή των βιταμινών Β12 και Κ Οι συγκεκριμένες ζωτικής σημασίας βιταμίνες δεν παράγονται από τον ίδιο τον ανθρώπινο οργανισμό αλλά απορροφώνται μέσω του εντέ-ρου όπου παράγονται από την τοπική μικροβιακή χλωρίδα Επίσης διάφορα στεροειδή που παράγονται από το ήπαρ και εκκρίνονται (υπό τη μορφή χολικών αλάτων) μέσω της χολη-δόχου κύστης στο λεπτό έντερο υφίστανται μεταβολές από τη μικροβιακή χλωρίδα του εντέρου Οι τροποποιημένες αυ-τές στεροειδείς ενώσεις απορροφώνται κατόπιν από το έντε-ρο Άλλα προϊόντα της δράσης των ζυμωτικών και των μεθα-νιογόνων μικροοργανισμών είναι τα εντερικά αέρια και διά-φορες οσμηρές ουσίες που παρατίθενται στον Πίνακα 212 Ο ακριβής τύπος και η ποσότητα όλων αυτών των προϊόντων του μεταβολισμού επηρεάζονται από τη σύσταση της εντερι-κής χλωρίδας και τη διατροφή

Κατά τη διέλευση της τροφής από τον γαστρεντερικό σωλήνα το εντερικό επιθήλιο απορροφά συνεχώς το νερό που υπάρχει στα πεπτόμενα υλικά με αποτέλεσμα αυτά να συμπυκνώνονται όλο και περισσότερο για να μετατραπούν τέλος σε κόπρανα Το ένα τρίτο περίπου του βάρους της ύλης των κοπράνων αποτελείται από βακτήρια Οι οργανισμοί που ζουν στον αυλό του παχέος εντέρου μετατοπίζονται δι-αρκώς από τη ροή της ύλης μέσα στο έντερο επομένως όσα βακτήρια χάνονται θα πρέπει να αντικατασταθούν από νέα

Έτσι το παχύ έντερο μοιάζει με έναν χημειοστάτη (f Τμήμα 67) Στον άνθρωπο ο χρόνος που απαιτείται για την πλήρη διέλευση της ύλης από τον γαστρεντερικό σωλήνα εί-ναι περίπου 24 ώρες ενώ ο ρυθμός ανάπτυξης βακτηρίων στον αυλό είναι μία με δύο διαιρέσεις την ημέρα

Η λήψη αντιβιοτικών από το στόμα αναστέλλει την ανάπτυξη όχι μόνο των παθογόνων μικροοργανισμών αλλά και της φυσιολογικής χλωρίδας Έτσι η συνεχής ροή των περιεχομένων του εντέρου οδηγεί προοδευτικά σε απώλεια των βακτηρίων που ήδη υπήρχαν και σε ουσιαστική απο-στείρωση του εντερικού σωλήνα Η απουσία της φυσιολογι-κής χλωρίδας μπορεί να επιτρέψει την εγκατάσταση ευκαι-ριακών μικροοργανισμών όπως είναι διάφορα είδη των γε-νών Staphylococcus και Proteus ανθεκτικά στο συγκεκριμέ-νο αντιβιοτικό καθώς και ο ζυμομύκητας Candida albicans Ενίοτε η εγκατάσταση αυτών των ευκαιριακών παθογόνων οδηγεί σε επιβλαβείς μεταβολές της πεπτικής λειτουργίας ή ακόμη και σε νόσο Κατά κανόνα όμως η διακοπή της αντιβιοτικής θεραπείας αποκαθιστά τη φυσιολογική χλωρί-δα αν και απαιτείται η παρέλευση υπολογίσιμου χρονικού διαστήματος

Εντερικά αέρια

Τα αέρια που παράγονται στο εσωτερικό του εντέρου προ-κύπτουν από τη δράση ζυμωτικών και μεθανιογόνων μικρο-οργανισμών Ορισμένες τροφές μπορούν να μεταβολιστούν από ζυμωτικά εντεροβακτήρια οδηγώντας στην παραγωγή υδρογόνου (Η2) και διοξειδίου του άνθρακα (CO2) Επίσης πάνω από το ένα τρίτο των υγιών ενηλίκων διαθέτουν στο έντερό τους μεθανιογόνα (f Τμήμα 134) τα οποία μετα-τρέπουν το Η2 και το CO2 (που παράγουν οι διάφοροι εντερι-κοί μικροοργανισμοί) σε μεθάνιο (CH4) Ένας φυσιολογικός ενήλικας εκπέμπει ημερησίως αρκετές εκατοντάδες ml αερί-ων από το έντερο αν και τα μισά περίπου από αυτά οφείλο-νται στο Ν2 του ατμοσφαιρικού αέρα που καταπίνει

214 Έλεγχος εννοιών

Το περιβάλλον στο εσωτερικό του στομάχου είναι πολύ όξινο και

(α) (β)

Dw

ayne

Sav

age

and

R V

H B

lum

ersh

ine

Dw

ayne

Sav

age

and

R V

H B

lum

ersh

ine

Εικόνα 219 μικροβιακέςκοινότητεςστοναυλότουειλεούενόςπο-ντικούόπωςφαίνονταιστοηλεκτρονιακόμικροσκόπιοσάρωσης(α)Γενικήάποψησεχαμηλήμεγέθυνσηπαρατηρήστεταεπιμήκηατρακτοειδήβακτή-ριαστηνεπιφάνειατουεντέρου(β)μεγαλύτερημεγέθυνσηδιακρίνονταινημάτιαπροσκολλημένασεμεμονωμένηεγκόλπωσητηςεντερικήςεπιφάνει-αςπροσέξτεότιηπροσκόλλησηγίνεταιμετημίαμόνοάκρητουνηματίουκάθεκύτταροέχειμήκος10-15μm

ΠΙΝΑΚΑΣ 212 βιοχημικήήμεταβολικήσυνεισφορά τωνμικροοργανισμώντου γαστρεντερικούσωλήνα

Σύνθεσηβιταμινών προϊόνταθειαμίνηριβοφλαβίνηπυριδοξίνη β12κπαραγωγήαερίων προϊόνταCO2CH4H2παραγωγήοσμής προϊόνταH2SNH3αμίνεςινδόλησκατόλη βουτυρικόοξύπαραγωγήοργανικών προϊόνταοξικόοξύπροπιονικόοξύβουτυρικό οξέων οξύαντιδράσειςγλυκοζιτάσης Ένζυμαβ-γλυκουρονιδάσηβ-γαλακτοζιτάση β-γλυκοζιτάσηα-γλυκοζιτάσηα-γαλακτοζιτάσημεταβολισμόςστεροειδών διαδικασίαεστεροποίησηαφυδροξυλίωση (χολικάοξέα) οξείδωσηαναγωγήαντιστροφή

συνιστά φραγμό για την ανάπτυξη των περισσότερων βακτηρίων Το περιβάλλον στον εντερικό σωλήνα είναι ελαφρώς όξινο έως ου-δέτερο και επιτρέπει την ανάπτυξη διαφοροποιημένου πληθυσμού μικροοργανισμών σε μεγάλη ποικιλία διατροφικών και περιβαλ-λοντικών συνθηκών

Γιατί ενδέχεται το λεπτό έντερο να ευνοεί περισσότερο από το παχύ την ανάπτυξη προαιρετικά αναερόβιων μικροοργανι-σμών

Υποδείξτε ορισμένες ζωτικές ενώσεις τις οποίες παράγουν οι εντερικοί μικροοργανισμοί Τι θα συνέβαινε αν η χρήση αντι-βιοτικών κατέστρεφε εντελώς αυτούς τους μικροοργανισμούς από το σώμα

215 Φυσιολογική χλωρίδα άλλων περιοχών

του σώματος

Κάθε βλεννογόνος υμένας του σώματος στηρίζει την ανά-πτυξη εξειδικευμένων ομάδων μικροοργανισμών Οι μι-κροοργανισμοί αυτοί όχι μόνο αποτελούν φυσιολογικό τμή-μα του τοπικού περιβάλλοντος αλλά είναι και απαραίτη-τοι για την ομαλή λειτουργία του συγκεκριμένου ιστού Σε πολλές περιπτώσεις δυνητικά παθογόνοι μικροοργανισμοί αδυνατούν να αποικίσουν τους βλεννογόνους υμένες ακρι-βώς επειδή διαβιώνει εκεί ο φυσιολογικός μόνιμος πληθυ-σμός μικροοργανισμών Εδώ θα εξετάσουμε δύο παραδείγ-ματα τέτοιων βλεννογόνων μαζί με τους μόνιμους μικροορ-γανισμούς τους

Αναπνευστική οδός

Η ανατομία της αναπνευστικής οδού παρουσιάζεται στην Ει-κόνα 2110 (f Τμήμα 262) Στην ανώτερη αναπνευστι-κή οδό (ρινοφάρυγγας στοματική κοιλότητα και λάρυγγας) οι μικροοργανισμοί ζουν κυρίως στις περιοχές που υγραί-νονται από τις εκκρίσεις των βλεννογόνων Τα βακτήρια ει-σέρχονται στο ανώτερο τμήμα της αναπνευστικής οδού μέ-σω του εισπνεόμενου αέρα αλλά τα περισσότερα από αυτά παγιδεύονται στις ρινικές διόδους και απομακρύνονται με τις ρινικές εκκρίσεις Οι οργανισμοί που ανιχνεύονται μόνιμα σε αυτό το τμήμα της αναπνευστικής οδού είναι σταφυλό-κοκκοι στρεπτόκοκκοι διφθεροειδείς βάκιλλοι και αρνητι-κοί κατά Gram κόκκοι Δυνητικώς επιβλαβή βακτήρια όπως το Staphylococcus aureus και το Streptococcus pneumoniae απαντούν συχνά στη φυσιολογική χλωρίδα του ρινοφάρυγ-γα των υγιών ενηλίκων (Πίνακας 211) Αυτά τα άτομα εί-ναι φορείς των παθογόνων χωρίς ωστόσο να νοσούν ίσως επειδή οι άλλοι μόνιμοι μικροοργανισμοί τα ανταγωνίζονται επιτυχώς ως προς τις θρεπτικές ουσίες άρα περιορίζουν την ανάπτυξή τους Ιδιαιτέρως ενεργό στις επιφάνειες των βλεν-νογόνων είναι και το τοπικό ανοσοποιητικό σύστημα του ορ-γανισμού (f Τμήμα 228) που επίσης μπορεί να αναστεί-λει την ανάπτυξη των παθογόνων

Στην κατώτερη αναπνευστική οδό (τραχεία βρόγχοι και πνεύμονες) ουσιαστικά δεν υπάρχουν μικρόβια παρά τον μεγάλο αριθμό μικροοργανισμών που μπορούν θεωρη-τικά να φθάσουν εκεί με την αναπνοή Όσα σωματίδια σκό-νης είναι σχετικά ευμεγέθη απομακρύνονται ήδη στο ανώ-τερο τμήμα της αναπνευστικής οδού Καθώς ο αέρας περ-νά στο κατώτερο τμήμα της η ταχύτητα ροής μειώνεται ση-μαντικά με αποτέλεσμα οι διάφοροι μικροοργανισμοί και τα μικρότερα σωματίδια να επικάθονται στα τοιχώματα Σε όλο το μήκος της αναπνευστικής οδού τα τοιχώματα καλύ-πτονται από τριχωτό επιθήλιο στο οποίο τα τριχίδια κατευ-θύνονται προς τα πάνω ωθώντας τα παγιδευμένα βακτήρια και τα σωματίδια ύλης προς τα ανώτερα τμήματα της ανα-πνευστικής οδού απrsquo όπου αποβάλλονται κυρίως με το σά-λιο και τις ρινικές εκκρίσεις Μόνο τα σωματίδια με διάμε-τρο μικρότερη των 10 μm μπορούν να φτάσουν μέχρι τους πνεύμονες

Ουρογεννητική οδός

Τα κυριότερα ανατομικά χαρακτηριστικά της ανδρικής και γυναικείας ουρογεννητικής οδού παρουσιάζονται στην Ει-κόνα 2111α Η ουροδόχος κύστη τόσο στον άνδρα όσο και στη γυναίκα είναι συνήθως αποστειρωμένη αλλά τα επιθη-λιακά κύτταρα που καλύπτουν εσωτερικά την ουρήθρα αποι-κίζονται από προαιρετικά αερόβιους μικροοργανισμούς (αρ-νητικά κατά Gram ραβδία και κόκκουςOslash βλ Πίνακα 211) Αυτοί οι οργανισμοί στους οποίους συμπεριλαμβάνονται οι Escherichia coli Proteus mirabilis και άλλοι μπορούν σε συγκεκριμένες συνθήκες να μετατραπούν σε περιστασιακά παθογόνα Υπό φυσιολογικές συνθήκες οι εν λόγω οργανι-σμοί υπάρχουν στο σώμα ή στο τοπικό περιβάλλον αλλά δεν

215 ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΚΗ χΛΩΡΙΔΑ ΑΛΛΩΝ ΠΕΡΙΟχΩΝ ΤΟΥ ΣΩΜΑΤΟΣ 845

Ρινοφάρυγγας

Στοmicroατική κοιλότητα

Λάρυγγας

Τραχεία

Πνεύmicroονες

Ανώτερηαναπνευστική

οδός

Κατώτερηαναπνευστική

οδός

Εικόνα 2110 ηαναπνευστικήοδόςΣτοανώτεροτμήματηςαναπνευστι-κήςοδούεγκαθίστανταιμεγάληποικιλίακαιαυξημένοιπληθυσμοίμικροοργα-νισμώναντίθεταστοκατώτεροτμήματηςαναπνευστικήςοδούζουνσχετικάλίγαμικρόβιαεκτόςανβρίσκεταισεεξέλιξηκάποιαενεργόςλοίμωξη(fεικόνα262)

846Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

είναι παθογόνοι Ωστόσο οι διάφορες μεταβολές που επέρ-χονται στο σώμα πχ αλλαγές στο τοπικό pH επιτρέπουν στους οργανισμούς να πολλαπλασιαστούν και να γίνουν πα-θογόνοι προκαλώντας συχνά μόλυνση της ουρήθρας ιδιαί-τερα στις γυναίκες

Ο κόλπος της ενήλικης γυναίκας είναι εν γένει ελαφρά όξινος και περιέχει σημαντικές ποσότητες γλυκογόνου Το Lactobacillus acidophilus ένας από τους μόνιμους οργα-νισμούς του κόλπου παράγει γαλακτικό οξύ από τη ζύμω-ση του γλυκογόνου με αποτέλεσμα την πτώση του pH του κόλπου (Εικόνα 2111) (f Τμήμα 1219) Μπορεί όμως να υπάρχουν και άλλοι οργανισμοί πχ ζυμομύκητες (είδη των γενών Torulopsis και Candida) στρεπτόκοκκοι και E coli Πριν την εφηβεία ο γυναικείος κόλπος είναι αλκαλι-κός και δεν παράγει γλυκογόνο οπότε απουσιάζει το L ac-idophilus και η χλωρίδα αποτελείται κυρίως από σταφυλό-κοκκους στρεπτόκοκκους διφθεροειδή και E coli Μετά την εμμηνόπαυση το γλυκογόνο εξαφανίζεται το pH ανε-βαίνει και η χλωρίδα προσεγγίζει και πάλι την προεφηβική της σύσταση

215 Έλεγχος εννοιών

Η φυσιολογική παρουσία ενός πληθυσμού μη παθογόνων μικρο-οργανισμών στην αναπνευστική και στην ουρογεννητική οδό εί-ναι ζωτική για τη φυσιολογική λειτουργία των οργάνων και συχνά αποτρέπει την εγκατάσταση παθογόνων

Στη φυσιολογική χλωρίδα του ανώτερου αναπνευστικού συχνά απαντούν δυνητικά παθογόνοι μικροοργανισμοί Γιατί δεν προ-καλούν νόσο σε ορισμένες περιπτώσεις

Πώς εξηγείται η παρουσία του Lactobacillus στην ουρογεννη-τική οδό των φυσιολογικών ενήλικων γυναικών

ΙΙ ΕΠΙΒΛΑΒΕΙΣ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ ΚΑΙ ΑΝΘΡΩΠΟΥ

Σε πολλές περιπτώσεις οι αλληλεπιδράσεις των μικροβίων με τον ξενιστή είναι επιβλαβείς για τον ξενιστή και προκα-

Κύστη

(α)

(β)

Ηβικόοστούν

Ωοθήκη

Μήτρα

Κόλπος

Ορθό

Τράχηλος

Ηβικόοστούν

Πέος Όρχεις

Ουρήθρα

Ουρήθρα

Κύστη

Ορθό

Προστάτης

John

Dur

ham

Εικόνα 2111 (α)Τοουρογεννητικόσύστημαστονάνδρακαιστηγυναί-καΣτιςπεριοχέςμεεντονότεροχρώμααναπτύσσονταισυχνάμικροοργανι-σμοίαςσημειωθείότισταυγιήάτομαοιανώτερεςπεριοχέςτηςουρογεννη-τικήςοδούτόσοστουςάντρεςόσοκαιστιςγυναίκεςδενπεριέχουνμικροορ-γανισμούς(β)ΧρώσηκατάGramτουLactobacillus acidophilusτουοργανι-σμούπουκυριαρχείστονγυναικείοκόλποαπότηνέναρξητηςεμμηνόρροιαςκαιμέχριτοτέλοςτηςεμμηνόπαυσηςκάθεμεμονωμένοραβδίοέχειμήκος3-4μmπριντηνέναρξητηςεμμηνόρροιαςκαιμετάτοπέραςτηςεμμηνό-παυσηςηγυναικείαουρογεννητικήοδόςείναιλιγότεροόξινηκαιαποικίζε-ταιαπόέναπολύπιοετερογενέςσύνολομικροοργανισμώνπουαναπτύσσο-νταισεσυνθήκεςουδέτερουήελαφράαλκαλικούpH

λούν νόσο Στην ενότητα αυτή θα εξετάσουμε τους γενικούς μηχανισμούς τους οποίους χρησιμοποιούν οι μικροοργανι-σμοί για να προκαλέσουν βλάβες στον ξενιστή Η διαδικασία της παθογένεσης δηλαδή της πρόκλησης νόσου από τους μι-κροοργανισμούς ξεκινά με την προσκόλληση των μικροορ-γανισμών στα κύτταρα του ξενιστή και συνεχίζεται με τον αποικισμό και πολλαπλασιασμό τους που προκαλούν βλά-βες στον ξενιστή Η σχετική ικανότητα παθογένεσης δηλ η μολυσματικότητα των νοσογόνων μικροοργανισμών είναι αποτέλεσμα μεταβολών που επέρχονται στον ξενιστή με διά-φορους μηχανισμούς (Εικόνα 2112) Πρώτα θα εξετάσουμε τους παράγοντες που ευθύνονται για τη διείσδυση ενός πα-θογόνου σε κάποιον ξενιστή

216 Είσοδος των παθογόνων στον ξενιστή

Συνήθως ένα παθογόνο πρέπει πρώτα να αποκτήσει πρό-σβαση στους ιστούς του ξενιστή και να πολλαπλασιαστεί

πριν μπορέσει να προκαλέσει βλάβη Στις περισσότερες πε-ριπτώσεις αυτό σημαίνει διείσδυση του παθογόνου μέσω του δέρματος των βλεννογόνων μεμβρανών ή του εντερικού επι-θηλίου δηλ μέσω επιφανειών που συνήθως λειτουργούν ως φραγμοί για τα μικρόβια

Εξειδικευμένη προσκόλληση

Οι περισσότερες μικροβιακές μολύνσεις έχουν ως αφετη-ρία ασυνέχειες ή πληγές του δέρματος ή του βλεννογόνου της αναπνευστικής πεπτικής ή ουρογεννητικής οδού Τα βα-κτήρια ή οι ιοί που έχουν την ικανότητα να προκαλούν λοί-μωξη συχνά προσκολλώνται εξειδικευμένα στα επιθηλιακά κύτταρα (Εικόνα 2113) μέσω πρωτεϊνικών αλληλεπιδράσε-ων ανάμεσα στην επιφάνεια του παθογόνου και στην επιφά-νεια του ξενιστικού κυττάρου Ένας λοιμογόνος μικροοργα-νισμός δεν προσκολλάται εξίσου καλά σε όλα τα επιθηλιακά κύτταρα αλλά επιλεκτικά μόνο σε εκείνες τις περιοχές του σώματος μέσω των οποίων συνήθως κατορθώνει να εισβά-λει στον ξενιστικό οργανισμό Επί παραδείγματι η Neisseria gonorrhoeae ο αιτιολογικός παράγοντας της σεξουαλικά με-ταδιδόμενης γονόρροιας (f Τμήμα 2612) προσκολλάται πολύ πιο ισχυρά στο ουρογεννητικό επιθήλιο παρά σε οιον-δήποτε άλλο ιστό Η προσκόλληση αυτή γίνεται μέσω μιας ειδικής επιφανειακής μικροβιακής πρωτεΐνης που ονομάζε-ται Opa Τα κύτταρα του ξενιστή δεσμεύουν εξειδικευμένα την Opa με μια πρωτεΐνη τη CD66 που απαντά μόνο στην επιφάνεια των επιθηλιακών κυττάρων του ανθρώπου Έτσι η

ΕΚΘΕΣΗστα

παθογόνα

Περαιτέρωέκθεση

στην εκάστοτετοπική θέση

ΠΡΟΣΚΟΛΛΗΣΗστο

δέρmicroα ή τον βλεννογόνο

ΕΙΣΒΟΛΗmicroέσω τουεπιθηλίου

ΑΠΟΙΚΙΣΜΟΣκαι

ΠΟΛΛΑΠΛΑΣΙΑΣΜΟΣΠαραγωγή παραγόντων

microολυσmicroατικότητας

ΙΣΤΙΚΗΒΛΑΒΗΝΟΣΟΣ

Περαιτέρωέκθεση

ΙΚΑΝΟΤΗΤΑΕΙΣΒΟΛΗΣπεραιτέρω

πολλαπλασιασmicroόςτόσο στην αρχική

θέση όσο καισε άλλες

ΤΟΞΙΚΟΤΗΤΑοι επιδράσειςτων τοξινώνείναι τοπιικές

ή διασυστηmicroατικές

Εικόνα 2112 μικροοργανισμοίκαιπαθογένεσηηπαρουσίαακόμηκαιοπολλαπλασιασμόςτωνμικροοργανισμώνστονξενιστήδενοδηγείπάντοτεστηνεμφάνισηνόσου

216 ΕΙΣΟΔΟΣ ΤΩΝ ΠΑΘΟΓΟΝΩΝ ΣΤΟΝ ξΕΝΙΣΤΗ 847

(α) (β)

E T

Nel

son

J D

Cle

men

ts a

nd R

A F

inke

lste

in

J W

Cos

tert

on

Εικόνα 2113 προσκόλλησηπαθογόνωνσεζωικούςιστούς(α)λεπτήτομήενόςκυττάρουVibrio choleraeπουπροσκολλάταιστηνψηκτροειδήπα-ρυφήτωνεντερικώνλαχνώνενόςλαγούόπωςφαίνεταιστοηλεκτρονιακόμικροσκόπιοδιέλευσηςπαρατηρήστετηναπουσίαγλυκοκάλυκα(β)εντε-ροπαθογόνοστέλεχοςEscherichia coliαπόμιαθανατηφόρομόλυνσησενε-ογέννητομοσχάριΤαβακτηριακάκύτταραπροσκολλώνταιστηνψυκτροειδήπαρυφήτωνλαχνώντουεντερικούεπιθηλίουμέσωτουεκτεταμένουγλυκο-κάλυκαΤαραβδίαέχουνδιάμετρο05μmπερίπου

848Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

N gonorrhoeae αλληλεπιδρά εξειδικευμένα με τα κύτταρα-στόχους μέσω μιας δικής του επιφανειακής πρωτεΐνης που δρα ως υπόστρωμα και ενός υποδοχέα στη μεμβράνη του επιθηλιακού κυττάρου Αυτή η αρχή ισχύει γενικότερα και σε ότι αφορά την εξειδίκευση του ξενιστή Σε πολλές περιπτώ-σεις κύτταρα μιας βακτηριακής σειράς που είναι γνωστό ότι προσβάλλουν τον άνθρωπο προσκολλώνται πολύ πιο ισχυ-ρά στα ενδεδειγμένα κύτταρα του ανθρώπου παρά στα αντί-στοιχα κύτταρα ενός άλλου ζώου (πχ του αρουραίου) Ισχύ-ει όμως και το αντίστροφο Μια σειρά βακτηρίων που αποι-κίζει εξειδικευμένα τον αρουραίο προσκολλάται ισχυρότερα σε κύτταρα αρουραίου παρά σε κύτταρα ανθρώπου

Ορισμένα από τα μόρια που χρησιμοποιούν τα βακτή-ρια για την προσκόλλησή τους δεν συνδέονται ομοιοπολικά με τη βακτηριακή μεμβράνη Πρόκειται συνήθως για πολυ-σακχαρίτες τους οποίους συνθέτουν και εκκρίνουν τα βακτή-ρια (f Τμήμα 413) Ως κάψα ορίζεται η πυκνή και σαφώς καθορισμένη στιβάδα πολυμερών που περιβάλλει στενά ένα βακτηριακό κύτταρο (f Εικόνα 263) Ως γλυκοκάλυκας ορίζεται το χαλαρό δίκτυο ινωδών πολυμερών που εκτείνο-νται προς το εξωτερικό του κυττάρου (Εικόνα 2113β)Oslash τέ-λος βλεννοστιβάδα ονομάζεται η διάχυτη μάζα ινωδών πο-λυμερών που φαινομενικά δεν συνδέεται με κανένα μεμο-νωμένο κύτταρο (βλ Εικόνα 214β) αλλά περιβάλλει πολλά βακτηριακά κύτταρα Όλες αυτές οι δομές είναι σημαντικές όχι μόνο για την προσκόλληση των βακτηρίων σε ιστούς ξε-νιστών αλλά και για την προσκόλληση βακτηρίων μεταξύ τους Επιπλέον αυτά τα στρώματα προστατεύουν τα βακτή-ρια από τους αμυντικούς μηχανισμούς του ξενιστή πχ απο-τρέπουν τη φαγοκυττάρωση από μακροφάγα ή άλλα κύττα-ρα (f Τμήμα 222)

Άλλες πρωτεϊνικές δομές που βρίσκονται στην επιφά-νεια των βακτηριακών κυττάρων (Εικόνα 2114) και ενίοτε συμμετέχουν στη διαδικασία προσκόλλησης είναι οι κροσ-σοί (ή ινίδια) και τα τριχίδια (f Τμήμα 413) Επί παρα-

δείγματι τα τριχίδια της Neisseria gonorrhoeae παίζουν κα-θοριστικό ρόλο στην προσκόλληση του οργανισμού στο ου-ρογεννητικό επιθήλιο ενώ οι ουρολοιμώξεις που προκαλού-νται από την Escherichia coli οφείλονται πολύ πιο συχνά σε κροσσοφόρα στελέχη (Εικόνα 2114) παρά σε στελέχη χω-ρίς κροσσούς Στους καλύτερα μελετημένους κροσσούς συ-γκαταλέγονται οι επονομαζόμενοι κροσσοί τύπου Ι των εντε-ροβακτηρίων (Escherichia Klebsiella Salmonella Shigel-la) οι οποίοι κατανέμονται ομοιογενώς πάνω στην κυτταρι-κή επιφάνεια Κατά κανόνα τα τριχίδια είναι μικρότερα σε αριθμό αλλά έχουν μεγαλύτερο μήκος από τους κροσσούς Η λειτουργία των τριχιδίων και των κροσσών έγκειται στο ότι δεσμεύουν τις επιφανειακές γλυκοπρωτεΐνες του ξενιστι-κού κυττάρου βήμα που σηματοδοτεί την έναρξη της διαδι-κασίας προσκόλλησης

Στοιχεία για τις εξειδικευμένες αλληλεπιδράσεις ανάμε-σα στον βλεννογόνο του επιθηλίου και στα παθογόνα προκύ-πτουν από μελέτες στελεχών της Escherichia coli που προ-καλούν διάρροια Τα περισσότερα στελέχη της E coli δεν εί-ναι παθογόνα και αποτελούν τμήμα της φυσιολογικής χλωρί-δας ειδικά στο τυφλό και το κόλον Στο σώμα συνυπάρχουν συνήθως ποικίλα μη παθογόνα στελέχη της E coliOslash μεγάλοι αριθμοί από αυτά διέρχονται καθημερινά μέσω του εντέρου και απομακρύνονται με τα κόπρανα Τα εντεροπαθογόνα στελέχη της E coli όμως διαθέτουν ινώδεις πρωτεΐνες που ονομάζονται CFA (Colonization Factor Antigens δηλ αντι-γονικοί παράγοντες αποικισμού) με τη βοήθεια των οποίων προσκολλώνται εξειδικευμένα στα επιθηλιακά κύτταρα του λεπτού εντέρου Εκεί τα παθογόνα αυτά στελέχη δημιουρ-γούν αποικίες και παράγουν εντεροτοξίνες (βλ Τμήμα 219) που προκαλούν διάρροια ή και άλλες ασθένειες (f Τμήμα 297) Αντίθετα τα μη παθογόνα στελέχη της E coli σπανί-ως διαθέτουν τις πρωτεΐνες CFA Ορισμένοι σημαντικοί πα-ράγοντες βακτηριακής προσκόλλησης παρατίθενται στον Πίνακα 213

Εισβολή

Ορισμένοι μικροοργανισμοί οφείλουν την παθογονικότητά τους αποκλειστικά και μόνο στις τοξίνες που παράγουν Αυ-τοί οι οργανισμοί δεν είναι απαραίτητο να διεισδύουν στους ιστούς του ξενιστή και θα τους εξετάσουμε χωριστά (βλ Τμήματα 218 και 219) Τα περισσότερα παθογόνα όμως πρέπει να εισβάλλουν στο επιθήλιο προκειμένου να ξεκινή-σει η παθογονική δράση τους διαδικασία που ονομάζεται εισβολή Τα σημεία εισόδου είναι κατά κανόνα μικρές ασυ-νέχειες ή πληγές στο δέρμα ή στους βλεννογόνους υμένες και αποτελούν τον συνήθη τόπο αρχικής εγκατάστασης και πολλαπλασιασμού των παθογόνων Πολλαπλασιασμός μπο-ρεί να λάβει χώρα και πάνω σε ακέραιη βλεννογόνο μεμ-βράνη ιδιαίτερα αν μεταβληθεί ή καταστραφεί η φυσιολο-γική χλωρίδα πχ κατά τη διάρκεια αντιβιοτικής θεραπείας Σε τέτοιες περιπτώσεις τα παθογόνα αποικίζουν ευκολότε-ρα τον ιστό κάτι που διευκολύνει περαιτέρω τη διαδικασία εισβολής Σε ορισμένες περιπτώσεις η αρχική εγκατάσταση

Jam

es A

Rob

erts

Εικόνα 2114 βακτήριοEscherichia coliμεκροσσούςτύπουPόπωςφαί-νεταιστοηλεκτρονιακόμικροσκόπιομετηντεχνικήτηςσκιαστικήςεπικάλυ-ψηςοικροσσοίτύπουPμοιάζουνμετουςκροσσούςτουτύπουΙαλλάεί-ναιλίγομακρύτεροιΤοκύτταροτηςφωτογραφίαςέχειδιάμετρο05μmπε-ρίπου

και ανάπτυξη των παθογόνων μπορεί να γίνει σε θέσεις πο-λύ απομακρυσμένες από τη θέση εισόδου Η μετάβαση στις θέσεις αυτές γίνεται συνήθως μέσω του αίματος ή του λεμ-φικού συστήματος (f Τμήμα 221)

216 Έλεγχος εννοιών

Η είσοδος των παθογόνων στους ιστούς του ξενιστή γίνεται συνή-θως με προσκόλληση σε εξειδικευμένα μόρια του ξενιστή συχνά σε βλεννογόνους επιφάνειες Η εισβολή ξεκινά στη θέση προσκόλ-λησης και μπορεί να εξαπλωθεί σε όλο τον ξενιστή μέσω του κυ-κλοφορικού συστήματος

Με ποιον τρόπο επηρεάζουν τα μόρια CFA της Escherichia co-li την προσκόλληση στους βλεννογόνους ιστούς

Με ποιον τρόπο η προσκόλληση εκκινεί τη διείσδυση

217 Αποικισμός και αύξηση

Εφόσον κάποιο παθογόνο αποκτήσει πρόσβαση σε έναν ιστό έχει κατόπιν πιθανότητες να πολλαπλασιαστεί διαδι-κασία που ονομάζεται αποικισμός Τα παθογόνα που εισέρ-χονται σε έναν ιστό σπανίως είναι αρκετά σε αριθμό ώστε να προκαλέσουν βλάβες επομένως θα πρέπει να βρουν θρε-πτικά υλικά και κατάλληλες συνθήκες για να πολλαπλασι-αστούν Η ανάπτυξη ενός παθογόνου επηρεάζεται από πε-

ριβαλλοντικούς παράγοντες όπως είναι η θερμοκρασία το pH και το δυναμικό αναγωγής αλλά ακόμη σημαντικότερος παράγοντας είναι η διαθεσιμότητα θρεπτικών υλικών στον ιστό του ξενιστή Εκ πρώτης όψεως θα πίστευε κανείς ότι τα σπονδυλωτά αποτελούν ένα είδος διατροφικού παραδεί-σου για τους μικροοργανισμούς αλλά στην πραγματικότητα δεν διαθέτουν σε επάρκεια όλες τις απαραίτητες θρεπτικές ουσίες Διάφορα ευδιάλυτα θρεπτικά υλικά όπως τα σάκχα-ρα τα αμινοξέα και τα οργανικά οξέα δεν απαντούν πάντο-τε σε επάρκεια με αποτέλεσμα να ευνοούνται εκείνοι οι ορ-γανισμοί που μπορούν να αξιοποιήσουν περίπλοκες θρεπτι-κές πηγές όπως είναι το γλυκογόνο Επίσης δεν υπάρχουν σε όλους τους ιστούς και σε κάθε δεδομένη χρονική στιγ-μή επαρκείς ποσότητες των βιταμινών και των αυξητικών παραγόντων που απαιτούν τα παθογόνα Επί παραδείγμα-τι το Brucella abortus που μολύνει τα βοοειδή αναπτύσσε-ται πολύ αργά στους περισσότερους ιστούς αλλά ταχύτατα στον πλακούντα προκαλώντας αποβολή των εμβρύων Αυ-τό οφείλεται στην αυξημένη συγκέντρωση της ουσίας ερυ-θριόλη που παράγεται από τον πλακούντα και η οποία επι-ταχύνει σημαντικά τον πολλαπλασιασμό του B abortus (βλ Πίνακα 216)

Άλλες φορές η εγκατάσταση ενός παθογόνου καθορί-ζεται επίσης από την περιορισμένη διαθεσιμότητα ιχνοστοι-χείων Για παράδειγμα υπάρχει πληθώρα αποδείξεων σχετι-κά με την επίδραση του σιδήρου στη μικροβιακή αύξηση Οι ζωικές πρωτεΐνες τρανσφερρίνη και λακτοφερρίνη δεσμεύουν ισχυρά τον σίδηρο και τον μεταφέρουν σε όλο το σώμα μέ-σω της κυκλοφορίας Οι πρωτεΐνες αυτές έχουν τόσο στενή συγγένεια με τον σίδηρο ώστε πολύ συχνά προκαλούν ανε-πάρκεια σιδήρου στα μικρόβια Έτσι αν σε ένα ζώο με λοί-μωξη χορηγηθούν διατροφικώς ευδιάλυτα άλατα σιδήρου αυξάνεται δραστικά η μολυσματικότητα ορισμένων παθογό-νων Όπως είδαμε στο Τμήμα 51 πολλά βακτήρια (τα επο-νομαζόμενα σιδηροφορείς) παράγουν σιδηροχηλικές ενώσεις προκειμένου να ενισχυθεί η ικανότητα πρόσληψης σιδήρου από το περιβάλλον Μερικοί σιδηροχηλικοί παράγοντες που έχουν απομονωθεί από παθογόνα βακτήρια είναι τόσο απο-τελεσματικοί ώστε μπορούν να laquoυποκλέψουνraquo σίδηρο ακό-μη και από ζωικές σιδηροσυζευκτικές πρωτεΐνες Για παρά-δειγμα ο σιδηροφορέας αεροβακτίνη τον οποίο παράγουν ορισμένα στελέχη Escherichia coli κωδικεύεται από το πλα-σμίδιο Col V (f Τμήμα 108) και απομακρύνει με μεγάλη ευκολία τον σίδηρο από την τρανσφερρίνη

Εντοπισμός στο σώμα

Μετά την αρχική του είσοδο στο σώμα ο παθογόνος μικροορ-γανισμός παραμένει συνήθως τοπικά εντοπισμένος και πολ-λαπλασιάζεται δημιουργώντας μια μικρή εστία μόλυνσης Αυτό συμβαίνει πχ στους δοθιήνες (laquoκαλογήρουςraquo) τον ψευδάνθρακα και τα εξανθήματα που δημιουργούνται από τις τοπικές μολύνσεις του δέρματος με Staphylococcus (f Τμήμα 269) Εναλλακτικά ο οργανισμός μπορεί να περάσει στα λεμφικά αγγεία και να εναποτεθεί στους λεμφαδένες

ΠΙΝΑΚΑΣ 213 Σημαντικοίπαράγοντεςπροσκόλλησης μικροβιακώνπαθογόνωνσειστούς ξενιστώνα

Παράγοντας Παράδειγμα

Γλυκοκάλυκαςκάψα παθογόναστελέχηEscherichia colindashογλυκοκάλυκας βλεννοστιβάδα ευνοείτηνπροσκόλλησηστηνψηκτροειδή (fΤμήμα413 παρυφήτωνεντερικώνλαχνών καιεικόνα2113) Streptococcus mutansndashοδεξτρανικόςγλυκοκάλυκας ευνοείτηνπρόσδεσηστιςοδοντικέςεπιφάνειεςπρωτεΐνες Streptococcus pyogenesndashηπρωτεΐνημτης προσκόλλησης βακτηριακήςεπιφάνειαςδεσμεύεταισευποδοχείς τωνβλεννογόνωνυμένωντηςαναπνευστικήςοδού Neisseria gonorrhoeae ndash ηπρωτεΐνηOpaτηςβακτη- ριακήςεπιφάνειαςδεσμεύεταισευποδοχείςτου ουρογεννητικούεπιθηλίουλιποτειχικόοξύ Streptococcus pyogenesndashευνοεί(μαζίμετηνπρω- (fΤμήμα48 τεΐνημ)τηδέσμευσησευποδοχείςτηςαναπνευ- καιεικόνα432) στικήςβλεννογόνουστιβάδαςκροσσοί(ινίδια) Neisseria gonorrhoeae ndash οικροσσοίτύπουΙευνοούν (fΤμήμα413 τηνπρόσδεσηστοουρογεννητικόεπιθήλιο καιεικόνα2114) είδητουγένουςSalmonellandashινίδιατύπουΙδιευκο- λύνουντηνπρόσδεσηστοεπιθήλιοτουλεπτού εντέρου παθογόναστελέχηEscherichia colindashοιινώδειςπρω- τεΐνεςπουσυνιστούντουςαντιγονικούςπαράγο- ντεςαποικισμού(CFA)ευνοούντηνπρόσδεσηστο επιθήλιοτουλεπτούεντέρου

αοιπερισσότερεςθέσειςυποδοχήςστουςξενιστικούςιστούςείναιδιάφορεςγλυ-κοπρωτεΐνεςήσύνθεταλιπίδιαπχγαγγλιοζίτεςήγλοβοζίτες

217 ΑΠΟΙΚΙΣΜΟΣ ΚΑΙ ΑΥξΗΣΗ 849

850Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

Αν ο μικροοργανισμός φθάσει στο αίμα τότε μεταφέρεται σε απομακρυσμένες περιοχές του σώματος αν και συνήθως συγκεντρώνεται στο ήπαρ ή στον σπλήνα Η διασπορά του παθογόνου μέσω του αίματος και του λεμφικού συστήματος μπορεί να οδηγήσει σε γενικευμένη (διασυστηματική) λοί-μωξη του σώματος και πολλαπλασιασμό του παθογόνου σε πολλούς ιστούς Αν η ανάπτυξη του βακτηρίου στους ιστούς είναι πολύ εκτεταμένη τότε διαχέεται στο αίμα σημαντικός αριθμός μικροοργανισμών με συνέπεια την εκδήλωση βα-κτηριαιμίας Στις εκτεταμένες λοιμώξεις αυτού του τύπου η αρχή γίνεται σχεδόν πάντοτε από κάποια τοπική λοίμωξη σε συγκεκριμένο όργανο

217 Έλεγχος εννοιών

Για να μπορέσει κάποιο παθογόνο να αποικίσει έναν ξενιστικό ιστό και να πολλαπλασιαστεί σε σημαντικό βαθμό θα πρέπει πρώτα να αποκτήσει πρόσβαση σε θρεπτικές ουσίες και κατάλληλες αναπτυ-ξιακές συνθήκες Τα παθογόνα είτε αναπτύσσονται τοπικά στον τό-πο αρχικής προσβολής είτε διασπείρονται στο σώμα

Γιατί αποτελούν ο αποικισμός και ο πολλαπλασιασμός απαραί-τητη προϋπόθεση για την επιτυχία των περισσότερων παθογό-νων

Ποιοι ξενιστικοί παράγοντες περιορίζουν ή επιταχύνουν τον αποικισμό και την ανάπτυξη ενός μικροοργανισμού σε συγκε-κριμένη θέση

218 Μολυσματικότητα

Μολυσματικότητα ονομάζεται η σχετική ικανότητα ενός παρασίτου να προκαλεί νόσο Εδώ θα εξετάσουμε μερικές από τις κύριες μεθόδους που χρησιμοποιούνται για τη μέ-τρηση της μολυσματικότητας και στη συνέχεια θα δώσουμε ορισμένα παραδείγματα οργανισμών υψηλής μολυσματικό-τητας καθώς και των μηχανισμών που αυτοί χρησιμοποιούν για να αυξήσουν τη μολυσματικότητά τους

Μέτρηση της μολυσματικότητας

Η μολυσματικότητα ενός παθογόνου μπορεί να προσδιο-ριστεί με πειραματικές μελέτες της LD50 Η LD50 (lethal dose50) δηλαδή η θανατηφόρος δόση50 είναι εκείνη η δόση ενός μολυσματικού παράγοντα η οποία θανατώνει το 50 των ζώων μιας ομάδας ελέγχου Η LD50 των παθογόνων υψηλής μολυσματικότητας συνήθως δεν διαφέρει πολύ από το LD100 με άλλα λόγια ο αριθμός των απαιτούμενων πα-θογόνων για να θανατωθεί το 50 των πειραματοζώων δεν απέχει πολύ από τον αριθμό των κυττάρων που θανατώνει το σύνολο των πειραματοζώων Αυτό φαίνεται στην Εικόνα 2115 σε ότι αφορά την πειραματική μόλυνση ποντικών με Streptococcus και Salmonella Ακόμη και λίγα κύτταρα του Streptococcus pneumoniae σε ένα πειραματόζωο αρκούν για να προκαλέσουν θανατηφόρο λοίμωξη και να εξοντώσουν

όλα τα μέλη της ομάδας ελέγχου Για τον συγκεκριμένο ορ-γανισμό μάλιστα είναι δύσκολο να προσδιοριστεί η LD50 ακριβώς επειδή είναι τόσο λίγα τα κύτταρα που χρειάζονται για να προκληθεί η θανατηφόρος λοίμωξη Αντίθετα η LD50 ενός ηπιότερου παθογόνου των ποντικών της Salmonella ty-phimurium είναι πολύ υψηλότερη από εκείνη του S pneu-moniae και ο αριθμός των κυττάρων που απαιτούνται για να θανατωθεί το 100 της ομάδας ελέγχου είναι υπερεκατοντα-πλάσιος εκείνου της LD50

Η μολυσματικότητα παθογόνων που διατηρούνται σε εργαστηριακές καλλιέργειες και δεν αναπτύσσονται σε ζώα είναι συχνά μειωμένη ή και εκλείπει εντελώς Τέτοιοι οργα-νισμοί αποκαλούνται εξασθενημένοι Η εξασθένηση μπορεί να οφείλεται στην ταχύτερη ανάπτυξη στελεχών χαμηλότε-ρης μολυσματικότητας τα οποία ενδεχομένως ευνοούνται επιλεκτικά από τη διαδοχική μεταφορά τους σε νέα καλλι-εργητικά υλικά Σε πολλές περιπτώσεις η εξασθένηση είναι εντονότερη όταν οι καλλιεργητικές συνθήκες δεν είναι ιδα-νικές για το είδος Αν σε ένα ζώο χορηγηθεί εξασθενημένη καλλιέργεια τότε τα παθογόνα ενίοτε ανακτούν την αρχική μολυσματικότητά τους αλλά στις περισσότερες περιπτώσεις η απώλεια είναι μόνιμη Τα εξασθενημένα στελέχη χρησιμο-ποιούνται συχνά για την παραγωγή εμβολίων ιδιαίτερα ιι-κών εμβολίων (f Τμήμα 2211) Για παράδειγμα τα εμ-βόλια της ιλαράς και της παρωτίτιδας αποτελούνται από εξα-σθενημένα ιικά στελέχη

Τοξικότητα και ικανότητα εισβολής

Η μολυσματικότητα ενός παθογόνου οφείλεται στην ικανό-τητά του να προκαλεί βλάβες μέσω δύο μηχανισμών της το-ξικότητας και της ικανότητας εισβολής Όλα τα παθογόνα

101 102 103 104 105 106 107

20

40

60

80

100

Οργανισmicroός υψηλήςmicroολυσmicroατικότητας(Streptococcuspneumoniae)

Οργανισmicroός microέτριαςmicroολυσmicroατικότητας(Salmonella typhimurium)

Ποσ

οστό

πον

τικώ

ν π

ου π

εθα

ίνου

ν

Αριθmicroός χορηγούmicroενων κυττάρων ανά πειραmicroατόζωο (ποντίκι)

Εικόνα 2115 ΣυγκριτικέςδιαφορέςστημικροβιακήμολυσματικότηταμεβάσητοναριθμότωνκυττάρωνStreptococcus pneumoniaeκαιSalmonella ty-phimurium πουαπαιτούνταιγιαναθανατωθούνπειραματόζωα

χρησιμοποιούν αυτούς τους δύο μηχανισμούς για την πρό-κληση παθολογικών εκδηλώσεων

Τοξικότητα ονομάζεται η ικανότητα ενός οργανισμού να προκαλεί παθολογικές καταστάσεις μέσω μιας προσχημα-τισθείσας τοξίνης που αναστέλλει τη λειτουργία ή προκαλεί τον θάνατο των κυττάρων του ξενιστή Για παράδειγμα ο τέ-τανος οφείλεται στην ισχυρή εξωτοξίνη που παράγει το Clos-tridium tetani (βλ Τμήμα 2110) Τα κύτταρα του C tetani παραμένουν στις αρχικές θέσεις εισόδου τους (συνήθως κά-ποια πληγή) όπου αναπτύσσονται αργάOslash σπάνια μετακινού-νται μακριά από τις θέσεις αυτές Ωστόσο το C tetani είναι εξαιρετικά νοσογόνο καθώς παράγει την τετανική τοξίνη η οποία μεταφέρεται μέσω της κυκλοφορίας σε απομακρυσμέ-να σημεία του οργανισμού και προκαλεί ανεξέλεγκτες μυϊκές συσπάσεις που συχνά οδηγούν στον θάνατο του ξενιστή

Ικανότητα εισβολής ονομάζεται η δυνατότητα ενός πα-θογόνου να αναπτύσσεται σε ξενιστικούς ιστούς και να φθά-νει σε τόσο μεγάλους αριθμούς ώστε να αναστέλλει μία ή περισσότερες λειτουργίες του ξενιστή Η ικανότητα εισβολής επιτρέπει σε έναν μικροοργανισμό να είναι νοσογόνος ακό-μα κι όταν δεν παράγει τοξίνες Επί παραδείγματι ο σημα-ντικότερος παράγοντας μολυσματικότητας του Streptococcus pneumoniae είναι το γεγονός ότι διαθέτει μια πολυσακχαρι-τική κάψα που τον προστατεύει από τη φαγοκυττάρωση (βλ Τμήμα 216Oslash f Τμήμα 222 και Εικόνα 225) εξουδετερώ-νοντας έτσι έναν από τους κυριότερους αμυντικούς μηχανι-σμούς των ξενιστών έναντι της διείσδυσης παθογόνων Τα συγκεκριμένα στελέχη του S pneumoniae μπορούν να προ-καλέσουν εκτεταμένες βλάβες στον ξενιστή λόγω της με-γάλης ικανότητας εισβολής που τα χαρακτηρίζει αναπτύσ-σονται σε τεράστιους αριθμούς στον πνευμονικό ιστό όπου επάγουν ξενιστικές αντιδράσεις οι οποίες καταλήγουν στην εκδήλωση πνευμονίας (f Τμήμα 262) Αντίθετα τα στε-λέχη χωρίς κάψα δεσμεύονται γρήγορα και αποτελεσματικά από τον ξενιστή και καταστρέφονται από τα φαγοκύτταρα

Τα Clostridium tetani και Streptococcus pneumoniae συνιστούν χαρακτηριστικά παραδείγματα ακραίας τοξικό-τητας και ακραίας ικανότητας εισβολής αντιστοίχως Τα πε-ρισσότερα επιτυχή παθογόνα πάντως κατατάσσονται κάπου ενδιάμεσα όσον αφορά αυτές τις δύο ιδιότητες χρησιμοποι-ώντας και τους δύο μηχανισμούς (τοξίνες και εισβολή) για να προκαλέσουν νόσο

Μολυσματικότητα του γένους Salmonella

Τα είδη του γένους Salmonella χρησιμοποιούν έναν συνδυ-ασμό τοξινών εισβολής και άλλων μολυσματικών παραγό-ντων κατά την παθογονική δράση τους Αρχικά η Salmonel-la παράγει τρεις τουλάχιστον τοξίνες που συμβάλλουν στη μολυσματικότητά της την εντεροτοξίνη (Πίνακας 214) την ενδοτοξίνη (f Τμήμα 49 και Εικόνα 435) και την κυττα-ροτοξίνη Η κυτταροτοξίνη αναστέλλει την πρωτεϊνοσύνθε-ση στα κύτταρα του ξενιστή και αποτρέπει τη διαφυγή του ενδοκυτταρικού Ca2+ από αυτά Επίσης στην προσβολή συμ-μετέχουν διάφοροι παράγοντες μολυσματικότητας Παράγο-

ντες προσκόλλησης είναι το πολυσακχαριτικό αντιγόνο Ο της κυτταρικής επιφάνειας και το αντιγόνο Η των μαστιγί-ων ενώ ενισχυτικό ρόλο μπορεί να παίξουν και οι κροσσοί της κυτταρικής επιφάνειας Ο πολυσακχαρίτης Vi της κά-ψας αναστέλλει τόσο τη δράση του συμπληρώματος όσο και την αντιγονικά διαμεσολαβούμενη θανάτωση των κυττάρων Salmonella (f Τμήμα 2210) Τα γονίδια inv στα είδη του γένους Salmonella κωδικεύουν τουλάχιστον είκοσι πρωτεΐ-νες που συμμετέχουν στη διαδικασία προσβολής Για παρά-δειγμα το invΗ κωδικεύει μια επιφανειακή πρωτεΐνη προ-σκόλλησης ενώ τα invC invG και invI κωδικεύουν πρωτε-ΐνες που συμμετέχουν στη συναρμολόγηση ενός εξειδικευ-μένου επιφανειακού προσαρτήματος που ονομάζεται βελό-νη (needle) ή ενεσίσωμα (injectisome) [Βλ Παράρτημα 3 ΣτΕΕ 5]

Η ευκολία με την οποία όρισμένα είδη Salmonella προ-καλούν λοιμώξεις έγκειται στο γεγονός ότι παρασιτούν και πολλαπλασιάζονται ενδοκυτταρικά όχι μόνο σε κύτταρα του εντερικού τοιχώματος αλλά ακόμη και στα μακροφάγα μια ομάδα λευκοκυττάρων που υπό φυσιολογικές συνθήκες φα-γοκυτταρώνουν βακτήρια (f Τμήμα 222) Ένας από τους τρόπους δράσης των φαγοκυττάρων είναι η παραγωγή ειδι-κών τοξικών ενώσεων του οξυγόνου τα οποία όμως η Sal-monella εξουδετερώνει με το προϊόν του γονιδίου oxyR Επί-σης τα μακροφάγα παράγουν ειδικά αμυντικά μόρια τις ντε-φενσίνες που κι αυτά όμως εξουδετερώνονται από τη Salmo-nella με τα προϊόντα των γονιδίων phoP και phoQ Η Sal-monella επομένως διαθέτει γονίδια (oxy και pho) που της επιτρέπουν να γίνει ενδοκυτταρικό παράσιτο καθώς τα προ-ϊόντα αυτών των γονιδίων εξουδετερώνουν τους αμυντικούς μηχανισμούς του ξενιστή που θα περιόριζαν την ενδοκυττα-ρική της ανάπτυξη Επίσης ορισμένοι παράγοντες μολυσμα-τικότητας οι οποίοι συμβάλλουν στην αντοχή και τη διασπο-ρά των περισσότερων παθογόνων στελεχών της Salmonella είναι πλασμιδιακής προέλευσης Τέλος για να αποθηκεύσει τον αναπτυξιακά πολύτιμο σίδηρο η Salmonella παράγει ειδικές σιδηροχηλικές πρωτεΐνες τους σιδηροφορείς (f Τμήμα 51 και Τμήμα 217) Βλέπουμε δηλαδή ότι η Salmo-nella και ενδεχομένως τα περισσότερα παθογόνα διαθέτουν αρκετούς παράγοντες αύξησης της μολυσματικότητάς τους που συμβάλλουν στην εκδήλωση νόσου Οι διάφοροι γνω-στοί παράγοντες μολυσματικότητας της Salmonella παρατί-θενται στην Εικόνα 2116

218 Έλεγχος εννοιών

Η μολυσματικότητα ενός παθογόνου καθορίζεται από την ικανότη-τα εισβολής την τοξικότητα και μερικούς άλλους παράγοντες του παθογόνου Στα περισσότερα παθογόνα η μολυσματικότητα καθο-ρίζεται από πολλούς παράγοντες Εξασθένηση ενός παθογόνου εί-ναι η απώλεια μολυσματικότητας

Σε τι διαφέρουν η τοξικότητα από την ικανότητα εισβολής Εξηγήστε με ποιον τρόπο μπορεί να επέλθει εξασθένηση ενός

παθογόνου οργανισμού Αναλύστε τον ρόλο των εξασθενημέ-νων μικροοργανισμών στην παραγωγή εμβολίων

218 ΜΟΛΥΣΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑ 851

852Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

ΙII ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΜΟΛΥΣΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΚΑΙ ΤΟξΙΝΕΣ

Η παθογονικότητα των μικροοργανισμών ευνοείται σημαντι-κά από τοξίνες και εξωκυτταρικούς παράγοντες μολυσματι-κότητας που οι ίδιοι οι μικροοργανισμοί παράγουν και απε-λευθερώνουν Αν και οι πρωτεΐνες αυτές εμφανίζουν μεγάλη ποικιλία και παράγονται από πολλά και διάφορα παθογόνα πολλές έχουν κοινά μοριακά χαρακτηριστικά και παρόμοιους

μηχανισμούς δράσης Σε αυτή την ενότητα θα εξετάσουμε ορισμένα χαρακτηριστικά παραδείγματα τοξινών και παρα-γόντων μολυσματικότητας σε επίπεδο μηχανισμού δράσης

219 Παράγοντες μολυσματικότητας

Ορισμένες εξωκυτταρικές πρωτεΐνες που παράγονται από πα-θογόνα συντελούν στην ενίσχυση και διατήρηση των νόσων Αυτές οι πρωτεΐνες ονομάζονται παράγοντες μολυσματικότη-

ΠΙΝΑΚΑΣ 214 εξωτοξίνεςκαιεξωκυτταρικοίπαράγοντεςμολυσματικότηταςπου προέρχονταιαπόπαθογόνουςμικροοργανισμούςτουανθρώπου

Οργανισμός Νόσος Τοξίνη ή παράγονταςα Δράση

Bacillus anthracis Άνθρακας θανατηφόροςπαράγοντας(θπ) ΤοπAείναιοπαράγονταςβπουσυνδέεται παράγονταςοιδήματος(πο) στοκύτταροοποπροκαλείοίδημα προστατευτικόαντιγόνο(πA)(αβ) οθππροκαλείκυτταρικόθάνατο Bacillus cereus Τροφικήδηλητηρίαση εντεροτοξίνη() προκαλείαπώλειαυγρώναπόταεντερικάκύτταρα Bordetella pertussis κοκκύτης Τοξίνητουκοκκύτη(αβ) Σταματάτημεταγωγήσήματοςμέσωτηςπρωτεΐ- νηςGεπιφέρεικυτταρικόθάνατο Clostridium botulinum αλλαντίαση νευροτοξίνη(αβ) μυϊκήπαράλυση(βλεικόνα2119) Clostridium tetani Τέτανος νευροτοξίνη(αβ) Σπαστικήπαράλυση(βλεικόνα2120) Clostridium perfringens αεριογόνοςγάγγραινα Τοξίνηα(κΤ) αιμόλυση(λεκιθινάσηβλεικόνα2117β) τροφικήδηλητηρίαση Τοξίνηβ(κΤ) αιμόλυση Τοξίνηγ(κΤ) αιμόλυση Τοξίνηδ(κΤ) αιμόλυση(καρδιοτοξίνη) Τοξίνηκ(ε) κολλαγενάση Τοξίνηλ(ε) πρωτεάση εντεροτοξίνη(κT) μεταβάλλειτηδιαπερατότητατουεντερικού επιθηλίου Corynebacterium diphtheriae διφθερίτιδα Τοξίνητηςδιφθερίτιδας(αβ) αναστέλλειτηνπρωτεϊνοσύνθεσηστουςευκα- ρυώτες(εικόνα2118) Escherichia coli(μόνοτα Γαστρεντερίτιδα εντεροτοξίνη(αβ) επάγειαπώλειαυγρώναπόταεντερικάκύτταρα εντεροπαθογόναστελέχη) Pseudomonas aeruginosa μολύνσειςαπό εξωτοξίνηα(αβ) αναστέλλειτηνπρωτεϊνοσύνθεση P aeruginosa είδη Salmonella Σαλμονέλλωσητυφο- εντεροτοξίνη(αβ) αναστέλλειτηνπρωτεϊνοσύνθεσηκαιπροκαλεί ειδήςπυρετόςπαρα- λύσητωνξενιστικώνκυττάρων τυφοειδήςπυρετός κυτταροτοξίνη(κΤ) επάγειαπώλειαυγρώναπόταεντερικάκύτταρα Shigella dysenteriae βακτηριακήδυσεντερία Σιγκατοξίνη(αβ) αναστέλλειτηνπρωτεϊνοσύνθεση Staphylococcus aureus πυρετογόνεςμολύνσεις Τοξίνηα(κΤ) αιμόλυση (εξανθήματακλπ) Τοξίνησυνδρόμουτοξικής διασυστηματικήκαταπληξία λοιμώξειςτουανα- καταπληξίας(υα) πνευστικούτροφική αποφολιδωτικέςτοξίνεςα απολέπισηδέρματοςκαταπληξία δηλητηρίασησύνδρομο καιβ(υα) τοξικήςκαταπληξίας λευκοσιδίνη(κΤ) καταστρέφειλευκοκύτταρα τοξικήεπιδερμική Τοξίνηβ(κΤ) αιμόλυση νεκρόλυση Τοξίνηγ(κΤ) θανατώνεικύτταρα Τοξίνηδ(κΤ) αιμόλυσηλευκόλυση εντεροτοξίνηαβCD προκαλείεμετούςδιάρροιακαταπληξία καιε(υα) Ένζυμοπήξηςαίματος(ε) επάγειθρόμβωσητουινώδους Streptococcus pyogenes πυρετογόνεςμολύνσεις Στρεπτολυσίνηο(κΤ) αιμόλυση αμυγδαλίτιδαοστρακιά ΣτρεπτολυσίνηS(κΤ) αιμόλυση(βλεικόνα2117) ερυθρογόνοςτοξίνη(υα) προκαλείτοεξάνθηματηςοστρακιάς Στρεπτοκινάση(ε) διασπάτουςθρόμβουςτουινώδους υαλουρονιδάση(ε) διασπάτουαλουρονικόοξύστονσυνδετικόιστό Vibrio cholerae Χολέρα εντεροτοξίνη(αβ) επάγειαπώλειαυγρώναπότα εντερικάκύτταρα(εικόνα2121)

ααβτοξίνηα-βKTκυτταρολυτικήτοξίνηεενζυμικόςπαράγονταςμολυσματικότηταςυαυπεραντιγονικήτοξίνηαταξινόμητοςπαράγοντας

τας Οι περισσότεροι τέτοιοι παράγοντες είναι ένζυμα που βο-ηθούν τα παθογόνα να δημιουργήσουν αποικίες και να ανα-πτυχθούν Επί παραδείγματι οι στρεπτόκοκκοι οι σταφυλό-κοκκοι και ορισμένα είδη του γένους Clostridium παράγουν το ένζυμο υαλουρονιδάση (Πίνακας 214) Η υαλουρονιδάση ευνοεί τη διασπορά των μικροοργανισμών στους διάφορους ιστούς καθώς διασπά το υαλουρονικό οξύ έναν πολυσακχα-ρίτη που λειτουργεί ως στερεωτικό υλικό στον χώρο μεταξύ των κυττάρων Η παραγωγή της υαλουρονιδάσης επιτρέπει τη διασπορά των παθογόνων μικροοργανισμών από την αρ-χική θέση προσβολής στους διάφορους ιστούς του ξενιστή Οι στρεπτόκοκκοι και οι σταφυλόκοκκοι παράγουν επίσης ευρύτατη ποικιλία πρωτεασών νουκλεασών και λιπασών που χρησιμεύουν στον αποπολυμερισμό των πρωτεϊνών των νουκλεϊκών οξέων και των λιπιδίων του ξενιστή Τα είδη του Clostridium που προκαλούν την αεριογόνο γάγγραινα παρά-γουν επιπλέον το ένζυμο κολλαγονάση γνωστή και ως τοξί-νη κ (Πίνακας 214) η οποία αποικοδομεί το υποστηρικτικό δίκτυο των ιστών που αποτελείται από κολλαγόνο επιτρέπο-ντας τη διασπορά του παθογόνου στους ιστούς του ξενιστή

Ινώδες θρόμβοι και μολυσματικότητα

Στις περισσότερες περιπτώσεις η εισβολή ενός μικροβιακού παθογόνου στον ξενιστή αντιμετωπίζεται άμεσα με τον σχη-ματισμό θρόμβων ινώδους Ο μηχανισμός της θρόμβωσης ενεργοποιείται από τον τραυματισμό του ιστού και έχει ως αποτέλεσμα την απομόνωση του παθογόνου και τον περιορι-σμό της λοίμωξης σε μια μικρή περιοχή του σώματος Ορι-σμένοι οργανισμοί έχουν την ικανότητα να παράγουν ινωδο-λυτικά ένζυμα που διασπούν τους θρόμβους επιτρέποντας

έτσι την περαιτέρω διασπορά της λοίμωξης Μια τέτοια ινω-δολυτική ουσία γνωστή ως στρεπτοκινάση παράγεται από τον Streptococcus pyogenes (Πίνακας 214)

Άλλοι οργανισμοί όμως μπορούν να παράγουν ένζυμα που ευνοούν τον σχηματισμό θρόμβων ινώδουςOslash έτσι αδυνα-τούν μεν να εξαπλωθούν αλλά διασφαλίζουν την προστασία τους από το ανοσοποιητικό σύστημα του ξενιστή Το καλύ-τερα μελετημένο ένζυμο που προκαλεί θρόμβους ινώδους εί-ναι το ένζυμο πήξης του αίματος (Πίνακας 214) που παράγε-ται από το παθογόνο Staphylococcus aureus Το ένζυμο αυτό προκαλεί την εναπόθεση ινώδους πάνω στους μικροβιακούς κόκκους παρέχοντάς τους κάλυμμα προστασίας από τις επι-θέσεις των κυττάρων του ξενιστή Το πλέγμα ινώδους που παράγεται από τη δράση του ενζύμου πήξης του αίματος εί-ναι μάλλον η αιτία για την εξαιρετικά εντοπισμένη φύση πολ-λών σταφυλοκοκκικών λοιμώξεων όπως πχ οι δοθιήνες και οι φλύκταινες (f Εικόνα 2623)

219 Έλεγχος εννοιών

Οι παθογόνοι μικροοργανισμοί παράγουν μια ποικιλία ενζύμων που αυξάνουν τη μολυσματικότητά τους άλλοτε διασπώντας τους ιστούς του ξενιστή και άλλοτε μεταβάλλοντας το περιβάλλον τους προκειμένου να εξασφαλίσουν θρεπτικές ουσίες Σε άλλες περι-πτώσεις οι παράγοντες μολυσματικότητας που εκκρίνονται από τα παθογόνα παρέχουν προστασία από την επαφή με τους φυσιο-λογικούς μηχανισμούς άμυνας του ξενιστή Όλοι αυτοί οι παράγο-ντες αποσκοπούν στο να ενισχύσουν τον αποικισμό και την ανά-πτυξη των παθογόνων

Τι πλεονέκτημα παρέχει στο παθογόνο η παραγωγή ενζύμων που πέπτουν τα δομικά στοιχεία των ξενιστικών ιστών

Κροσσοί τύπου 1(προσκόλληση)

Ενδοτοξίνη στολιποπολυσακχαριτικόστρώmicroα (πυρετός)

Πλασmicroίδιοmicroολυσmicroατικότητας

Αντιγόνο Ο(αναστέλλει τηφαγοκυτταρικήθανάτωση)

Κυτταροτοξίνη(αναστέλλει τησύνθεση πρωτεϊνών στακύτταρα του ξενιστήmiddotείσοδος ασβεστίουστο ξενιστικό κύτταροmiddotπροσκόλληση)

Μαστίγιο(αυτοκινησία)Αντιγόνο Η(προσκόλλησηmiddotαναστολή φαγοκυτταρικήςθανάτωσης)

Εντεροτοξίνη (διάρροια)

Επιφανειακάπροσαρτήmicroατα πουκωδικεύονται απόγονίδια invπροσκόλληση

Σιδηροφορείς

Αντιφαγοκυτταρικέςπρωτεΐνες πουκωδικεύονται απότο γονίδιο oxyR

Αντιγόνο τηςκάψας Vimiddotαναστέλλει τηνπρόσδεση τουσυmicroπληρώmicroατοςτου microαστιγίου

Εικόνα 2116 παράγοντες πουαυξάνουν τη μολυσματικότητα τηςSalmonella παρουσιάζονται εκείνατα δομικά στοιχεία που γνωρίζουμεότιείναιπαθογονικώςσημαντικάΤαπρωτεϊνικάπροϊόντατουγονιδιακούσυστήματοςphoδενέχουνταυτοποι-ηθείαλλάείναιγνωστόότιεξουδε-τερώνουντιςεπιπτώσειςτωνλιποδια-σπαστικώνντεφενσινώνπουπαράγουνταμακροφάγα

219 ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΜΟΛΥΣΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑΣ 853

854Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

Η δράση του ενζύμου πήξης του αίματος βοηθά ή εμποδίζει τη βακτηριακή ανάπτυξη και με ποιον τρόπο Δώστε συγκεκριμέ-να παραδείγματα

2110 Εξωτοξίνες

Οι εξωτοξίνες είναι πρωτεΐνες που απελευθερώνονται στον εξωκυτταρικό χώρο κατά την ανάπτυξη του οργανισμού Αυ-τές οι τοξίνες είναι δυνατόν να διασπαρούν σε μεγάλες απο-στάσεις μέσα στο σώμα και να προκαλέσουν βλάβες σε πε-ριοχές πολύ μακριά από την αρχική εστία της λοίμωξης Ο Πίνακας 214 συνοψίζει τις ιδιότητες και τη δράση μερικών από τις γνωστότερες εξωτοξίνες καθώς και ορισμένων άλ-λων εξωκυτταρικών παραγόντων μολυσματικότητας

Οι περισσότερες εξωτοξίνες ανήκουν σε μία από τις τρεις ακόλουθες κατηγορίες τις κυτταρολυτικές τοξίνες τις τοξίνες Α-Β και τις υπεραντιγονικές τοξίνες Οι κυτταρολυτι-κές τοξίνες είναι ένζυμα που επιτίθενται σε κάποιο δομικό συστατικό των κυττάρων και προκαλούν λύση Οι τοξίνες Α-Β αποτελούνται από δύο ομοιοπολικά συνδεδεμένες υπομο-νάδες Α και Β Η μία από αυτές η Β συνδέεται σε κάποιον επιφανειακό υποδοχέα των ξενιστικών κυττάρων και επιτρέ-πει τη μεταφορά της Α στο εσωτερικό του κυττάρου όπου αυτή επιφέρει διάφορες βλάβες Τα υπεραντιγόνα είναι τοξί-νες που διεγείρουν μεγάλο αριθμό κυττάρων του ανοσοποι-ητικού συστήματος του ξενιστή προκαλώντας εκτεταμένες φλεγμονώδεις αποκρίσεις (f Τμήμα 2214)

Κυτταρολυτικές τοξίνες

Πολλά παθογόνα παράγουν πρωτεΐνες που δρουν στην κυτ-ταροπλασματική μεμβράνη προκαλώντας λύση άρα και θά-νατο των ζωικών κυττάρων Οι τοξίνες αυτές ονομάζονται επίσης αιμολυσίνες διότι η δράση τους παρατηρείται πολύ εύκολα στα ερυθρά αιμοσφαίρια (Πίνακας 214) Οι επιδρά-σεις τους ωστόσο δεν περιορίζονται μόνο στα ερυθροκύτ-ταρα αλλά αφορούν και πολλά άλλα κύτταρα του ξενιστή Η παραγωγή αιμολυσινών διαπιστώνεται εύκολα στο εργα-στήριο με γραμμική επίστρωση του οργανισμού σε τρυβλίο

άγαρ-αίματος Η αιμολυσίνη απελευθερώνεται κατά την ανά-πτυξη των αποικιών και λύει τα περιβάλλοντα ερυθροκύττα-ρα δημιουργώντας έτσι ζώνες αιμόλυσης (Εικόνα 2117α) Ορισμένες αιμολυσίνες επιτίθενται στα φωσφολιπίδια της κυτταροπλασματικής μεμβράνης των ξενιστικών κυττάρων Συνηθέστερο υπόστρωμα των αιμολυσινών είναι το φωσφο-λιπίδιο λεκιθίνη (φωσφατιδυλοχολίνη) και γιrsquo αυτό τα συγκε-κριμένα ένζυμα ονομάζονται λεκιθινάσες ή φωσφολιπάσες (Εικόνα 2117β) Χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι η τοξίνη α του Clostridium perfringens μια λεκιθινάση που διασπά τα μεμβρανικά λιπίδια και προκαλεί κυτταρική λύση (Πίνακας 214) Επειδή τα φωσφολιπίδια είναι συστατικά των κυττα-ρικών μεμβρανών όλων των οργανισμών μερικές φορές οι φωσφολιπάσες λύουν την κυτταροπλασματική μεμβράνη όχι μόνο των ξενιστικών αλλά και των βακτηριακών κυττάρων Υπάρχουν ωστόσο αιμολυσίνες που δεν είναι φωσφολιπάσες Για παράδειγμα η στρεπτολυσίνη Ο την οποία παράγουν οι στρεπτόκοκκοι επιδρά στις στερόλες της κυτταροπλασματι-κής μεμβράνης Οι λευκοσιδίνες (Πίνακας 214) είναι λυτικοί παράγοντες που λύουν επιλεκτικά τη μεμβράνη των λευκών αιμοσφαιρίων γεγονός που μπορεί να προκαλέσει μείωση της αντίστασης του ξενιστή (f Τμήμα 221)

Τοξίνη της διφθερίτιδας

Όπως θα δούμε εκτενέστερα στο Τμήμα 263 η τοξίνη της διφθερίτιδας παράγεται από το Corynebacterium diphtheriae και αποτελεί σημαντικό παράγοντα παθογένεσης για τη νόσο της διφθερίτιδας Τα ποντίκια και οι αρουραίοι είναι σχετι-κά ανθεκτικοί οργανισμοί στην τοξίνη της διφθερίτιδας αλ-λά οι άνθρωποι τα κουνέλια και τα πτηνά έχουν μεγάλη ευ-αισθησία καθώς ένα και μόνο μόριο της τοξίνης μπορεί να προκαλέσει στα είδη αυτά κυτταρική λύση Η τοξίνη της δι-φθερίτιδας που εκκρίνεται από τα κύτταρα του C diphtheri-ae ανήκει στην κατηγορία των τοξινών Α-Β και το πολυπε-πτίδιό της έχει μοριακό βάρος (ΜΒ) 62000 Η υπομονάδα Β δεσμεύεται εξειδικευμένα σε έναν υποδοχέα της κυτταρο-πλασματικής μεμβράνης του ξενιστικού κυττάρου (Εικόνα 2118) Μετά τη δέσμευση οι υπομονάδες Α και Β αλληλε-πιδρούν πρωτεολυτικά μεταξύ τους με τελικό αποτέλεσμα την είσοδο της υπομονάδας Α (που έχει ΜΒ 21000) στο κυτ-

(α) (β)

T D

Bro

ck

Leon

J L

eBea

u

Εικόνα 2117 (α)ΖώνεςαιμόλυσηςγύρωαπόαποικίεςStreptococcus pyogenesπουανα-πτύσσονταισετρυβλίοάγαρ-αίματος(β)δρά-σητηςλεκιθινάσηςμιαςφωσφολιπάσηςγύ-ρωαπόαποικίεςClostridium perfringensπουαναπτύσσονται σεκαλλιεργητικόμέσοαγαρό-ζηςεμπλουτισμένομεκρόκοαυγού(πηγήλεκι-θίνης)ηλεκιθινάσηδιασπάτιςμεμβράνεςτωνερυθροκυττάρωνδημιουργώνταςτιςδιαυγείςζώνεςπουφαίνονταιστηφωτογραφία

ταρόπλασμα του ξενιστικού κυττάρου Εκεί η υπομονάδα Α παρεμποδίζει τη μεταφορά αμινοξέων από το tRNA στην αυξανόμενη πολυπεπτιδική αλυσίδα με αποτέλεσμα να ανα-στέλλεται η διαδικασία της πρωτεϊνοσύνθεσης Πιο συγκε-κριμένα η τοξίνη αδρανοποιεί τον παράγοντα επιμήκυνσης 2 (μια πρωτεΐνη που συμμετέχει στην επιμήκυνση της πολυ-πεπτιδικής αλυσίδας) καταλύοντας τη σύνδεση ενός μορίου ριβόζης στη διφωσφορική αδενοσίνη (ADP) από το NAD+ Μετά την προσθήκη της ριβόζης στο μόριο του ADP η δρα-στικότητα του παράγοντα επιμήκυνσης 2 μειώνεται θεαμα-τικά και η πρωτεϊνοσύνθεση αναστέλλεται

Η τοξίνη της διφθερίτιδας σχηματίζεται μόνον από στε-λέχη του C diphtheriae που προσβάλλονται λυσιγονικά από τον βακτηριοφάγο β ο οποίος μεταφέρει το γονίδιο για την παραγωγή της τοξίνης Έτσι ένα μη τοξινοπαραγωγικό (άρα μη παθογόνο) στέλεχος του C diphtheriae μπορεί να μετα-τραπεί σε παθογονικό αν μολυνθεί με τον φάγο β Η διαδικα-σία αυτή ονομάζεται μετατροπή φάγου (f Τμήμα 107)

Ένας άλλος παράγοντας που επηρεάζει την παραγωγή της τοξίνης της διφθερίτιδας είναι η ύπαρξη διαθέσιμου σι-δήρου Όταν το καλλιεργητικό μέσο περιέχει ποσότητες σι-δήρου που επαρκούν για την αύξηση του βακτηρίου η το-ξίνη δεν παράγεται Αν όμως η συγκέντρωση σιδήρου μειω-θεί σε περιοριστικά για την αύξηση του βακτηρίου επίπεδα τότε αρχίζει η παραγωγή της τοξίνης Ο σίδηρος δεσμεύεται από ειδικές ρυθμιστικές πρωτεΐνες του C diphtheriae συμ-μετέχοντας με τον τρόπο αυτό σε έναν μηχανισμό αρνητικού ελέγχου (f Τμήμα 85) Αυτή η σιδηροσυζευτική πρωτεΐ-νη συνδυάζεται κατόπιν με μια ρυθμιστική περιοχή του DNA

του φάγου β και παρεμποδίζει την έκφραση της τοξίνης της διφθερίτιδας Όταν η συγκέντρωση σιδήρου είναι χαμηλή η δράση της ρυθμιστικής πρωτεΐνης εξασθενεί με αποτέλεσμα να αρχίσει η σύνθεση της τοξίνης

Η εξωτοξίνη Α του Pseudomonas aeruginosa (Πίνακας 214) δρα κατά παρόμοιο τρόπο με την τοξίνη της διφθερίτι-δας αφού και αυτή τροποποιεί τον παράγοντα επιμήκυνσης 2 μέσω ριβοζυλίωσης του ADP

Τοξίνες του τετάνου και της αλλαντίασης

Αυτές οι τοξίνες παράγονται από τα υποχρεωτικώς αναερό-βια βακτήρια Clostridium tetani και Clostridium botulinum Υπό φυσιολογικές συνθήκες τα βακτήρια αυτά είναι εδαφό-βιοι οργανισμοί που ενίοτε προκαλούν ασθένειες στα ζώα (f Τμήματα 278 και 295) Το C botulinum σπανίως ανα-πτύσσεται άμεσα στο σώμαOslash συνηθέστερη εστία πολλαπλα-σιασμού του αλλά και τόπος παραγωγής της αλλαντοτοξί-νης είναι τα κακοδιατηρημένα τρόφιμα Στην αλλαντίαση ο θάνατος επέρχεται από αναπνευστική ανεπάρκεια λόγω πα-ράλυσης των αναπνευστικών μυών Το C tetani αναπτύσ-σεται σε βαθιές πληγές του σώματος που καθίστανται ανο-ξικές και παρrsquo ότι παραμένει στην αρχική εστία προσβολής και δεν διασπείρεται στο σώμα η τοξίνη την οποία παράγει μπορεί να εξαπλωθεί μέσω του νευρικού συστήματος και να προκαλέσει τέτανο δηλαδή σπαστική παράλυση που μπορεί επίσης να οδηγήσει στον θάνατο

Η τοξίνη της αλλαντίασης αποτελείται στην πραγματι-κότητα από μια ομάδα τοξινών Α-Β που συνιστούν τις πιο

2110 ΕξΩΤΟξΙΝΕΣ 855

A B

Κυτταρική microεmicroβράνη Κυτταρική microεmicroβράνη

B BA

A

AEFmdash2 EFmdash2

Πρωτεϊνοσύνθεση σε αναστολήΦυσιολογική πρωτεϊνοσύνθεση

Τοξίνη

Κλείδα

Αmicroινοξύ

Ριβόσωmicroα

(β)

t-RNA

(α)

EFmdash2

t-RNA

EFmdash2

Med

Ia T

uTo

rIal

M

edIa

Tu

TorI

al D

ipht

heri

aTo

xin

Εικόνα 2118 δράσητηςτοξίνηςτηςδιφθερίτιδαςτηνοποίαπαράγειτοCorynebacterium diphtheriae(α)υπόφυσιολογικέςσυνθήκεςοπαράγονταςεπι-μήκυνσης2(EF-2)συνδέεταιμετοριβόσωμακαιτοφέρνεισεεπαφήμεέναφορτισμένοtRNA(β)ητοξίνητηςδιφθερίτιδαςσυνδέεταιμετηνκυτταρικήμεμβράνηόπουδιασπάταιηυπομονάδααπουπροκύπτειαπότηδιάσπασηαυτήμεταφέρεταιστονενδοκυτταρικόχώροόπουκαταλύειτηνπροσθήκηρι-βοζυλιωμένουADPστονπαράγονταεπιμήκυνσης2(EF-2)οτροποποιημένοςπαράγονταςεπιμήκυνσης2δενμπορείπλέοννασυμμετάσχειστηνπροσθήκηαμινοξέωνστηναυξανόμενηπεπτιδικήαλυσίδαηδιαδικασίατηςπρωτεϊνοσύνθεσηςσταματάκαιεπέρχεταιθάνατοςτουκυττάρου

856Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

ισχυρές βιολογικές τοξίνες στη φύση Ένα χιλιοστογραμμά-ριο (mg) καθαρής αλλαντοτοξίνης αρκεί για να σκοτώσει πάνω από ένα εκατομμύριο ινδικά χοιρίδια Από τις επτά δι-αφορετικές αλλαντοτοξίνες που γνωρίζουμε δύο τουλάχι-στον κωδικεύονται από εξειδικευμένους λυσιγόνους βακτη-ριοφάγους του Clostridium botulinum Η κυριότερη τοξίνη είναι μια πρωτεΐνη με ΜΒ 150000 η οποία εύκολα σχηματί-ζει συμπλέγματα με άλλες μη τοξικές πρωτεΐνες του C bot-ulinum δημιουργώντας βιοενεργές τοξίνες με ΜΒ που αγγί-ζει το 106 Η τοξικότητά της οφείλεται στο ότι αυτή δεσμεύε-ται στις νευρομυϊκές συνάψεις (και συγκεκριμένα στις προ-συναπτικές μεμβράνες των απολήξεων των κινητικών νευ-ρώνων) όπου παρεμποδίζει την απελευθέρωση ακετυλοχο-λίνης Υπενθυμίζεται ότι η μετάδοση της νευρικής ώσης από τα νευρικά κύτταρα στα μυϊκά γίνεται μέσω της ακετυλοχο-λίνης η οποία δεσμεύεται σε ειδικούς υποδοχείς των μυϊκών κυττάρων Έτσι ένας μυς που έχει δηλητηριαστεί με αλλα-ντοτοξίνη αδυνατεί να προσλάβει το διεγερτικό σήμα (την ακετυλοχολίνη) άρα αδυνατεί να συσταλεί προκαλώντας γενικευμένη παράλυση (Εικόνα 2119)

Η τετανοτοξίνη είναι μια πρωτεΐνη με ΜΒ 150000 η οποία αποτελείται από συνδεδεμένα πολυπεπτίδια Α-Β Η τοξίνη μόλις έρθει σε επαφή με το νευρικό σύστημα μετα-φέρεται μέσω των κινητικών νευρώνων μέχρι τον νωτιαίο μυελό όπου συνδέεται εξειδικευμένα με γαγγλιοζιτικά λιπί-δια των αξονικών απολήξεων ορισμένων ανασταλτικών νευ-ρώνων του νωτιαίου μυελού Κατά τη φυσιολογική λειτουρ-

γία τους αυτοί οι διάμεσοι νευρώνες απελευθερώνουν κά-ποιον ανασταλτικό νευροδιαβιβαστή (συνήθως γλυκίνη) ο οποίος συνδέεται με ειδικούς υποδοχείς πάνω στη μεμβρά-νη του κινητικού νευρώνα και προκαλεί αποδιέγερση δη-λαδή άρση της διέγερσης του κινητικού νευρώνα Αυτός εί-ναι ο κυριότερος μηχανισμός για να σταματήσει η διέγερση ενός κινητικού νευρώνα και πρακτικά σημαίνει ότι η δρά-ση της γλυκίνης αναστέλλει την απελευθέρωση ακετυλοχο-λίνης στην τελική κινητική πλάκα και επομένως επιτρέπει τη χάλαση των μυών Η παρουσία όμως τετανοτοξίνης στον νωτιαίο μυελό εξουδετερώνει τη δράση των διάμεσων ανα-σταλτικών νευρώνων και επομένως διακόπτει την απελευθέ-ρωση και δράση της γλυκίνης επί των κινητικών νευρώνων Υπrsquo αυτές τις συνθήκες οι κινητικοί νευρώνες συνεχίζουν να παραμένουν σε κατάσταση διέγερσης εκφορτίζονται αστα-μάτητα και απελευθερώνουν συνεχώς ακετυλοχολίνη στη νευρομυϊκή σύναψη προκαλώντας συνεχείς και ανεξέλε-γκτες συστολές των αντίστοιχων μυών (Εικόνα 2120) Τε-λικό αποτέλεσμα είναι η σπαστική παράλυση δηλαδή μια κατάσταση κατά την οποία οι προσβεβλημένοι μύες βρίσκο-νται σε διαρκή συστολή Αν η προσβολή αφορά τους μυς του στόματος τότε ο παρατεταμένος σπασμός παραμορφώ-νει το στόμα προκαλώντας το φαινόμενο του τρισμού Αν η προσβολή συμβεί στους αναπνευστικούς μυς τότε μπορεί να επέλθει θάνατος από ασφυξία

Και οι δύο τοξίνες που μόλις εξετάσαμε εμποδίζουν την απελευθέρωση νευροδιαβιβαστών για τον έλεγχο των μυών

Φυσιολογικές συνθήκεςΗ ακετυλοχολίνη (A) προκαλείσυστολή των microυϊκών ινών

∆ιεγερτικό σήmicroααπό το κεντρικόνευρικό σύστηmicroα

Μυς

ΑλλαντίασηΗ αλλαντοτοξίνη εmicroποδίζει τηναπελευθέρωση της Α αναστέλλοντας έτσιτη microυϊκή συστολή

AA A

AAA

A AA

AAAAA

A

AA A

AA A

AA

A A

AAA

AAA AA

A AAA

A A A A A A A A AA A A A

(α) (β)

Εικόνα 2119 δράσητηςαλλαντοτοξίνηςηοποίαπαράγεταιαπότοClostridium botulinum (α)υπόφυσιολογικέςσυνθήκεςηδιέγερσηαπότοκεντρικόνευρικόσύστημακαταλήγειστηνευρομυϊκήσύναψηκαιέχειωςαποτέλεσματηναπελευθέρωσηακετυλοχολίνης(α)απότακυστίδιατωννευρικώναπολήξεωνστηντελικήκινητικήπλάκαΣτησυνέχειαηακετυλοχολίνησυνδέεταιμεειδικούςυποδοχείςστημεμβράνητουμυϊκούκυττάρουπροκαλώνταςσυστολήτουτελευταίου(β)ηαλλαντοτοξίνηδραστηντελικήκινητικήπλάκαπαρεμποδίζονταςτηναπελευθέρωσηακετυλοχολίνης(α)απότακυστίδιαlaquoκαταργώνταςraquoστηνπράξητηνευρικήδιέγερσηαποτέλεσματηςδράσηςαυτήςείναιημηαντιστρεπτήχάλασητουμυόςκαιτελικάημυϊκήπαράλυση(f

Τμήμα295)

Ωστόσο το τελικό αποτέλεσμα διαφέρει ανάλογα με το ποι-ος ακριβώς νευροδιαβιβαστής αναστέλλεται

2110 Έλεγχος εννοιών

Οι εξωτοξίνες τις οποίες παράγουν ορισμένοι μικροοργανισμοί εί-ναι οι ισχυρότερες βιολογικές τοξίνες που γνωρίζουμε Κάθε εξω-τοξίνη δρα σε εξειδικευμένα κύτταρα ή μόρια του ξενιστή επιφέ-ροντας βλάβες σε κάποια μείζονα (κυτταρική ή συστηματική) λει-τουργία του

Ποιες μείζονος σημασίας ιδιότητες είναι κοινές σε όλες τις εξωτοξίνες Σε όλες τις τοξίνες Α-Β

Είναι απαραίτητο να λάβει χώρα πολλαπλασιασμός των βακτη-ρίων και λοίμωξη προκειμένου να παραχθούν τοξίνες

2111 Εντεροτοξίνες

Οι εντεροτοξίνες είναι εξωτοξίνες που δρουν στο λεπτό έντερο και προκαλούν μαζική έκκριση υγρών στον εντερικό αυλό και κατά συνέπεια εμετό και διάρροια Εντεροτοξίνες

παράγουν πολλά βακτήρια όπως τα Staphylococcus aureus Clostridium perfringens και Bacillus cereus (που ευθύνονται συνήθως για τις τροφικές δηλητηριάσεις) αλλά και τα εντε-ροπαθογόνα Vibrio cholerae Escherichia coli και Salmonel-la enteritidis

Η τοξίνη της χολέρας

Η εντεροτοξίνη την οποία παράγει το Vibrio cholerae είναι ο αιτιολογικός παράγοντας της χολέρας και έχει μελετηθεί περισσότερο από οποιαδήποτε άλλη εντεροτοξίνη Η τοξί-νη της χολέρας ανήκει στις τοξίνες της κατηγορίας Α-Β (βλ Τμήμα 2110) και αποτελείται από μία υπομονάδα Α μορι-ακού βάρους 27200 και πέντε υπομονάδες Β καθεμιά από τις οποίες έχει ΜΒ 11600 (επομένως ολόκληρο το σύμπλεγ-μα της τοξίνης έχει ΜΒ 82200) Η υπομονάδα Β αποτελεί το τμήμα με το οποίο η τοξίνη δεσμεύεται εξειδικευμένα στον γαγγλιοζίτη GM1 που βρίσκεται στην κυτταροπλασματική μεμβράνη των κυττάρων του εντερικού επιθηλίου (Εικόνα 2121)Oslash ωστόσο η ίδια η υπομονάδα Β δεν προκαλεί κάποια μεταβολή στη διαπερατότητα της μεμβράνης Για την τοξι-κή δράση της τοξίνης της χολέρας υπεύθυνη είναι η υπομο-

AA

AA

A

AA A

AA

A AAA

AAA

A

AAA

A

AAAAAAAA

AAA

A

G

GGG

GGGGGGG

G

G

G G

G

G

G

GG G

G

GG

A A

A

A A

A

A

A

A

A AA A A A A A A A AA A A A

∆ιεγερτικά σήmicroατααπό το κεντρικόνευρικό σύστηmicroα

Ανασταλτικόςδιάmicroεσος νευρώνας

Αναστολή

Μυς

Φυσιολογικές συνθήκεςΗ γλυκίνη (G) που απελευθερώνεται από τουςανασταλτικούς διάmicroεσους νευρώνες σταmicroατάτην απελευθέρωση ακετυλοχολίνης (A)και επιφέρει χάλαση των microυών

ΤέτανοςΗ τετανοτοξίνη δεσmicroεύεται στουςανασταλτικούς διάmicroεσους νευρώνεςεmicroποδίζοντας την απελευθέρωση γλυκίνηςκαι τη χάλαση των microυών

(α) (β)

Τοξίνητουτετάνου

Εικόνα 2120 δράσητηςτετανοτοξίνηςτηνοποίαπαράγειτοClostridium tetani(α)υπόφυσιολογικέςσυνθήκεςηχάλασητωνμυώνοφείλεταιστηγλυ-κίνη(G)πουαπελευθερώνουνορισμένοιδιάμεσοιανασταλτικοίνευρώνεςηγλυκίνηαποδιεγείρειτουςκινητικούςνευρώνεςκάτιπουμετησειράτουση-μαίνειότιδιακόπτεταιηαπελευθέρωσηακετυλοχολίνης(α)στηνευρομυϊκήσύναψη(β)ητετανοτοξίνηδεσμεύεταισεδιάμεσουςανασταλτικούςνευρώνεςεμποδίζονταςτηναπελευθέρωσηγλυκίνηςαπότασυναπτικάκυστίδιαΈτσιδιακόπτεταιηροήανασταλτικώνσημάτωνπροςτουςκινητικούςνευρώνεςκαιηαπελευθέρωσηακετυλοχολίνηςστηνευρομυϊκήσύναψηείναισυνεχήςκαιαδιάκοπημεαποτέλεσμαναπροκαλείταιμηαντιστρεπτήσυστολήτωνμυώνκαισπαστικήπαράλυση(fΤμήμα278καιεικόνα2719)

2111 ΕΝΤΕΡΟΤΟξΙΝΕΣ 857

858Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

νάδα Α η οποία ενεργοποιεί το κυτταρικό ένζυμο αδενυλι-κή κυκλάση που με τη σειρά του μετατρέπει την τριφωσφο-ρική αδενοσίνη (ΑΤΡ) σε κυκλική μονοφωσφορική αδενοσί-νη (cAMP)

Όπως έχουμε ήδη δει στο Τμήμα 87 το κυκλικό ΑΜΡ είναι ένα ειδικό μόριο που συνδέει στα κύτταρα διάφο-ρους ρυθμιστικούς μηχανισμούς Στα θηλαστικά το κυκλι-κό ΑΜΡ συμμετέχει στον μηχανισμό δράσης αρκετών ορμο-

νών σε συναπτικές διαβιβάσεις του κεντρικού νευρικού συ-στήματος αλλά και στις φλεγμονώδεις και ανοσιακές αντι-δράσεις των ιστών συμπεριλαμβανομένων των αλλεργιών Όμως για να μπορέσει η υπομονάδα Α της τοξίνης της χολέ-ρας να ενεργοποιήσει την αδενυλική κυκλάση πρέπει πρώτα να ενεργοποιηθεί από ένα κυτταρικό ένζυμο που χρειάζεται NAD+ και ATP Κατά τη δράση της εντεροτοξίνης της χολέ-ρας τα αυξημένα επίπεδα κυκλικού ΑΜΡ προκαλούν ενερ-γητική έκκριση διττανθρακικών και ιόντων χλωρίου από τα επιθηλιακά κύτταρα προς τον εντερικό αυλό (Εικόνα 2121) Κατά την οξεία φάση της νόσου η απώλεια νερού στο λε-πτό έντερο υπερβαίνει τον ρυθμό απορρόφησής του στο πα-χύ έντερο με αποτέλεσμα τη μαζική καθαρή απώλεια νε-ρού Κατά κανόνα τα θύματα της χολέρας πεθαίνουν από ακραία αφυδάτωση Καλύτερη θεραπεία είναι η πρόσληψη από το στόμα μεγάλων ποσοτήτων από διαλύματα ηλεκτρο-λυτών προκειμένου να αναπληρωθούν τα απολεσθέντα υγρά και ιόντα

Η εντεροτοξίνη της χολέρας μπορεί να ενεργοποιήσει την αδενυλική κυκλάση σε μεγάλη ποικιλία κυττάρων και ιστών γιrsquo αυτό και οι παθολογικές εκδηλώσεις της τοξίνης αφορούν μάλλον την ειδική θέση όπου αυτή δεσμεύεται δη-λαδή τα κύτταρα του επιθηλίου του λεπτού εντέρου παρά την τοξική ενεργοποίηση της αδενυλικής κυκλάσης Πράγ-ματι η προσθήκη διαλύματος με απομονωμένες υπομονάδες Β (οι οποίες δεν διαθέτουν δραστικότητα αδενυλικής κυκλά-σης) στον αυλό του εντέρου μπορεί να εμποδίσει τη δράση της εντεροτοξίνης της χολέρας αρκεί να χορηγηθεί πριν την εκδήλωσή της Αυτό συμβαίνει διότι οι υπομονάδες Β κατα-λαμβάνουν τις ίδιες θέσεις δέσμευσης που χρησιμοποιούν και τα πλήρη μόρια (Α-Β) της τοξίνης στερώντας από τα τελευταία τη δυνατότητα δέσμευσης αλλά και δράσης κα-θώς μόνο τα πλήρη μόρια διαθέτουν δραστικότητα αδενυλι-κής κυκλάσης

Η εντεροτοξίνη της χολέρας κωδικεύεται από δύο γο-νίδια τα ctxA και ctxB Η έκφραση των εν λόγω γονιδίων ελέγχεται από έναν μηχανισμό θετικής ρύθμισης στον οποίο καθοριστικό ρόλο παίζει η πρωτεΐνη που κωδικεύει το γονί-διο toxR Το προϊόν του γονιδίου toxR είναι μια διαμεμβρα-νική πρωτεΐνη η οποία ελέγχει τόσο την παραγωγή της τοξί-νης όσο και άλλων σημαντικών παραγόντων μολυσματικό-

Εικόνα 2121 δράσητηςεντεροτοξίνηςτηςχολέρας(1)Φυσιολογικήδι-αδικασίακίνησηςτωνιόντωνστοέντεροκαιαποικισμόςτουεπιθηλίουαπότοVibrio choleraeακολουθούμενοςαπόδέσμευσητηςεντεροτοξίνηςμετουςγαγγλιοζίτεςGM1τωνκυττάρωντουξενιστή(2)ηδράσητηςτοξίνηςα-βέγκειταιστηνενσωμάτωσηστοκυτταρόπλασματωνξενιστικώνκυττάρωντηςυπομονάδαςαηοποίαενεργοποιείτηναδενυλικήκυκλάσηΤογεγονόςαυτόοδηγεί(3)στηδιακοπήτηςφυσιολογικήςροήςνa+προςταέσωκαι(4)στηναπώλειανερούπροςτοναυλόκαιτηνεμφάνισηδιάρροιαςηαντιμετώπισητηςχολέραςγίνεταιμεαναπλήρωσηιόντωνκαιενυδάτωσηηχρήσηαντιβι-οτικώνμπορείναπεριορίσειτηνανάπτυξητουV choleraeκαιναμειώσειτηδιάρκειατηςνόσουαλλάδενεπηρεάζεικαθόλουτηντοξίνηπουέχειήδηπαραχθεί

Κύτταρο GM1

Επιθήλιο

Τοξίνη του Vibrio cholerae

Κύτταρο του Vibrio cholerae

Ενεργοποίηση της επιθηλιακήςαδενυλικής κυκλάσης από τηντοξίνη της χολέρας

Τοξίνη τηςχολέρας

Αδενυλική κυκλάση

Αυλός

Αυλός

ATP κυκλικό AMP

Αίmicroα

Αίmicroα

Αίmicroα

Αυλός τουλεπτού εντέρου

Κύτταρο GM1Na+

Επιθηλιακά κύτταρα του εντέρου

Na+

Na+

Αναστολή microεταφοράς Na+ καθαρήροή Clndash προς τον αυλό

Clndash

Clndash

Μαζική microετακίνησηνερού προς τον αυλό

Φυσιολογική κίνηση ιόντων Na+ κινείται από τοναυλό προς το αίmicroαmiddot δεν υπάρχει καθαρή ροή Clndash

H2O

Αποικισmicroός καιπαραγωγή τοξινών

1

3

2

4

τητας του Vibrio cholerae (πχ πρωτεΐνες και τριχίδια της εξωτερικής μεμβράνης) που είναι απαραίτητοι για τον επι-τυχή αποικισμό του λεπτού εντέρου από το συγκεκριμένο εντεροπαθογόνο

Άλλες εντεροτοξίνες

Αρκετές εντεροτοξίνες που παράγονται από άλλα εντεροπα-θογόνα όπως είναι η Escherichia και η Salmonella δρουν παρόμοια με την τοξίνη της χολέρας Αυτό επιβεβαιώνεται από το ότι οι τοξίνες και των δύο βακτηρίων εξουδετερώνο-νται με τη χορήγηση αντισωμάτων κατά της εντεροτοξίνης της χολέρας γεγονός που υποδηλώνει ότι οι συγκεκριμένες τοξίνες έχουν παραπλήσια δομή Σε αυτό συνηγορεί και η ανάλυση της αλληλουχίας βάσεων στα γονίδια ctxA και ctxB τα οποία παρουσιάζουν ομολογία μεγαλύτερη του 75 με τα γονίδια που κωδικεύουν τη θερμοασταθή εντεροτοξίνη την οποία παράγουν τα εντεροπαθογόνα στελέχη της Escherich-ia και της Salmonella Ωστόσο υπάρχουν και εντεροτοξί-νες με διαφορετικό τρόπο δράσης τις οποίες παράγουν άλ-λα εντεροπαθογόνα των τροφίμων (Staphylococcus aureus Clostridium perfringens Bacillus cereus) Πχ η τοξίνη του Clostridium perfringens είναι μια κυτταροτοξίνη ενώ του Staphylococcus aureus μια υπεραντιγονική τοξίνη (Πίνακας 214) Τα υπεραντιγόνα έχουν έναν εντελώς διαφορετικό μη-χανισμό δράσηςOslash διεγείρουν μεγάλο αριθμό λεμφοκυττάρων προκαλώντας φλεγμονώδεις αντιδράσεις όχι μόνο τοπικά στο έντερο αλλά και διασυστηματικά σε όλο το σώμα (f Τμήμα 2214)

2111 Έλεγχος εννοιών

Οι εντεροτοξίνες είναι εξωτοξίνες που δρουν εξειδικευμένα στο λε-πτό έντερο προκαλώντας μεταβολές στη διαπερατότητα του εντε-ρικού επιθηλίου οι οποίες οδηγούν στην εμφάνιση διάρροιας Οι

εντεροτοξίνες διακρίνονται στις τοξίνες Α-Β στις κυτταροτοξίνες και στα υπεραντιγόνα

Ποια μείζονα χαρακτηριστικά είναι κοινά σε όλες τις εντεροτο-ξίνες Σε όλες τις εξωτοξίνες Α-Β

Πώς δρα η τοξίνη του Vibrio cholerae στο λεπτό έντερο Γιατί προκαλεί η τοξίνη αυτή μαζική απώλεια νερού

2112 Ενδοτοξίνες

Τα αρνητικά κατά Gram βακτήρια παράγουν λιποπολυσακ-χαρίτες για την εξωτερική στιβάδα του κυτταρικού τους τοι-χώματος (f Τμήμα 49) οι οποίοι σε πολλές περιπτώσεις είναι τοξικοί Οι πολυσακχαρίτες αυτοί ονομάζονται ενδο-τοξίνες διότι είναι σταθερά συνδεδεμένοι με το βακτηριακό κύτταρο και απελευθερώνονται σε μεγάλες ποσότητες μόνο αν συμβεί λύση του κυττάρου Οι ενδοτοξίνες έχουν μελε-τηθεί κυρίως στην περίπτωση των Escherichia Shigella και Salmonella Οι κυριότερες διαφορές μεταξύ εξωτοξινών και ενδοτοξινών παρατίθενται στον Πίνακα 215

Δομή και λειτουργία των ενδοτοξινών

Οι ενδοτοξίνες ασκούν ποικίλες επιδράσεις στη φυσιολο-γία Ο πυρετός είναι σχεδόν καθολικό σύμπτωμα της δρά-σης τους διότι οι τοξίνες αυτές διεγείρουν την απελευθέρω-ση ειδικών πρωτεϊνών από τα ξενιστικά κύτταρα οι οποίες ονομάζονται ενδογενή πυρετογόνα και επιδρούν στο θερμορ-ρυθμιστικό κέντρο του εγκεφάλου Επιπλέον οι ενδοτοξίνες προκαλούν διάρροια ταχεία μείωση του αριθμού των λεμ-φοκυττάρων και των αιμοπεταλίων και γενικευμένη φλεγ-μονή Μεγάλες ποσότητες ενδοτοξίνης μπορεί να επιφέρουν ακόμη και τον θάνατο κυρίως μέσω αιμορραγικής καταπλη-ξίας και ιστικής νέκρωσης Η τοξικότητα των ενδοτοξινών

2112 ΕΝΔΟΤΟξΙΝΕΣ 859

ΠΙΝΑΚΑΣ 215 Ιδιότητεςεξωτοξινώνκαιενδοτοξινών

Ιδιότητα Εξωτοξίνες Ενδοτοξίνες

Χημικέςιδιότητες πρωτεΐνεςπουεκκρίνονταιαπόορισμένα Σύμπλοκαλιποπολυσακχαριτών-λιποπρωτεϊνών(fεικόνα435) αρνητικάκατάGramβακτήριαενγένει ωςτμήματατηςεξωτερικήςμεμβράνηςτωναρνητικώνκατά θερμοασταθείς Gramβακτηρίωναπελευθερώνονταιμετηλύσητουκυττάρου πολύμεγάληθερμοσταθερότηταΤρόποςδράσης εξειδικευμένοςσυνήθωςδεσμεύονται μηειδικός σεειδικούςυποδοχείςήδομέςΣυμπτώματα είναικυτταροτοξίνεςεντεροτοξίνεςή πυρετόςδιάρροιαεμετός νευροτοξίνεςμεεξειδικευμένοτρόπο δράσηςσεκύτταραήιστούς Τοξικότητα Συχνάπολύμεγάληενίοτεθανατηφόρος μικρήσπάνιαθανατηφόροςανοσογονικότητα Ιδιαιτέρωςανοσοδιεγερτικέςδιεγείρουν Ήπιαανοσογόναηανοσοαπόκρισηείναι τηνπαραγωγήαντισωμάτων(αντιτοξινών) ανεπαρκήςγιατηνεξουδετέρωσητηςτοξίνηςδράσητοξοειδών ηαντιμετώπισητηςτοξίνηςμεφορμαλδεΰδη καμία καταστρέφειτηντοξικότητααλλάτα τοξοειδήπουπροκύπτουνεξακολουθούν ναέχουνανοσοδιεγερτικήδράσηπυρετογονία δενπροκαλούνπυρετόστονξενιστή πυρετογόνεςσυχνάπροκαλούνπυρετόστονξενιστή

860Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

πάντως είναι πολύ χαμηλότερη εκείνης των εξωτοξινών Στα ποντίκια επί παραδείγματι η ποσότητα ενδοτοξίνης που απαιτείται για να θανατωθεί το 50 ενός πληθυσμού πειρα-ματοζώων (δηλαδή η LD50) είναι κατά προσέγγιση 200-400 μg (μικρογραμμάρια) ανά άτομο ενώ η LD50 της αλλαντοτο-ξίνης είναι περίπου 25 pg (πικογραμμάρια) ανά άτομο δηλα-δή 10 εκατομμύρια φορές μικρότερη

Η γενική δομή των λιποπολυσακχαριτών (LPS) παρου-σιάζεται στην Εικόνα 435 Οι λιποπολυσακχαρίτες αποτε-λούνται από το λιπίδιο Α έναν κεντρικό πολυσακχαρίτη που περιέχει κετοδεοξυοκτονικό λίγα σάκχαρα με επτά άτομα άνθρακα (επτόζες) γλυκόζη γαλακτόζη Ν-ακετυλογλυκο-ζαμίνη και τον πολυσακχαρίτη Ο ένα ιδιαίτερα μεταβλητό πολυμερές που συνήθως περιέχει γαλακτόζη γλυκόζη ρα-μνόζη μαννόζη και ένα ή περισσότερα ασυνήθιστα διδεο-ξυ-σάκχαρα όπως αμπεκουόζη κολιτόζη παρατόζη ή τυβε-λόζη Τα σάκχαρα του πολυσακχαρίτη Ο σχηματίζουν αλυ-σίδες των τεσσάρων ή πέντε σακχάρων (συνήθως διακλαδι-σμένες) οι οποίες επαναλαμβάνονται αρκετές φορές για τον σχηματισμό του πλήρους μορίου (f Τμήμα 49) Το λιπί-διο Α αποτελείται από λιπαρά οξέα που συνδέονται με εστε-ρικούς δεσμούς στο μόριο της Ν-ακετυλογλυκοζαμίνης Συ-νηθέστερα τέτοια οξέα είναι το β-υδροξυμυριστικό το λαυ-ρικό (δαφνικό) το μυριστικό και το παλμιτικό (φοινικικό) Από τη μελέτη επιμέρους λιποπολυσακχαριτικών τμημάτων συνάγεται ότι το λιπίδιο ευθύνεται για την τοξικότητα και ο πολυσακχαρίτης για την υδατοδιαλυτότητα και την ανοσο-γονικότητα του συμπλόκου (f Τμήμα 223) Επίσης με-λέτες σε ζώα υποδεικνύουν ότι για τις in vivo τοξικές επι-δράσεις είναι απαραίτητο το λιπίδιο και ο πολυσακχαρίτης να συνυπάρχουν

Ανίχνευση ενδοτοξινών με τη μέθοδο Limulus

Επειδή οι ενδοτοξίνες έχουν πυρετογόνο δράση θα πρέπει τα διάφορα φάρμακα (πχ αντιβιοτικά ή σκευάσματα που χορηγούνται ενδοφλεβίως) να μην περιέχουν καθόλου εν-δοτοξίνες Για τον σκοπό αυτό έχει αναπτυχθεί μια ιδιαίτε-ρα ευαίσθητη μέθοδος ανίχνευσης ενδοτοξινών η οποία βα-σίζεται στη χρήση των αμοιβαδοκυττάρων Limulus polyphe-mus που παρασιτούν στις οπλές των αλόγων Η μέθοδος στη-ρίζεται στο γεγονός ότι οι ενδοτοξίνες προκαλούν εξειδικευ-μένα λύση αυτών των αμοιβαδοκυττάρων (Εικόνα 2122) Κατά τον εργαστηριακό έλεγχο αναμειγνύονται εκχυλίσμα-τα αμοιβαδοκύτταρων με το υπό έλεγχο διάλυμα Αν υπάρ-χει ενδοτοξίνη το εκχύλισμα των αμοιβαδοκυττάρων σχη-ματίζει πήγμα και καθιζάνει μεταβάλλοντας τη διαύγεια του διαλύματος Αυτή η αντίδραση μπορεί κατόπιν να ποσοτι-κοποιηθεί με τη χρήση φασματοφωτομέτρου Είναι εφικτή η εκτέλεση μετρήσιμης αντίδρασης με μόλις 10 pgml λιπο-πολυσακχαρίτη Η μέθοδος Limulus χρησιμοποιείται για την ανίχνευση απειροελάχιστων ποσοτήτων ενδοτοξίνης στους ορούς στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό στο πόσιμο νερό και σε όλα τα διαλύματα που χρησιμοποιούνται για την παρασκευή φαρμάκων και ενέσιμων σκευασμάτων

Επειδή η μέθοδος Limulus είναι πάρα πολύ ευαίσθητη χρειάζεται ιδιαίτερη προσοχή στην τήρηση μέτρων αποτρο-πής της μόλυνσης των εργαστηριακών οργάνων των διαλυ-μάτων και των αντιδραστηρίων από αρνητικά κατά Gram βακτήρια που υπάρχουν στο περιβάλλον του εργαστηρίου ή της κλινικής πχ στο απεσταγμένο νερό Ενδεχόμενη ανί-χνευση ενδοτοξινών με τη μέθοδο Limulus στο πλάσμα ή στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό συνιστά σοβαρή ένδειξη μόλυν-σης των συγκεκριμένων σωματικών υγρών με αρνητικά κα-τά Gram βακτήρια

2112 Έλεγχος εννοιών

Οι ενδοτοξίνες είναι λιποπολυσακχαρίτες προερχόμενοι από την εξωτερική στιβάδα των αρνητικών κατά Gram βακτηρίων Οι εν-δοτοξίνες απελευθερώνονται στο περιβάλλον με τη λύση του βα-κτηρικού κυττάρου προκαλώντας πυρετό και ορισμένες άλλες το-

(α)

(β)

A O

Tzi

anab

os a

nd R

D M

illha

mA

O T

zian

abos

and

R D

Mill

ham

Εικόνα 2122 μικροφωτογραφίεςαμοιβαδοκυττάρωνLimulus(α)Φυσι-ολογικάαμοιβαδοκύτταρα(β)αμοιβαδοκύτταραπουέχουνεκτεθείσεβα-κτηριακόλιποπολυσακχαρίτηηπαρουσίαλιποπολυσακχαρίτηπροκαλείαπο-κοκκίωσητωνκυττάρωνιδιότηταπουμπορείναχρησιμοποιηθείγιατηνανί-χνευσηλιποπολυσακχαριτώνσεκάποιουπόέλεγχοδιάλυμα

ξικές αντιδράσεις στον ξενιστή Κατά κανόνα οι ενδοτοξίνες είναι λιγότερο τοξικές από τις εξωτοξίνες

Γιατί δεν παράγουν ενδοτοξίνες τα θετικά κατά Gram βακτή-ρια

Γιατί είναι απαραίτητο να ελέγχονται τα διαλύματα των διαφό-ρων φαρμάκων ως προς την παρουσία ενδοτοξινών

ΙV ΓΕΝΙΚΟΙ ΜΗχΑΝΙΣΜΟΙ ΑΜΥΝΑΣ ΤΟΥ ξΕΝΙΣΤΗ

Οι εγγενείς laquoαμυντικοί μηχανισμοίraquo που είναι υπεύθυνοι για την καταστολή των παθογόνων μπορούν να χωριστούν σε δύο κατηγορίες στους μη ειδικούς ή γενικούς μηχανισμούς άμυνας που επιστρατεύονται έναντι μεγάλης ποικιλίας πα-θογόνων και στους ειδικούς αμυντικούς μηχανισμούς που χρησιμοποιούνται έναντι μεμονωμένων ειδών ή στελεχών παθογόνων Εδώ θα εξετάσουμε ορισμένους γενικούς αμυ-ντικούς μηχανισμούς που χρησιμοποιούνται για τον περιο-ρισμό των λοιμώξεων και τη διατήρηση της υγείας του ξε-νιστή ενώ στο επόμενο κεφάλαιο θα μελετήσουμε τους συ-γκεκριμένους μηχανισμούς άμυνας του ξενιστή έναντι μεμο-νωμένων παθογόνων δηλαδή την ανοσοαπόκριση

2113 Μη ειδική εγγενής αντίσταση στις

μολύνσεις

Η πρώτη γραμμή άμυνας του ξενιστή κατά των παθογόνων περιλαμβάνει μια σειρά φυσικών και χημικών φραγμών εγ-γενών στα περισσότερα ζώα οι οποίοι αντιδρούν με μη ει-δικό τρόπο στην εισβολή των παθογόνων Αυτοί οι γενικού χαρακτήρα μηχανισμοί εξουδετερώνουν όλα σχεδόν τα πα-θογόνα με τα οποία ερχόμαστε σε επαφή

Φυσική αντίσταση του ξενιστή

Η ικανότητα των παθογόνων να προκαλούν νόσο σε μεμο-νωμένα ζωικά είδη ποικίλλει σε πολύ μεγάλο βαθμό Για παράδειγμα η λύσσα εφόσον αρχίσει η εκδήλωση των συ-μπτωμάτων επιφέρει κατά κανόνα τον θάνατο σε οποιοδή-ποτε είδος θηλαστικού Βεβαίως ορισμένα είδη ζώων είναι πολύ πιο ευαίσθητα στη λύσσα από άλλα Τα ρακούν και τα κουνάβια πχ είναι εξαιρετικά ευαίσθητα στη μόλυνση από τον ιό της λύσσας σε αντίθεση με τα οπόσσουμ που σπανί-ως αρρωσταίνουν από την ασθένεια αυτή Ο άνθρακας μπο-ρεί να μολύνει πολλά είδη ζώων αλλά τα συμπτώματα που προκαλεί ποικίλλουν σημαντικά καθώς στον μεν άνθρω-πο εκδηλώνονται ως απλές φλύκταινες ενώ στις αγελάδες προκαλεί θανατηφόρο δηλητηρίαση του αίματος Αντίθετα ο πνευμονικός άνθρακας είναι θανατηφόρος για τον άνθρω-πο (f Τμήμα 2511) ενώ ιδιαίτερη σημασία έχει επίσης

το γεγονός ότι τα πουλιά είναι πλήρως ανθεκτικά στον άν-θρακα Επιπλέον οι ασθένειες των θερμόαιμων ζώων σπα-νίως μεταδίδονται στα ψυχρόαιμα (ποικιλόθερμα) ζώα και αντιστρόφως

Σε συγκεκριμένες συνθήκες συγγενικά είδη ή ακόμη και μέλη του ίδιου είδους ενδέχεται να παρουσιάζουν αρκε-τά διαφορετική ευαισθησία σε δεδομένο παθογόνο

Ηλικία στρες και δίαιτα

Η ηλικία είναι σημαντικός παράγοντας όσον αφορά την ευαι-σθησία έναντι μολυσματικών ασθενειών Τα λοιμώδη νοσή-ματα είναι πολύ πιο συχνά στα πολύ νεαρά και πολύ ηλικι-ωμένα άτομα Στα νεογέννητα πχ ο σχηματισμός της εντε-ρικής χλωρίδας γίνεται αρκετά γρήγορα αλλά η φυσιολογι-κή χλωρίδα του νεογέννητου δεν είναι ίδια με τη φυσιολο-γική χλωρίδα ενός ενήλικα Πριν τη δημιουργία της χλωρί-δας ενήλικα ιδιαίτερα τις πρώτες μέρες μετά τη γέννηση τα παθογόνα έχουν περισσότερες ευκαιρίες να εγκατασταθούν και να προκαλέσουν νόσο Έτσι η διάρροια που προκαλεί-ται από παθογονικά στελέχη της Escherichia coli (f Τμή-μα 297) ή του Pseudomonas aeruginosa εμφανίζεται πολύ συχνά σε νεογνά μικρότερα του ενός έτους Η νεογνική αλ-λαντίαση απαντά μόνο σε νεογνά πολύ μικρής ηλικίας επει-δή η φυσιολογική χλωρίδα που έχει δημιουργθεί στα μεγα-λύτερα παιδιά τα προφυλάσσει από εντερική λοίμωξη λόγω του Clostridium botulinum (f Τμήμα 295)

Σε άτομα μεγαλύτερα των 65 ετών τα λοιμώδη νοσήμα-τα εμφανίζονται πολύ συχνότερα απrsquo ότι σε νεότερους ενή-λικες Επί παραδείγματι οι ηλικιωμένοι είναι πολύ πιο ευ-αίσθητοι σε αναπνευστικές λοιμώξεις ιδιαίτερα στη γρίπ-πη (f Τμήμα 268) ίσως επειδή μειώνεται η αποτελεσμα-τικότητα της ανοσιακής τους απόκρισης στα παθογόνα του αναπνευστικού Επιπλέον διάφορες ανατομικές μεταβολές που συνοδεύουν το γήρας μπορεί να συμβάλλουν στην ανά-πτυξη λοιμώξεων Φερrsquo ειπείν η διόγκωση του προστάτη (συνηθισμένη πάθηση στους άνδρες άνω των 50 ετών) προ-καλεί συχνά μείωση της ροής των ούρων γεγονός που με τη σειρά του καθιστά ευκολότερο τον αποικισμό της ουροποιη-τικής οδού με παθογόνα (Εικόνα 2111) και αυξάνει τις σχε-τικές λοιμώξεις στους άνδρες μεγαλύτερης ηλικίας

Το στρες μπορεί να οδηγήσει σε προδιάθεση ενός ατό-μου που υπό φυσιολογικές συνθήκες θα ήταν υγιές στο να νοσήσει Σε σχετικές μελέτες με αρουραίους και ποντίκια η κόπωση η υπερπροσπάθεια η ελλειπής διατροφή η αφυδά-τωση και οι κλιματικές αλλαγές (όλα συνιστούν πηγές φυ-σιολογικού στρες) αυξάνουν όχι μόνο τον επιπολασμό αλλά και τη βαρύτητα των λοιμώξεων Επί παραδείγματι αρου-ραίοι που υποβάλλονται σε έντονη φυσική δραστηριότη-τα για μεγάλες χρονικές περιόδους εμφανίζουν μεγαλύτερη θνησιμότητα αν προσβληθούν από Salmonella σε σχέση με ζώα που αναπαύονται επαρκώς Επομένως οι ορμόνες που παράγονται υπό συνθήκες στρες επηρεάζουν το ανοσοποιη-τικό σύστημα και παίζουν κάποιο ρόλο στις σχετικές ασθέ-νειες Η ορμόνη κορτιζόνη πχ ένας ιδιαίτερα αποτελεσμα-

2113 ΜΗ ΕΙΔΙΚΗ ΕΓΓΕΝΗΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΣΤΙΣ ΜΟΛΥΝΣΕΙΣ 861

862Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

τικός αντιφλεγμονώδης παράγοντας παράγεται σε πολύ με-γαλύτερες ποσότητες κατά τη διάρκεια περιόδων στρες πα-ρά σε φυσιολογικές περιόδους Έτσι η καταστολή των φλεγ-μονωδών αντιδράσεων του οργανισμού στερεί το σώμα από έναν φυσιολογικό μηχανισμό άμυνας έναντι των λοιμώξεων (βλ Τμήμα 2114)

Η δίαιτα παίζει επίσης σημαντικό ρόλο στην αντίσταση του ξενιστή Η συσχέτιση μεταξύ πείνας και μολυσματικών ασθενειών είναι γνωστή εδώ και αιώνες Δίαιτες φτωχές σε πρωτεΐνη επηρεάζουν τη φυσιολογική χλωρίδα και προσφέ-ρουν μεγαλύτερες πιθανότητες ανάπτυξης σε διάφορα ευκαι-ριακά παθογόνα Για παράδειγμα ο αριθμός των κυττάρων Vibrio cholerae που απαιτούνται για να προκαλέσουν χολέ-ρα είναι πολύ μικρότερος όταν το προσβαλλόμενο άτομο υποσιτίζεται Επίσης ο αριθμός αυτός είναι πολύ μικρότε-ρος και όταν το V cholerae λαμβάνεται με την τροφή ίσως επειδή η τροφή εξουδετερώνει τα στομαχικά οξέα που υπό φυσιολογικές συνθήκες θα κατέστρεφαν το παθογόνο (f Τμήμα 285)

Σε ορισμένες περιπτώσεις η απουσία συγκεκριμένης ουσίας από τη διατροφή μπορεί να προστατεύσει από κάποια νόσο καθώς το αντίστοιχο παθογόνο στερείται τα απαραίτη-τα θρεπτικά υλικά Καλύτερο τέτοιο παράδειγμα είναι η επί-δραση της σακχαρόζης στην εμφάνιση της οδοντικής τερη-δόνας Όπως είδαμε στο Τμήμα 213 η απουσία σακχαρόζης από τη διατροφή (μαζί με τη σωστή στοματική υγιεινή) μπο-ρεί να εξαφανίσει την τερηδόνα καθώς χωρίς τη σακχαρό-ζη των τροφών τα ιδιαιτέρως τερηδονογόνα Streptococcus mutans και S sobrinus αδυνατούν να συνθέσουν τον κολ-λώδη πολυσακχαρίτη που είναι απαραίτητος για να παρα-μείνουν τα βακτηριακά κύτταρα κολλημένα στις επιφάνει-ες των δοντιών

Φυσικοί και χημικοί αμυντικοί μηχανισμοίΗ δομική ακεραιότητα των ιστικών επιφανειών συνιστά φραγμό στην είσοδο μικροοργανισμών Στο δέρμα και στις βλεννογόνους επιφάνειες τα δυνητικά παθογόνα πρέπει όχι μόνο να προσκολληθούν στην επιφάνεια του ιστού αλλά και να αναπτυχθούν σε αυτή τη θέση πριν μεταφερθούν σε κά-ποια άλλη περιοχή του σώματος Η ακεραιότητα μιας ιστι-κής επιφάνειας συνήθως αρκεί για την προστασία της από ενδεχόμενο μόνιμο αποικισμό από παθογόνα Ωστόσο μια τραυματισμένη ιστική επιφάνεια (πχ ένα γδάρσιμο στο δέρ-μα) αποικίζεται εύκολα και επιτρέπει την εισβολή μικροορ-γανισμών Η αντίσταση στον αποικισμό και στην εισβολή γίνεται αφrsquo ενός με ειδικές ουσίες που παράγει το αμυντικό σύστημα του ξενιστή και αφrsquo ετέρου με διάφορους μηχανι-σμούς ανατομικού χαρακτήρα που παρεμποδίζουν έναν πι-θανό αποικισμό Μια σύνοψη των σημαντικότερων ανατο-μικών μηχανισμών άμυνας του ανθρώπινου οργανισμού πα-ρουσιάζεται στην Εικόνα 2123

Το δέρμα συνιστά αποτελεσματικό εμπόδιο στη διείσδυ-ση μικροοργανισμών Οι σμηγματογόνοι αδένες του δέρμα-τος (Εικόνα 212) εκκρίνουν λιπαρά οξέα και γαλακτικό οξύ τα οποία μειώνουν το pH του δέρματος και αναστέλλουν τον αποικισμό από παθογόνα βακτήρια Όσοι μικροοργανι-σμοί εισπνέονται από τη μύτη ή το στόμα απομακρύνονται με τη δράση των βλεφαριδοφόρων επιθηλιακών κυττάρων των βλεννογόνων επιφανειών του ρινοφάρυγγα και της τρα-χείας Οι βλεφαρίδες ωθούν με τις κινήσεις τους τη βλέννη και τα παγιδευμένα σε αυτήν βακτήρια προς τα άνω μέχρι αυτή να ενσωματωθεί στις εκκρίσεις της στοματικής κοιλό-τητας και είτε να καταπωθεί (οπότε τα βακτήρια πεθαίνουν στο όξινο περιβάλλον του στομάχου) είτε να απομακρυνθεί με την απόχρεμψη Τα δυνητικά παθογόνα που εισέρχονται

Η λυσοζύmicroη στα δάκρυακαι σε άλλες εκκρίσεις διασπάτο κυτταρικό τοίχωmicroα τωνβακτηρίων

Αποmicroάκρυνση σωmicroατιδίων καιmicroικροοργανισmicroών microε την ταχείαδιέλευση αέρα πάνω από τα τριχίδια και τους κροσσούς τουρινοφάρυγγα

Η φυσιολογική χλωρίδαανταγωνίζεται τα παθογόνα

Η βλέννη και τα φαγοκύτταρα στους πνεύmicroονες αποτρέπουν τον αποικισmicroό

Η βλέννη και το κροσσωτό επιθήλιο στην τραχεία παγιδεύουνκαι ωθούν microικροοργανισmicroούςέξω από το σώmicroα

Το δέρmicroα είναι ένας φυσικόςφραγmicroός παράγει λιπαράοξέα microε αντιmicroικροβιακή δράση και η φυσιολογική χλωρίδα του εmicroποδίζει τοναποικισmicroό παθογόνων

Η ταχεία microεταβολή τουpH αναστέλλει τον πολλαπλασιασmicroό microικροβίων

Η περιοδική έκπλυση της ουροποιητικής οδού microε τα ούρα τηνπροφυλάσσει απότον αποικισmicroό

Η φυσιολογική χλωρίδαανταγωνίζεται τα παθογόνα

Η οξύτητα του περιβάλλοντος στο στοmicroάχι (pH 2) αναστέλλει τον πολλαπλασιασmicroό τωνmicroικροβίων

∆ιάφορες πρωτεΐνες του αίmicroατος αναστέλλουν τη microικροβιακή ανάπτυξη

Εικόνα 2123 Φυσικοίχημικοίκαιανατομικοίφραγμοίπροστασίαςέναντιτωνλοιμώξεων

στο στομάχι πρέπει να ανταπεξέλθουν αφrsquo ενός στην οξύτη-τα του στομάχου (που μπορεί να φθάσει και σε pH 2) και αφrsquo ετέρου στον ανταγωνισμό με τη διαρκώς αυξανόμενη μικρο-χλωρίδα του λεπτού (pH 5 περίπου) και του παχέος εντέρου (pH 6-7) Υπενθυμίζεται ότι στο παχύ έντερο ενός φυσιολο-γικού ενήλικα ο αριθμός των βακτηρίων προσεγγίζει το 1010 ανά γραμμάριο εντερικού περιεχομένου (βλ Τμήμα 214) Με όλους αυτούς τους αποτρεπτικούς μηχανισμούς γίνεται σαφές ότι η μόνιμη εγκατάσταση ενός νέου μικροοργανι-σμού είναι ιδιαίτερα δύσκολη

Οι νεφροί και η επιφάνεια των οφθαλμών λούονται συ-νεχώς με εκκρίσεις που περιέχουν λυσοζύμη ένζυμο το οποίο μειώνει δραστικά τους μικροβιακούς πληθυσμούς Βακτηρι-οκτόνες ουσίες υπάρχουν επίσης στα εξωκυτταρικά υγρά όπως στο πλάσμα του αίματος Οι β-λυσίνες επί παραδείγ-ματι είναι πρωτεΐνες του αίματος που έχουν την ιδιότητα να προσδένονται και να ανοίγουν ρήγματα στην κυτταρική μεμ-βράνη των βακτηρίων προκαλώντας εκροή του κυτταρο-πλάσματος άρα και λύση του βακτηριακού κυττάρου

Ιστική εξειδίκευση

Τα περισσότερα παθογόνα πρέπει αρχικά να προσκολληθούν και να αποικίσουν τη θέση που τους προσφέρεται Αν η θέ-ση αυτή δεν είναι συμβατή με τις διατροφικές και περιβαλ-λοντικές ανάγκες τους τότε είναι αδύνατο να πολλαπλασι-αστούν Επομένως αν το Clostridium tetani προσληφθεί με την τροφή δεν θα προκαλέσει τέτανο διότι πεθαίνει στο όξι-νο περιβάλλον του στομάχου Αν όμως εισχωρήσει σε μια βαθειά πληγή ενδέχεται να πολλαπλασιαστεί στις ανοξικές ζώνες που δημιουργούνται με την τοπική νέκρωση του ιστού και να αρχίσει την παραγωγή τετανοτοξίνης (βλ Τμήματα 2110 και 278) Αντίθετα τα εντεροβακτήρια όπως η Sal-monella και η Shigella δεν προκαλούν λοιμώξεις στις πλη-γές αλλά αποικίζουν επιτυχώς τον εντερικό σωλήνα Ορι-σμένες περιπτώσεις ιστικής εξειδίκευσης παρατίθενται στον Πίνακα 216

Ο καταβεβλημένος ξενιστής

Ο όρος καταβεβλημένος ξενιστής αφορά ξενιστές στους οποί-ους έχει αδρανοποιηθεί ένα ή περισσότερα τμήματα του ανο-

σοποιητικού τους συστήματος με συνέπεια να αυξάνονται σημαντικά οι πιθανότητες λοίμωξης

Πολλοί νοσοκομειακοί ασθενείς που πάσχουν από μη λοιμώδες νόσημα (πχ καρκίνο ή καρδιοπάθεια) προσβάλ-λονται σχετικά εύκολα από λοιμώξεις επειδή είναι καταβε-βλημένοι (f Τμήμα 257) Διάφορες συνήθεις νοσοκομει-ακές πράξεις όπως ο καθετηριασμός οι υποδόριες ενέσεις η λήψη εγκεφαλονωτιαίου υγρού οι βιοψίες και οι χειρουρ-γικές επεμβάσεις μπορούν ακούσια να εισαγάγουν μικροορ-γανισμούς στους ασθενείς Το προεγχειρητικό άγχος μπορεί επίσης να μειώσει τις αντιστάσεις του ασθενούς Τα διάφο-ρα αντιφλεγμονώδη φάρμακα που χορηγούνται για τον περι-ορισμό του πόνου και των οιδημάτων μειώνουν επίσης την ανοσιακή άμυνα του ξενιστή (βλ Τμήμα 2113) Στους ασθε-νείς που έχουν δεχθεί κάποιο μόσχευμα χορηγούνται ανοσο-κατασταλτικά φάρμακα τα οποία καταστέλλουν τον μηχα-νισμό απόρριψης του μοσχεύματος αλλά ταυτόχρονα μειώ-νουν την αμυντική ικανότητα του ασθενούς έναντι των λοι-μώξεων

Καταβεβλημένοι ξενιστές υπάρχουν και εκτός νοσο-κομείων Το κάπνισμα η υπέρμετρη κατανάλωση αλκοόλ η ενδοφλέβια λήψη ναρκωτικών ουσιών η έλλειψη ύπνου η ανεπαρκής διατροφή ή η λοίμωξη από κάποιον άλλο πα-ράγοντα αποτελούν συνθήκες που καταβάλλουν την άμυνα του ξενιστή έναντι των λοιμώξεων Επί παραδείγματι η μό-λυνση με τον ιό HIV (ιό της ανθρώπινης ανοσοανεπάρκειας) καθιστά τον ασθενή ευάλωτο σε πληθώρα μικροβιακών λοι-μώξεων κατά κανόνα ακίνδυνων για τα μη προσβεβλημένα άτομα Ο HIV προκαλεί το σύνδρομο της επίκτητης ανοσοα-νεπάρκειας (AIDS) επειδή καταστρέφει έναν τύπο κυττάρων του ανοσοποιητικού συστήματος τα λεμφοκύτταρα Τ-CD4 (f Τμήμα 227) που συμμετέχουν στην ανοσιακή απόκρι-ση του οργανισμού Εξαιτίας αυτής της βλάβης που προκα-λεί ο HIV στον ξενιστή οι ασθενείς με AIDS δεν διαθέτουν επαρκή άμυνα έναντι των λοιμώξεων και συχνά πεθαίνουν από κάποια λοίμωξη (f Τμήματα 256 και 2614)

Τέλος ένας ξενιστής μπορεί να είναι καταβεβλημένος εξαιτίας συγκεκριμένων γενετικών παραγόντων όπως πχ από διάφορες γενετικές ασθένειες που αναστέλλουν τη λει-τουργία ή καταστρέφουν ολόκληρα τμήματα του ανοσοποιη-τικού συστήματος Τα άτομα που υποφέρουν από τέτοιες πα-

2113 ΜΗ ΕΙΔΙΚΗ ΕΓΓΕΝΗΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΣΤΙΣ ΜΟΛΥΝΣΕΙΣ 863

ΠΙΝΑΚΑΣ 216 λοιμώξειςκαιιστικήεξειδίκευση

Νόσος Ιστός που μολύνεται Οργανισμός

αλλαντίαση Τελικήκινητικήπλάκα Clostridium botulinumαυτόματηαποβολή(βοοειδή) πλακούντας Brucella abortusΓονόρροια επιθήλιοτουουρογεννητικού Neisseria gonorrhoeaeδιφθερίτιδα επιθήλιοτουλάρυγγα Corynebacterum diphtheriaeελονοσία αίμα(ερυθροκύτταρα) είδηPlasmodiumπυελονεφρίτιδα μυελόςτωννεφρών είδηProteusΣύνδρομοεπίκτητηςανοσοανεπάρκειας(AIDS) βοηθητικάλεμφοκύτταραΤ Ιόςτηςανθρώπινηςανοσοανεπάρκειας(HIV)Τερηδόνα Στοματικόεπιθήλιο Streptococcus mutans S sobrinus S sanguisS mitisΤέτανος ανασταλτικοίδιάμεσοινευρώνες Clostridium tetani Χολέρα επιθήλιοτουλεπτούεντέρου Vibrio cholerae

864Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

θήσεις συνήθως πεθαίνουν σε νεαρή ηλικία όχι από την ίδια τη γενετική νόσο αλλά από κάποια μικροβιακή λοίμωξη

2113 Έλεγχος εννοιών

Ο αποικισμός ενός ξενιστή από παθογόνα παρεμποδίζεται από μη ειδικούς φραγμούς φυσικής ανατομικής και χημικής φύσεως Η κατάρρευση των μηχανισμών άμυνας οδηγεί σε καταβεβλημένους ξενιστές δηλαδή σε ασθενείς πιο ευάλωτους στις λοιμώξεις

Με ποιον τρόπο μπορούν το κάπνισμα και η δίαιτα να επηρεά-σουν την αντίσταση του ξενιστή σε κάποιο παθογόνο

Πώς θα μπορούσε μια προϋπάρχουσα λοίμωξη να καταβάλει έναν υγιή κατά τα άλλα ξενιστή

2114 Φλεγμονή και πυρετός

Φλεγμονή ονομάζεται η μη ειδική αντίδραση του οργανι-σμού σε διαφόρα επιβλαβή ερεθίσματα όπως είναι οι το-ξίνες και τα παθογόνα Χαρακτηριστικά της φλεγμονώδους αντίδρασης είναι η ερυθρότητα το οίδημα ο πόνος και η υψηλή θερμοκρασία που αναπτύσσεται τοπικά στο σημείο της λοίμωξης Στις ουσίες που παράγουν αυτό το αποτέλε-σμα ανήκει και μια ομάδα πρωτεϊνών που ονομάζονται κυ-τοκίνες (f Τμήμα 2310) ουσίες τις οποίες παράγουν τα λευκά αιμοσφαίρια ή λευκοκύτταρα (f Τμήμα 221) Τα λευκοκύτταρα συνδέονται επίσης με τις εξειδικευμένες αποκρίσεις του οργανισμού σε συγκεκριμένα παθογόνα τις οποίες θα εξετάσουμε στο Κεφάλαιο 22 Σπουδαιότερο απο-τέλεσμα μιας φλεγμονώδους αντίδρασης του οργανισμού εί-ναι ο άμεσος περιορισμός του παθογόνου κάτι που συνήθως επιτυγχάνεται με τον σχηματισμό ενός θρόμβου (δηλαδή ενός πλέγματος από ίνες) στο σημείο της φλεγμονής

Η φλεγμονή είναι ένας από τους σημαντικότερους και πιο διαδεδομένους αμυντικούς μηχανισμούς του ξενιστή έναντι των εισερχόμενων μικροοργανισμών Σε ορισμένες περιπτώσεις όμως η φλεγμονή μπορεί να αυξήσει την πα-θογονικότητα ενός μικροβίου Για παράδειγμα ορισμένοι μι-κροοργανισμοί επάγουν φλεγμονώδεις αντιδράσεις οι οποί-ες επειδή είναι υπερβολικά έντονες προξενούν σημαντικές βλάβες στους ιστούς δημιουργώντας laquoνεκρωμένεςraquo ζώνες πλούσιες σε θρεπτικά υλικά άρα και κατάλληλες για εγκα-τάσταση και πολλαπλασιασμό

Σε ορισμένες περιπτώσεις εκδηλώνεται μια ανεξέλεγκτη διασυστηματική φλεγμονή που ονομάζεται σηπτική κατα-πληξία (σοκ) η οποία οδηγεί σε ακόμη πιο γενικευμένα συ-μπτώματα όπως εντονότατο οίδημα και ανεξέλεγκτο πυρε-τό Η σηπτική καταπληξία είναι μια κατάσταση απειλητική για την ανθρώπινη ζωή που εμφανίζεται όταν οι λοιμώξεις και οι αντίστοιχες φλεγμονώδεις αντιδράσεις δεν περιορίζο-νται σε συγκεκριμένη θέση του σώματος αλλά διασπείρονται σε όλο το σώμα μέσω του κυκλοφορικού ή λεμφικού συστή-ματος (f Τμήμα 221)

Πυρετός

Το σώμα ενός υγιούς ατόμου διατηρεί αξιοθαύμαστα σταθε-ρή τη θερμοκρασία στο εσωτερικό του Σε μια μέση περίοδο 24 ωρών η θερμοκρασία του σώματος αυξομειώνεται σε ένα πολύ στενό εύρος τιμών που δεν υπερβαίνει τον 1ο-15οC Σε κάθε άτομο η μέση θερμοκρασία μπορεί να ποικίλλει ελα-φρά Ως laquoφυσιολογικήraquo θεωρείται μια μέση θερμοκρασία 37οC αλλά σε ορισμένα άτομα η φυσιολογική θερμοκρασία μπορεί να είναι 36οC ή 38οC Η θερμοκρασία του σώματος εξαρτάται πολύ από τη σωματική δραστηριότητα και μπορεί να φτάσει μέχρι και 4οC πάνω από το φυσιολογικό κατά τη διάρκεια έντονης σωματικής καταπόνησης και μέχρι 2οC κά-τω από το φυσιολογικό κατά τη διάρκεια του ύπνου

Πυρετός ονομάζεται η ανώμαλη αύξηση της θερμοκρα-σίας του σώματος Ο πυρετός προκαλείται ενίοτε και από μη λοιμώδη νοσήματα αλλά στις περισσότερες περιπτώσεις ευ-θύνεται κάποια λοίμωξη Το γεγονός ότι πολλές λοιμώξεις προκαλούν πυρετό οφείλεται σε ορισμένα πυρετογόνα προϊ-όντα των παθογόνων μικροοργανισμών Οι καλύτερα μελε-τημένοι πυρετογόνοι παράγοντες είναι οι ενδοτοξίνες των αρνητικών κατά Gram βακτηρίων (βλ Τμήμα 2112) Ωστό-σο υπάρχουν και οργανισμοί που προκαλούν πυρετό χωρίς να παράγουν ενδοτοξίνες Αυτοί οι οργανισμοί θανατώνο-νται από τα λευκοκύτταρα και καθώς συμβαίνει αυτό επά-γουν την απελευθέρωση λευκοκυτταρικών πρωτεϊνών που ονομάζονται ενδογενή πυρετογόνα (f Τμήμα 222) Ενίο-τε ο πυρετός ωφελεί τον ξενιστή Ο χαμηλός πυρετός επιτα-χύνει τις διαδικασίες της φαγοκυττάρωσης και της παραγω-γής αντισωμάτων Ωστόσο ο υψηλός πυρετός πχ 40οC ή και περισσότερο συνήθως λειτουργεί προς όφελος του πα-θογόνου διότι προκαλεί περαιτέρω καταστροφή των ιστών του ξενιστή

Οι πυρετοί των λοιμώξεων κατατάσσονται σε τρεις κα-τηγορίες (1) στον συνεχόμενο ή αδιάλειπτο πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώματος παραμένει αυξημένη καθrsquo όλο το 24ωρο και η διακύμανσή της γύρω από την αυ-ξημένη τιμή δεν υπερβαίνει τον 1οCOslash συνεχόμενος πυρετός εμφανίζεται στον τύφο (f Τμήμα 273) και στον τυφοει-δή πυρετό (f Τμήμα 288)Oslash (2) στον υφέσιμο πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώματος παραμένει αυξημένη καθrsquo όλο το 24ωρο αλλά παρουσιάζει διακυμάνσεις μεγαλύ-τερες του 1οCOslash αυτό το είδος πυρετού χαρακτηρίζει τις πυο-γενείς λοιμώξεις (f Τμήματα 262 και 269) και τη φυμα-τίωση (f Τμήμα 265)Oslash (3) στον διαλείποντα πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία είναι φυσιολογική ορισμένες περι-όδους της ημέρας αλλά κατά διαστήματα αυξάνεται πάνω από το φυσιολογικό Οι περισσότερες λοιμώξεις προκαλούν κάποια μορφή διαλείποντος πυρετού Ο διαλείπων πυρετός εμφανίζεται με πολύ χαρακτηριστικό τρόπο στην ελονοσία (f Τμήμα 275) η οποία οφείλεται σε λοίμωξη από πρω-τόζωο Ο υπόστροφος πυρετός που προκαλούν ορισμένα είδη του γένους Borrelia (f Τμήμα 273) είναι μια μορφή δια-λείποντος πυρετού κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώ-ματος παραμένει φυσιολογική για μεγάλο χρονικό διάστημα

αλλά διακόπτεται από εμπύρετες κρίσεις Ο υπόστροφος πυ-ρετός εμφανίζεται στις περιπτώσεις ατελούς ανάρρωσης από λοίμωξη και εκδηλώνεται περιοδικά κάθε φορά που ο λοιμώ-δης παράγοντας επανεγκαθίσταται

2114 Έλεγχος εννοιών

Η φλεγμονή και ο πυρετός αποτελούν γενικές αντιδράσεις του ορ-γανισμού σε επιβλαβή ερεθίσματα Οι αποκρίσεις του ξενιστή εί-

ναι σχεδιασμένες έτσι ώστε να απομονώνουν ταχύτατα και να κα-ταστρέφουν το παθογόνο αλλά μπορεί να προκαλέσουν περαιτέρω βλάβες στους ιστούς του ξενιστή

Περιγράψτε τα κυριότερα συμπτώματα της φλεγμονής Περιγράψτε τους τρεις τύπους πυρετού

νότητα εισβολής Ποιοι παράγοντες προσδίδουν τέτοιου είδους ικανότητες σε έναν μικροοργανισμό

9 Σε τι διαφέρουν μεταξύ τους οι τοξίνες Α-Β οι κυτταρο-τοξίνες και τα υπεραντιγόνα Δώστε ένα παράδειγμα από κάθε κατηγορία τοξινών Με ποιον τρόπο προκαλεί νόσο κάθε κατηγορία τοξίνης

10 Περιγράψτε τους μηχανισμούς δράσης της τετανοτοξί-νης και της αλλαντοτοξίνης Αναφορικά με τον μηχανι-σμό δράσης τους γιατί είναι τόσο επικίνδυνες οι εν λόγω τοξίνες

11 Περιγράψτε συνοπτικά τον μηχανισμό δράσης της εντε-ροτοξίνης της χολέρας Ποια είναι η κατάλληλη θερα-πεία για την ασθένεια αυτή και γιατί η χορήγηση αντιβι-οτικών δεν έχει κατά κανόνα αποτέλεσμα Περιγράψτε συνοπτικά τον μηχανισμό δράσης της εντεροτοξίνης του σταφυλόκοκκου Ποια είναι η κατάλληλη θεραπεία για την ασθένεια αυτή και γιατί η χορήγηση αντιβιοτικών δεν έχει κατά κανόνα αποτέλεσμα

12 Περιγράψτε τη δομή μιας τυπικής ενδοτοξίνης Με ποιον τρόπο προκαλεί η ενδοτοξίνη πυρετό Ποιοι μικροοργα-νισμοί παράγουν ενδοτοξίνες

13 Με ποιον τρόπο περιορίζουν τις βακτηριακές λοιμώξεις το pH και η θερμοκρασία Σε ποια σημεία πάνω ή μέσα στο σώμα μπορεί να είναι διαφορετικές οι τιμές της θερ-μοκρασίας και του pH από τις αντίστοιχες μέσες σωμα-τικές τιμές Ποιοι οργανισμοί θα μπορούσαν να ωφελού-νται από τις υφιστάμενες διαφορές στη θερμοκρασία και στο pH

14 Σε τι διαφέρουν ο συνεχόμενος ο υφέσιμος και ο διαλεί-πων πυρετός Αναφέρετε τουλάχιστον έναν λοιμώδη πα-ράγοντα για κάθε τύπο πυρετού Ποιος τύπος πυρετού εί-ναι συνηθέστερος στις λοιμώξεις

1 Σε τι διαφέρουν ένα παράσιτο από ένα παθογόνο Σε τι δι-αφέρει η λοίμωξη από τη νόσο

2 Ποια όργανα του ανθρώπινου σώματος αποικίζονται φυ-σιολογικά από μικροοργανισμούς Τι κοινό έχουν αυτά τα όργανα μεταξύ τους Ποια όργανα είναι εντελώς ελεύ-θερα από μικροοργανισμούς Τι κοινό έχουν αυτά τα όρ-γανα μεταξύ τους

3 Σε τι διαφέρουν οι μόνιμοι από τους περιστασιακούς πλη-θυσμούς μικροοργανισμών που αναπτύσσονται σε κά-ποια θέση του σώματος

4 Γιατί είναι καθοριστική η συμμετοχή των ειδών του γέ-νους Streptococcus στον σχηματισμό της τερηδόνας Γι-ατί είναι τα είδη αυτά ικανότερα στη δημιουργία τερηδό-νας από άλλους οργανισμούς

5 Με ποιον τρόπο επηρεάζει το pH τους οργανισμούς που αναπτύσσονται στα επιμέρους τμήματα του γαστρεντερι-κού σωλήνα Με ποιον τρόπο επηρεάζει η συγκέντρωση οξυγόνου τη σύσταση της μικροβιακής χλωρίδας στα δι-άφορα επιμέρους τμήματα του γαστρεντερικού σωλήνα

6 Περιγράψτε τη σχέση μεταξύ Lactobacillus acidophilus και γλυκογόνου στον κολπικό σωλήνα Γιατί είναι διαφο-ρετική η φυσιολογική χλωρίδα στον κόλπο μιας ενήλικης γυναίκας σε σχέση με εκείνην μιας πολύ νέας

7 Υποδείξτε σε τι διαφέρουν μεταξύ τους ο γλυκοκάλυκας η κάψα και η βλεννοστιβάδα Με ποιον τρόπο συνει-σφέρουν οι προαναφερθείσες δομές στη διαδικασία προ-σκόλλησης των βακτηρίων

8 Δώστε ένα παράδειγμα μικροοργανισμού του οποίου η παθογονικότητα οφείλεται στην ικανότητα παραγωγής τοξίνης Προσδιορίστε τη συγκεκριμένη τοξίνη και τον τρόπο δράσης της Δώστε ένα παράδειγμα μικροοργανι-σμού του οποίου η παθογονικότητα οφείλεται στην ικα-

Ερωτήσεις επανάληψης

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΕΠΑΝΑΛΗψΗΣ 865

866Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

θανές εξελικτικές πιέσεις που να προκαλούν αύξηση της μολυσματικότητας και της παθογονικότητας του Clos-tridium tetani Θα προσέδιδε επιλεκτικά πλεονεκτήματα σε αυτούς τους οργανισμούς μια ενδεχόμενη αύξηση της μολυσματικότητας Στον συλλογισμό σας βεβαιωθείτε ότι έχετε λάβει υπrsquo όψιν σας και το φυσικό ενδιαίτημα κάθε οργανισμού

9 Το ένζυμο πήξης του αίματος (coagulase) είναι ένας πα-ράγοντας μολυσματικότητας του Staphylococcus aure-us ο οποίος προκαλεί τον σχηματισμό θρόμβων στη θέ-ση ανάπτυξης του S aureus Η στρεπτοκινάση είναι ένας παράγοντας μολυσματικότητας του Staphylococcus pyo-genes που διασπά τους θρόμβους στη θέση ανάπτυξης του S pyogenes Υπάρχει κάποιος συνδυασμός αυτών των δύο αλληλοαναιρούμενων στρατηγικών που να αυ-ξάνει την παθογονικότητα

10 Τα είδη του γένους Salmonella παράγουν τουλάχιστον 10 διαφορετικά γονιδιακά προϊόντα τα οποία δρουν ως πα-ράγοντες μολυσματικότητας και αυξάνουν τη μολυσματι-κή δράση του παθογόνου Το Streptococcus pneumoniae ένα παθογόνο με κατά τεκμήριο μεγαλύτερη μολυσματι-κότητα (βλ Εικόνα 2115) χρησιμοποιεί μόνο έναν πα-ράγοντα μολυσματικότητας Ανατρέξτε στους κρίσιμους παράγοντες μολυσματικότητας για καθέναν από αυτούς τους δύο οργανισμούς και εξηγήστε γιατί είναι τόσο ση-μαντικός και αποτελεσματικός ένας συγκεκριμένος πα-ράγοντας του S pneumoniae Γιατί δεν χρησιμοποιούν όλα τα παθογόνα του ανθρώπου στρατηγικές μολυσματι-κότητας παρόμοιες με εκείνη του S pneumoniae

11 Τα εμβόλια κατά των εξωτοξινών πχ της τοξίνης της διφθερίτιδας και της τετανοτοξίνης χρησιμεύουν στην πρόληψη εκδήλωσης των αντίστοιχων νόσων (f Τμή-μα 2211) Γιατί δεν παρασκευάζονται εμβόλια και κατά των ενδοτοξινών

12 Αν και είναι σχετικά εύκολο να απομονωθούν μεταλλάγ-ματα μικροοργανισμών με ικανότητα παραγωγής ενδοτο-ξινών η απομόνωση μεταλλαγμάτων που δεν έχουν αυ-τή την ικανότητα είναι πολύ δυσκολότερη Με βάση όσα ξέρετε για τη δομή και τη λειτουργία αυτών των τοξινών εξηγήστε γιατί συμβαίνει αυτό

13 Τα εγκαύματα είναι από τις δυσκολότερες πληγές σε ότι αφορά τη θεραπεία τους καθώς μολύνονται εύκολα από ευκαιριακά συνήθως παθογόνα Εξηγήστε γιατί συμ-βαίνει αυτό με βάση τις γνώσεις σας για τους φυσικούς ανατομικούς και χημικούς μηχανισμούς που διαθέτει ο οργανισμός για την πρόληψη των λοιμώξεων

14 Πρέπει ο πυρετός να αντιμετωπίζεται θεραπευτικά σε κάθε περίπτωση Στην απάντησή σας λάβετε υπrsquo όψιν τη σημασία που έχουν οι φλεγμονώδεις αποκρίσεις του ξε-νιστή στον περιορισμό των λοιμώξεων

1 Με ποιον τρόπο αναστέλλει η βλέννη τον πολλαπλασι-ασμό των περισσότερων μικροοργανισμών Περιγράψ-τε πειράματα τα οποία καταδεικνύουν την προστατευτι-κή επίδραση της βλέννης έναντι του βακτηριακού αποι-κισμού

2 Οι βλεννογόνοι υμένες αποτελούν αποτελεσματικό φραγ-μό κατά του αποικισμού και της ανάπτυξης μικροοργανι-σμών Ωστόσο οι βλεννογόνοι του λάρυγγα και του φά-ρυγγα αποικίζονται από ποικίλους μικροοργανισμούς που μερικοί προκαλούν ενίοτε νόσο Εξηγήστε πώς μπο-ρεί υπό συγκεκριμένες συνθήκες να μετατραπεί σε παθο-γόνο ένας μικροοργανισμός που φυσιολογικά δεν είναι παθογόνος Περιγράψτε τουλάχιστον ένα σύνολο συνθη-κών που δυνητικά ευνοεί την παθογονικότητα

3 Ποια στάδια περιλαμβάνει ο σχηματισμός της οδοντικής πλάκας Περιγράψτε και αναλύστε τα πειράματα που κα-ταδεικνύουν ότι οδοντική πλάκα μπορεί να σχηματιστεί και σε απομιμήσεις οδοντικών επιφανειών και σχεδιάστε άλλα πειράματα σχετικά με τη χρήση βιολογικών μεθό-δων καταπολέμησης της πλάκας

4 Συμβάλλει η χρήση ενός αντιμικροβιακού σκευάσματος (οδοντόπαστα) στην πρόληψη της τερηδόνας Ποια εί-ναι τα πλεονεκτήματα ή τα μειονεκτήματα μιας τέτοιας στρατηγικής για την πρόληψη της τερηδόνας Πώς μπο-ρείτε να ελέγξετε εργαστηριακά την αποτελεσματικότη-τα αυτής της στρατηγικής

5 Η λήψη αντιβιοτικών μπορεί να μειώσει σημαντικά τον αριθμό των μικροοργανισμών της γαστρεντερικής οδού Ποια συμπτώματα σε επίπεδο φυσιολογίας μπορεί να προκαλέσει στον ξενιστή η μείωση της φυσιολογικής χλωρίδας Οι μακροχρόνιες θεραπείες με αντιβιοτικά συ-χνά συνοδεύονται από λοιμώξεις ευκαιριακών παθογό-νων πολλά από τα οποία είναι τα ίδια με αυτά που προ-καλούν ευκαιριακές λοιμώξεις σε άτομα με AIDS (f Τμήμα 2614) Ποια παθογόνα μπορεί να είναι αυτά Γι-ατί είναι ευάλωτα στα συγκεκριμένα παθογόνα όσα άτο-μα έχουν ακολουθήσει αντιβιοτική θεραπεία

6 Περιγράψτε σε τι διαφέρουν τα παθογόνα από τα μη πα-θογόνα στελέχη της Escherichia coli Συμπεριλάβετε στην επιχειρηματολογία σας δομικές και οικολογικές συ-νιστώσες

7 Αναφέρετε τρεις τουλάχιστον ξενιστικούς παράγοντες οι οποίοι περιορίζουν ή ευνοούν τον αποικισμό και την ανάπτυξη μικροοργανισμών σε δεδομένη θέση Συμπερι-λάβετε κάθε έναν από αυτούς τους παράγοντες σε in vi-tro πειράματα για τον έλεγχο της ισχύος των υποθέσεών σας

8 Προσδιορίστε πιθανές εξελικτικές πιέσεις που προκα-λούν αύξηση της μολυσματικότητας και της παθογονικό-τητας του Streptococcus pneumoniae Προσδιορίστε πι-

Ερωτήσεις εφαρμογής

Page 10: Ο Streptococcus mutans 21 - WordPress.com...838 Kεφάλαιο 21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ μικροοργανισμοί στα όργανα,

844Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

νισμών που διαβιούν στον γαστρεντερικό σωλήνα υπάρχει στην Εικόνα 218

Η εντερική χλωρίδα ασκεί σημαντική επίδραση στις λει-τουργίες του ξενιστή καθώς διεκπεραιώνει μεγάλη ποικιλία μεταβολικών αντιδράσεων (Πίνακας 212) Σε αυτές ανήκει και η παραγωγή των βιταμινών Β12 και Κ Οι συγκεκριμένες ζωτικής σημασίας βιταμίνες δεν παράγονται από τον ίδιο τον ανθρώπινο οργανισμό αλλά απορροφώνται μέσω του εντέ-ρου όπου παράγονται από την τοπική μικροβιακή χλωρίδα Επίσης διάφορα στεροειδή που παράγονται από το ήπαρ και εκκρίνονται (υπό τη μορφή χολικών αλάτων) μέσω της χολη-δόχου κύστης στο λεπτό έντερο υφίστανται μεταβολές από τη μικροβιακή χλωρίδα του εντέρου Οι τροποποιημένες αυ-τές στεροειδείς ενώσεις απορροφώνται κατόπιν από το έντε-ρο Άλλα προϊόντα της δράσης των ζυμωτικών και των μεθα-νιογόνων μικροοργανισμών είναι τα εντερικά αέρια και διά-φορες οσμηρές ουσίες που παρατίθενται στον Πίνακα 212 Ο ακριβής τύπος και η ποσότητα όλων αυτών των προϊόντων του μεταβολισμού επηρεάζονται από τη σύσταση της εντερι-κής χλωρίδας και τη διατροφή

Κατά τη διέλευση της τροφής από τον γαστρεντερικό σωλήνα το εντερικό επιθήλιο απορροφά συνεχώς το νερό που υπάρχει στα πεπτόμενα υλικά με αποτέλεσμα αυτά να συμπυκνώνονται όλο και περισσότερο για να μετατραπούν τέλος σε κόπρανα Το ένα τρίτο περίπου του βάρους της ύλης των κοπράνων αποτελείται από βακτήρια Οι οργανισμοί που ζουν στον αυλό του παχέος εντέρου μετατοπίζονται δι-αρκώς από τη ροή της ύλης μέσα στο έντερο επομένως όσα βακτήρια χάνονται θα πρέπει να αντικατασταθούν από νέα

Έτσι το παχύ έντερο μοιάζει με έναν χημειοστάτη (f Τμήμα 67) Στον άνθρωπο ο χρόνος που απαιτείται για την πλήρη διέλευση της ύλης από τον γαστρεντερικό σωλήνα εί-ναι περίπου 24 ώρες ενώ ο ρυθμός ανάπτυξης βακτηρίων στον αυλό είναι μία με δύο διαιρέσεις την ημέρα

Η λήψη αντιβιοτικών από το στόμα αναστέλλει την ανάπτυξη όχι μόνο των παθογόνων μικροοργανισμών αλλά και της φυσιολογικής χλωρίδας Έτσι η συνεχής ροή των περιεχομένων του εντέρου οδηγεί προοδευτικά σε απώλεια των βακτηρίων που ήδη υπήρχαν και σε ουσιαστική απο-στείρωση του εντερικού σωλήνα Η απουσία της φυσιολογι-κής χλωρίδας μπορεί να επιτρέψει την εγκατάσταση ευκαι-ριακών μικροοργανισμών όπως είναι διάφορα είδη των γε-νών Staphylococcus και Proteus ανθεκτικά στο συγκεκριμέ-νο αντιβιοτικό καθώς και ο ζυμομύκητας Candida albicans Ενίοτε η εγκατάσταση αυτών των ευκαιριακών παθογόνων οδηγεί σε επιβλαβείς μεταβολές της πεπτικής λειτουργίας ή ακόμη και σε νόσο Κατά κανόνα όμως η διακοπή της αντιβιοτικής θεραπείας αποκαθιστά τη φυσιολογική χλωρί-δα αν και απαιτείται η παρέλευση υπολογίσιμου χρονικού διαστήματος

Εντερικά αέρια

Τα αέρια που παράγονται στο εσωτερικό του εντέρου προ-κύπτουν από τη δράση ζυμωτικών και μεθανιογόνων μικρο-οργανισμών Ορισμένες τροφές μπορούν να μεταβολιστούν από ζυμωτικά εντεροβακτήρια οδηγώντας στην παραγωγή υδρογόνου (Η2) και διοξειδίου του άνθρακα (CO2) Επίσης πάνω από το ένα τρίτο των υγιών ενηλίκων διαθέτουν στο έντερό τους μεθανιογόνα (f Τμήμα 134) τα οποία μετα-τρέπουν το Η2 και το CO2 (που παράγουν οι διάφοροι εντερι-κοί μικροοργανισμοί) σε μεθάνιο (CH4) Ένας φυσιολογικός ενήλικας εκπέμπει ημερησίως αρκετές εκατοντάδες ml αερί-ων από το έντερο αν και τα μισά περίπου από αυτά οφείλο-νται στο Ν2 του ατμοσφαιρικού αέρα που καταπίνει

214 Έλεγχος εννοιών

Το περιβάλλον στο εσωτερικό του στομάχου είναι πολύ όξινο και

(α) (β)

Dw

ayne

Sav

age

and

R V

H B

lum

ersh

ine

Dw

ayne

Sav

age

and

R V

H B

lum

ersh

ine

Εικόνα 219 μικροβιακέςκοινότητεςστοναυλότουειλεούενόςπο-ντικούόπωςφαίνονταιστοηλεκτρονιακόμικροσκόπιοσάρωσης(α)Γενικήάποψησεχαμηλήμεγέθυνσηπαρατηρήστεταεπιμήκηατρακτοειδήβακτή-ριαστηνεπιφάνειατουεντέρου(β)μεγαλύτερημεγέθυνσηδιακρίνονταινημάτιαπροσκολλημένασεμεμονωμένηεγκόλπωσητηςεντερικήςεπιφάνει-αςπροσέξτεότιηπροσκόλλησηγίνεταιμετημίαμόνοάκρητουνηματίουκάθεκύτταροέχειμήκος10-15μm

ΠΙΝΑΚΑΣ 212 βιοχημικήήμεταβολικήσυνεισφορά τωνμικροοργανισμώντου γαστρεντερικούσωλήνα

Σύνθεσηβιταμινών προϊόνταθειαμίνηριβοφλαβίνηπυριδοξίνη β12κπαραγωγήαερίων προϊόνταCO2CH4H2παραγωγήοσμής προϊόνταH2SNH3αμίνεςινδόλησκατόλη βουτυρικόοξύπαραγωγήοργανικών προϊόνταοξικόοξύπροπιονικόοξύβουτυρικό οξέων οξύαντιδράσειςγλυκοζιτάσης Ένζυμαβ-γλυκουρονιδάσηβ-γαλακτοζιτάση β-γλυκοζιτάσηα-γλυκοζιτάσηα-γαλακτοζιτάσημεταβολισμόςστεροειδών διαδικασίαεστεροποίησηαφυδροξυλίωση (χολικάοξέα) οξείδωσηαναγωγήαντιστροφή

συνιστά φραγμό για την ανάπτυξη των περισσότερων βακτηρίων Το περιβάλλον στον εντερικό σωλήνα είναι ελαφρώς όξινο έως ου-δέτερο και επιτρέπει την ανάπτυξη διαφοροποιημένου πληθυσμού μικροοργανισμών σε μεγάλη ποικιλία διατροφικών και περιβαλ-λοντικών συνθηκών

Γιατί ενδέχεται το λεπτό έντερο να ευνοεί περισσότερο από το παχύ την ανάπτυξη προαιρετικά αναερόβιων μικροοργανι-σμών

Υποδείξτε ορισμένες ζωτικές ενώσεις τις οποίες παράγουν οι εντερικοί μικροοργανισμοί Τι θα συνέβαινε αν η χρήση αντι-βιοτικών κατέστρεφε εντελώς αυτούς τους μικροοργανισμούς από το σώμα

215 Φυσιολογική χλωρίδα άλλων περιοχών

του σώματος

Κάθε βλεννογόνος υμένας του σώματος στηρίζει την ανά-πτυξη εξειδικευμένων ομάδων μικροοργανισμών Οι μι-κροοργανισμοί αυτοί όχι μόνο αποτελούν φυσιολογικό τμή-μα του τοπικού περιβάλλοντος αλλά είναι και απαραίτη-τοι για την ομαλή λειτουργία του συγκεκριμένου ιστού Σε πολλές περιπτώσεις δυνητικά παθογόνοι μικροοργανισμοί αδυνατούν να αποικίσουν τους βλεννογόνους υμένες ακρι-βώς επειδή διαβιώνει εκεί ο φυσιολογικός μόνιμος πληθυ-σμός μικροοργανισμών Εδώ θα εξετάσουμε δύο παραδείγ-ματα τέτοιων βλεννογόνων μαζί με τους μόνιμους μικροορ-γανισμούς τους

Αναπνευστική οδός

Η ανατομία της αναπνευστικής οδού παρουσιάζεται στην Ει-κόνα 2110 (f Τμήμα 262) Στην ανώτερη αναπνευστι-κή οδό (ρινοφάρυγγας στοματική κοιλότητα και λάρυγγας) οι μικροοργανισμοί ζουν κυρίως στις περιοχές που υγραί-νονται από τις εκκρίσεις των βλεννογόνων Τα βακτήρια ει-σέρχονται στο ανώτερο τμήμα της αναπνευστικής οδού μέ-σω του εισπνεόμενου αέρα αλλά τα περισσότερα από αυτά παγιδεύονται στις ρινικές διόδους και απομακρύνονται με τις ρινικές εκκρίσεις Οι οργανισμοί που ανιχνεύονται μόνιμα σε αυτό το τμήμα της αναπνευστικής οδού είναι σταφυλό-κοκκοι στρεπτόκοκκοι διφθεροειδείς βάκιλλοι και αρνητι-κοί κατά Gram κόκκοι Δυνητικώς επιβλαβή βακτήρια όπως το Staphylococcus aureus και το Streptococcus pneumoniae απαντούν συχνά στη φυσιολογική χλωρίδα του ρινοφάρυγ-γα των υγιών ενηλίκων (Πίνακας 211) Αυτά τα άτομα εί-ναι φορείς των παθογόνων χωρίς ωστόσο να νοσούν ίσως επειδή οι άλλοι μόνιμοι μικροοργανισμοί τα ανταγωνίζονται επιτυχώς ως προς τις θρεπτικές ουσίες άρα περιορίζουν την ανάπτυξή τους Ιδιαιτέρως ενεργό στις επιφάνειες των βλεν-νογόνων είναι και το τοπικό ανοσοποιητικό σύστημα του ορ-γανισμού (f Τμήμα 228) που επίσης μπορεί να αναστεί-λει την ανάπτυξη των παθογόνων

Στην κατώτερη αναπνευστική οδό (τραχεία βρόγχοι και πνεύμονες) ουσιαστικά δεν υπάρχουν μικρόβια παρά τον μεγάλο αριθμό μικροοργανισμών που μπορούν θεωρη-τικά να φθάσουν εκεί με την αναπνοή Όσα σωματίδια σκό-νης είναι σχετικά ευμεγέθη απομακρύνονται ήδη στο ανώ-τερο τμήμα της αναπνευστικής οδού Καθώς ο αέρας περ-νά στο κατώτερο τμήμα της η ταχύτητα ροής μειώνεται ση-μαντικά με αποτέλεσμα οι διάφοροι μικροοργανισμοί και τα μικρότερα σωματίδια να επικάθονται στα τοιχώματα Σε όλο το μήκος της αναπνευστικής οδού τα τοιχώματα καλύ-πτονται από τριχωτό επιθήλιο στο οποίο τα τριχίδια κατευ-θύνονται προς τα πάνω ωθώντας τα παγιδευμένα βακτήρια και τα σωματίδια ύλης προς τα ανώτερα τμήματα της ανα-πνευστικής οδού απrsquo όπου αποβάλλονται κυρίως με το σά-λιο και τις ρινικές εκκρίσεις Μόνο τα σωματίδια με διάμε-τρο μικρότερη των 10 μm μπορούν να φτάσουν μέχρι τους πνεύμονες

Ουρογεννητική οδός

Τα κυριότερα ανατομικά χαρακτηριστικά της ανδρικής και γυναικείας ουρογεννητικής οδού παρουσιάζονται στην Ει-κόνα 2111α Η ουροδόχος κύστη τόσο στον άνδρα όσο και στη γυναίκα είναι συνήθως αποστειρωμένη αλλά τα επιθη-λιακά κύτταρα που καλύπτουν εσωτερικά την ουρήθρα αποι-κίζονται από προαιρετικά αερόβιους μικροοργανισμούς (αρ-νητικά κατά Gram ραβδία και κόκκουςOslash βλ Πίνακα 211) Αυτοί οι οργανισμοί στους οποίους συμπεριλαμβάνονται οι Escherichia coli Proteus mirabilis και άλλοι μπορούν σε συγκεκριμένες συνθήκες να μετατραπούν σε περιστασιακά παθογόνα Υπό φυσιολογικές συνθήκες οι εν λόγω οργανι-σμοί υπάρχουν στο σώμα ή στο τοπικό περιβάλλον αλλά δεν

215 ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΚΗ χΛΩΡΙΔΑ ΑΛΛΩΝ ΠΕΡΙΟχΩΝ ΤΟΥ ΣΩΜΑΤΟΣ 845

Ρινοφάρυγγας

Στοmicroατική κοιλότητα

Λάρυγγας

Τραχεία

Πνεύmicroονες

Ανώτερηαναπνευστική

οδός

Κατώτερηαναπνευστική

οδός

Εικόνα 2110 ηαναπνευστικήοδόςΣτοανώτεροτμήματηςαναπνευστι-κήςοδούεγκαθίστανταιμεγάληποικιλίακαιαυξημένοιπληθυσμοίμικροοργα-νισμώναντίθεταστοκατώτεροτμήματηςαναπνευστικήςοδούζουνσχετικάλίγαμικρόβιαεκτόςανβρίσκεταισεεξέλιξηκάποιαενεργόςλοίμωξη(fεικόνα262)

846Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

είναι παθογόνοι Ωστόσο οι διάφορες μεταβολές που επέρ-χονται στο σώμα πχ αλλαγές στο τοπικό pH επιτρέπουν στους οργανισμούς να πολλαπλασιαστούν και να γίνουν πα-θογόνοι προκαλώντας συχνά μόλυνση της ουρήθρας ιδιαί-τερα στις γυναίκες

Ο κόλπος της ενήλικης γυναίκας είναι εν γένει ελαφρά όξινος και περιέχει σημαντικές ποσότητες γλυκογόνου Το Lactobacillus acidophilus ένας από τους μόνιμους οργα-νισμούς του κόλπου παράγει γαλακτικό οξύ από τη ζύμω-ση του γλυκογόνου με αποτέλεσμα την πτώση του pH του κόλπου (Εικόνα 2111) (f Τμήμα 1219) Μπορεί όμως να υπάρχουν και άλλοι οργανισμοί πχ ζυμομύκητες (είδη των γενών Torulopsis και Candida) στρεπτόκοκκοι και E coli Πριν την εφηβεία ο γυναικείος κόλπος είναι αλκαλι-κός και δεν παράγει γλυκογόνο οπότε απουσιάζει το L ac-idophilus και η χλωρίδα αποτελείται κυρίως από σταφυλό-κοκκους στρεπτόκοκκους διφθεροειδή και E coli Μετά την εμμηνόπαυση το γλυκογόνο εξαφανίζεται το pH ανε-βαίνει και η χλωρίδα προσεγγίζει και πάλι την προεφηβική της σύσταση

215 Έλεγχος εννοιών

Η φυσιολογική παρουσία ενός πληθυσμού μη παθογόνων μικρο-οργανισμών στην αναπνευστική και στην ουρογεννητική οδό εί-ναι ζωτική για τη φυσιολογική λειτουργία των οργάνων και συχνά αποτρέπει την εγκατάσταση παθογόνων

Στη φυσιολογική χλωρίδα του ανώτερου αναπνευστικού συχνά απαντούν δυνητικά παθογόνοι μικροοργανισμοί Γιατί δεν προ-καλούν νόσο σε ορισμένες περιπτώσεις

Πώς εξηγείται η παρουσία του Lactobacillus στην ουρογεννη-τική οδό των φυσιολογικών ενήλικων γυναικών

ΙΙ ΕΠΙΒΛΑΒΕΙΣ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ ΚΑΙ ΑΝΘΡΩΠΟΥ

Σε πολλές περιπτώσεις οι αλληλεπιδράσεις των μικροβίων με τον ξενιστή είναι επιβλαβείς για τον ξενιστή και προκα-

Κύστη

(α)

(β)

Ηβικόοστούν

Ωοθήκη

Μήτρα

Κόλπος

Ορθό

Τράχηλος

Ηβικόοστούν

Πέος Όρχεις

Ουρήθρα

Ουρήθρα

Κύστη

Ορθό

Προστάτης

John

Dur

ham

Εικόνα 2111 (α)Τοουρογεννητικόσύστημαστονάνδρακαιστηγυναί-καΣτιςπεριοχέςμεεντονότεροχρώμααναπτύσσονταισυχνάμικροοργανι-σμοίαςσημειωθείότισταυγιήάτομαοιανώτερεςπεριοχέςτηςουρογεννη-τικήςοδούτόσοστουςάντρεςόσοκαιστιςγυναίκεςδενπεριέχουνμικροορ-γανισμούς(β)ΧρώσηκατάGramτουLactobacillus acidophilusτουοργανι-σμούπουκυριαρχείστονγυναικείοκόλποαπότηνέναρξητηςεμμηνόρροιαςκαιμέχριτοτέλοςτηςεμμηνόπαυσηςκάθεμεμονωμένοραβδίοέχειμήκος3-4μmπριντηνέναρξητηςεμμηνόρροιαςκαιμετάτοπέραςτηςεμμηνό-παυσηςηγυναικείαουρογεννητικήοδόςείναιλιγότεροόξινηκαιαποικίζε-ταιαπόέναπολύπιοετερογενέςσύνολομικροοργανισμώνπουαναπτύσσο-νταισεσυνθήκεςουδέτερουήελαφράαλκαλικούpH

λούν νόσο Στην ενότητα αυτή θα εξετάσουμε τους γενικούς μηχανισμούς τους οποίους χρησιμοποιούν οι μικροοργανι-σμοί για να προκαλέσουν βλάβες στον ξενιστή Η διαδικασία της παθογένεσης δηλαδή της πρόκλησης νόσου από τους μι-κροοργανισμούς ξεκινά με την προσκόλληση των μικροορ-γανισμών στα κύτταρα του ξενιστή και συνεχίζεται με τον αποικισμό και πολλαπλασιασμό τους που προκαλούν βλά-βες στον ξενιστή Η σχετική ικανότητα παθογένεσης δηλ η μολυσματικότητα των νοσογόνων μικροοργανισμών είναι αποτέλεσμα μεταβολών που επέρχονται στον ξενιστή με διά-φορους μηχανισμούς (Εικόνα 2112) Πρώτα θα εξετάσουμε τους παράγοντες που ευθύνονται για τη διείσδυση ενός πα-θογόνου σε κάποιον ξενιστή

216 Είσοδος των παθογόνων στον ξενιστή

Συνήθως ένα παθογόνο πρέπει πρώτα να αποκτήσει πρό-σβαση στους ιστούς του ξενιστή και να πολλαπλασιαστεί

πριν μπορέσει να προκαλέσει βλάβη Στις περισσότερες πε-ριπτώσεις αυτό σημαίνει διείσδυση του παθογόνου μέσω του δέρματος των βλεννογόνων μεμβρανών ή του εντερικού επι-θηλίου δηλ μέσω επιφανειών που συνήθως λειτουργούν ως φραγμοί για τα μικρόβια

Εξειδικευμένη προσκόλληση

Οι περισσότερες μικροβιακές μολύνσεις έχουν ως αφετη-ρία ασυνέχειες ή πληγές του δέρματος ή του βλεννογόνου της αναπνευστικής πεπτικής ή ουρογεννητικής οδού Τα βα-κτήρια ή οι ιοί που έχουν την ικανότητα να προκαλούν λοί-μωξη συχνά προσκολλώνται εξειδικευμένα στα επιθηλιακά κύτταρα (Εικόνα 2113) μέσω πρωτεϊνικών αλληλεπιδράσε-ων ανάμεσα στην επιφάνεια του παθογόνου και στην επιφά-νεια του ξενιστικού κυττάρου Ένας λοιμογόνος μικροοργα-νισμός δεν προσκολλάται εξίσου καλά σε όλα τα επιθηλιακά κύτταρα αλλά επιλεκτικά μόνο σε εκείνες τις περιοχές του σώματος μέσω των οποίων συνήθως κατορθώνει να εισβά-λει στον ξενιστικό οργανισμό Επί παραδείγματι η Neisseria gonorrhoeae ο αιτιολογικός παράγοντας της σεξουαλικά με-ταδιδόμενης γονόρροιας (f Τμήμα 2612) προσκολλάται πολύ πιο ισχυρά στο ουρογεννητικό επιθήλιο παρά σε οιον-δήποτε άλλο ιστό Η προσκόλληση αυτή γίνεται μέσω μιας ειδικής επιφανειακής μικροβιακής πρωτεΐνης που ονομάζε-ται Opa Τα κύτταρα του ξενιστή δεσμεύουν εξειδικευμένα την Opa με μια πρωτεΐνη τη CD66 που απαντά μόνο στην επιφάνεια των επιθηλιακών κυττάρων του ανθρώπου Έτσι η

ΕΚΘΕΣΗστα

παθογόνα

Περαιτέρωέκθεση

στην εκάστοτετοπική θέση

ΠΡΟΣΚΟΛΛΗΣΗστο

δέρmicroα ή τον βλεννογόνο

ΕΙΣΒΟΛΗmicroέσω τουεπιθηλίου

ΑΠΟΙΚΙΣΜΟΣκαι

ΠΟΛΛΑΠΛΑΣΙΑΣΜΟΣΠαραγωγή παραγόντων

microολυσmicroατικότητας

ΙΣΤΙΚΗΒΛΑΒΗΝΟΣΟΣ

Περαιτέρωέκθεση

ΙΚΑΝΟΤΗΤΑΕΙΣΒΟΛΗΣπεραιτέρω

πολλαπλασιασmicroόςτόσο στην αρχική

θέση όσο καισε άλλες

ΤΟΞΙΚΟΤΗΤΑοι επιδράσειςτων τοξινώνείναι τοπιικές

ή διασυστηmicroατικές

Εικόνα 2112 μικροοργανισμοίκαιπαθογένεσηηπαρουσίαακόμηκαιοπολλαπλασιασμόςτωνμικροοργανισμώνστονξενιστήδενοδηγείπάντοτεστηνεμφάνισηνόσου

216 ΕΙΣΟΔΟΣ ΤΩΝ ΠΑΘΟΓΟΝΩΝ ΣΤΟΝ ξΕΝΙΣΤΗ 847

(α) (β)

E T

Nel

son

J D

Cle

men

ts a

nd R

A F

inke

lste

in

J W

Cos

tert

on

Εικόνα 2113 προσκόλλησηπαθογόνωνσεζωικούςιστούς(α)λεπτήτομήενόςκυττάρουVibrio choleraeπουπροσκολλάταιστηνψηκτροειδήπα-ρυφήτωνεντερικώνλαχνώνενόςλαγούόπωςφαίνεταιστοηλεκτρονιακόμικροσκόπιοδιέλευσηςπαρατηρήστετηναπουσίαγλυκοκάλυκα(β)εντε-ροπαθογόνοστέλεχοςEscherichia coliαπόμιαθανατηφόρομόλυνσησενε-ογέννητομοσχάριΤαβακτηριακάκύτταραπροσκολλώνταιστηνψυκτροειδήπαρυφήτωνλαχνώντουεντερικούεπιθηλίουμέσωτουεκτεταμένουγλυκο-κάλυκαΤαραβδίαέχουνδιάμετρο05μmπερίπου

848Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

N gonorrhoeae αλληλεπιδρά εξειδικευμένα με τα κύτταρα-στόχους μέσω μιας δικής του επιφανειακής πρωτεΐνης που δρα ως υπόστρωμα και ενός υποδοχέα στη μεμβράνη του επιθηλιακού κυττάρου Αυτή η αρχή ισχύει γενικότερα και σε ότι αφορά την εξειδίκευση του ξενιστή Σε πολλές περιπτώ-σεις κύτταρα μιας βακτηριακής σειράς που είναι γνωστό ότι προσβάλλουν τον άνθρωπο προσκολλώνται πολύ πιο ισχυ-ρά στα ενδεδειγμένα κύτταρα του ανθρώπου παρά στα αντί-στοιχα κύτταρα ενός άλλου ζώου (πχ του αρουραίου) Ισχύ-ει όμως και το αντίστροφο Μια σειρά βακτηρίων που αποι-κίζει εξειδικευμένα τον αρουραίο προσκολλάται ισχυρότερα σε κύτταρα αρουραίου παρά σε κύτταρα ανθρώπου

Ορισμένα από τα μόρια που χρησιμοποιούν τα βακτή-ρια για την προσκόλλησή τους δεν συνδέονται ομοιοπολικά με τη βακτηριακή μεμβράνη Πρόκειται συνήθως για πολυ-σακχαρίτες τους οποίους συνθέτουν και εκκρίνουν τα βακτή-ρια (f Τμήμα 413) Ως κάψα ορίζεται η πυκνή και σαφώς καθορισμένη στιβάδα πολυμερών που περιβάλλει στενά ένα βακτηριακό κύτταρο (f Εικόνα 263) Ως γλυκοκάλυκας ορίζεται το χαλαρό δίκτυο ινωδών πολυμερών που εκτείνο-νται προς το εξωτερικό του κυττάρου (Εικόνα 2113β)Oslash τέ-λος βλεννοστιβάδα ονομάζεται η διάχυτη μάζα ινωδών πο-λυμερών που φαινομενικά δεν συνδέεται με κανένα μεμο-νωμένο κύτταρο (βλ Εικόνα 214β) αλλά περιβάλλει πολλά βακτηριακά κύτταρα Όλες αυτές οι δομές είναι σημαντικές όχι μόνο για την προσκόλληση των βακτηρίων σε ιστούς ξε-νιστών αλλά και για την προσκόλληση βακτηρίων μεταξύ τους Επιπλέον αυτά τα στρώματα προστατεύουν τα βακτή-ρια από τους αμυντικούς μηχανισμούς του ξενιστή πχ απο-τρέπουν τη φαγοκυττάρωση από μακροφάγα ή άλλα κύττα-ρα (f Τμήμα 222)

Άλλες πρωτεϊνικές δομές που βρίσκονται στην επιφά-νεια των βακτηριακών κυττάρων (Εικόνα 2114) και ενίοτε συμμετέχουν στη διαδικασία προσκόλλησης είναι οι κροσ-σοί (ή ινίδια) και τα τριχίδια (f Τμήμα 413) Επί παρα-

δείγματι τα τριχίδια της Neisseria gonorrhoeae παίζουν κα-θοριστικό ρόλο στην προσκόλληση του οργανισμού στο ου-ρογεννητικό επιθήλιο ενώ οι ουρολοιμώξεις που προκαλού-νται από την Escherichia coli οφείλονται πολύ πιο συχνά σε κροσσοφόρα στελέχη (Εικόνα 2114) παρά σε στελέχη χω-ρίς κροσσούς Στους καλύτερα μελετημένους κροσσούς συ-γκαταλέγονται οι επονομαζόμενοι κροσσοί τύπου Ι των εντε-ροβακτηρίων (Escherichia Klebsiella Salmonella Shigel-la) οι οποίοι κατανέμονται ομοιογενώς πάνω στην κυτταρι-κή επιφάνεια Κατά κανόνα τα τριχίδια είναι μικρότερα σε αριθμό αλλά έχουν μεγαλύτερο μήκος από τους κροσσούς Η λειτουργία των τριχιδίων και των κροσσών έγκειται στο ότι δεσμεύουν τις επιφανειακές γλυκοπρωτεΐνες του ξενιστι-κού κυττάρου βήμα που σηματοδοτεί την έναρξη της διαδι-κασίας προσκόλλησης

Στοιχεία για τις εξειδικευμένες αλληλεπιδράσεις ανάμε-σα στον βλεννογόνο του επιθηλίου και στα παθογόνα προκύ-πτουν από μελέτες στελεχών της Escherichia coli που προ-καλούν διάρροια Τα περισσότερα στελέχη της E coli δεν εί-ναι παθογόνα και αποτελούν τμήμα της φυσιολογικής χλωρί-δας ειδικά στο τυφλό και το κόλον Στο σώμα συνυπάρχουν συνήθως ποικίλα μη παθογόνα στελέχη της E coliOslash μεγάλοι αριθμοί από αυτά διέρχονται καθημερινά μέσω του εντέρου και απομακρύνονται με τα κόπρανα Τα εντεροπαθογόνα στελέχη της E coli όμως διαθέτουν ινώδεις πρωτεΐνες που ονομάζονται CFA (Colonization Factor Antigens δηλ αντι-γονικοί παράγοντες αποικισμού) με τη βοήθεια των οποίων προσκολλώνται εξειδικευμένα στα επιθηλιακά κύτταρα του λεπτού εντέρου Εκεί τα παθογόνα αυτά στελέχη δημιουρ-γούν αποικίες και παράγουν εντεροτοξίνες (βλ Τμήμα 219) που προκαλούν διάρροια ή και άλλες ασθένειες (f Τμήμα 297) Αντίθετα τα μη παθογόνα στελέχη της E coli σπανί-ως διαθέτουν τις πρωτεΐνες CFA Ορισμένοι σημαντικοί πα-ράγοντες βακτηριακής προσκόλλησης παρατίθενται στον Πίνακα 213

Εισβολή

Ορισμένοι μικροοργανισμοί οφείλουν την παθογονικότητά τους αποκλειστικά και μόνο στις τοξίνες που παράγουν Αυ-τοί οι οργανισμοί δεν είναι απαραίτητο να διεισδύουν στους ιστούς του ξενιστή και θα τους εξετάσουμε χωριστά (βλ Τμήματα 218 και 219) Τα περισσότερα παθογόνα όμως πρέπει να εισβάλλουν στο επιθήλιο προκειμένου να ξεκινή-σει η παθογονική δράση τους διαδικασία που ονομάζεται εισβολή Τα σημεία εισόδου είναι κατά κανόνα μικρές ασυ-νέχειες ή πληγές στο δέρμα ή στους βλεννογόνους υμένες και αποτελούν τον συνήθη τόπο αρχικής εγκατάστασης και πολλαπλασιασμού των παθογόνων Πολλαπλασιασμός μπο-ρεί να λάβει χώρα και πάνω σε ακέραιη βλεννογόνο μεμ-βράνη ιδιαίτερα αν μεταβληθεί ή καταστραφεί η φυσιολο-γική χλωρίδα πχ κατά τη διάρκεια αντιβιοτικής θεραπείας Σε τέτοιες περιπτώσεις τα παθογόνα αποικίζουν ευκολότε-ρα τον ιστό κάτι που διευκολύνει περαιτέρω τη διαδικασία εισβολής Σε ορισμένες περιπτώσεις η αρχική εγκατάσταση

Jam

es A

Rob

erts

Εικόνα 2114 βακτήριοEscherichia coliμεκροσσούςτύπουPόπωςφαί-νεταιστοηλεκτρονιακόμικροσκόπιομετηντεχνικήτηςσκιαστικήςεπικάλυ-ψηςοικροσσοίτύπουPμοιάζουνμετουςκροσσούςτουτύπουΙαλλάεί-ναιλίγομακρύτεροιΤοκύτταροτηςφωτογραφίαςέχειδιάμετρο05μmπε-ρίπου

και ανάπτυξη των παθογόνων μπορεί να γίνει σε θέσεις πο-λύ απομακρυσμένες από τη θέση εισόδου Η μετάβαση στις θέσεις αυτές γίνεται συνήθως μέσω του αίματος ή του λεμ-φικού συστήματος (f Τμήμα 221)

216 Έλεγχος εννοιών

Η είσοδος των παθογόνων στους ιστούς του ξενιστή γίνεται συνή-θως με προσκόλληση σε εξειδικευμένα μόρια του ξενιστή συχνά σε βλεννογόνους επιφάνειες Η εισβολή ξεκινά στη θέση προσκόλ-λησης και μπορεί να εξαπλωθεί σε όλο τον ξενιστή μέσω του κυ-κλοφορικού συστήματος

Με ποιον τρόπο επηρεάζουν τα μόρια CFA της Escherichia co-li την προσκόλληση στους βλεννογόνους ιστούς

Με ποιον τρόπο η προσκόλληση εκκινεί τη διείσδυση

217 Αποικισμός και αύξηση

Εφόσον κάποιο παθογόνο αποκτήσει πρόσβαση σε έναν ιστό έχει κατόπιν πιθανότητες να πολλαπλασιαστεί διαδι-κασία που ονομάζεται αποικισμός Τα παθογόνα που εισέρ-χονται σε έναν ιστό σπανίως είναι αρκετά σε αριθμό ώστε να προκαλέσουν βλάβες επομένως θα πρέπει να βρουν θρε-πτικά υλικά και κατάλληλες συνθήκες για να πολλαπλασι-αστούν Η ανάπτυξη ενός παθογόνου επηρεάζεται από πε-

ριβαλλοντικούς παράγοντες όπως είναι η θερμοκρασία το pH και το δυναμικό αναγωγής αλλά ακόμη σημαντικότερος παράγοντας είναι η διαθεσιμότητα θρεπτικών υλικών στον ιστό του ξενιστή Εκ πρώτης όψεως θα πίστευε κανείς ότι τα σπονδυλωτά αποτελούν ένα είδος διατροφικού παραδεί-σου για τους μικροοργανισμούς αλλά στην πραγματικότητα δεν διαθέτουν σε επάρκεια όλες τις απαραίτητες θρεπτικές ουσίες Διάφορα ευδιάλυτα θρεπτικά υλικά όπως τα σάκχα-ρα τα αμινοξέα και τα οργανικά οξέα δεν απαντούν πάντο-τε σε επάρκεια με αποτέλεσμα να ευνοούνται εκείνοι οι ορ-γανισμοί που μπορούν να αξιοποιήσουν περίπλοκες θρεπτι-κές πηγές όπως είναι το γλυκογόνο Επίσης δεν υπάρχουν σε όλους τους ιστούς και σε κάθε δεδομένη χρονική στιγ-μή επαρκείς ποσότητες των βιταμινών και των αυξητικών παραγόντων που απαιτούν τα παθογόνα Επί παραδείγμα-τι το Brucella abortus που μολύνει τα βοοειδή αναπτύσσε-ται πολύ αργά στους περισσότερους ιστούς αλλά ταχύτατα στον πλακούντα προκαλώντας αποβολή των εμβρύων Αυ-τό οφείλεται στην αυξημένη συγκέντρωση της ουσίας ερυ-θριόλη που παράγεται από τον πλακούντα και η οποία επι-ταχύνει σημαντικά τον πολλαπλασιασμό του B abortus (βλ Πίνακα 216)

Άλλες φορές η εγκατάσταση ενός παθογόνου καθορί-ζεται επίσης από την περιορισμένη διαθεσιμότητα ιχνοστοι-χείων Για παράδειγμα υπάρχει πληθώρα αποδείξεων σχετι-κά με την επίδραση του σιδήρου στη μικροβιακή αύξηση Οι ζωικές πρωτεΐνες τρανσφερρίνη και λακτοφερρίνη δεσμεύουν ισχυρά τον σίδηρο και τον μεταφέρουν σε όλο το σώμα μέ-σω της κυκλοφορίας Οι πρωτεΐνες αυτές έχουν τόσο στενή συγγένεια με τον σίδηρο ώστε πολύ συχνά προκαλούν ανε-πάρκεια σιδήρου στα μικρόβια Έτσι αν σε ένα ζώο με λοί-μωξη χορηγηθούν διατροφικώς ευδιάλυτα άλατα σιδήρου αυξάνεται δραστικά η μολυσματικότητα ορισμένων παθογό-νων Όπως είδαμε στο Τμήμα 51 πολλά βακτήρια (τα επο-νομαζόμενα σιδηροφορείς) παράγουν σιδηροχηλικές ενώσεις προκειμένου να ενισχυθεί η ικανότητα πρόσληψης σιδήρου από το περιβάλλον Μερικοί σιδηροχηλικοί παράγοντες που έχουν απομονωθεί από παθογόνα βακτήρια είναι τόσο απο-τελεσματικοί ώστε μπορούν να laquoυποκλέψουνraquo σίδηρο ακό-μη και από ζωικές σιδηροσυζευκτικές πρωτεΐνες Για παρά-δειγμα ο σιδηροφορέας αεροβακτίνη τον οποίο παράγουν ορισμένα στελέχη Escherichia coli κωδικεύεται από το πλα-σμίδιο Col V (f Τμήμα 108) και απομακρύνει με μεγάλη ευκολία τον σίδηρο από την τρανσφερρίνη

Εντοπισμός στο σώμα

Μετά την αρχική του είσοδο στο σώμα ο παθογόνος μικροορ-γανισμός παραμένει συνήθως τοπικά εντοπισμένος και πολ-λαπλασιάζεται δημιουργώντας μια μικρή εστία μόλυνσης Αυτό συμβαίνει πχ στους δοθιήνες (laquoκαλογήρουςraquo) τον ψευδάνθρακα και τα εξανθήματα που δημιουργούνται από τις τοπικές μολύνσεις του δέρματος με Staphylococcus (f Τμήμα 269) Εναλλακτικά ο οργανισμός μπορεί να περάσει στα λεμφικά αγγεία και να εναποτεθεί στους λεμφαδένες

ΠΙΝΑΚΑΣ 213 Σημαντικοίπαράγοντεςπροσκόλλησης μικροβιακώνπαθογόνωνσειστούς ξενιστώνα

Παράγοντας Παράδειγμα

Γλυκοκάλυκαςκάψα παθογόναστελέχηEscherichia colindashογλυκοκάλυκας βλεννοστιβάδα ευνοείτηνπροσκόλλησηστηνψηκτροειδή (fΤμήμα413 παρυφήτωνεντερικώνλαχνών καιεικόνα2113) Streptococcus mutansndashοδεξτρανικόςγλυκοκάλυκας ευνοείτηνπρόσδεσηστιςοδοντικέςεπιφάνειεςπρωτεΐνες Streptococcus pyogenesndashηπρωτεΐνημτης προσκόλλησης βακτηριακήςεπιφάνειαςδεσμεύεταισευποδοχείς τωνβλεννογόνωνυμένωντηςαναπνευστικήςοδού Neisseria gonorrhoeae ndash ηπρωτεΐνηOpaτηςβακτη- ριακήςεπιφάνειαςδεσμεύεταισευποδοχείςτου ουρογεννητικούεπιθηλίουλιποτειχικόοξύ Streptococcus pyogenesndashευνοεί(μαζίμετηνπρω- (fΤμήμα48 τεΐνημ)τηδέσμευσησευποδοχείςτηςαναπνευ- καιεικόνα432) στικήςβλεννογόνουστιβάδαςκροσσοί(ινίδια) Neisseria gonorrhoeae ndash οικροσσοίτύπουΙευνοούν (fΤμήμα413 τηνπρόσδεσηστοουρογεννητικόεπιθήλιο καιεικόνα2114) είδητουγένουςSalmonellandashινίδιατύπουΙδιευκο- λύνουντηνπρόσδεσηστοεπιθήλιοτουλεπτού εντέρου παθογόναστελέχηEscherichia colindashοιινώδειςπρω- τεΐνεςπουσυνιστούντουςαντιγονικούςπαράγο- ντεςαποικισμού(CFA)ευνοούντηνπρόσδεσηστο επιθήλιοτουλεπτούεντέρου

αοιπερισσότερεςθέσειςυποδοχήςστουςξενιστικούςιστούςείναιδιάφορεςγλυ-κοπρωτεΐνεςήσύνθεταλιπίδιαπχγαγγλιοζίτεςήγλοβοζίτες

217 ΑΠΟΙΚΙΣΜΟΣ ΚΑΙ ΑΥξΗΣΗ 849

850Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

Αν ο μικροοργανισμός φθάσει στο αίμα τότε μεταφέρεται σε απομακρυσμένες περιοχές του σώματος αν και συνήθως συγκεντρώνεται στο ήπαρ ή στον σπλήνα Η διασπορά του παθογόνου μέσω του αίματος και του λεμφικού συστήματος μπορεί να οδηγήσει σε γενικευμένη (διασυστηματική) λοί-μωξη του σώματος και πολλαπλασιασμό του παθογόνου σε πολλούς ιστούς Αν η ανάπτυξη του βακτηρίου στους ιστούς είναι πολύ εκτεταμένη τότε διαχέεται στο αίμα σημαντικός αριθμός μικροοργανισμών με συνέπεια την εκδήλωση βα-κτηριαιμίας Στις εκτεταμένες λοιμώξεις αυτού του τύπου η αρχή γίνεται σχεδόν πάντοτε από κάποια τοπική λοίμωξη σε συγκεκριμένο όργανο

217 Έλεγχος εννοιών

Για να μπορέσει κάποιο παθογόνο να αποικίσει έναν ξενιστικό ιστό και να πολλαπλασιαστεί σε σημαντικό βαθμό θα πρέπει πρώτα να αποκτήσει πρόσβαση σε θρεπτικές ουσίες και κατάλληλες αναπτυ-ξιακές συνθήκες Τα παθογόνα είτε αναπτύσσονται τοπικά στον τό-πο αρχικής προσβολής είτε διασπείρονται στο σώμα

Γιατί αποτελούν ο αποικισμός και ο πολλαπλασιασμός απαραί-τητη προϋπόθεση για την επιτυχία των περισσότερων παθογό-νων

Ποιοι ξενιστικοί παράγοντες περιορίζουν ή επιταχύνουν τον αποικισμό και την ανάπτυξη ενός μικροοργανισμού σε συγκε-κριμένη θέση

218 Μολυσματικότητα

Μολυσματικότητα ονομάζεται η σχετική ικανότητα ενός παρασίτου να προκαλεί νόσο Εδώ θα εξετάσουμε μερικές από τις κύριες μεθόδους που χρησιμοποιούνται για τη μέ-τρηση της μολυσματικότητας και στη συνέχεια θα δώσουμε ορισμένα παραδείγματα οργανισμών υψηλής μολυσματικό-τητας καθώς και των μηχανισμών που αυτοί χρησιμοποιούν για να αυξήσουν τη μολυσματικότητά τους

Μέτρηση της μολυσματικότητας

Η μολυσματικότητα ενός παθογόνου μπορεί να προσδιο-ριστεί με πειραματικές μελέτες της LD50 Η LD50 (lethal dose50) δηλαδή η θανατηφόρος δόση50 είναι εκείνη η δόση ενός μολυσματικού παράγοντα η οποία θανατώνει το 50 των ζώων μιας ομάδας ελέγχου Η LD50 των παθογόνων υψηλής μολυσματικότητας συνήθως δεν διαφέρει πολύ από το LD100 με άλλα λόγια ο αριθμός των απαιτούμενων πα-θογόνων για να θανατωθεί το 50 των πειραματοζώων δεν απέχει πολύ από τον αριθμό των κυττάρων που θανατώνει το σύνολο των πειραματοζώων Αυτό φαίνεται στην Εικόνα 2115 σε ότι αφορά την πειραματική μόλυνση ποντικών με Streptococcus και Salmonella Ακόμη και λίγα κύτταρα του Streptococcus pneumoniae σε ένα πειραματόζωο αρκούν για να προκαλέσουν θανατηφόρο λοίμωξη και να εξοντώσουν

όλα τα μέλη της ομάδας ελέγχου Για τον συγκεκριμένο ορ-γανισμό μάλιστα είναι δύσκολο να προσδιοριστεί η LD50 ακριβώς επειδή είναι τόσο λίγα τα κύτταρα που χρειάζονται για να προκληθεί η θανατηφόρος λοίμωξη Αντίθετα η LD50 ενός ηπιότερου παθογόνου των ποντικών της Salmonella ty-phimurium είναι πολύ υψηλότερη από εκείνη του S pneu-moniae και ο αριθμός των κυττάρων που απαιτούνται για να θανατωθεί το 100 της ομάδας ελέγχου είναι υπερεκατοντα-πλάσιος εκείνου της LD50

Η μολυσματικότητα παθογόνων που διατηρούνται σε εργαστηριακές καλλιέργειες και δεν αναπτύσσονται σε ζώα είναι συχνά μειωμένη ή και εκλείπει εντελώς Τέτοιοι οργα-νισμοί αποκαλούνται εξασθενημένοι Η εξασθένηση μπορεί να οφείλεται στην ταχύτερη ανάπτυξη στελεχών χαμηλότε-ρης μολυσματικότητας τα οποία ενδεχομένως ευνοούνται επιλεκτικά από τη διαδοχική μεταφορά τους σε νέα καλλι-εργητικά υλικά Σε πολλές περιπτώσεις η εξασθένηση είναι εντονότερη όταν οι καλλιεργητικές συνθήκες δεν είναι ιδα-νικές για το είδος Αν σε ένα ζώο χορηγηθεί εξασθενημένη καλλιέργεια τότε τα παθογόνα ενίοτε ανακτούν την αρχική μολυσματικότητά τους αλλά στις περισσότερες περιπτώσεις η απώλεια είναι μόνιμη Τα εξασθενημένα στελέχη χρησιμο-ποιούνται συχνά για την παραγωγή εμβολίων ιδιαίτερα ιι-κών εμβολίων (f Τμήμα 2211) Για παράδειγμα τα εμ-βόλια της ιλαράς και της παρωτίτιδας αποτελούνται από εξα-σθενημένα ιικά στελέχη

Τοξικότητα και ικανότητα εισβολής

Η μολυσματικότητα ενός παθογόνου οφείλεται στην ικανό-τητά του να προκαλεί βλάβες μέσω δύο μηχανισμών της το-ξικότητας και της ικανότητας εισβολής Όλα τα παθογόνα

101 102 103 104 105 106 107

20

40

60

80

100

Οργανισmicroός υψηλήςmicroολυσmicroατικότητας(Streptococcuspneumoniae)

Οργανισmicroός microέτριαςmicroολυσmicroατικότητας(Salmonella typhimurium)

Ποσ

οστό

πον

τικώ

ν π

ου π

εθα

ίνου

ν

Αριθmicroός χορηγούmicroενων κυττάρων ανά πειραmicroατόζωο (ποντίκι)

Εικόνα 2115 ΣυγκριτικέςδιαφορέςστημικροβιακήμολυσματικότηταμεβάσητοναριθμότωνκυττάρωνStreptococcus pneumoniaeκαιSalmonella ty-phimurium πουαπαιτούνταιγιαναθανατωθούνπειραματόζωα

χρησιμοποιούν αυτούς τους δύο μηχανισμούς για την πρό-κληση παθολογικών εκδηλώσεων

Τοξικότητα ονομάζεται η ικανότητα ενός οργανισμού να προκαλεί παθολογικές καταστάσεις μέσω μιας προσχημα-τισθείσας τοξίνης που αναστέλλει τη λειτουργία ή προκαλεί τον θάνατο των κυττάρων του ξενιστή Για παράδειγμα ο τέ-τανος οφείλεται στην ισχυρή εξωτοξίνη που παράγει το Clos-tridium tetani (βλ Τμήμα 2110) Τα κύτταρα του C tetani παραμένουν στις αρχικές θέσεις εισόδου τους (συνήθως κά-ποια πληγή) όπου αναπτύσσονται αργάOslash σπάνια μετακινού-νται μακριά από τις θέσεις αυτές Ωστόσο το C tetani είναι εξαιρετικά νοσογόνο καθώς παράγει την τετανική τοξίνη η οποία μεταφέρεται μέσω της κυκλοφορίας σε απομακρυσμέ-να σημεία του οργανισμού και προκαλεί ανεξέλεγκτες μυϊκές συσπάσεις που συχνά οδηγούν στον θάνατο του ξενιστή

Ικανότητα εισβολής ονομάζεται η δυνατότητα ενός πα-θογόνου να αναπτύσσεται σε ξενιστικούς ιστούς και να φθά-νει σε τόσο μεγάλους αριθμούς ώστε να αναστέλλει μία ή περισσότερες λειτουργίες του ξενιστή Η ικανότητα εισβολής επιτρέπει σε έναν μικροοργανισμό να είναι νοσογόνος ακό-μα κι όταν δεν παράγει τοξίνες Επί παραδείγματι ο σημα-ντικότερος παράγοντας μολυσματικότητας του Streptococcus pneumoniae είναι το γεγονός ότι διαθέτει μια πολυσακχαρι-τική κάψα που τον προστατεύει από τη φαγοκυττάρωση (βλ Τμήμα 216Oslash f Τμήμα 222 και Εικόνα 225) εξουδετερώ-νοντας έτσι έναν από τους κυριότερους αμυντικούς μηχανι-σμούς των ξενιστών έναντι της διείσδυσης παθογόνων Τα συγκεκριμένα στελέχη του S pneumoniae μπορούν να προ-καλέσουν εκτεταμένες βλάβες στον ξενιστή λόγω της με-γάλης ικανότητας εισβολής που τα χαρακτηρίζει αναπτύσ-σονται σε τεράστιους αριθμούς στον πνευμονικό ιστό όπου επάγουν ξενιστικές αντιδράσεις οι οποίες καταλήγουν στην εκδήλωση πνευμονίας (f Τμήμα 262) Αντίθετα τα στε-λέχη χωρίς κάψα δεσμεύονται γρήγορα και αποτελεσματικά από τον ξενιστή και καταστρέφονται από τα φαγοκύτταρα

Τα Clostridium tetani και Streptococcus pneumoniae συνιστούν χαρακτηριστικά παραδείγματα ακραίας τοξικό-τητας και ακραίας ικανότητας εισβολής αντιστοίχως Τα πε-ρισσότερα επιτυχή παθογόνα πάντως κατατάσσονται κάπου ενδιάμεσα όσον αφορά αυτές τις δύο ιδιότητες χρησιμοποι-ώντας και τους δύο μηχανισμούς (τοξίνες και εισβολή) για να προκαλέσουν νόσο

Μολυσματικότητα του γένους Salmonella

Τα είδη του γένους Salmonella χρησιμοποιούν έναν συνδυ-ασμό τοξινών εισβολής και άλλων μολυσματικών παραγό-ντων κατά την παθογονική δράση τους Αρχικά η Salmonel-la παράγει τρεις τουλάχιστον τοξίνες που συμβάλλουν στη μολυσματικότητά της την εντεροτοξίνη (Πίνακας 214) την ενδοτοξίνη (f Τμήμα 49 και Εικόνα 435) και την κυττα-ροτοξίνη Η κυτταροτοξίνη αναστέλλει την πρωτεϊνοσύνθε-ση στα κύτταρα του ξενιστή και αποτρέπει τη διαφυγή του ενδοκυτταρικού Ca2+ από αυτά Επίσης στην προσβολή συμ-μετέχουν διάφοροι παράγοντες μολυσματικότητας Παράγο-

ντες προσκόλλησης είναι το πολυσακχαριτικό αντιγόνο Ο της κυτταρικής επιφάνειας και το αντιγόνο Η των μαστιγί-ων ενώ ενισχυτικό ρόλο μπορεί να παίξουν και οι κροσσοί της κυτταρικής επιφάνειας Ο πολυσακχαρίτης Vi της κά-ψας αναστέλλει τόσο τη δράση του συμπληρώματος όσο και την αντιγονικά διαμεσολαβούμενη θανάτωση των κυττάρων Salmonella (f Τμήμα 2210) Τα γονίδια inv στα είδη του γένους Salmonella κωδικεύουν τουλάχιστον είκοσι πρωτεΐ-νες που συμμετέχουν στη διαδικασία προσβολής Για παρά-δειγμα το invΗ κωδικεύει μια επιφανειακή πρωτεΐνη προ-σκόλλησης ενώ τα invC invG και invI κωδικεύουν πρωτε-ΐνες που συμμετέχουν στη συναρμολόγηση ενός εξειδικευ-μένου επιφανειακού προσαρτήματος που ονομάζεται βελό-νη (needle) ή ενεσίσωμα (injectisome) [Βλ Παράρτημα 3 ΣτΕΕ 5]

Η ευκολία με την οποία όρισμένα είδη Salmonella προ-καλούν λοιμώξεις έγκειται στο γεγονός ότι παρασιτούν και πολλαπλασιάζονται ενδοκυτταρικά όχι μόνο σε κύτταρα του εντερικού τοιχώματος αλλά ακόμη και στα μακροφάγα μια ομάδα λευκοκυττάρων που υπό φυσιολογικές συνθήκες φα-γοκυτταρώνουν βακτήρια (f Τμήμα 222) Ένας από τους τρόπους δράσης των φαγοκυττάρων είναι η παραγωγή ειδι-κών τοξικών ενώσεων του οξυγόνου τα οποία όμως η Sal-monella εξουδετερώνει με το προϊόν του γονιδίου oxyR Επί-σης τα μακροφάγα παράγουν ειδικά αμυντικά μόρια τις ντε-φενσίνες που κι αυτά όμως εξουδετερώνονται από τη Salmo-nella με τα προϊόντα των γονιδίων phoP και phoQ Η Sal-monella επομένως διαθέτει γονίδια (oxy και pho) που της επιτρέπουν να γίνει ενδοκυτταρικό παράσιτο καθώς τα προ-ϊόντα αυτών των γονιδίων εξουδετερώνουν τους αμυντικούς μηχανισμούς του ξενιστή που θα περιόριζαν την ενδοκυττα-ρική της ανάπτυξη Επίσης ορισμένοι παράγοντες μολυσμα-τικότητας οι οποίοι συμβάλλουν στην αντοχή και τη διασπο-ρά των περισσότερων παθογόνων στελεχών της Salmonella είναι πλασμιδιακής προέλευσης Τέλος για να αποθηκεύσει τον αναπτυξιακά πολύτιμο σίδηρο η Salmonella παράγει ειδικές σιδηροχηλικές πρωτεΐνες τους σιδηροφορείς (f Τμήμα 51 και Τμήμα 217) Βλέπουμε δηλαδή ότι η Salmo-nella και ενδεχομένως τα περισσότερα παθογόνα διαθέτουν αρκετούς παράγοντες αύξησης της μολυσματικότητάς τους που συμβάλλουν στην εκδήλωση νόσου Οι διάφοροι γνω-στοί παράγοντες μολυσματικότητας της Salmonella παρατί-θενται στην Εικόνα 2116

218 Έλεγχος εννοιών

Η μολυσματικότητα ενός παθογόνου καθορίζεται από την ικανότη-τα εισβολής την τοξικότητα και μερικούς άλλους παράγοντες του παθογόνου Στα περισσότερα παθογόνα η μολυσματικότητα καθο-ρίζεται από πολλούς παράγοντες Εξασθένηση ενός παθογόνου εί-ναι η απώλεια μολυσματικότητας

Σε τι διαφέρουν η τοξικότητα από την ικανότητα εισβολής Εξηγήστε με ποιον τρόπο μπορεί να επέλθει εξασθένηση ενός

παθογόνου οργανισμού Αναλύστε τον ρόλο των εξασθενημέ-νων μικροοργανισμών στην παραγωγή εμβολίων

218 ΜΟΛΥΣΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑ 851

852Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

ΙII ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΜΟΛΥΣΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΚΑΙ ΤΟξΙΝΕΣ

Η παθογονικότητα των μικροοργανισμών ευνοείται σημαντι-κά από τοξίνες και εξωκυτταρικούς παράγοντες μολυσματι-κότητας που οι ίδιοι οι μικροοργανισμοί παράγουν και απε-λευθερώνουν Αν και οι πρωτεΐνες αυτές εμφανίζουν μεγάλη ποικιλία και παράγονται από πολλά και διάφορα παθογόνα πολλές έχουν κοινά μοριακά χαρακτηριστικά και παρόμοιους

μηχανισμούς δράσης Σε αυτή την ενότητα θα εξετάσουμε ορισμένα χαρακτηριστικά παραδείγματα τοξινών και παρα-γόντων μολυσματικότητας σε επίπεδο μηχανισμού δράσης

219 Παράγοντες μολυσματικότητας

Ορισμένες εξωκυτταρικές πρωτεΐνες που παράγονται από πα-θογόνα συντελούν στην ενίσχυση και διατήρηση των νόσων Αυτές οι πρωτεΐνες ονομάζονται παράγοντες μολυσματικότη-

ΠΙΝΑΚΑΣ 214 εξωτοξίνεςκαιεξωκυτταρικοίπαράγοντεςμολυσματικότηταςπου προέρχονταιαπόπαθογόνουςμικροοργανισμούςτουανθρώπου

Οργανισμός Νόσος Τοξίνη ή παράγονταςα Δράση

Bacillus anthracis Άνθρακας θανατηφόροςπαράγοντας(θπ) ΤοπAείναιοπαράγονταςβπουσυνδέεται παράγονταςοιδήματος(πο) στοκύτταροοποπροκαλείοίδημα προστατευτικόαντιγόνο(πA)(αβ) οθππροκαλείκυτταρικόθάνατο Bacillus cereus Τροφικήδηλητηρίαση εντεροτοξίνη() προκαλείαπώλειαυγρώναπόταεντερικάκύτταρα Bordetella pertussis κοκκύτης Τοξίνητουκοκκύτη(αβ) Σταματάτημεταγωγήσήματοςμέσωτηςπρωτεΐ- νηςGεπιφέρεικυτταρικόθάνατο Clostridium botulinum αλλαντίαση νευροτοξίνη(αβ) μυϊκήπαράλυση(βλεικόνα2119) Clostridium tetani Τέτανος νευροτοξίνη(αβ) Σπαστικήπαράλυση(βλεικόνα2120) Clostridium perfringens αεριογόνοςγάγγραινα Τοξίνηα(κΤ) αιμόλυση(λεκιθινάσηβλεικόνα2117β) τροφικήδηλητηρίαση Τοξίνηβ(κΤ) αιμόλυση Τοξίνηγ(κΤ) αιμόλυση Τοξίνηδ(κΤ) αιμόλυση(καρδιοτοξίνη) Τοξίνηκ(ε) κολλαγενάση Τοξίνηλ(ε) πρωτεάση εντεροτοξίνη(κT) μεταβάλλειτηδιαπερατότητατουεντερικού επιθηλίου Corynebacterium diphtheriae διφθερίτιδα Τοξίνητηςδιφθερίτιδας(αβ) αναστέλλειτηνπρωτεϊνοσύνθεσηστουςευκα- ρυώτες(εικόνα2118) Escherichia coli(μόνοτα Γαστρεντερίτιδα εντεροτοξίνη(αβ) επάγειαπώλειαυγρώναπόταεντερικάκύτταρα εντεροπαθογόναστελέχη) Pseudomonas aeruginosa μολύνσειςαπό εξωτοξίνηα(αβ) αναστέλλειτηνπρωτεϊνοσύνθεση P aeruginosa είδη Salmonella Σαλμονέλλωσητυφο- εντεροτοξίνη(αβ) αναστέλλειτηνπρωτεϊνοσύνθεσηκαιπροκαλεί ειδήςπυρετόςπαρα- λύσητωνξενιστικώνκυττάρων τυφοειδήςπυρετός κυτταροτοξίνη(κΤ) επάγειαπώλειαυγρώναπόταεντερικάκύτταρα Shigella dysenteriae βακτηριακήδυσεντερία Σιγκατοξίνη(αβ) αναστέλλειτηνπρωτεϊνοσύνθεση Staphylococcus aureus πυρετογόνεςμολύνσεις Τοξίνηα(κΤ) αιμόλυση (εξανθήματακλπ) Τοξίνησυνδρόμουτοξικής διασυστηματικήκαταπληξία λοιμώξειςτουανα- καταπληξίας(υα) πνευστικούτροφική αποφολιδωτικέςτοξίνεςα απολέπισηδέρματοςκαταπληξία δηλητηρίασησύνδρομο καιβ(υα) τοξικήςκαταπληξίας λευκοσιδίνη(κΤ) καταστρέφειλευκοκύτταρα τοξικήεπιδερμική Τοξίνηβ(κΤ) αιμόλυση νεκρόλυση Τοξίνηγ(κΤ) θανατώνεικύτταρα Τοξίνηδ(κΤ) αιμόλυσηλευκόλυση εντεροτοξίνηαβCD προκαλείεμετούςδιάρροιακαταπληξία καιε(υα) Ένζυμοπήξηςαίματος(ε) επάγειθρόμβωσητουινώδους Streptococcus pyogenes πυρετογόνεςμολύνσεις Στρεπτολυσίνηο(κΤ) αιμόλυση αμυγδαλίτιδαοστρακιά ΣτρεπτολυσίνηS(κΤ) αιμόλυση(βλεικόνα2117) ερυθρογόνοςτοξίνη(υα) προκαλείτοεξάνθηματηςοστρακιάς Στρεπτοκινάση(ε) διασπάτουςθρόμβουςτουινώδους υαλουρονιδάση(ε) διασπάτουαλουρονικόοξύστονσυνδετικόιστό Vibrio cholerae Χολέρα εντεροτοξίνη(αβ) επάγειαπώλειαυγρώναπότα εντερικάκύτταρα(εικόνα2121)

ααβτοξίνηα-βKTκυτταρολυτικήτοξίνηεενζυμικόςπαράγονταςμολυσματικότηταςυαυπεραντιγονικήτοξίνηαταξινόμητοςπαράγοντας

τας Οι περισσότεροι τέτοιοι παράγοντες είναι ένζυμα που βο-ηθούν τα παθογόνα να δημιουργήσουν αποικίες και να ανα-πτυχθούν Επί παραδείγματι οι στρεπτόκοκκοι οι σταφυλό-κοκκοι και ορισμένα είδη του γένους Clostridium παράγουν το ένζυμο υαλουρονιδάση (Πίνακας 214) Η υαλουρονιδάση ευνοεί τη διασπορά των μικροοργανισμών στους διάφορους ιστούς καθώς διασπά το υαλουρονικό οξύ έναν πολυσακχα-ρίτη που λειτουργεί ως στερεωτικό υλικό στον χώρο μεταξύ των κυττάρων Η παραγωγή της υαλουρονιδάσης επιτρέπει τη διασπορά των παθογόνων μικροοργανισμών από την αρ-χική θέση προσβολής στους διάφορους ιστούς του ξενιστή Οι στρεπτόκοκκοι και οι σταφυλόκοκκοι παράγουν επίσης ευρύτατη ποικιλία πρωτεασών νουκλεασών και λιπασών που χρησιμεύουν στον αποπολυμερισμό των πρωτεϊνών των νουκλεϊκών οξέων και των λιπιδίων του ξενιστή Τα είδη του Clostridium που προκαλούν την αεριογόνο γάγγραινα παρά-γουν επιπλέον το ένζυμο κολλαγονάση γνωστή και ως τοξί-νη κ (Πίνακας 214) η οποία αποικοδομεί το υποστηρικτικό δίκτυο των ιστών που αποτελείται από κολλαγόνο επιτρέπο-ντας τη διασπορά του παθογόνου στους ιστούς του ξενιστή

Ινώδες θρόμβοι και μολυσματικότητα

Στις περισσότερες περιπτώσεις η εισβολή ενός μικροβιακού παθογόνου στον ξενιστή αντιμετωπίζεται άμεσα με τον σχη-ματισμό θρόμβων ινώδους Ο μηχανισμός της θρόμβωσης ενεργοποιείται από τον τραυματισμό του ιστού και έχει ως αποτέλεσμα την απομόνωση του παθογόνου και τον περιορι-σμό της λοίμωξης σε μια μικρή περιοχή του σώματος Ορι-σμένοι οργανισμοί έχουν την ικανότητα να παράγουν ινωδο-λυτικά ένζυμα που διασπούν τους θρόμβους επιτρέποντας

έτσι την περαιτέρω διασπορά της λοίμωξης Μια τέτοια ινω-δολυτική ουσία γνωστή ως στρεπτοκινάση παράγεται από τον Streptococcus pyogenes (Πίνακας 214)

Άλλοι οργανισμοί όμως μπορούν να παράγουν ένζυμα που ευνοούν τον σχηματισμό θρόμβων ινώδουςOslash έτσι αδυνα-τούν μεν να εξαπλωθούν αλλά διασφαλίζουν την προστασία τους από το ανοσοποιητικό σύστημα του ξενιστή Το καλύ-τερα μελετημένο ένζυμο που προκαλεί θρόμβους ινώδους εί-ναι το ένζυμο πήξης του αίματος (Πίνακας 214) που παράγε-ται από το παθογόνο Staphylococcus aureus Το ένζυμο αυτό προκαλεί την εναπόθεση ινώδους πάνω στους μικροβιακούς κόκκους παρέχοντάς τους κάλυμμα προστασίας από τις επι-θέσεις των κυττάρων του ξενιστή Το πλέγμα ινώδους που παράγεται από τη δράση του ενζύμου πήξης του αίματος εί-ναι μάλλον η αιτία για την εξαιρετικά εντοπισμένη φύση πολ-λών σταφυλοκοκκικών λοιμώξεων όπως πχ οι δοθιήνες και οι φλύκταινες (f Εικόνα 2623)

219 Έλεγχος εννοιών

Οι παθογόνοι μικροοργανισμοί παράγουν μια ποικιλία ενζύμων που αυξάνουν τη μολυσματικότητά τους άλλοτε διασπώντας τους ιστούς του ξενιστή και άλλοτε μεταβάλλοντας το περιβάλλον τους προκειμένου να εξασφαλίσουν θρεπτικές ουσίες Σε άλλες περι-πτώσεις οι παράγοντες μολυσματικότητας που εκκρίνονται από τα παθογόνα παρέχουν προστασία από την επαφή με τους φυσιο-λογικούς μηχανισμούς άμυνας του ξενιστή Όλοι αυτοί οι παράγο-ντες αποσκοπούν στο να ενισχύσουν τον αποικισμό και την ανά-πτυξη των παθογόνων

Τι πλεονέκτημα παρέχει στο παθογόνο η παραγωγή ενζύμων που πέπτουν τα δομικά στοιχεία των ξενιστικών ιστών

Κροσσοί τύπου 1(προσκόλληση)

Ενδοτοξίνη στολιποπολυσακχαριτικόστρώmicroα (πυρετός)

Πλασmicroίδιοmicroολυσmicroατικότητας

Αντιγόνο Ο(αναστέλλει τηφαγοκυτταρικήθανάτωση)

Κυτταροτοξίνη(αναστέλλει τησύνθεση πρωτεϊνών στακύτταρα του ξενιστήmiddotείσοδος ασβεστίουστο ξενιστικό κύτταροmiddotπροσκόλληση)

Μαστίγιο(αυτοκινησία)Αντιγόνο Η(προσκόλλησηmiddotαναστολή φαγοκυτταρικήςθανάτωσης)

Εντεροτοξίνη (διάρροια)

Επιφανειακάπροσαρτήmicroατα πουκωδικεύονται απόγονίδια invπροσκόλληση

Σιδηροφορείς

Αντιφαγοκυτταρικέςπρωτεΐνες πουκωδικεύονται απότο γονίδιο oxyR

Αντιγόνο τηςκάψας Vimiddotαναστέλλει τηνπρόσδεση τουσυmicroπληρώmicroατοςτου microαστιγίου

Εικόνα 2116 παράγοντες πουαυξάνουν τη μολυσματικότητα τηςSalmonella παρουσιάζονται εκείνατα δομικά στοιχεία που γνωρίζουμεότιείναιπαθογονικώςσημαντικάΤαπρωτεϊνικάπροϊόντατουγονιδιακούσυστήματοςphoδενέχουνταυτοποι-ηθείαλλάείναιγνωστόότιεξουδε-τερώνουντιςεπιπτώσειςτωνλιποδια-σπαστικώνντεφενσινώνπουπαράγουνταμακροφάγα

219 ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΜΟΛΥΣΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑΣ 853

854Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

Η δράση του ενζύμου πήξης του αίματος βοηθά ή εμποδίζει τη βακτηριακή ανάπτυξη και με ποιον τρόπο Δώστε συγκεκριμέ-να παραδείγματα

2110 Εξωτοξίνες

Οι εξωτοξίνες είναι πρωτεΐνες που απελευθερώνονται στον εξωκυτταρικό χώρο κατά την ανάπτυξη του οργανισμού Αυ-τές οι τοξίνες είναι δυνατόν να διασπαρούν σε μεγάλες απο-στάσεις μέσα στο σώμα και να προκαλέσουν βλάβες σε πε-ριοχές πολύ μακριά από την αρχική εστία της λοίμωξης Ο Πίνακας 214 συνοψίζει τις ιδιότητες και τη δράση μερικών από τις γνωστότερες εξωτοξίνες καθώς και ορισμένων άλ-λων εξωκυτταρικών παραγόντων μολυσματικότητας

Οι περισσότερες εξωτοξίνες ανήκουν σε μία από τις τρεις ακόλουθες κατηγορίες τις κυτταρολυτικές τοξίνες τις τοξίνες Α-Β και τις υπεραντιγονικές τοξίνες Οι κυτταρολυτι-κές τοξίνες είναι ένζυμα που επιτίθενται σε κάποιο δομικό συστατικό των κυττάρων και προκαλούν λύση Οι τοξίνες Α-Β αποτελούνται από δύο ομοιοπολικά συνδεδεμένες υπομο-νάδες Α και Β Η μία από αυτές η Β συνδέεται σε κάποιον επιφανειακό υποδοχέα των ξενιστικών κυττάρων και επιτρέ-πει τη μεταφορά της Α στο εσωτερικό του κυττάρου όπου αυτή επιφέρει διάφορες βλάβες Τα υπεραντιγόνα είναι τοξί-νες που διεγείρουν μεγάλο αριθμό κυττάρων του ανοσοποι-ητικού συστήματος του ξενιστή προκαλώντας εκτεταμένες φλεγμονώδεις αποκρίσεις (f Τμήμα 2214)

Κυτταρολυτικές τοξίνες

Πολλά παθογόνα παράγουν πρωτεΐνες που δρουν στην κυτ-ταροπλασματική μεμβράνη προκαλώντας λύση άρα και θά-νατο των ζωικών κυττάρων Οι τοξίνες αυτές ονομάζονται επίσης αιμολυσίνες διότι η δράση τους παρατηρείται πολύ εύκολα στα ερυθρά αιμοσφαίρια (Πίνακας 214) Οι επιδρά-σεις τους ωστόσο δεν περιορίζονται μόνο στα ερυθροκύτ-ταρα αλλά αφορούν και πολλά άλλα κύτταρα του ξενιστή Η παραγωγή αιμολυσινών διαπιστώνεται εύκολα στο εργα-στήριο με γραμμική επίστρωση του οργανισμού σε τρυβλίο

άγαρ-αίματος Η αιμολυσίνη απελευθερώνεται κατά την ανά-πτυξη των αποικιών και λύει τα περιβάλλοντα ερυθροκύττα-ρα δημιουργώντας έτσι ζώνες αιμόλυσης (Εικόνα 2117α) Ορισμένες αιμολυσίνες επιτίθενται στα φωσφολιπίδια της κυτταροπλασματικής μεμβράνης των ξενιστικών κυττάρων Συνηθέστερο υπόστρωμα των αιμολυσινών είναι το φωσφο-λιπίδιο λεκιθίνη (φωσφατιδυλοχολίνη) και γιrsquo αυτό τα συγκε-κριμένα ένζυμα ονομάζονται λεκιθινάσες ή φωσφολιπάσες (Εικόνα 2117β) Χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι η τοξίνη α του Clostridium perfringens μια λεκιθινάση που διασπά τα μεμβρανικά λιπίδια και προκαλεί κυτταρική λύση (Πίνακας 214) Επειδή τα φωσφολιπίδια είναι συστατικά των κυττα-ρικών μεμβρανών όλων των οργανισμών μερικές φορές οι φωσφολιπάσες λύουν την κυτταροπλασματική μεμβράνη όχι μόνο των ξενιστικών αλλά και των βακτηριακών κυττάρων Υπάρχουν ωστόσο αιμολυσίνες που δεν είναι φωσφολιπάσες Για παράδειγμα η στρεπτολυσίνη Ο την οποία παράγουν οι στρεπτόκοκκοι επιδρά στις στερόλες της κυτταροπλασματι-κής μεμβράνης Οι λευκοσιδίνες (Πίνακας 214) είναι λυτικοί παράγοντες που λύουν επιλεκτικά τη μεμβράνη των λευκών αιμοσφαιρίων γεγονός που μπορεί να προκαλέσει μείωση της αντίστασης του ξενιστή (f Τμήμα 221)

Τοξίνη της διφθερίτιδας

Όπως θα δούμε εκτενέστερα στο Τμήμα 263 η τοξίνη της διφθερίτιδας παράγεται από το Corynebacterium diphtheriae και αποτελεί σημαντικό παράγοντα παθογένεσης για τη νόσο της διφθερίτιδας Τα ποντίκια και οι αρουραίοι είναι σχετι-κά ανθεκτικοί οργανισμοί στην τοξίνη της διφθερίτιδας αλ-λά οι άνθρωποι τα κουνέλια και τα πτηνά έχουν μεγάλη ευ-αισθησία καθώς ένα και μόνο μόριο της τοξίνης μπορεί να προκαλέσει στα είδη αυτά κυτταρική λύση Η τοξίνη της δι-φθερίτιδας που εκκρίνεται από τα κύτταρα του C diphtheri-ae ανήκει στην κατηγορία των τοξινών Α-Β και το πολυπε-πτίδιό της έχει μοριακό βάρος (ΜΒ) 62000 Η υπομονάδα Β δεσμεύεται εξειδικευμένα σε έναν υποδοχέα της κυτταρο-πλασματικής μεμβράνης του ξενιστικού κυττάρου (Εικόνα 2118) Μετά τη δέσμευση οι υπομονάδες Α και Β αλληλε-πιδρούν πρωτεολυτικά μεταξύ τους με τελικό αποτέλεσμα την είσοδο της υπομονάδας Α (που έχει ΜΒ 21000) στο κυτ-

(α) (β)

T D

Bro

ck

Leon

J L

eBea

u

Εικόνα 2117 (α)ΖώνεςαιμόλυσηςγύρωαπόαποικίεςStreptococcus pyogenesπουανα-πτύσσονταισετρυβλίοάγαρ-αίματος(β)δρά-σητηςλεκιθινάσηςμιαςφωσφολιπάσηςγύ-ρωαπόαποικίεςClostridium perfringensπουαναπτύσσονται σεκαλλιεργητικόμέσοαγαρό-ζηςεμπλουτισμένομεκρόκοαυγού(πηγήλεκι-θίνης)ηλεκιθινάσηδιασπάτιςμεμβράνεςτωνερυθροκυττάρωνδημιουργώνταςτιςδιαυγείςζώνεςπουφαίνονταιστηφωτογραφία

ταρόπλασμα του ξενιστικού κυττάρου Εκεί η υπομονάδα Α παρεμποδίζει τη μεταφορά αμινοξέων από το tRNA στην αυξανόμενη πολυπεπτιδική αλυσίδα με αποτέλεσμα να ανα-στέλλεται η διαδικασία της πρωτεϊνοσύνθεσης Πιο συγκε-κριμένα η τοξίνη αδρανοποιεί τον παράγοντα επιμήκυνσης 2 (μια πρωτεΐνη που συμμετέχει στην επιμήκυνση της πολυ-πεπτιδικής αλυσίδας) καταλύοντας τη σύνδεση ενός μορίου ριβόζης στη διφωσφορική αδενοσίνη (ADP) από το NAD+ Μετά την προσθήκη της ριβόζης στο μόριο του ADP η δρα-στικότητα του παράγοντα επιμήκυνσης 2 μειώνεται θεαμα-τικά και η πρωτεϊνοσύνθεση αναστέλλεται

Η τοξίνη της διφθερίτιδας σχηματίζεται μόνον από στε-λέχη του C diphtheriae που προσβάλλονται λυσιγονικά από τον βακτηριοφάγο β ο οποίος μεταφέρει το γονίδιο για την παραγωγή της τοξίνης Έτσι ένα μη τοξινοπαραγωγικό (άρα μη παθογόνο) στέλεχος του C diphtheriae μπορεί να μετα-τραπεί σε παθογονικό αν μολυνθεί με τον φάγο β Η διαδικα-σία αυτή ονομάζεται μετατροπή φάγου (f Τμήμα 107)

Ένας άλλος παράγοντας που επηρεάζει την παραγωγή της τοξίνης της διφθερίτιδας είναι η ύπαρξη διαθέσιμου σι-δήρου Όταν το καλλιεργητικό μέσο περιέχει ποσότητες σι-δήρου που επαρκούν για την αύξηση του βακτηρίου η το-ξίνη δεν παράγεται Αν όμως η συγκέντρωση σιδήρου μειω-θεί σε περιοριστικά για την αύξηση του βακτηρίου επίπεδα τότε αρχίζει η παραγωγή της τοξίνης Ο σίδηρος δεσμεύεται από ειδικές ρυθμιστικές πρωτεΐνες του C diphtheriae συμ-μετέχοντας με τον τρόπο αυτό σε έναν μηχανισμό αρνητικού ελέγχου (f Τμήμα 85) Αυτή η σιδηροσυζευτική πρωτεΐ-νη συνδυάζεται κατόπιν με μια ρυθμιστική περιοχή του DNA

του φάγου β και παρεμποδίζει την έκφραση της τοξίνης της διφθερίτιδας Όταν η συγκέντρωση σιδήρου είναι χαμηλή η δράση της ρυθμιστικής πρωτεΐνης εξασθενεί με αποτέλεσμα να αρχίσει η σύνθεση της τοξίνης

Η εξωτοξίνη Α του Pseudomonas aeruginosa (Πίνακας 214) δρα κατά παρόμοιο τρόπο με την τοξίνη της διφθερίτι-δας αφού και αυτή τροποποιεί τον παράγοντα επιμήκυνσης 2 μέσω ριβοζυλίωσης του ADP

Τοξίνες του τετάνου και της αλλαντίασης

Αυτές οι τοξίνες παράγονται από τα υποχρεωτικώς αναερό-βια βακτήρια Clostridium tetani και Clostridium botulinum Υπό φυσιολογικές συνθήκες τα βακτήρια αυτά είναι εδαφό-βιοι οργανισμοί που ενίοτε προκαλούν ασθένειες στα ζώα (f Τμήματα 278 και 295) Το C botulinum σπανίως ανα-πτύσσεται άμεσα στο σώμαOslash συνηθέστερη εστία πολλαπλα-σιασμού του αλλά και τόπος παραγωγής της αλλαντοτοξί-νης είναι τα κακοδιατηρημένα τρόφιμα Στην αλλαντίαση ο θάνατος επέρχεται από αναπνευστική ανεπάρκεια λόγω πα-ράλυσης των αναπνευστικών μυών Το C tetani αναπτύσ-σεται σε βαθιές πληγές του σώματος που καθίστανται ανο-ξικές και παρrsquo ότι παραμένει στην αρχική εστία προσβολής και δεν διασπείρεται στο σώμα η τοξίνη την οποία παράγει μπορεί να εξαπλωθεί μέσω του νευρικού συστήματος και να προκαλέσει τέτανο δηλαδή σπαστική παράλυση που μπορεί επίσης να οδηγήσει στον θάνατο

Η τοξίνη της αλλαντίασης αποτελείται στην πραγματι-κότητα από μια ομάδα τοξινών Α-Β που συνιστούν τις πιο

2110 ΕξΩΤΟξΙΝΕΣ 855

A B

Κυτταρική microεmicroβράνη Κυτταρική microεmicroβράνη

B BA

A

AEFmdash2 EFmdash2

Πρωτεϊνοσύνθεση σε αναστολήΦυσιολογική πρωτεϊνοσύνθεση

Τοξίνη

Κλείδα

Αmicroινοξύ

Ριβόσωmicroα

(β)

t-RNA

(α)

EFmdash2

t-RNA

EFmdash2

Med

Ia T

uTo

rIal

M

edIa

Tu

TorI

al D

ipht

heri

aTo

xin

Εικόνα 2118 δράσητηςτοξίνηςτηςδιφθερίτιδαςτηνοποίαπαράγειτοCorynebacterium diphtheriae(α)υπόφυσιολογικέςσυνθήκεςοπαράγονταςεπι-μήκυνσης2(EF-2)συνδέεταιμετοριβόσωμακαιτοφέρνεισεεπαφήμεέναφορτισμένοtRNA(β)ητοξίνητηςδιφθερίτιδαςσυνδέεταιμετηνκυτταρικήμεμβράνηόπουδιασπάταιηυπομονάδααπουπροκύπτειαπότηδιάσπασηαυτήμεταφέρεταιστονενδοκυτταρικόχώροόπουκαταλύειτηνπροσθήκηρι-βοζυλιωμένουADPστονπαράγονταεπιμήκυνσης2(EF-2)οτροποποιημένοςπαράγονταςεπιμήκυνσης2δενμπορείπλέοννασυμμετάσχειστηνπροσθήκηαμινοξέωνστηναυξανόμενηπεπτιδικήαλυσίδαηδιαδικασίατηςπρωτεϊνοσύνθεσηςσταματάκαιεπέρχεταιθάνατοςτουκυττάρου

856Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

ισχυρές βιολογικές τοξίνες στη φύση Ένα χιλιοστογραμμά-ριο (mg) καθαρής αλλαντοτοξίνης αρκεί για να σκοτώσει πάνω από ένα εκατομμύριο ινδικά χοιρίδια Από τις επτά δι-αφορετικές αλλαντοτοξίνες που γνωρίζουμε δύο τουλάχι-στον κωδικεύονται από εξειδικευμένους λυσιγόνους βακτη-ριοφάγους του Clostridium botulinum Η κυριότερη τοξίνη είναι μια πρωτεΐνη με ΜΒ 150000 η οποία εύκολα σχηματί-ζει συμπλέγματα με άλλες μη τοξικές πρωτεΐνες του C bot-ulinum δημιουργώντας βιοενεργές τοξίνες με ΜΒ που αγγί-ζει το 106 Η τοξικότητά της οφείλεται στο ότι αυτή δεσμεύε-ται στις νευρομυϊκές συνάψεις (και συγκεκριμένα στις προ-συναπτικές μεμβράνες των απολήξεων των κινητικών νευ-ρώνων) όπου παρεμποδίζει την απελευθέρωση ακετυλοχο-λίνης Υπενθυμίζεται ότι η μετάδοση της νευρικής ώσης από τα νευρικά κύτταρα στα μυϊκά γίνεται μέσω της ακετυλοχο-λίνης η οποία δεσμεύεται σε ειδικούς υποδοχείς των μυϊκών κυττάρων Έτσι ένας μυς που έχει δηλητηριαστεί με αλλα-ντοτοξίνη αδυνατεί να προσλάβει το διεγερτικό σήμα (την ακετυλοχολίνη) άρα αδυνατεί να συσταλεί προκαλώντας γενικευμένη παράλυση (Εικόνα 2119)

Η τετανοτοξίνη είναι μια πρωτεΐνη με ΜΒ 150000 η οποία αποτελείται από συνδεδεμένα πολυπεπτίδια Α-Β Η τοξίνη μόλις έρθει σε επαφή με το νευρικό σύστημα μετα-φέρεται μέσω των κινητικών νευρώνων μέχρι τον νωτιαίο μυελό όπου συνδέεται εξειδικευμένα με γαγγλιοζιτικά λιπί-δια των αξονικών απολήξεων ορισμένων ανασταλτικών νευ-ρώνων του νωτιαίου μυελού Κατά τη φυσιολογική λειτουρ-

γία τους αυτοί οι διάμεσοι νευρώνες απελευθερώνουν κά-ποιον ανασταλτικό νευροδιαβιβαστή (συνήθως γλυκίνη) ο οποίος συνδέεται με ειδικούς υποδοχείς πάνω στη μεμβρά-νη του κινητικού νευρώνα και προκαλεί αποδιέγερση δη-λαδή άρση της διέγερσης του κινητικού νευρώνα Αυτός εί-ναι ο κυριότερος μηχανισμός για να σταματήσει η διέγερση ενός κινητικού νευρώνα και πρακτικά σημαίνει ότι η δρά-ση της γλυκίνης αναστέλλει την απελευθέρωση ακετυλοχο-λίνης στην τελική κινητική πλάκα και επομένως επιτρέπει τη χάλαση των μυών Η παρουσία όμως τετανοτοξίνης στον νωτιαίο μυελό εξουδετερώνει τη δράση των διάμεσων ανα-σταλτικών νευρώνων και επομένως διακόπτει την απελευθέ-ρωση και δράση της γλυκίνης επί των κινητικών νευρώνων Υπrsquo αυτές τις συνθήκες οι κινητικοί νευρώνες συνεχίζουν να παραμένουν σε κατάσταση διέγερσης εκφορτίζονται αστα-μάτητα και απελευθερώνουν συνεχώς ακετυλοχολίνη στη νευρομυϊκή σύναψη προκαλώντας συνεχείς και ανεξέλε-γκτες συστολές των αντίστοιχων μυών (Εικόνα 2120) Τε-λικό αποτέλεσμα είναι η σπαστική παράλυση δηλαδή μια κατάσταση κατά την οποία οι προσβεβλημένοι μύες βρίσκο-νται σε διαρκή συστολή Αν η προσβολή αφορά τους μυς του στόματος τότε ο παρατεταμένος σπασμός παραμορφώ-νει το στόμα προκαλώντας το φαινόμενο του τρισμού Αν η προσβολή συμβεί στους αναπνευστικούς μυς τότε μπορεί να επέλθει θάνατος από ασφυξία

Και οι δύο τοξίνες που μόλις εξετάσαμε εμποδίζουν την απελευθέρωση νευροδιαβιβαστών για τον έλεγχο των μυών

Φυσιολογικές συνθήκεςΗ ακετυλοχολίνη (A) προκαλείσυστολή των microυϊκών ινών

∆ιεγερτικό σήmicroααπό το κεντρικόνευρικό σύστηmicroα

Μυς

ΑλλαντίασηΗ αλλαντοτοξίνη εmicroποδίζει τηναπελευθέρωση της Α αναστέλλοντας έτσιτη microυϊκή συστολή

AA A

AAA

A AA

AAAAA

A

AA A

AA A

AA

A A

AAA

AAA AA

A AAA

A A A A A A A A AA A A A

(α) (β)

Εικόνα 2119 δράσητηςαλλαντοτοξίνηςηοποίαπαράγεταιαπότοClostridium botulinum (α)υπόφυσιολογικέςσυνθήκεςηδιέγερσηαπότοκεντρικόνευρικόσύστημακαταλήγειστηνευρομυϊκήσύναψηκαιέχειωςαποτέλεσματηναπελευθέρωσηακετυλοχολίνης(α)απότακυστίδιατωννευρικώναπολήξεωνστηντελικήκινητικήπλάκαΣτησυνέχειαηακετυλοχολίνησυνδέεταιμεειδικούςυποδοχείςστημεμβράνητουμυϊκούκυττάρουπροκαλώνταςσυστολήτουτελευταίου(β)ηαλλαντοτοξίνηδραστηντελικήκινητικήπλάκαπαρεμποδίζονταςτηναπελευθέρωσηακετυλοχολίνης(α)απότακυστίδιαlaquoκαταργώνταςraquoστηνπράξητηνευρικήδιέγερσηαποτέλεσματηςδράσηςαυτήςείναιημηαντιστρεπτήχάλασητουμυόςκαιτελικάημυϊκήπαράλυση(f

Τμήμα295)

Ωστόσο το τελικό αποτέλεσμα διαφέρει ανάλογα με το ποι-ος ακριβώς νευροδιαβιβαστής αναστέλλεται

2110 Έλεγχος εννοιών

Οι εξωτοξίνες τις οποίες παράγουν ορισμένοι μικροοργανισμοί εί-ναι οι ισχυρότερες βιολογικές τοξίνες που γνωρίζουμε Κάθε εξω-τοξίνη δρα σε εξειδικευμένα κύτταρα ή μόρια του ξενιστή επιφέ-ροντας βλάβες σε κάποια μείζονα (κυτταρική ή συστηματική) λει-τουργία του

Ποιες μείζονος σημασίας ιδιότητες είναι κοινές σε όλες τις εξωτοξίνες Σε όλες τις τοξίνες Α-Β

Είναι απαραίτητο να λάβει χώρα πολλαπλασιασμός των βακτη-ρίων και λοίμωξη προκειμένου να παραχθούν τοξίνες

2111 Εντεροτοξίνες

Οι εντεροτοξίνες είναι εξωτοξίνες που δρουν στο λεπτό έντερο και προκαλούν μαζική έκκριση υγρών στον εντερικό αυλό και κατά συνέπεια εμετό και διάρροια Εντεροτοξίνες

παράγουν πολλά βακτήρια όπως τα Staphylococcus aureus Clostridium perfringens και Bacillus cereus (που ευθύνονται συνήθως για τις τροφικές δηλητηριάσεις) αλλά και τα εντε-ροπαθογόνα Vibrio cholerae Escherichia coli και Salmonel-la enteritidis

Η τοξίνη της χολέρας

Η εντεροτοξίνη την οποία παράγει το Vibrio cholerae είναι ο αιτιολογικός παράγοντας της χολέρας και έχει μελετηθεί περισσότερο από οποιαδήποτε άλλη εντεροτοξίνη Η τοξί-νη της χολέρας ανήκει στις τοξίνες της κατηγορίας Α-Β (βλ Τμήμα 2110) και αποτελείται από μία υπομονάδα Α μορι-ακού βάρους 27200 και πέντε υπομονάδες Β καθεμιά από τις οποίες έχει ΜΒ 11600 (επομένως ολόκληρο το σύμπλεγ-μα της τοξίνης έχει ΜΒ 82200) Η υπομονάδα Β αποτελεί το τμήμα με το οποίο η τοξίνη δεσμεύεται εξειδικευμένα στον γαγγλιοζίτη GM1 που βρίσκεται στην κυτταροπλασματική μεμβράνη των κυττάρων του εντερικού επιθηλίου (Εικόνα 2121)Oslash ωστόσο η ίδια η υπομονάδα Β δεν προκαλεί κάποια μεταβολή στη διαπερατότητα της μεμβράνης Για την τοξι-κή δράση της τοξίνης της χολέρας υπεύθυνη είναι η υπομο-

AA

AA

A

AA A

AA

A AAA

AAA

A

AAA

A

AAAAAAAA

AAA

A

G

GGG

GGGGGGG

G

G

G G

G

G

G

GG G

G

GG

A A

A

A A

A

A

A

A

A AA A A A A A A A AA A A A

∆ιεγερτικά σήmicroατααπό το κεντρικόνευρικό σύστηmicroα

Ανασταλτικόςδιάmicroεσος νευρώνας

Αναστολή

Μυς

Φυσιολογικές συνθήκεςΗ γλυκίνη (G) που απελευθερώνεται από τουςανασταλτικούς διάmicroεσους νευρώνες σταmicroατάτην απελευθέρωση ακετυλοχολίνης (A)και επιφέρει χάλαση των microυών

ΤέτανοςΗ τετανοτοξίνη δεσmicroεύεται στουςανασταλτικούς διάmicroεσους νευρώνεςεmicroποδίζοντας την απελευθέρωση γλυκίνηςκαι τη χάλαση των microυών

(α) (β)

Τοξίνητουτετάνου

Εικόνα 2120 δράσητηςτετανοτοξίνηςτηνοποίαπαράγειτοClostridium tetani(α)υπόφυσιολογικέςσυνθήκεςηχάλασητωνμυώνοφείλεταιστηγλυ-κίνη(G)πουαπελευθερώνουνορισμένοιδιάμεσοιανασταλτικοίνευρώνεςηγλυκίνηαποδιεγείρειτουςκινητικούςνευρώνεςκάτιπουμετησειράτουση-μαίνειότιδιακόπτεταιηαπελευθέρωσηακετυλοχολίνης(α)στηνευρομυϊκήσύναψη(β)ητετανοτοξίνηδεσμεύεταισεδιάμεσουςανασταλτικούςνευρώνεςεμποδίζονταςτηναπελευθέρωσηγλυκίνηςαπότασυναπτικάκυστίδιαΈτσιδιακόπτεταιηροήανασταλτικώνσημάτωνπροςτουςκινητικούςνευρώνεςκαιηαπελευθέρωσηακετυλοχολίνηςστηνευρομυϊκήσύναψηείναισυνεχήςκαιαδιάκοπημεαποτέλεσμαναπροκαλείταιμηαντιστρεπτήσυστολήτωνμυώνκαισπαστικήπαράλυση(fΤμήμα278καιεικόνα2719)

2111 ΕΝΤΕΡΟΤΟξΙΝΕΣ 857

858Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

νάδα Α η οποία ενεργοποιεί το κυτταρικό ένζυμο αδενυλι-κή κυκλάση που με τη σειρά του μετατρέπει την τριφωσφο-ρική αδενοσίνη (ΑΤΡ) σε κυκλική μονοφωσφορική αδενοσί-νη (cAMP)

Όπως έχουμε ήδη δει στο Τμήμα 87 το κυκλικό ΑΜΡ είναι ένα ειδικό μόριο που συνδέει στα κύτταρα διάφο-ρους ρυθμιστικούς μηχανισμούς Στα θηλαστικά το κυκλι-κό ΑΜΡ συμμετέχει στον μηχανισμό δράσης αρκετών ορμο-

νών σε συναπτικές διαβιβάσεις του κεντρικού νευρικού συ-στήματος αλλά και στις φλεγμονώδεις και ανοσιακές αντι-δράσεις των ιστών συμπεριλαμβανομένων των αλλεργιών Όμως για να μπορέσει η υπομονάδα Α της τοξίνης της χολέ-ρας να ενεργοποιήσει την αδενυλική κυκλάση πρέπει πρώτα να ενεργοποιηθεί από ένα κυτταρικό ένζυμο που χρειάζεται NAD+ και ATP Κατά τη δράση της εντεροτοξίνης της χολέ-ρας τα αυξημένα επίπεδα κυκλικού ΑΜΡ προκαλούν ενερ-γητική έκκριση διττανθρακικών και ιόντων χλωρίου από τα επιθηλιακά κύτταρα προς τον εντερικό αυλό (Εικόνα 2121) Κατά την οξεία φάση της νόσου η απώλεια νερού στο λε-πτό έντερο υπερβαίνει τον ρυθμό απορρόφησής του στο πα-χύ έντερο με αποτέλεσμα τη μαζική καθαρή απώλεια νε-ρού Κατά κανόνα τα θύματα της χολέρας πεθαίνουν από ακραία αφυδάτωση Καλύτερη θεραπεία είναι η πρόσληψη από το στόμα μεγάλων ποσοτήτων από διαλύματα ηλεκτρο-λυτών προκειμένου να αναπληρωθούν τα απολεσθέντα υγρά και ιόντα

Η εντεροτοξίνη της χολέρας μπορεί να ενεργοποιήσει την αδενυλική κυκλάση σε μεγάλη ποικιλία κυττάρων και ιστών γιrsquo αυτό και οι παθολογικές εκδηλώσεις της τοξίνης αφορούν μάλλον την ειδική θέση όπου αυτή δεσμεύεται δη-λαδή τα κύτταρα του επιθηλίου του λεπτού εντέρου παρά την τοξική ενεργοποίηση της αδενυλικής κυκλάσης Πράγ-ματι η προσθήκη διαλύματος με απομονωμένες υπομονάδες Β (οι οποίες δεν διαθέτουν δραστικότητα αδενυλικής κυκλά-σης) στον αυλό του εντέρου μπορεί να εμποδίσει τη δράση της εντεροτοξίνης της χολέρας αρκεί να χορηγηθεί πριν την εκδήλωσή της Αυτό συμβαίνει διότι οι υπομονάδες Β κατα-λαμβάνουν τις ίδιες θέσεις δέσμευσης που χρησιμοποιούν και τα πλήρη μόρια (Α-Β) της τοξίνης στερώντας από τα τελευταία τη δυνατότητα δέσμευσης αλλά και δράσης κα-θώς μόνο τα πλήρη μόρια διαθέτουν δραστικότητα αδενυλι-κής κυκλάσης

Η εντεροτοξίνη της χολέρας κωδικεύεται από δύο γο-νίδια τα ctxA και ctxB Η έκφραση των εν λόγω γονιδίων ελέγχεται από έναν μηχανισμό θετικής ρύθμισης στον οποίο καθοριστικό ρόλο παίζει η πρωτεΐνη που κωδικεύει το γονί-διο toxR Το προϊόν του γονιδίου toxR είναι μια διαμεμβρα-νική πρωτεΐνη η οποία ελέγχει τόσο την παραγωγή της τοξί-νης όσο και άλλων σημαντικών παραγόντων μολυσματικό-

Εικόνα 2121 δράσητηςεντεροτοξίνηςτηςχολέρας(1)Φυσιολογικήδι-αδικασίακίνησηςτωνιόντωνστοέντεροκαιαποικισμόςτουεπιθηλίουαπότοVibrio choleraeακολουθούμενοςαπόδέσμευσητηςεντεροτοξίνηςμετουςγαγγλιοζίτεςGM1τωνκυττάρωντουξενιστή(2)ηδράσητηςτοξίνηςα-βέγκειταιστηνενσωμάτωσηστοκυτταρόπλασματωνξενιστικώνκυττάρωντηςυπομονάδαςαηοποίαενεργοποιείτηναδενυλικήκυκλάσηΤογεγονόςαυτόοδηγεί(3)στηδιακοπήτηςφυσιολογικήςροήςνa+προςταέσωκαι(4)στηναπώλειανερούπροςτοναυλόκαιτηνεμφάνισηδιάρροιαςηαντιμετώπισητηςχολέραςγίνεταιμεαναπλήρωσηιόντωνκαιενυδάτωσηηχρήσηαντιβι-οτικώνμπορείναπεριορίσειτηνανάπτυξητουV choleraeκαιναμειώσειτηδιάρκειατηςνόσουαλλάδενεπηρεάζεικαθόλουτηντοξίνηπουέχειήδηπαραχθεί

Κύτταρο GM1

Επιθήλιο

Τοξίνη του Vibrio cholerae

Κύτταρο του Vibrio cholerae

Ενεργοποίηση της επιθηλιακήςαδενυλικής κυκλάσης από τηντοξίνη της χολέρας

Τοξίνη τηςχολέρας

Αδενυλική κυκλάση

Αυλός

Αυλός

ATP κυκλικό AMP

Αίmicroα

Αίmicroα

Αίmicroα

Αυλός τουλεπτού εντέρου

Κύτταρο GM1Na+

Επιθηλιακά κύτταρα του εντέρου

Na+

Na+

Αναστολή microεταφοράς Na+ καθαρήροή Clndash προς τον αυλό

Clndash

Clndash

Μαζική microετακίνησηνερού προς τον αυλό

Φυσιολογική κίνηση ιόντων Na+ κινείται από τοναυλό προς το αίmicroαmiddot δεν υπάρχει καθαρή ροή Clndash

H2O

Αποικισmicroός καιπαραγωγή τοξινών

1

3

2

4

τητας του Vibrio cholerae (πχ πρωτεΐνες και τριχίδια της εξωτερικής μεμβράνης) που είναι απαραίτητοι για τον επι-τυχή αποικισμό του λεπτού εντέρου από το συγκεκριμένο εντεροπαθογόνο

Άλλες εντεροτοξίνες

Αρκετές εντεροτοξίνες που παράγονται από άλλα εντεροπα-θογόνα όπως είναι η Escherichia και η Salmonella δρουν παρόμοια με την τοξίνη της χολέρας Αυτό επιβεβαιώνεται από το ότι οι τοξίνες και των δύο βακτηρίων εξουδετερώνο-νται με τη χορήγηση αντισωμάτων κατά της εντεροτοξίνης της χολέρας γεγονός που υποδηλώνει ότι οι συγκεκριμένες τοξίνες έχουν παραπλήσια δομή Σε αυτό συνηγορεί και η ανάλυση της αλληλουχίας βάσεων στα γονίδια ctxA και ctxB τα οποία παρουσιάζουν ομολογία μεγαλύτερη του 75 με τα γονίδια που κωδικεύουν τη θερμοασταθή εντεροτοξίνη την οποία παράγουν τα εντεροπαθογόνα στελέχη της Escherich-ia και της Salmonella Ωστόσο υπάρχουν και εντεροτοξί-νες με διαφορετικό τρόπο δράσης τις οποίες παράγουν άλ-λα εντεροπαθογόνα των τροφίμων (Staphylococcus aureus Clostridium perfringens Bacillus cereus) Πχ η τοξίνη του Clostridium perfringens είναι μια κυτταροτοξίνη ενώ του Staphylococcus aureus μια υπεραντιγονική τοξίνη (Πίνακας 214) Τα υπεραντιγόνα έχουν έναν εντελώς διαφορετικό μη-χανισμό δράσηςOslash διεγείρουν μεγάλο αριθμό λεμφοκυττάρων προκαλώντας φλεγμονώδεις αντιδράσεις όχι μόνο τοπικά στο έντερο αλλά και διασυστηματικά σε όλο το σώμα (f Τμήμα 2214)

2111 Έλεγχος εννοιών

Οι εντεροτοξίνες είναι εξωτοξίνες που δρουν εξειδικευμένα στο λε-πτό έντερο προκαλώντας μεταβολές στη διαπερατότητα του εντε-ρικού επιθηλίου οι οποίες οδηγούν στην εμφάνιση διάρροιας Οι

εντεροτοξίνες διακρίνονται στις τοξίνες Α-Β στις κυτταροτοξίνες και στα υπεραντιγόνα

Ποια μείζονα χαρακτηριστικά είναι κοινά σε όλες τις εντεροτο-ξίνες Σε όλες τις εξωτοξίνες Α-Β

Πώς δρα η τοξίνη του Vibrio cholerae στο λεπτό έντερο Γιατί προκαλεί η τοξίνη αυτή μαζική απώλεια νερού

2112 Ενδοτοξίνες

Τα αρνητικά κατά Gram βακτήρια παράγουν λιποπολυσακ-χαρίτες για την εξωτερική στιβάδα του κυτταρικού τους τοι-χώματος (f Τμήμα 49) οι οποίοι σε πολλές περιπτώσεις είναι τοξικοί Οι πολυσακχαρίτες αυτοί ονομάζονται ενδο-τοξίνες διότι είναι σταθερά συνδεδεμένοι με το βακτηριακό κύτταρο και απελευθερώνονται σε μεγάλες ποσότητες μόνο αν συμβεί λύση του κυττάρου Οι ενδοτοξίνες έχουν μελε-τηθεί κυρίως στην περίπτωση των Escherichia Shigella και Salmonella Οι κυριότερες διαφορές μεταξύ εξωτοξινών και ενδοτοξινών παρατίθενται στον Πίνακα 215

Δομή και λειτουργία των ενδοτοξινών

Οι ενδοτοξίνες ασκούν ποικίλες επιδράσεις στη φυσιολο-γία Ο πυρετός είναι σχεδόν καθολικό σύμπτωμα της δρά-σης τους διότι οι τοξίνες αυτές διεγείρουν την απελευθέρω-ση ειδικών πρωτεϊνών από τα ξενιστικά κύτταρα οι οποίες ονομάζονται ενδογενή πυρετογόνα και επιδρούν στο θερμορ-ρυθμιστικό κέντρο του εγκεφάλου Επιπλέον οι ενδοτοξίνες προκαλούν διάρροια ταχεία μείωση του αριθμού των λεμ-φοκυττάρων και των αιμοπεταλίων και γενικευμένη φλεγ-μονή Μεγάλες ποσότητες ενδοτοξίνης μπορεί να επιφέρουν ακόμη και τον θάνατο κυρίως μέσω αιμορραγικής καταπλη-ξίας και ιστικής νέκρωσης Η τοξικότητα των ενδοτοξινών

2112 ΕΝΔΟΤΟξΙΝΕΣ 859

ΠΙΝΑΚΑΣ 215 Ιδιότητεςεξωτοξινώνκαιενδοτοξινών

Ιδιότητα Εξωτοξίνες Ενδοτοξίνες

Χημικέςιδιότητες πρωτεΐνεςπουεκκρίνονταιαπόορισμένα Σύμπλοκαλιποπολυσακχαριτών-λιποπρωτεϊνών(fεικόνα435) αρνητικάκατάGramβακτήριαενγένει ωςτμήματατηςεξωτερικήςμεμβράνηςτωναρνητικώνκατά θερμοασταθείς Gramβακτηρίωναπελευθερώνονταιμετηλύσητουκυττάρου πολύμεγάληθερμοσταθερότηταΤρόποςδράσης εξειδικευμένοςσυνήθωςδεσμεύονται μηειδικός σεειδικούςυποδοχείςήδομέςΣυμπτώματα είναικυτταροτοξίνεςεντεροτοξίνεςή πυρετόςδιάρροιαεμετός νευροτοξίνεςμεεξειδικευμένοτρόπο δράσηςσεκύτταραήιστούς Τοξικότητα Συχνάπολύμεγάληενίοτεθανατηφόρος μικρήσπάνιαθανατηφόροςανοσογονικότητα Ιδιαιτέρωςανοσοδιεγερτικέςδιεγείρουν Ήπιαανοσογόναηανοσοαπόκρισηείναι τηνπαραγωγήαντισωμάτων(αντιτοξινών) ανεπαρκήςγιατηνεξουδετέρωσητηςτοξίνηςδράσητοξοειδών ηαντιμετώπισητηςτοξίνηςμεφορμαλδεΰδη καμία καταστρέφειτηντοξικότητααλλάτα τοξοειδήπουπροκύπτουνεξακολουθούν ναέχουνανοσοδιεγερτικήδράσηπυρετογονία δενπροκαλούνπυρετόστονξενιστή πυρετογόνεςσυχνάπροκαλούνπυρετόστονξενιστή

860Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

πάντως είναι πολύ χαμηλότερη εκείνης των εξωτοξινών Στα ποντίκια επί παραδείγματι η ποσότητα ενδοτοξίνης που απαιτείται για να θανατωθεί το 50 ενός πληθυσμού πειρα-ματοζώων (δηλαδή η LD50) είναι κατά προσέγγιση 200-400 μg (μικρογραμμάρια) ανά άτομο ενώ η LD50 της αλλαντοτο-ξίνης είναι περίπου 25 pg (πικογραμμάρια) ανά άτομο δηλα-δή 10 εκατομμύρια φορές μικρότερη

Η γενική δομή των λιποπολυσακχαριτών (LPS) παρου-σιάζεται στην Εικόνα 435 Οι λιποπολυσακχαρίτες αποτε-λούνται από το λιπίδιο Α έναν κεντρικό πολυσακχαρίτη που περιέχει κετοδεοξυοκτονικό λίγα σάκχαρα με επτά άτομα άνθρακα (επτόζες) γλυκόζη γαλακτόζη Ν-ακετυλογλυκο-ζαμίνη και τον πολυσακχαρίτη Ο ένα ιδιαίτερα μεταβλητό πολυμερές που συνήθως περιέχει γαλακτόζη γλυκόζη ρα-μνόζη μαννόζη και ένα ή περισσότερα ασυνήθιστα διδεο-ξυ-σάκχαρα όπως αμπεκουόζη κολιτόζη παρατόζη ή τυβε-λόζη Τα σάκχαρα του πολυσακχαρίτη Ο σχηματίζουν αλυ-σίδες των τεσσάρων ή πέντε σακχάρων (συνήθως διακλαδι-σμένες) οι οποίες επαναλαμβάνονται αρκετές φορές για τον σχηματισμό του πλήρους μορίου (f Τμήμα 49) Το λιπί-διο Α αποτελείται από λιπαρά οξέα που συνδέονται με εστε-ρικούς δεσμούς στο μόριο της Ν-ακετυλογλυκοζαμίνης Συ-νηθέστερα τέτοια οξέα είναι το β-υδροξυμυριστικό το λαυ-ρικό (δαφνικό) το μυριστικό και το παλμιτικό (φοινικικό) Από τη μελέτη επιμέρους λιποπολυσακχαριτικών τμημάτων συνάγεται ότι το λιπίδιο ευθύνεται για την τοξικότητα και ο πολυσακχαρίτης για την υδατοδιαλυτότητα και την ανοσο-γονικότητα του συμπλόκου (f Τμήμα 223) Επίσης με-λέτες σε ζώα υποδεικνύουν ότι για τις in vivo τοξικές επι-δράσεις είναι απαραίτητο το λιπίδιο και ο πολυσακχαρίτης να συνυπάρχουν

Ανίχνευση ενδοτοξινών με τη μέθοδο Limulus

Επειδή οι ενδοτοξίνες έχουν πυρετογόνο δράση θα πρέπει τα διάφορα φάρμακα (πχ αντιβιοτικά ή σκευάσματα που χορηγούνται ενδοφλεβίως) να μην περιέχουν καθόλου εν-δοτοξίνες Για τον σκοπό αυτό έχει αναπτυχθεί μια ιδιαίτε-ρα ευαίσθητη μέθοδος ανίχνευσης ενδοτοξινών η οποία βα-σίζεται στη χρήση των αμοιβαδοκυττάρων Limulus polyphe-mus που παρασιτούν στις οπλές των αλόγων Η μέθοδος στη-ρίζεται στο γεγονός ότι οι ενδοτοξίνες προκαλούν εξειδικευ-μένα λύση αυτών των αμοιβαδοκυττάρων (Εικόνα 2122) Κατά τον εργαστηριακό έλεγχο αναμειγνύονται εκχυλίσμα-τα αμοιβαδοκύτταρων με το υπό έλεγχο διάλυμα Αν υπάρ-χει ενδοτοξίνη το εκχύλισμα των αμοιβαδοκυττάρων σχη-ματίζει πήγμα και καθιζάνει μεταβάλλοντας τη διαύγεια του διαλύματος Αυτή η αντίδραση μπορεί κατόπιν να ποσοτι-κοποιηθεί με τη χρήση φασματοφωτομέτρου Είναι εφικτή η εκτέλεση μετρήσιμης αντίδρασης με μόλις 10 pgml λιπο-πολυσακχαρίτη Η μέθοδος Limulus χρησιμοποιείται για την ανίχνευση απειροελάχιστων ποσοτήτων ενδοτοξίνης στους ορούς στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό στο πόσιμο νερό και σε όλα τα διαλύματα που χρησιμοποιούνται για την παρασκευή φαρμάκων και ενέσιμων σκευασμάτων

Επειδή η μέθοδος Limulus είναι πάρα πολύ ευαίσθητη χρειάζεται ιδιαίτερη προσοχή στην τήρηση μέτρων αποτρο-πής της μόλυνσης των εργαστηριακών οργάνων των διαλυ-μάτων και των αντιδραστηρίων από αρνητικά κατά Gram βακτήρια που υπάρχουν στο περιβάλλον του εργαστηρίου ή της κλινικής πχ στο απεσταγμένο νερό Ενδεχόμενη ανί-χνευση ενδοτοξινών με τη μέθοδο Limulus στο πλάσμα ή στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό συνιστά σοβαρή ένδειξη μόλυν-σης των συγκεκριμένων σωματικών υγρών με αρνητικά κα-τά Gram βακτήρια

2112 Έλεγχος εννοιών

Οι ενδοτοξίνες είναι λιποπολυσακχαρίτες προερχόμενοι από την εξωτερική στιβάδα των αρνητικών κατά Gram βακτηρίων Οι εν-δοτοξίνες απελευθερώνονται στο περιβάλλον με τη λύση του βα-κτηρικού κυττάρου προκαλώντας πυρετό και ορισμένες άλλες το-

(α)

(β)

A O

Tzi

anab

os a

nd R

D M

illha

mA

O T

zian

abos

and

R D

Mill

ham

Εικόνα 2122 μικροφωτογραφίεςαμοιβαδοκυττάρωνLimulus(α)Φυσι-ολογικάαμοιβαδοκύτταρα(β)αμοιβαδοκύτταραπουέχουνεκτεθείσεβα-κτηριακόλιποπολυσακχαρίτηηπαρουσίαλιποπολυσακχαρίτηπροκαλείαπο-κοκκίωσητωνκυττάρωνιδιότηταπουμπορείναχρησιμοποιηθείγιατηνανί-χνευσηλιποπολυσακχαριτώνσεκάποιουπόέλεγχοδιάλυμα

ξικές αντιδράσεις στον ξενιστή Κατά κανόνα οι ενδοτοξίνες είναι λιγότερο τοξικές από τις εξωτοξίνες

Γιατί δεν παράγουν ενδοτοξίνες τα θετικά κατά Gram βακτή-ρια

Γιατί είναι απαραίτητο να ελέγχονται τα διαλύματα των διαφό-ρων φαρμάκων ως προς την παρουσία ενδοτοξινών

ΙV ΓΕΝΙΚΟΙ ΜΗχΑΝΙΣΜΟΙ ΑΜΥΝΑΣ ΤΟΥ ξΕΝΙΣΤΗ

Οι εγγενείς laquoαμυντικοί μηχανισμοίraquo που είναι υπεύθυνοι για την καταστολή των παθογόνων μπορούν να χωριστούν σε δύο κατηγορίες στους μη ειδικούς ή γενικούς μηχανισμούς άμυνας που επιστρατεύονται έναντι μεγάλης ποικιλίας πα-θογόνων και στους ειδικούς αμυντικούς μηχανισμούς που χρησιμοποιούνται έναντι μεμονωμένων ειδών ή στελεχών παθογόνων Εδώ θα εξετάσουμε ορισμένους γενικούς αμυ-ντικούς μηχανισμούς που χρησιμοποιούνται για τον περιο-ρισμό των λοιμώξεων και τη διατήρηση της υγείας του ξε-νιστή ενώ στο επόμενο κεφάλαιο θα μελετήσουμε τους συ-γκεκριμένους μηχανισμούς άμυνας του ξενιστή έναντι μεμο-νωμένων παθογόνων δηλαδή την ανοσοαπόκριση

2113 Μη ειδική εγγενής αντίσταση στις

μολύνσεις

Η πρώτη γραμμή άμυνας του ξενιστή κατά των παθογόνων περιλαμβάνει μια σειρά φυσικών και χημικών φραγμών εγ-γενών στα περισσότερα ζώα οι οποίοι αντιδρούν με μη ει-δικό τρόπο στην εισβολή των παθογόνων Αυτοί οι γενικού χαρακτήρα μηχανισμοί εξουδετερώνουν όλα σχεδόν τα πα-θογόνα με τα οποία ερχόμαστε σε επαφή

Φυσική αντίσταση του ξενιστή

Η ικανότητα των παθογόνων να προκαλούν νόσο σε μεμο-νωμένα ζωικά είδη ποικίλλει σε πολύ μεγάλο βαθμό Για παράδειγμα η λύσσα εφόσον αρχίσει η εκδήλωση των συ-μπτωμάτων επιφέρει κατά κανόνα τον θάνατο σε οποιοδή-ποτε είδος θηλαστικού Βεβαίως ορισμένα είδη ζώων είναι πολύ πιο ευαίσθητα στη λύσσα από άλλα Τα ρακούν και τα κουνάβια πχ είναι εξαιρετικά ευαίσθητα στη μόλυνση από τον ιό της λύσσας σε αντίθεση με τα οπόσσουμ που σπανί-ως αρρωσταίνουν από την ασθένεια αυτή Ο άνθρακας μπο-ρεί να μολύνει πολλά είδη ζώων αλλά τα συμπτώματα που προκαλεί ποικίλλουν σημαντικά καθώς στον μεν άνθρω-πο εκδηλώνονται ως απλές φλύκταινες ενώ στις αγελάδες προκαλεί θανατηφόρο δηλητηρίαση του αίματος Αντίθετα ο πνευμονικός άνθρακας είναι θανατηφόρος για τον άνθρω-πο (f Τμήμα 2511) ενώ ιδιαίτερη σημασία έχει επίσης

το γεγονός ότι τα πουλιά είναι πλήρως ανθεκτικά στον άν-θρακα Επιπλέον οι ασθένειες των θερμόαιμων ζώων σπα-νίως μεταδίδονται στα ψυχρόαιμα (ποικιλόθερμα) ζώα και αντιστρόφως

Σε συγκεκριμένες συνθήκες συγγενικά είδη ή ακόμη και μέλη του ίδιου είδους ενδέχεται να παρουσιάζουν αρκε-τά διαφορετική ευαισθησία σε δεδομένο παθογόνο

Ηλικία στρες και δίαιτα

Η ηλικία είναι σημαντικός παράγοντας όσον αφορά την ευαι-σθησία έναντι μολυσματικών ασθενειών Τα λοιμώδη νοσή-ματα είναι πολύ πιο συχνά στα πολύ νεαρά και πολύ ηλικι-ωμένα άτομα Στα νεογέννητα πχ ο σχηματισμός της εντε-ρικής χλωρίδας γίνεται αρκετά γρήγορα αλλά η φυσιολογι-κή χλωρίδα του νεογέννητου δεν είναι ίδια με τη φυσιολο-γική χλωρίδα ενός ενήλικα Πριν τη δημιουργία της χλωρί-δας ενήλικα ιδιαίτερα τις πρώτες μέρες μετά τη γέννηση τα παθογόνα έχουν περισσότερες ευκαιρίες να εγκατασταθούν και να προκαλέσουν νόσο Έτσι η διάρροια που προκαλεί-ται από παθογονικά στελέχη της Escherichia coli (f Τμή-μα 297) ή του Pseudomonas aeruginosa εμφανίζεται πολύ συχνά σε νεογνά μικρότερα του ενός έτους Η νεογνική αλ-λαντίαση απαντά μόνο σε νεογνά πολύ μικρής ηλικίας επει-δή η φυσιολογική χλωρίδα που έχει δημιουργθεί στα μεγα-λύτερα παιδιά τα προφυλάσσει από εντερική λοίμωξη λόγω του Clostridium botulinum (f Τμήμα 295)

Σε άτομα μεγαλύτερα των 65 ετών τα λοιμώδη νοσήμα-τα εμφανίζονται πολύ συχνότερα απrsquo ότι σε νεότερους ενή-λικες Επί παραδείγματι οι ηλικιωμένοι είναι πολύ πιο ευ-αίσθητοι σε αναπνευστικές λοιμώξεις ιδιαίτερα στη γρίπ-πη (f Τμήμα 268) ίσως επειδή μειώνεται η αποτελεσμα-τικότητα της ανοσιακής τους απόκρισης στα παθογόνα του αναπνευστικού Επιπλέον διάφορες ανατομικές μεταβολές που συνοδεύουν το γήρας μπορεί να συμβάλλουν στην ανά-πτυξη λοιμώξεων Φερrsquo ειπείν η διόγκωση του προστάτη (συνηθισμένη πάθηση στους άνδρες άνω των 50 ετών) προ-καλεί συχνά μείωση της ροής των ούρων γεγονός που με τη σειρά του καθιστά ευκολότερο τον αποικισμό της ουροποιη-τικής οδού με παθογόνα (Εικόνα 2111) και αυξάνει τις σχε-τικές λοιμώξεις στους άνδρες μεγαλύτερης ηλικίας

Το στρες μπορεί να οδηγήσει σε προδιάθεση ενός ατό-μου που υπό φυσιολογικές συνθήκες θα ήταν υγιές στο να νοσήσει Σε σχετικές μελέτες με αρουραίους και ποντίκια η κόπωση η υπερπροσπάθεια η ελλειπής διατροφή η αφυδά-τωση και οι κλιματικές αλλαγές (όλα συνιστούν πηγές φυ-σιολογικού στρες) αυξάνουν όχι μόνο τον επιπολασμό αλλά και τη βαρύτητα των λοιμώξεων Επί παραδείγματι αρου-ραίοι που υποβάλλονται σε έντονη φυσική δραστηριότη-τα για μεγάλες χρονικές περιόδους εμφανίζουν μεγαλύτερη θνησιμότητα αν προσβληθούν από Salmonella σε σχέση με ζώα που αναπαύονται επαρκώς Επομένως οι ορμόνες που παράγονται υπό συνθήκες στρες επηρεάζουν το ανοσοποιη-τικό σύστημα και παίζουν κάποιο ρόλο στις σχετικές ασθέ-νειες Η ορμόνη κορτιζόνη πχ ένας ιδιαίτερα αποτελεσμα-

2113 ΜΗ ΕΙΔΙΚΗ ΕΓΓΕΝΗΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΣΤΙΣ ΜΟΛΥΝΣΕΙΣ 861

862Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

τικός αντιφλεγμονώδης παράγοντας παράγεται σε πολύ με-γαλύτερες ποσότητες κατά τη διάρκεια περιόδων στρες πα-ρά σε φυσιολογικές περιόδους Έτσι η καταστολή των φλεγ-μονωδών αντιδράσεων του οργανισμού στερεί το σώμα από έναν φυσιολογικό μηχανισμό άμυνας έναντι των λοιμώξεων (βλ Τμήμα 2114)

Η δίαιτα παίζει επίσης σημαντικό ρόλο στην αντίσταση του ξενιστή Η συσχέτιση μεταξύ πείνας και μολυσματικών ασθενειών είναι γνωστή εδώ και αιώνες Δίαιτες φτωχές σε πρωτεΐνη επηρεάζουν τη φυσιολογική χλωρίδα και προσφέ-ρουν μεγαλύτερες πιθανότητες ανάπτυξης σε διάφορα ευκαι-ριακά παθογόνα Για παράδειγμα ο αριθμός των κυττάρων Vibrio cholerae που απαιτούνται για να προκαλέσουν χολέ-ρα είναι πολύ μικρότερος όταν το προσβαλλόμενο άτομο υποσιτίζεται Επίσης ο αριθμός αυτός είναι πολύ μικρότε-ρος και όταν το V cholerae λαμβάνεται με την τροφή ίσως επειδή η τροφή εξουδετερώνει τα στομαχικά οξέα που υπό φυσιολογικές συνθήκες θα κατέστρεφαν το παθογόνο (f Τμήμα 285)

Σε ορισμένες περιπτώσεις η απουσία συγκεκριμένης ουσίας από τη διατροφή μπορεί να προστατεύσει από κάποια νόσο καθώς το αντίστοιχο παθογόνο στερείται τα απαραίτη-τα θρεπτικά υλικά Καλύτερο τέτοιο παράδειγμα είναι η επί-δραση της σακχαρόζης στην εμφάνιση της οδοντικής τερη-δόνας Όπως είδαμε στο Τμήμα 213 η απουσία σακχαρόζης από τη διατροφή (μαζί με τη σωστή στοματική υγιεινή) μπο-ρεί να εξαφανίσει την τερηδόνα καθώς χωρίς τη σακχαρό-ζη των τροφών τα ιδιαιτέρως τερηδονογόνα Streptococcus mutans και S sobrinus αδυνατούν να συνθέσουν τον κολ-λώδη πολυσακχαρίτη που είναι απαραίτητος για να παρα-μείνουν τα βακτηριακά κύτταρα κολλημένα στις επιφάνει-ες των δοντιών

Φυσικοί και χημικοί αμυντικοί μηχανισμοίΗ δομική ακεραιότητα των ιστικών επιφανειών συνιστά φραγμό στην είσοδο μικροοργανισμών Στο δέρμα και στις βλεννογόνους επιφάνειες τα δυνητικά παθογόνα πρέπει όχι μόνο να προσκολληθούν στην επιφάνεια του ιστού αλλά και να αναπτυχθούν σε αυτή τη θέση πριν μεταφερθούν σε κά-ποια άλλη περιοχή του σώματος Η ακεραιότητα μιας ιστι-κής επιφάνειας συνήθως αρκεί για την προστασία της από ενδεχόμενο μόνιμο αποικισμό από παθογόνα Ωστόσο μια τραυματισμένη ιστική επιφάνεια (πχ ένα γδάρσιμο στο δέρ-μα) αποικίζεται εύκολα και επιτρέπει την εισβολή μικροορ-γανισμών Η αντίσταση στον αποικισμό και στην εισβολή γίνεται αφrsquo ενός με ειδικές ουσίες που παράγει το αμυντικό σύστημα του ξενιστή και αφrsquo ετέρου με διάφορους μηχανι-σμούς ανατομικού χαρακτήρα που παρεμποδίζουν έναν πι-θανό αποικισμό Μια σύνοψη των σημαντικότερων ανατο-μικών μηχανισμών άμυνας του ανθρώπινου οργανισμού πα-ρουσιάζεται στην Εικόνα 2123

Το δέρμα συνιστά αποτελεσματικό εμπόδιο στη διείσδυ-ση μικροοργανισμών Οι σμηγματογόνοι αδένες του δέρμα-τος (Εικόνα 212) εκκρίνουν λιπαρά οξέα και γαλακτικό οξύ τα οποία μειώνουν το pH του δέρματος και αναστέλλουν τον αποικισμό από παθογόνα βακτήρια Όσοι μικροοργανι-σμοί εισπνέονται από τη μύτη ή το στόμα απομακρύνονται με τη δράση των βλεφαριδοφόρων επιθηλιακών κυττάρων των βλεννογόνων επιφανειών του ρινοφάρυγγα και της τρα-χείας Οι βλεφαρίδες ωθούν με τις κινήσεις τους τη βλέννη και τα παγιδευμένα σε αυτήν βακτήρια προς τα άνω μέχρι αυτή να ενσωματωθεί στις εκκρίσεις της στοματικής κοιλό-τητας και είτε να καταπωθεί (οπότε τα βακτήρια πεθαίνουν στο όξινο περιβάλλον του στομάχου) είτε να απομακρυνθεί με την απόχρεμψη Τα δυνητικά παθογόνα που εισέρχονται

Η λυσοζύmicroη στα δάκρυακαι σε άλλες εκκρίσεις διασπάτο κυτταρικό τοίχωmicroα τωνβακτηρίων

Αποmicroάκρυνση σωmicroατιδίων καιmicroικροοργανισmicroών microε την ταχείαδιέλευση αέρα πάνω από τα τριχίδια και τους κροσσούς τουρινοφάρυγγα

Η φυσιολογική χλωρίδαανταγωνίζεται τα παθογόνα

Η βλέννη και τα φαγοκύτταρα στους πνεύmicroονες αποτρέπουν τον αποικισmicroό

Η βλέννη και το κροσσωτό επιθήλιο στην τραχεία παγιδεύουνκαι ωθούν microικροοργανισmicroούςέξω από το σώmicroα

Το δέρmicroα είναι ένας φυσικόςφραγmicroός παράγει λιπαράοξέα microε αντιmicroικροβιακή δράση και η φυσιολογική χλωρίδα του εmicroποδίζει τοναποικισmicroό παθογόνων

Η ταχεία microεταβολή τουpH αναστέλλει τον πολλαπλασιασmicroό microικροβίων

Η περιοδική έκπλυση της ουροποιητικής οδού microε τα ούρα τηνπροφυλάσσει απότον αποικισmicroό

Η φυσιολογική χλωρίδαανταγωνίζεται τα παθογόνα

Η οξύτητα του περιβάλλοντος στο στοmicroάχι (pH 2) αναστέλλει τον πολλαπλασιασmicroό τωνmicroικροβίων

∆ιάφορες πρωτεΐνες του αίmicroατος αναστέλλουν τη microικροβιακή ανάπτυξη

Εικόνα 2123 Φυσικοίχημικοίκαιανατομικοίφραγμοίπροστασίαςέναντιτωνλοιμώξεων

στο στομάχι πρέπει να ανταπεξέλθουν αφrsquo ενός στην οξύτη-τα του στομάχου (που μπορεί να φθάσει και σε pH 2) και αφrsquo ετέρου στον ανταγωνισμό με τη διαρκώς αυξανόμενη μικρο-χλωρίδα του λεπτού (pH 5 περίπου) και του παχέος εντέρου (pH 6-7) Υπενθυμίζεται ότι στο παχύ έντερο ενός φυσιολο-γικού ενήλικα ο αριθμός των βακτηρίων προσεγγίζει το 1010 ανά γραμμάριο εντερικού περιεχομένου (βλ Τμήμα 214) Με όλους αυτούς τους αποτρεπτικούς μηχανισμούς γίνεται σαφές ότι η μόνιμη εγκατάσταση ενός νέου μικροοργανι-σμού είναι ιδιαίτερα δύσκολη

Οι νεφροί και η επιφάνεια των οφθαλμών λούονται συ-νεχώς με εκκρίσεις που περιέχουν λυσοζύμη ένζυμο το οποίο μειώνει δραστικά τους μικροβιακούς πληθυσμούς Βακτηρι-οκτόνες ουσίες υπάρχουν επίσης στα εξωκυτταρικά υγρά όπως στο πλάσμα του αίματος Οι β-λυσίνες επί παραδείγ-ματι είναι πρωτεΐνες του αίματος που έχουν την ιδιότητα να προσδένονται και να ανοίγουν ρήγματα στην κυτταρική μεμ-βράνη των βακτηρίων προκαλώντας εκροή του κυτταρο-πλάσματος άρα και λύση του βακτηριακού κυττάρου

Ιστική εξειδίκευση

Τα περισσότερα παθογόνα πρέπει αρχικά να προσκολληθούν και να αποικίσουν τη θέση που τους προσφέρεται Αν η θέ-ση αυτή δεν είναι συμβατή με τις διατροφικές και περιβαλ-λοντικές ανάγκες τους τότε είναι αδύνατο να πολλαπλασι-αστούν Επομένως αν το Clostridium tetani προσληφθεί με την τροφή δεν θα προκαλέσει τέτανο διότι πεθαίνει στο όξι-νο περιβάλλον του στομάχου Αν όμως εισχωρήσει σε μια βαθειά πληγή ενδέχεται να πολλαπλασιαστεί στις ανοξικές ζώνες που δημιουργούνται με την τοπική νέκρωση του ιστού και να αρχίσει την παραγωγή τετανοτοξίνης (βλ Τμήματα 2110 και 278) Αντίθετα τα εντεροβακτήρια όπως η Sal-monella και η Shigella δεν προκαλούν λοιμώξεις στις πλη-γές αλλά αποικίζουν επιτυχώς τον εντερικό σωλήνα Ορι-σμένες περιπτώσεις ιστικής εξειδίκευσης παρατίθενται στον Πίνακα 216

Ο καταβεβλημένος ξενιστής

Ο όρος καταβεβλημένος ξενιστής αφορά ξενιστές στους οποί-ους έχει αδρανοποιηθεί ένα ή περισσότερα τμήματα του ανο-

σοποιητικού τους συστήματος με συνέπεια να αυξάνονται σημαντικά οι πιθανότητες λοίμωξης

Πολλοί νοσοκομειακοί ασθενείς που πάσχουν από μη λοιμώδες νόσημα (πχ καρκίνο ή καρδιοπάθεια) προσβάλ-λονται σχετικά εύκολα από λοιμώξεις επειδή είναι καταβε-βλημένοι (f Τμήμα 257) Διάφορες συνήθεις νοσοκομει-ακές πράξεις όπως ο καθετηριασμός οι υποδόριες ενέσεις η λήψη εγκεφαλονωτιαίου υγρού οι βιοψίες και οι χειρουρ-γικές επεμβάσεις μπορούν ακούσια να εισαγάγουν μικροορ-γανισμούς στους ασθενείς Το προεγχειρητικό άγχος μπορεί επίσης να μειώσει τις αντιστάσεις του ασθενούς Τα διάφο-ρα αντιφλεγμονώδη φάρμακα που χορηγούνται για τον περι-ορισμό του πόνου και των οιδημάτων μειώνουν επίσης την ανοσιακή άμυνα του ξενιστή (βλ Τμήμα 2113) Στους ασθε-νείς που έχουν δεχθεί κάποιο μόσχευμα χορηγούνται ανοσο-κατασταλτικά φάρμακα τα οποία καταστέλλουν τον μηχα-νισμό απόρριψης του μοσχεύματος αλλά ταυτόχρονα μειώ-νουν την αμυντική ικανότητα του ασθενούς έναντι των λοι-μώξεων

Καταβεβλημένοι ξενιστές υπάρχουν και εκτός νοσο-κομείων Το κάπνισμα η υπέρμετρη κατανάλωση αλκοόλ η ενδοφλέβια λήψη ναρκωτικών ουσιών η έλλειψη ύπνου η ανεπαρκής διατροφή ή η λοίμωξη από κάποιον άλλο πα-ράγοντα αποτελούν συνθήκες που καταβάλλουν την άμυνα του ξενιστή έναντι των λοιμώξεων Επί παραδείγματι η μό-λυνση με τον ιό HIV (ιό της ανθρώπινης ανοσοανεπάρκειας) καθιστά τον ασθενή ευάλωτο σε πληθώρα μικροβιακών λοι-μώξεων κατά κανόνα ακίνδυνων για τα μη προσβεβλημένα άτομα Ο HIV προκαλεί το σύνδρομο της επίκτητης ανοσοα-νεπάρκειας (AIDS) επειδή καταστρέφει έναν τύπο κυττάρων του ανοσοποιητικού συστήματος τα λεμφοκύτταρα Τ-CD4 (f Τμήμα 227) που συμμετέχουν στην ανοσιακή απόκρι-ση του οργανισμού Εξαιτίας αυτής της βλάβης που προκα-λεί ο HIV στον ξενιστή οι ασθενείς με AIDS δεν διαθέτουν επαρκή άμυνα έναντι των λοιμώξεων και συχνά πεθαίνουν από κάποια λοίμωξη (f Τμήματα 256 και 2614)

Τέλος ένας ξενιστής μπορεί να είναι καταβεβλημένος εξαιτίας συγκεκριμένων γενετικών παραγόντων όπως πχ από διάφορες γενετικές ασθένειες που αναστέλλουν τη λει-τουργία ή καταστρέφουν ολόκληρα τμήματα του ανοσοποιη-τικού συστήματος Τα άτομα που υποφέρουν από τέτοιες πα-

2113 ΜΗ ΕΙΔΙΚΗ ΕΓΓΕΝΗΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΣΤΙΣ ΜΟΛΥΝΣΕΙΣ 863

ΠΙΝΑΚΑΣ 216 λοιμώξειςκαιιστικήεξειδίκευση

Νόσος Ιστός που μολύνεται Οργανισμός

αλλαντίαση Τελικήκινητικήπλάκα Clostridium botulinumαυτόματηαποβολή(βοοειδή) πλακούντας Brucella abortusΓονόρροια επιθήλιοτουουρογεννητικού Neisseria gonorrhoeaeδιφθερίτιδα επιθήλιοτουλάρυγγα Corynebacterum diphtheriaeελονοσία αίμα(ερυθροκύτταρα) είδηPlasmodiumπυελονεφρίτιδα μυελόςτωννεφρών είδηProteusΣύνδρομοεπίκτητηςανοσοανεπάρκειας(AIDS) βοηθητικάλεμφοκύτταραΤ Ιόςτηςανθρώπινηςανοσοανεπάρκειας(HIV)Τερηδόνα Στοματικόεπιθήλιο Streptococcus mutans S sobrinus S sanguisS mitisΤέτανος ανασταλτικοίδιάμεσοινευρώνες Clostridium tetani Χολέρα επιθήλιοτουλεπτούεντέρου Vibrio cholerae

864Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

θήσεις συνήθως πεθαίνουν σε νεαρή ηλικία όχι από την ίδια τη γενετική νόσο αλλά από κάποια μικροβιακή λοίμωξη

2113 Έλεγχος εννοιών

Ο αποικισμός ενός ξενιστή από παθογόνα παρεμποδίζεται από μη ειδικούς φραγμούς φυσικής ανατομικής και χημικής φύσεως Η κατάρρευση των μηχανισμών άμυνας οδηγεί σε καταβεβλημένους ξενιστές δηλαδή σε ασθενείς πιο ευάλωτους στις λοιμώξεις

Με ποιον τρόπο μπορούν το κάπνισμα και η δίαιτα να επηρεά-σουν την αντίσταση του ξενιστή σε κάποιο παθογόνο

Πώς θα μπορούσε μια προϋπάρχουσα λοίμωξη να καταβάλει έναν υγιή κατά τα άλλα ξενιστή

2114 Φλεγμονή και πυρετός

Φλεγμονή ονομάζεται η μη ειδική αντίδραση του οργανι-σμού σε διαφόρα επιβλαβή ερεθίσματα όπως είναι οι το-ξίνες και τα παθογόνα Χαρακτηριστικά της φλεγμονώδους αντίδρασης είναι η ερυθρότητα το οίδημα ο πόνος και η υψηλή θερμοκρασία που αναπτύσσεται τοπικά στο σημείο της λοίμωξης Στις ουσίες που παράγουν αυτό το αποτέλε-σμα ανήκει και μια ομάδα πρωτεϊνών που ονομάζονται κυ-τοκίνες (f Τμήμα 2310) ουσίες τις οποίες παράγουν τα λευκά αιμοσφαίρια ή λευκοκύτταρα (f Τμήμα 221) Τα λευκοκύτταρα συνδέονται επίσης με τις εξειδικευμένες αποκρίσεις του οργανισμού σε συγκεκριμένα παθογόνα τις οποίες θα εξετάσουμε στο Κεφάλαιο 22 Σπουδαιότερο απο-τέλεσμα μιας φλεγμονώδους αντίδρασης του οργανισμού εί-ναι ο άμεσος περιορισμός του παθογόνου κάτι που συνήθως επιτυγχάνεται με τον σχηματισμό ενός θρόμβου (δηλαδή ενός πλέγματος από ίνες) στο σημείο της φλεγμονής

Η φλεγμονή είναι ένας από τους σημαντικότερους και πιο διαδεδομένους αμυντικούς μηχανισμούς του ξενιστή έναντι των εισερχόμενων μικροοργανισμών Σε ορισμένες περιπτώσεις όμως η φλεγμονή μπορεί να αυξήσει την πα-θογονικότητα ενός μικροβίου Για παράδειγμα ορισμένοι μι-κροοργανισμοί επάγουν φλεγμονώδεις αντιδράσεις οι οποί-ες επειδή είναι υπερβολικά έντονες προξενούν σημαντικές βλάβες στους ιστούς δημιουργώντας laquoνεκρωμένεςraquo ζώνες πλούσιες σε θρεπτικά υλικά άρα και κατάλληλες για εγκα-τάσταση και πολλαπλασιασμό

Σε ορισμένες περιπτώσεις εκδηλώνεται μια ανεξέλεγκτη διασυστηματική φλεγμονή που ονομάζεται σηπτική κατα-πληξία (σοκ) η οποία οδηγεί σε ακόμη πιο γενικευμένα συ-μπτώματα όπως εντονότατο οίδημα και ανεξέλεγκτο πυρε-τό Η σηπτική καταπληξία είναι μια κατάσταση απειλητική για την ανθρώπινη ζωή που εμφανίζεται όταν οι λοιμώξεις και οι αντίστοιχες φλεγμονώδεις αντιδράσεις δεν περιορίζο-νται σε συγκεκριμένη θέση του σώματος αλλά διασπείρονται σε όλο το σώμα μέσω του κυκλοφορικού ή λεμφικού συστή-ματος (f Τμήμα 221)

Πυρετός

Το σώμα ενός υγιούς ατόμου διατηρεί αξιοθαύμαστα σταθε-ρή τη θερμοκρασία στο εσωτερικό του Σε μια μέση περίοδο 24 ωρών η θερμοκρασία του σώματος αυξομειώνεται σε ένα πολύ στενό εύρος τιμών που δεν υπερβαίνει τον 1ο-15οC Σε κάθε άτομο η μέση θερμοκρασία μπορεί να ποικίλλει ελα-φρά Ως laquoφυσιολογικήraquo θεωρείται μια μέση θερμοκρασία 37οC αλλά σε ορισμένα άτομα η φυσιολογική θερμοκρασία μπορεί να είναι 36οC ή 38οC Η θερμοκρασία του σώματος εξαρτάται πολύ από τη σωματική δραστηριότητα και μπορεί να φτάσει μέχρι και 4οC πάνω από το φυσιολογικό κατά τη διάρκεια έντονης σωματικής καταπόνησης και μέχρι 2οC κά-τω από το φυσιολογικό κατά τη διάρκεια του ύπνου

Πυρετός ονομάζεται η ανώμαλη αύξηση της θερμοκρα-σίας του σώματος Ο πυρετός προκαλείται ενίοτε και από μη λοιμώδη νοσήματα αλλά στις περισσότερες περιπτώσεις ευ-θύνεται κάποια λοίμωξη Το γεγονός ότι πολλές λοιμώξεις προκαλούν πυρετό οφείλεται σε ορισμένα πυρετογόνα προϊ-όντα των παθογόνων μικροοργανισμών Οι καλύτερα μελε-τημένοι πυρετογόνοι παράγοντες είναι οι ενδοτοξίνες των αρνητικών κατά Gram βακτηρίων (βλ Τμήμα 2112) Ωστό-σο υπάρχουν και οργανισμοί που προκαλούν πυρετό χωρίς να παράγουν ενδοτοξίνες Αυτοί οι οργανισμοί θανατώνο-νται από τα λευκοκύτταρα και καθώς συμβαίνει αυτό επά-γουν την απελευθέρωση λευκοκυτταρικών πρωτεϊνών που ονομάζονται ενδογενή πυρετογόνα (f Τμήμα 222) Ενίο-τε ο πυρετός ωφελεί τον ξενιστή Ο χαμηλός πυρετός επιτα-χύνει τις διαδικασίες της φαγοκυττάρωσης και της παραγω-γής αντισωμάτων Ωστόσο ο υψηλός πυρετός πχ 40οC ή και περισσότερο συνήθως λειτουργεί προς όφελος του πα-θογόνου διότι προκαλεί περαιτέρω καταστροφή των ιστών του ξενιστή

Οι πυρετοί των λοιμώξεων κατατάσσονται σε τρεις κα-τηγορίες (1) στον συνεχόμενο ή αδιάλειπτο πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώματος παραμένει αυξημένη καθrsquo όλο το 24ωρο και η διακύμανσή της γύρω από την αυ-ξημένη τιμή δεν υπερβαίνει τον 1οCOslash συνεχόμενος πυρετός εμφανίζεται στον τύφο (f Τμήμα 273) και στον τυφοει-δή πυρετό (f Τμήμα 288)Oslash (2) στον υφέσιμο πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώματος παραμένει αυξημένη καθrsquo όλο το 24ωρο αλλά παρουσιάζει διακυμάνσεις μεγαλύ-τερες του 1οCOslash αυτό το είδος πυρετού χαρακτηρίζει τις πυο-γενείς λοιμώξεις (f Τμήματα 262 και 269) και τη φυμα-τίωση (f Τμήμα 265)Oslash (3) στον διαλείποντα πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία είναι φυσιολογική ορισμένες περι-όδους της ημέρας αλλά κατά διαστήματα αυξάνεται πάνω από το φυσιολογικό Οι περισσότερες λοιμώξεις προκαλούν κάποια μορφή διαλείποντος πυρετού Ο διαλείπων πυρετός εμφανίζεται με πολύ χαρακτηριστικό τρόπο στην ελονοσία (f Τμήμα 275) η οποία οφείλεται σε λοίμωξη από πρω-τόζωο Ο υπόστροφος πυρετός που προκαλούν ορισμένα είδη του γένους Borrelia (f Τμήμα 273) είναι μια μορφή δια-λείποντος πυρετού κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώ-ματος παραμένει φυσιολογική για μεγάλο χρονικό διάστημα

αλλά διακόπτεται από εμπύρετες κρίσεις Ο υπόστροφος πυ-ρετός εμφανίζεται στις περιπτώσεις ατελούς ανάρρωσης από λοίμωξη και εκδηλώνεται περιοδικά κάθε φορά που ο λοιμώ-δης παράγοντας επανεγκαθίσταται

2114 Έλεγχος εννοιών

Η φλεγμονή και ο πυρετός αποτελούν γενικές αντιδράσεις του ορ-γανισμού σε επιβλαβή ερεθίσματα Οι αποκρίσεις του ξενιστή εί-

ναι σχεδιασμένες έτσι ώστε να απομονώνουν ταχύτατα και να κα-ταστρέφουν το παθογόνο αλλά μπορεί να προκαλέσουν περαιτέρω βλάβες στους ιστούς του ξενιστή

Περιγράψτε τα κυριότερα συμπτώματα της φλεγμονής Περιγράψτε τους τρεις τύπους πυρετού

νότητα εισβολής Ποιοι παράγοντες προσδίδουν τέτοιου είδους ικανότητες σε έναν μικροοργανισμό

9 Σε τι διαφέρουν μεταξύ τους οι τοξίνες Α-Β οι κυτταρο-τοξίνες και τα υπεραντιγόνα Δώστε ένα παράδειγμα από κάθε κατηγορία τοξινών Με ποιον τρόπο προκαλεί νόσο κάθε κατηγορία τοξίνης

10 Περιγράψτε τους μηχανισμούς δράσης της τετανοτοξί-νης και της αλλαντοτοξίνης Αναφορικά με τον μηχανι-σμό δράσης τους γιατί είναι τόσο επικίνδυνες οι εν λόγω τοξίνες

11 Περιγράψτε συνοπτικά τον μηχανισμό δράσης της εντε-ροτοξίνης της χολέρας Ποια είναι η κατάλληλη θερα-πεία για την ασθένεια αυτή και γιατί η χορήγηση αντιβι-οτικών δεν έχει κατά κανόνα αποτέλεσμα Περιγράψτε συνοπτικά τον μηχανισμό δράσης της εντεροτοξίνης του σταφυλόκοκκου Ποια είναι η κατάλληλη θεραπεία για την ασθένεια αυτή και γιατί η χορήγηση αντιβιοτικών δεν έχει κατά κανόνα αποτέλεσμα

12 Περιγράψτε τη δομή μιας τυπικής ενδοτοξίνης Με ποιον τρόπο προκαλεί η ενδοτοξίνη πυρετό Ποιοι μικροοργα-νισμοί παράγουν ενδοτοξίνες

13 Με ποιον τρόπο περιορίζουν τις βακτηριακές λοιμώξεις το pH και η θερμοκρασία Σε ποια σημεία πάνω ή μέσα στο σώμα μπορεί να είναι διαφορετικές οι τιμές της θερ-μοκρασίας και του pH από τις αντίστοιχες μέσες σωμα-τικές τιμές Ποιοι οργανισμοί θα μπορούσαν να ωφελού-νται από τις υφιστάμενες διαφορές στη θερμοκρασία και στο pH

14 Σε τι διαφέρουν ο συνεχόμενος ο υφέσιμος και ο διαλεί-πων πυρετός Αναφέρετε τουλάχιστον έναν λοιμώδη πα-ράγοντα για κάθε τύπο πυρετού Ποιος τύπος πυρετού εί-ναι συνηθέστερος στις λοιμώξεις

1 Σε τι διαφέρουν ένα παράσιτο από ένα παθογόνο Σε τι δι-αφέρει η λοίμωξη από τη νόσο

2 Ποια όργανα του ανθρώπινου σώματος αποικίζονται φυ-σιολογικά από μικροοργανισμούς Τι κοινό έχουν αυτά τα όργανα μεταξύ τους Ποια όργανα είναι εντελώς ελεύ-θερα από μικροοργανισμούς Τι κοινό έχουν αυτά τα όρ-γανα μεταξύ τους

3 Σε τι διαφέρουν οι μόνιμοι από τους περιστασιακούς πλη-θυσμούς μικροοργανισμών που αναπτύσσονται σε κά-ποια θέση του σώματος

4 Γιατί είναι καθοριστική η συμμετοχή των ειδών του γέ-νους Streptococcus στον σχηματισμό της τερηδόνας Γι-ατί είναι τα είδη αυτά ικανότερα στη δημιουργία τερηδό-νας από άλλους οργανισμούς

5 Με ποιον τρόπο επηρεάζει το pH τους οργανισμούς που αναπτύσσονται στα επιμέρους τμήματα του γαστρεντερι-κού σωλήνα Με ποιον τρόπο επηρεάζει η συγκέντρωση οξυγόνου τη σύσταση της μικροβιακής χλωρίδας στα δι-άφορα επιμέρους τμήματα του γαστρεντερικού σωλήνα

6 Περιγράψτε τη σχέση μεταξύ Lactobacillus acidophilus και γλυκογόνου στον κολπικό σωλήνα Γιατί είναι διαφο-ρετική η φυσιολογική χλωρίδα στον κόλπο μιας ενήλικης γυναίκας σε σχέση με εκείνην μιας πολύ νέας

7 Υποδείξτε σε τι διαφέρουν μεταξύ τους ο γλυκοκάλυκας η κάψα και η βλεννοστιβάδα Με ποιον τρόπο συνει-σφέρουν οι προαναφερθείσες δομές στη διαδικασία προ-σκόλλησης των βακτηρίων

8 Δώστε ένα παράδειγμα μικροοργανισμού του οποίου η παθογονικότητα οφείλεται στην ικανότητα παραγωγής τοξίνης Προσδιορίστε τη συγκεκριμένη τοξίνη και τον τρόπο δράσης της Δώστε ένα παράδειγμα μικροοργανι-σμού του οποίου η παθογονικότητα οφείλεται στην ικα-

Ερωτήσεις επανάληψης

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΕΠΑΝΑΛΗψΗΣ 865

866Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

θανές εξελικτικές πιέσεις που να προκαλούν αύξηση της μολυσματικότητας και της παθογονικότητας του Clos-tridium tetani Θα προσέδιδε επιλεκτικά πλεονεκτήματα σε αυτούς τους οργανισμούς μια ενδεχόμενη αύξηση της μολυσματικότητας Στον συλλογισμό σας βεβαιωθείτε ότι έχετε λάβει υπrsquo όψιν σας και το φυσικό ενδιαίτημα κάθε οργανισμού

9 Το ένζυμο πήξης του αίματος (coagulase) είναι ένας πα-ράγοντας μολυσματικότητας του Staphylococcus aure-us ο οποίος προκαλεί τον σχηματισμό θρόμβων στη θέ-ση ανάπτυξης του S aureus Η στρεπτοκινάση είναι ένας παράγοντας μολυσματικότητας του Staphylococcus pyo-genes που διασπά τους θρόμβους στη θέση ανάπτυξης του S pyogenes Υπάρχει κάποιος συνδυασμός αυτών των δύο αλληλοαναιρούμενων στρατηγικών που να αυ-ξάνει την παθογονικότητα

10 Τα είδη του γένους Salmonella παράγουν τουλάχιστον 10 διαφορετικά γονιδιακά προϊόντα τα οποία δρουν ως πα-ράγοντες μολυσματικότητας και αυξάνουν τη μολυσματι-κή δράση του παθογόνου Το Streptococcus pneumoniae ένα παθογόνο με κατά τεκμήριο μεγαλύτερη μολυσματι-κότητα (βλ Εικόνα 2115) χρησιμοποιεί μόνο έναν πα-ράγοντα μολυσματικότητας Ανατρέξτε στους κρίσιμους παράγοντες μολυσματικότητας για καθέναν από αυτούς τους δύο οργανισμούς και εξηγήστε γιατί είναι τόσο ση-μαντικός και αποτελεσματικός ένας συγκεκριμένος πα-ράγοντας του S pneumoniae Γιατί δεν χρησιμοποιούν όλα τα παθογόνα του ανθρώπου στρατηγικές μολυσματι-κότητας παρόμοιες με εκείνη του S pneumoniae

11 Τα εμβόλια κατά των εξωτοξινών πχ της τοξίνης της διφθερίτιδας και της τετανοτοξίνης χρησιμεύουν στην πρόληψη εκδήλωσης των αντίστοιχων νόσων (f Τμή-μα 2211) Γιατί δεν παρασκευάζονται εμβόλια και κατά των ενδοτοξινών

12 Αν και είναι σχετικά εύκολο να απομονωθούν μεταλλάγ-ματα μικροοργανισμών με ικανότητα παραγωγής ενδοτο-ξινών η απομόνωση μεταλλαγμάτων που δεν έχουν αυ-τή την ικανότητα είναι πολύ δυσκολότερη Με βάση όσα ξέρετε για τη δομή και τη λειτουργία αυτών των τοξινών εξηγήστε γιατί συμβαίνει αυτό

13 Τα εγκαύματα είναι από τις δυσκολότερες πληγές σε ότι αφορά τη θεραπεία τους καθώς μολύνονται εύκολα από ευκαιριακά συνήθως παθογόνα Εξηγήστε γιατί συμ-βαίνει αυτό με βάση τις γνώσεις σας για τους φυσικούς ανατομικούς και χημικούς μηχανισμούς που διαθέτει ο οργανισμός για την πρόληψη των λοιμώξεων

14 Πρέπει ο πυρετός να αντιμετωπίζεται θεραπευτικά σε κάθε περίπτωση Στην απάντησή σας λάβετε υπrsquo όψιν τη σημασία που έχουν οι φλεγμονώδεις αποκρίσεις του ξε-νιστή στον περιορισμό των λοιμώξεων

1 Με ποιον τρόπο αναστέλλει η βλέννη τον πολλαπλασι-ασμό των περισσότερων μικροοργανισμών Περιγράψ-τε πειράματα τα οποία καταδεικνύουν την προστατευτι-κή επίδραση της βλέννης έναντι του βακτηριακού αποι-κισμού

2 Οι βλεννογόνοι υμένες αποτελούν αποτελεσματικό φραγ-μό κατά του αποικισμού και της ανάπτυξης μικροοργανι-σμών Ωστόσο οι βλεννογόνοι του λάρυγγα και του φά-ρυγγα αποικίζονται από ποικίλους μικροοργανισμούς που μερικοί προκαλούν ενίοτε νόσο Εξηγήστε πώς μπο-ρεί υπό συγκεκριμένες συνθήκες να μετατραπεί σε παθο-γόνο ένας μικροοργανισμός που φυσιολογικά δεν είναι παθογόνος Περιγράψτε τουλάχιστον ένα σύνολο συνθη-κών που δυνητικά ευνοεί την παθογονικότητα

3 Ποια στάδια περιλαμβάνει ο σχηματισμός της οδοντικής πλάκας Περιγράψτε και αναλύστε τα πειράματα που κα-ταδεικνύουν ότι οδοντική πλάκα μπορεί να σχηματιστεί και σε απομιμήσεις οδοντικών επιφανειών και σχεδιάστε άλλα πειράματα σχετικά με τη χρήση βιολογικών μεθό-δων καταπολέμησης της πλάκας

4 Συμβάλλει η χρήση ενός αντιμικροβιακού σκευάσματος (οδοντόπαστα) στην πρόληψη της τερηδόνας Ποια εί-ναι τα πλεονεκτήματα ή τα μειονεκτήματα μιας τέτοιας στρατηγικής για την πρόληψη της τερηδόνας Πώς μπο-ρείτε να ελέγξετε εργαστηριακά την αποτελεσματικότη-τα αυτής της στρατηγικής

5 Η λήψη αντιβιοτικών μπορεί να μειώσει σημαντικά τον αριθμό των μικροοργανισμών της γαστρεντερικής οδού Ποια συμπτώματα σε επίπεδο φυσιολογίας μπορεί να προκαλέσει στον ξενιστή η μείωση της φυσιολογικής χλωρίδας Οι μακροχρόνιες θεραπείες με αντιβιοτικά συ-χνά συνοδεύονται από λοιμώξεις ευκαιριακών παθογό-νων πολλά από τα οποία είναι τα ίδια με αυτά που προ-καλούν ευκαιριακές λοιμώξεις σε άτομα με AIDS (f Τμήμα 2614) Ποια παθογόνα μπορεί να είναι αυτά Γι-ατί είναι ευάλωτα στα συγκεκριμένα παθογόνα όσα άτο-μα έχουν ακολουθήσει αντιβιοτική θεραπεία

6 Περιγράψτε σε τι διαφέρουν τα παθογόνα από τα μη πα-θογόνα στελέχη της Escherichia coli Συμπεριλάβετε στην επιχειρηματολογία σας δομικές και οικολογικές συ-νιστώσες

7 Αναφέρετε τρεις τουλάχιστον ξενιστικούς παράγοντες οι οποίοι περιορίζουν ή ευνοούν τον αποικισμό και την ανάπτυξη μικροοργανισμών σε δεδομένη θέση Συμπερι-λάβετε κάθε έναν από αυτούς τους παράγοντες σε in vi-tro πειράματα για τον έλεγχο της ισχύος των υποθέσεών σας

8 Προσδιορίστε πιθανές εξελικτικές πιέσεις που προκα-λούν αύξηση της μολυσματικότητας και της παθογονικό-τητας του Streptococcus pneumoniae Προσδιορίστε πι-

Ερωτήσεις εφαρμογής

Page 11: Ο Streptococcus mutans 21 - WordPress.com...838 Kεφάλαιο 21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ μικροοργανισμοί στα όργανα,

συνιστά φραγμό για την ανάπτυξη των περισσότερων βακτηρίων Το περιβάλλον στον εντερικό σωλήνα είναι ελαφρώς όξινο έως ου-δέτερο και επιτρέπει την ανάπτυξη διαφοροποιημένου πληθυσμού μικροοργανισμών σε μεγάλη ποικιλία διατροφικών και περιβαλ-λοντικών συνθηκών

Γιατί ενδέχεται το λεπτό έντερο να ευνοεί περισσότερο από το παχύ την ανάπτυξη προαιρετικά αναερόβιων μικροοργανι-σμών

Υποδείξτε ορισμένες ζωτικές ενώσεις τις οποίες παράγουν οι εντερικοί μικροοργανισμοί Τι θα συνέβαινε αν η χρήση αντι-βιοτικών κατέστρεφε εντελώς αυτούς τους μικροοργανισμούς από το σώμα

215 Φυσιολογική χλωρίδα άλλων περιοχών

του σώματος

Κάθε βλεννογόνος υμένας του σώματος στηρίζει την ανά-πτυξη εξειδικευμένων ομάδων μικροοργανισμών Οι μι-κροοργανισμοί αυτοί όχι μόνο αποτελούν φυσιολογικό τμή-μα του τοπικού περιβάλλοντος αλλά είναι και απαραίτη-τοι για την ομαλή λειτουργία του συγκεκριμένου ιστού Σε πολλές περιπτώσεις δυνητικά παθογόνοι μικροοργανισμοί αδυνατούν να αποικίσουν τους βλεννογόνους υμένες ακρι-βώς επειδή διαβιώνει εκεί ο φυσιολογικός μόνιμος πληθυ-σμός μικροοργανισμών Εδώ θα εξετάσουμε δύο παραδείγ-ματα τέτοιων βλεννογόνων μαζί με τους μόνιμους μικροορ-γανισμούς τους

Αναπνευστική οδός

Η ανατομία της αναπνευστικής οδού παρουσιάζεται στην Ει-κόνα 2110 (f Τμήμα 262) Στην ανώτερη αναπνευστι-κή οδό (ρινοφάρυγγας στοματική κοιλότητα και λάρυγγας) οι μικροοργανισμοί ζουν κυρίως στις περιοχές που υγραί-νονται από τις εκκρίσεις των βλεννογόνων Τα βακτήρια ει-σέρχονται στο ανώτερο τμήμα της αναπνευστικής οδού μέ-σω του εισπνεόμενου αέρα αλλά τα περισσότερα από αυτά παγιδεύονται στις ρινικές διόδους και απομακρύνονται με τις ρινικές εκκρίσεις Οι οργανισμοί που ανιχνεύονται μόνιμα σε αυτό το τμήμα της αναπνευστικής οδού είναι σταφυλό-κοκκοι στρεπτόκοκκοι διφθεροειδείς βάκιλλοι και αρνητι-κοί κατά Gram κόκκοι Δυνητικώς επιβλαβή βακτήρια όπως το Staphylococcus aureus και το Streptococcus pneumoniae απαντούν συχνά στη φυσιολογική χλωρίδα του ρινοφάρυγ-γα των υγιών ενηλίκων (Πίνακας 211) Αυτά τα άτομα εί-ναι φορείς των παθογόνων χωρίς ωστόσο να νοσούν ίσως επειδή οι άλλοι μόνιμοι μικροοργανισμοί τα ανταγωνίζονται επιτυχώς ως προς τις θρεπτικές ουσίες άρα περιορίζουν την ανάπτυξή τους Ιδιαιτέρως ενεργό στις επιφάνειες των βλεν-νογόνων είναι και το τοπικό ανοσοποιητικό σύστημα του ορ-γανισμού (f Τμήμα 228) που επίσης μπορεί να αναστεί-λει την ανάπτυξη των παθογόνων

Στην κατώτερη αναπνευστική οδό (τραχεία βρόγχοι και πνεύμονες) ουσιαστικά δεν υπάρχουν μικρόβια παρά τον μεγάλο αριθμό μικροοργανισμών που μπορούν θεωρη-τικά να φθάσουν εκεί με την αναπνοή Όσα σωματίδια σκό-νης είναι σχετικά ευμεγέθη απομακρύνονται ήδη στο ανώ-τερο τμήμα της αναπνευστικής οδού Καθώς ο αέρας περ-νά στο κατώτερο τμήμα της η ταχύτητα ροής μειώνεται ση-μαντικά με αποτέλεσμα οι διάφοροι μικροοργανισμοί και τα μικρότερα σωματίδια να επικάθονται στα τοιχώματα Σε όλο το μήκος της αναπνευστικής οδού τα τοιχώματα καλύ-πτονται από τριχωτό επιθήλιο στο οποίο τα τριχίδια κατευ-θύνονται προς τα πάνω ωθώντας τα παγιδευμένα βακτήρια και τα σωματίδια ύλης προς τα ανώτερα τμήματα της ανα-πνευστικής οδού απrsquo όπου αποβάλλονται κυρίως με το σά-λιο και τις ρινικές εκκρίσεις Μόνο τα σωματίδια με διάμε-τρο μικρότερη των 10 μm μπορούν να φτάσουν μέχρι τους πνεύμονες

Ουρογεννητική οδός

Τα κυριότερα ανατομικά χαρακτηριστικά της ανδρικής και γυναικείας ουρογεννητικής οδού παρουσιάζονται στην Ει-κόνα 2111α Η ουροδόχος κύστη τόσο στον άνδρα όσο και στη γυναίκα είναι συνήθως αποστειρωμένη αλλά τα επιθη-λιακά κύτταρα που καλύπτουν εσωτερικά την ουρήθρα αποι-κίζονται από προαιρετικά αερόβιους μικροοργανισμούς (αρ-νητικά κατά Gram ραβδία και κόκκουςOslash βλ Πίνακα 211) Αυτοί οι οργανισμοί στους οποίους συμπεριλαμβάνονται οι Escherichia coli Proteus mirabilis και άλλοι μπορούν σε συγκεκριμένες συνθήκες να μετατραπούν σε περιστασιακά παθογόνα Υπό φυσιολογικές συνθήκες οι εν λόγω οργανι-σμοί υπάρχουν στο σώμα ή στο τοπικό περιβάλλον αλλά δεν

215 ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΚΗ χΛΩΡΙΔΑ ΑΛΛΩΝ ΠΕΡΙΟχΩΝ ΤΟΥ ΣΩΜΑΤΟΣ 845

Ρινοφάρυγγας

Στοmicroατική κοιλότητα

Λάρυγγας

Τραχεία

Πνεύmicroονες

Ανώτερηαναπνευστική

οδός

Κατώτερηαναπνευστική

οδός

Εικόνα 2110 ηαναπνευστικήοδόςΣτοανώτεροτμήματηςαναπνευστι-κήςοδούεγκαθίστανταιμεγάληποικιλίακαιαυξημένοιπληθυσμοίμικροοργα-νισμώναντίθεταστοκατώτεροτμήματηςαναπνευστικήςοδούζουνσχετικάλίγαμικρόβιαεκτόςανβρίσκεταισεεξέλιξηκάποιαενεργόςλοίμωξη(fεικόνα262)

846Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

είναι παθογόνοι Ωστόσο οι διάφορες μεταβολές που επέρ-χονται στο σώμα πχ αλλαγές στο τοπικό pH επιτρέπουν στους οργανισμούς να πολλαπλασιαστούν και να γίνουν πα-θογόνοι προκαλώντας συχνά μόλυνση της ουρήθρας ιδιαί-τερα στις γυναίκες

Ο κόλπος της ενήλικης γυναίκας είναι εν γένει ελαφρά όξινος και περιέχει σημαντικές ποσότητες γλυκογόνου Το Lactobacillus acidophilus ένας από τους μόνιμους οργα-νισμούς του κόλπου παράγει γαλακτικό οξύ από τη ζύμω-ση του γλυκογόνου με αποτέλεσμα την πτώση του pH του κόλπου (Εικόνα 2111) (f Τμήμα 1219) Μπορεί όμως να υπάρχουν και άλλοι οργανισμοί πχ ζυμομύκητες (είδη των γενών Torulopsis και Candida) στρεπτόκοκκοι και E coli Πριν την εφηβεία ο γυναικείος κόλπος είναι αλκαλι-κός και δεν παράγει γλυκογόνο οπότε απουσιάζει το L ac-idophilus και η χλωρίδα αποτελείται κυρίως από σταφυλό-κοκκους στρεπτόκοκκους διφθεροειδή και E coli Μετά την εμμηνόπαυση το γλυκογόνο εξαφανίζεται το pH ανε-βαίνει και η χλωρίδα προσεγγίζει και πάλι την προεφηβική της σύσταση

215 Έλεγχος εννοιών

Η φυσιολογική παρουσία ενός πληθυσμού μη παθογόνων μικρο-οργανισμών στην αναπνευστική και στην ουρογεννητική οδό εί-ναι ζωτική για τη φυσιολογική λειτουργία των οργάνων και συχνά αποτρέπει την εγκατάσταση παθογόνων

Στη φυσιολογική χλωρίδα του ανώτερου αναπνευστικού συχνά απαντούν δυνητικά παθογόνοι μικροοργανισμοί Γιατί δεν προ-καλούν νόσο σε ορισμένες περιπτώσεις

Πώς εξηγείται η παρουσία του Lactobacillus στην ουρογεννη-τική οδό των φυσιολογικών ενήλικων γυναικών

ΙΙ ΕΠΙΒΛΑΒΕΙΣ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ ΚΑΙ ΑΝΘΡΩΠΟΥ

Σε πολλές περιπτώσεις οι αλληλεπιδράσεις των μικροβίων με τον ξενιστή είναι επιβλαβείς για τον ξενιστή και προκα-

Κύστη

(α)

(β)

Ηβικόοστούν

Ωοθήκη

Μήτρα

Κόλπος

Ορθό

Τράχηλος

Ηβικόοστούν

Πέος Όρχεις

Ουρήθρα

Ουρήθρα

Κύστη

Ορθό

Προστάτης

John

Dur

ham

Εικόνα 2111 (α)Τοουρογεννητικόσύστημαστονάνδρακαιστηγυναί-καΣτιςπεριοχέςμεεντονότεροχρώμααναπτύσσονταισυχνάμικροοργανι-σμοίαςσημειωθείότισταυγιήάτομαοιανώτερεςπεριοχέςτηςουρογεννη-τικήςοδούτόσοστουςάντρεςόσοκαιστιςγυναίκεςδενπεριέχουνμικροορ-γανισμούς(β)ΧρώσηκατάGramτουLactobacillus acidophilusτουοργανι-σμούπουκυριαρχείστονγυναικείοκόλποαπότηνέναρξητηςεμμηνόρροιαςκαιμέχριτοτέλοςτηςεμμηνόπαυσηςκάθεμεμονωμένοραβδίοέχειμήκος3-4μmπριντηνέναρξητηςεμμηνόρροιαςκαιμετάτοπέραςτηςεμμηνό-παυσηςηγυναικείαουρογεννητικήοδόςείναιλιγότεροόξινηκαιαποικίζε-ταιαπόέναπολύπιοετερογενέςσύνολομικροοργανισμώνπουαναπτύσσο-νταισεσυνθήκεςουδέτερουήελαφράαλκαλικούpH

λούν νόσο Στην ενότητα αυτή θα εξετάσουμε τους γενικούς μηχανισμούς τους οποίους χρησιμοποιούν οι μικροοργανι-σμοί για να προκαλέσουν βλάβες στον ξενιστή Η διαδικασία της παθογένεσης δηλαδή της πρόκλησης νόσου από τους μι-κροοργανισμούς ξεκινά με την προσκόλληση των μικροορ-γανισμών στα κύτταρα του ξενιστή και συνεχίζεται με τον αποικισμό και πολλαπλασιασμό τους που προκαλούν βλά-βες στον ξενιστή Η σχετική ικανότητα παθογένεσης δηλ η μολυσματικότητα των νοσογόνων μικροοργανισμών είναι αποτέλεσμα μεταβολών που επέρχονται στον ξενιστή με διά-φορους μηχανισμούς (Εικόνα 2112) Πρώτα θα εξετάσουμε τους παράγοντες που ευθύνονται για τη διείσδυση ενός πα-θογόνου σε κάποιον ξενιστή

216 Είσοδος των παθογόνων στον ξενιστή

Συνήθως ένα παθογόνο πρέπει πρώτα να αποκτήσει πρό-σβαση στους ιστούς του ξενιστή και να πολλαπλασιαστεί

πριν μπορέσει να προκαλέσει βλάβη Στις περισσότερες πε-ριπτώσεις αυτό σημαίνει διείσδυση του παθογόνου μέσω του δέρματος των βλεννογόνων μεμβρανών ή του εντερικού επι-θηλίου δηλ μέσω επιφανειών που συνήθως λειτουργούν ως φραγμοί για τα μικρόβια

Εξειδικευμένη προσκόλληση

Οι περισσότερες μικροβιακές μολύνσεις έχουν ως αφετη-ρία ασυνέχειες ή πληγές του δέρματος ή του βλεννογόνου της αναπνευστικής πεπτικής ή ουρογεννητικής οδού Τα βα-κτήρια ή οι ιοί που έχουν την ικανότητα να προκαλούν λοί-μωξη συχνά προσκολλώνται εξειδικευμένα στα επιθηλιακά κύτταρα (Εικόνα 2113) μέσω πρωτεϊνικών αλληλεπιδράσε-ων ανάμεσα στην επιφάνεια του παθογόνου και στην επιφά-νεια του ξενιστικού κυττάρου Ένας λοιμογόνος μικροοργα-νισμός δεν προσκολλάται εξίσου καλά σε όλα τα επιθηλιακά κύτταρα αλλά επιλεκτικά μόνο σε εκείνες τις περιοχές του σώματος μέσω των οποίων συνήθως κατορθώνει να εισβά-λει στον ξενιστικό οργανισμό Επί παραδείγματι η Neisseria gonorrhoeae ο αιτιολογικός παράγοντας της σεξουαλικά με-ταδιδόμενης γονόρροιας (f Τμήμα 2612) προσκολλάται πολύ πιο ισχυρά στο ουρογεννητικό επιθήλιο παρά σε οιον-δήποτε άλλο ιστό Η προσκόλληση αυτή γίνεται μέσω μιας ειδικής επιφανειακής μικροβιακής πρωτεΐνης που ονομάζε-ται Opa Τα κύτταρα του ξενιστή δεσμεύουν εξειδικευμένα την Opa με μια πρωτεΐνη τη CD66 που απαντά μόνο στην επιφάνεια των επιθηλιακών κυττάρων του ανθρώπου Έτσι η

ΕΚΘΕΣΗστα

παθογόνα

Περαιτέρωέκθεση

στην εκάστοτετοπική θέση

ΠΡΟΣΚΟΛΛΗΣΗστο

δέρmicroα ή τον βλεννογόνο

ΕΙΣΒΟΛΗmicroέσω τουεπιθηλίου

ΑΠΟΙΚΙΣΜΟΣκαι

ΠΟΛΛΑΠΛΑΣΙΑΣΜΟΣΠαραγωγή παραγόντων

microολυσmicroατικότητας

ΙΣΤΙΚΗΒΛΑΒΗΝΟΣΟΣ

Περαιτέρωέκθεση

ΙΚΑΝΟΤΗΤΑΕΙΣΒΟΛΗΣπεραιτέρω

πολλαπλασιασmicroόςτόσο στην αρχική

θέση όσο καισε άλλες

ΤΟΞΙΚΟΤΗΤΑοι επιδράσειςτων τοξινώνείναι τοπιικές

ή διασυστηmicroατικές

Εικόνα 2112 μικροοργανισμοίκαιπαθογένεσηηπαρουσίαακόμηκαιοπολλαπλασιασμόςτωνμικροοργανισμώνστονξενιστήδενοδηγείπάντοτεστηνεμφάνισηνόσου

216 ΕΙΣΟΔΟΣ ΤΩΝ ΠΑΘΟΓΟΝΩΝ ΣΤΟΝ ξΕΝΙΣΤΗ 847

(α) (β)

E T

Nel

son

J D

Cle

men

ts a

nd R

A F

inke

lste

in

J W

Cos

tert

on

Εικόνα 2113 προσκόλλησηπαθογόνωνσεζωικούςιστούς(α)λεπτήτομήενόςκυττάρουVibrio choleraeπουπροσκολλάταιστηνψηκτροειδήπα-ρυφήτωνεντερικώνλαχνώνενόςλαγούόπωςφαίνεταιστοηλεκτρονιακόμικροσκόπιοδιέλευσηςπαρατηρήστετηναπουσίαγλυκοκάλυκα(β)εντε-ροπαθογόνοστέλεχοςEscherichia coliαπόμιαθανατηφόρομόλυνσησενε-ογέννητομοσχάριΤαβακτηριακάκύτταραπροσκολλώνταιστηνψυκτροειδήπαρυφήτωνλαχνώντουεντερικούεπιθηλίουμέσωτουεκτεταμένουγλυκο-κάλυκαΤαραβδίαέχουνδιάμετρο05μmπερίπου

848Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

N gonorrhoeae αλληλεπιδρά εξειδικευμένα με τα κύτταρα-στόχους μέσω μιας δικής του επιφανειακής πρωτεΐνης που δρα ως υπόστρωμα και ενός υποδοχέα στη μεμβράνη του επιθηλιακού κυττάρου Αυτή η αρχή ισχύει γενικότερα και σε ότι αφορά την εξειδίκευση του ξενιστή Σε πολλές περιπτώ-σεις κύτταρα μιας βακτηριακής σειράς που είναι γνωστό ότι προσβάλλουν τον άνθρωπο προσκολλώνται πολύ πιο ισχυ-ρά στα ενδεδειγμένα κύτταρα του ανθρώπου παρά στα αντί-στοιχα κύτταρα ενός άλλου ζώου (πχ του αρουραίου) Ισχύ-ει όμως και το αντίστροφο Μια σειρά βακτηρίων που αποι-κίζει εξειδικευμένα τον αρουραίο προσκολλάται ισχυρότερα σε κύτταρα αρουραίου παρά σε κύτταρα ανθρώπου

Ορισμένα από τα μόρια που χρησιμοποιούν τα βακτή-ρια για την προσκόλλησή τους δεν συνδέονται ομοιοπολικά με τη βακτηριακή μεμβράνη Πρόκειται συνήθως για πολυ-σακχαρίτες τους οποίους συνθέτουν και εκκρίνουν τα βακτή-ρια (f Τμήμα 413) Ως κάψα ορίζεται η πυκνή και σαφώς καθορισμένη στιβάδα πολυμερών που περιβάλλει στενά ένα βακτηριακό κύτταρο (f Εικόνα 263) Ως γλυκοκάλυκας ορίζεται το χαλαρό δίκτυο ινωδών πολυμερών που εκτείνο-νται προς το εξωτερικό του κυττάρου (Εικόνα 2113β)Oslash τέ-λος βλεννοστιβάδα ονομάζεται η διάχυτη μάζα ινωδών πο-λυμερών που φαινομενικά δεν συνδέεται με κανένα μεμο-νωμένο κύτταρο (βλ Εικόνα 214β) αλλά περιβάλλει πολλά βακτηριακά κύτταρα Όλες αυτές οι δομές είναι σημαντικές όχι μόνο για την προσκόλληση των βακτηρίων σε ιστούς ξε-νιστών αλλά και για την προσκόλληση βακτηρίων μεταξύ τους Επιπλέον αυτά τα στρώματα προστατεύουν τα βακτή-ρια από τους αμυντικούς μηχανισμούς του ξενιστή πχ απο-τρέπουν τη φαγοκυττάρωση από μακροφάγα ή άλλα κύττα-ρα (f Τμήμα 222)

Άλλες πρωτεϊνικές δομές που βρίσκονται στην επιφά-νεια των βακτηριακών κυττάρων (Εικόνα 2114) και ενίοτε συμμετέχουν στη διαδικασία προσκόλλησης είναι οι κροσ-σοί (ή ινίδια) και τα τριχίδια (f Τμήμα 413) Επί παρα-

δείγματι τα τριχίδια της Neisseria gonorrhoeae παίζουν κα-θοριστικό ρόλο στην προσκόλληση του οργανισμού στο ου-ρογεννητικό επιθήλιο ενώ οι ουρολοιμώξεις που προκαλού-νται από την Escherichia coli οφείλονται πολύ πιο συχνά σε κροσσοφόρα στελέχη (Εικόνα 2114) παρά σε στελέχη χω-ρίς κροσσούς Στους καλύτερα μελετημένους κροσσούς συ-γκαταλέγονται οι επονομαζόμενοι κροσσοί τύπου Ι των εντε-ροβακτηρίων (Escherichia Klebsiella Salmonella Shigel-la) οι οποίοι κατανέμονται ομοιογενώς πάνω στην κυτταρι-κή επιφάνεια Κατά κανόνα τα τριχίδια είναι μικρότερα σε αριθμό αλλά έχουν μεγαλύτερο μήκος από τους κροσσούς Η λειτουργία των τριχιδίων και των κροσσών έγκειται στο ότι δεσμεύουν τις επιφανειακές γλυκοπρωτεΐνες του ξενιστι-κού κυττάρου βήμα που σηματοδοτεί την έναρξη της διαδι-κασίας προσκόλλησης

Στοιχεία για τις εξειδικευμένες αλληλεπιδράσεις ανάμε-σα στον βλεννογόνο του επιθηλίου και στα παθογόνα προκύ-πτουν από μελέτες στελεχών της Escherichia coli που προ-καλούν διάρροια Τα περισσότερα στελέχη της E coli δεν εί-ναι παθογόνα και αποτελούν τμήμα της φυσιολογικής χλωρί-δας ειδικά στο τυφλό και το κόλον Στο σώμα συνυπάρχουν συνήθως ποικίλα μη παθογόνα στελέχη της E coliOslash μεγάλοι αριθμοί από αυτά διέρχονται καθημερινά μέσω του εντέρου και απομακρύνονται με τα κόπρανα Τα εντεροπαθογόνα στελέχη της E coli όμως διαθέτουν ινώδεις πρωτεΐνες που ονομάζονται CFA (Colonization Factor Antigens δηλ αντι-γονικοί παράγοντες αποικισμού) με τη βοήθεια των οποίων προσκολλώνται εξειδικευμένα στα επιθηλιακά κύτταρα του λεπτού εντέρου Εκεί τα παθογόνα αυτά στελέχη δημιουρ-γούν αποικίες και παράγουν εντεροτοξίνες (βλ Τμήμα 219) που προκαλούν διάρροια ή και άλλες ασθένειες (f Τμήμα 297) Αντίθετα τα μη παθογόνα στελέχη της E coli σπανί-ως διαθέτουν τις πρωτεΐνες CFA Ορισμένοι σημαντικοί πα-ράγοντες βακτηριακής προσκόλλησης παρατίθενται στον Πίνακα 213

Εισβολή

Ορισμένοι μικροοργανισμοί οφείλουν την παθογονικότητά τους αποκλειστικά και μόνο στις τοξίνες που παράγουν Αυ-τοί οι οργανισμοί δεν είναι απαραίτητο να διεισδύουν στους ιστούς του ξενιστή και θα τους εξετάσουμε χωριστά (βλ Τμήματα 218 και 219) Τα περισσότερα παθογόνα όμως πρέπει να εισβάλλουν στο επιθήλιο προκειμένου να ξεκινή-σει η παθογονική δράση τους διαδικασία που ονομάζεται εισβολή Τα σημεία εισόδου είναι κατά κανόνα μικρές ασυ-νέχειες ή πληγές στο δέρμα ή στους βλεννογόνους υμένες και αποτελούν τον συνήθη τόπο αρχικής εγκατάστασης και πολλαπλασιασμού των παθογόνων Πολλαπλασιασμός μπο-ρεί να λάβει χώρα και πάνω σε ακέραιη βλεννογόνο μεμ-βράνη ιδιαίτερα αν μεταβληθεί ή καταστραφεί η φυσιολο-γική χλωρίδα πχ κατά τη διάρκεια αντιβιοτικής θεραπείας Σε τέτοιες περιπτώσεις τα παθογόνα αποικίζουν ευκολότε-ρα τον ιστό κάτι που διευκολύνει περαιτέρω τη διαδικασία εισβολής Σε ορισμένες περιπτώσεις η αρχική εγκατάσταση

Jam

es A

Rob

erts

Εικόνα 2114 βακτήριοEscherichia coliμεκροσσούςτύπουPόπωςφαί-νεταιστοηλεκτρονιακόμικροσκόπιομετηντεχνικήτηςσκιαστικήςεπικάλυ-ψηςοικροσσοίτύπουPμοιάζουνμετουςκροσσούςτουτύπουΙαλλάεί-ναιλίγομακρύτεροιΤοκύτταροτηςφωτογραφίαςέχειδιάμετρο05μmπε-ρίπου

και ανάπτυξη των παθογόνων μπορεί να γίνει σε θέσεις πο-λύ απομακρυσμένες από τη θέση εισόδου Η μετάβαση στις θέσεις αυτές γίνεται συνήθως μέσω του αίματος ή του λεμ-φικού συστήματος (f Τμήμα 221)

216 Έλεγχος εννοιών

Η είσοδος των παθογόνων στους ιστούς του ξενιστή γίνεται συνή-θως με προσκόλληση σε εξειδικευμένα μόρια του ξενιστή συχνά σε βλεννογόνους επιφάνειες Η εισβολή ξεκινά στη θέση προσκόλ-λησης και μπορεί να εξαπλωθεί σε όλο τον ξενιστή μέσω του κυ-κλοφορικού συστήματος

Με ποιον τρόπο επηρεάζουν τα μόρια CFA της Escherichia co-li την προσκόλληση στους βλεννογόνους ιστούς

Με ποιον τρόπο η προσκόλληση εκκινεί τη διείσδυση

217 Αποικισμός και αύξηση

Εφόσον κάποιο παθογόνο αποκτήσει πρόσβαση σε έναν ιστό έχει κατόπιν πιθανότητες να πολλαπλασιαστεί διαδι-κασία που ονομάζεται αποικισμός Τα παθογόνα που εισέρ-χονται σε έναν ιστό σπανίως είναι αρκετά σε αριθμό ώστε να προκαλέσουν βλάβες επομένως θα πρέπει να βρουν θρε-πτικά υλικά και κατάλληλες συνθήκες για να πολλαπλασι-αστούν Η ανάπτυξη ενός παθογόνου επηρεάζεται από πε-

ριβαλλοντικούς παράγοντες όπως είναι η θερμοκρασία το pH και το δυναμικό αναγωγής αλλά ακόμη σημαντικότερος παράγοντας είναι η διαθεσιμότητα θρεπτικών υλικών στον ιστό του ξενιστή Εκ πρώτης όψεως θα πίστευε κανείς ότι τα σπονδυλωτά αποτελούν ένα είδος διατροφικού παραδεί-σου για τους μικροοργανισμούς αλλά στην πραγματικότητα δεν διαθέτουν σε επάρκεια όλες τις απαραίτητες θρεπτικές ουσίες Διάφορα ευδιάλυτα θρεπτικά υλικά όπως τα σάκχα-ρα τα αμινοξέα και τα οργανικά οξέα δεν απαντούν πάντο-τε σε επάρκεια με αποτέλεσμα να ευνοούνται εκείνοι οι ορ-γανισμοί που μπορούν να αξιοποιήσουν περίπλοκες θρεπτι-κές πηγές όπως είναι το γλυκογόνο Επίσης δεν υπάρχουν σε όλους τους ιστούς και σε κάθε δεδομένη χρονική στιγ-μή επαρκείς ποσότητες των βιταμινών και των αυξητικών παραγόντων που απαιτούν τα παθογόνα Επί παραδείγμα-τι το Brucella abortus που μολύνει τα βοοειδή αναπτύσσε-ται πολύ αργά στους περισσότερους ιστούς αλλά ταχύτατα στον πλακούντα προκαλώντας αποβολή των εμβρύων Αυ-τό οφείλεται στην αυξημένη συγκέντρωση της ουσίας ερυ-θριόλη που παράγεται από τον πλακούντα και η οποία επι-ταχύνει σημαντικά τον πολλαπλασιασμό του B abortus (βλ Πίνακα 216)

Άλλες φορές η εγκατάσταση ενός παθογόνου καθορί-ζεται επίσης από την περιορισμένη διαθεσιμότητα ιχνοστοι-χείων Για παράδειγμα υπάρχει πληθώρα αποδείξεων σχετι-κά με την επίδραση του σιδήρου στη μικροβιακή αύξηση Οι ζωικές πρωτεΐνες τρανσφερρίνη και λακτοφερρίνη δεσμεύουν ισχυρά τον σίδηρο και τον μεταφέρουν σε όλο το σώμα μέ-σω της κυκλοφορίας Οι πρωτεΐνες αυτές έχουν τόσο στενή συγγένεια με τον σίδηρο ώστε πολύ συχνά προκαλούν ανε-πάρκεια σιδήρου στα μικρόβια Έτσι αν σε ένα ζώο με λοί-μωξη χορηγηθούν διατροφικώς ευδιάλυτα άλατα σιδήρου αυξάνεται δραστικά η μολυσματικότητα ορισμένων παθογό-νων Όπως είδαμε στο Τμήμα 51 πολλά βακτήρια (τα επο-νομαζόμενα σιδηροφορείς) παράγουν σιδηροχηλικές ενώσεις προκειμένου να ενισχυθεί η ικανότητα πρόσληψης σιδήρου από το περιβάλλον Μερικοί σιδηροχηλικοί παράγοντες που έχουν απομονωθεί από παθογόνα βακτήρια είναι τόσο απο-τελεσματικοί ώστε μπορούν να laquoυποκλέψουνraquo σίδηρο ακό-μη και από ζωικές σιδηροσυζευκτικές πρωτεΐνες Για παρά-δειγμα ο σιδηροφορέας αεροβακτίνη τον οποίο παράγουν ορισμένα στελέχη Escherichia coli κωδικεύεται από το πλα-σμίδιο Col V (f Τμήμα 108) και απομακρύνει με μεγάλη ευκολία τον σίδηρο από την τρανσφερρίνη

Εντοπισμός στο σώμα

Μετά την αρχική του είσοδο στο σώμα ο παθογόνος μικροορ-γανισμός παραμένει συνήθως τοπικά εντοπισμένος και πολ-λαπλασιάζεται δημιουργώντας μια μικρή εστία μόλυνσης Αυτό συμβαίνει πχ στους δοθιήνες (laquoκαλογήρουςraquo) τον ψευδάνθρακα και τα εξανθήματα που δημιουργούνται από τις τοπικές μολύνσεις του δέρματος με Staphylococcus (f Τμήμα 269) Εναλλακτικά ο οργανισμός μπορεί να περάσει στα λεμφικά αγγεία και να εναποτεθεί στους λεμφαδένες

ΠΙΝΑΚΑΣ 213 Σημαντικοίπαράγοντεςπροσκόλλησης μικροβιακώνπαθογόνωνσειστούς ξενιστώνα

Παράγοντας Παράδειγμα

Γλυκοκάλυκαςκάψα παθογόναστελέχηEscherichia colindashογλυκοκάλυκας βλεννοστιβάδα ευνοείτηνπροσκόλλησηστηνψηκτροειδή (fΤμήμα413 παρυφήτωνεντερικώνλαχνών καιεικόνα2113) Streptococcus mutansndashοδεξτρανικόςγλυκοκάλυκας ευνοείτηνπρόσδεσηστιςοδοντικέςεπιφάνειεςπρωτεΐνες Streptococcus pyogenesndashηπρωτεΐνημτης προσκόλλησης βακτηριακήςεπιφάνειαςδεσμεύεταισευποδοχείς τωνβλεννογόνωνυμένωντηςαναπνευστικήςοδού Neisseria gonorrhoeae ndash ηπρωτεΐνηOpaτηςβακτη- ριακήςεπιφάνειαςδεσμεύεταισευποδοχείςτου ουρογεννητικούεπιθηλίουλιποτειχικόοξύ Streptococcus pyogenesndashευνοεί(μαζίμετηνπρω- (fΤμήμα48 τεΐνημ)τηδέσμευσησευποδοχείςτηςαναπνευ- καιεικόνα432) στικήςβλεννογόνουστιβάδαςκροσσοί(ινίδια) Neisseria gonorrhoeae ndash οικροσσοίτύπουΙευνοούν (fΤμήμα413 τηνπρόσδεσηστοουρογεννητικόεπιθήλιο καιεικόνα2114) είδητουγένουςSalmonellandashινίδιατύπουΙδιευκο- λύνουντηνπρόσδεσηστοεπιθήλιοτουλεπτού εντέρου παθογόναστελέχηEscherichia colindashοιινώδειςπρω- τεΐνεςπουσυνιστούντουςαντιγονικούςπαράγο- ντεςαποικισμού(CFA)ευνοούντηνπρόσδεσηστο επιθήλιοτουλεπτούεντέρου

αοιπερισσότερεςθέσειςυποδοχήςστουςξενιστικούςιστούςείναιδιάφορεςγλυ-κοπρωτεΐνεςήσύνθεταλιπίδιαπχγαγγλιοζίτεςήγλοβοζίτες

217 ΑΠΟΙΚΙΣΜΟΣ ΚΑΙ ΑΥξΗΣΗ 849

850Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

Αν ο μικροοργανισμός φθάσει στο αίμα τότε μεταφέρεται σε απομακρυσμένες περιοχές του σώματος αν και συνήθως συγκεντρώνεται στο ήπαρ ή στον σπλήνα Η διασπορά του παθογόνου μέσω του αίματος και του λεμφικού συστήματος μπορεί να οδηγήσει σε γενικευμένη (διασυστηματική) λοί-μωξη του σώματος και πολλαπλασιασμό του παθογόνου σε πολλούς ιστούς Αν η ανάπτυξη του βακτηρίου στους ιστούς είναι πολύ εκτεταμένη τότε διαχέεται στο αίμα σημαντικός αριθμός μικροοργανισμών με συνέπεια την εκδήλωση βα-κτηριαιμίας Στις εκτεταμένες λοιμώξεις αυτού του τύπου η αρχή γίνεται σχεδόν πάντοτε από κάποια τοπική λοίμωξη σε συγκεκριμένο όργανο

217 Έλεγχος εννοιών

Για να μπορέσει κάποιο παθογόνο να αποικίσει έναν ξενιστικό ιστό και να πολλαπλασιαστεί σε σημαντικό βαθμό θα πρέπει πρώτα να αποκτήσει πρόσβαση σε θρεπτικές ουσίες και κατάλληλες αναπτυ-ξιακές συνθήκες Τα παθογόνα είτε αναπτύσσονται τοπικά στον τό-πο αρχικής προσβολής είτε διασπείρονται στο σώμα

Γιατί αποτελούν ο αποικισμός και ο πολλαπλασιασμός απαραί-τητη προϋπόθεση για την επιτυχία των περισσότερων παθογό-νων

Ποιοι ξενιστικοί παράγοντες περιορίζουν ή επιταχύνουν τον αποικισμό και την ανάπτυξη ενός μικροοργανισμού σε συγκε-κριμένη θέση

218 Μολυσματικότητα

Μολυσματικότητα ονομάζεται η σχετική ικανότητα ενός παρασίτου να προκαλεί νόσο Εδώ θα εξετάσουμε μερικές από τις κύριες μεθόδους που χρησιμοποιούνται για τη μέ-τρηση της μολυσματικότητας και στη συνέχεια θα δώσουμε ορισμένα παραδείγματα οργανισμών υψηλής μολυσματικό-τητας καθώς και των μηχανισμών που αυτοί χρησιμοποιούν για να αυξήσουν τη μολυσματικότητά τους

Μέτρηση της μολυσματικότητας

Η μολυσματικότητα ενός παθογόνου μπορεί να προσδιο-ριστεί με πειραματικές μελέτες της LD50 Η LD50 (lethal dose50) δηλαδή η θανατηφόρος δόση50 είναι εκείνη η δόση ενός μολυσματικού παράγοντα η οποία θανατώνει το 50 των ζώων μιας ομάδας ελέγχου Η LD50 των παθογόνων υψηλής μολυσματικότητας συνήθως δεν διαφέρει πολύ από το LD100 με άλλα λόγια ο αριθμός των απαιτούμενων πα-θογόνων για να θανατωθεί το 50 των πειραματοζώων δεν απέχει πολύ από τον αριθμό των κυττάρων που θανατώνει το σύνολο των πειραματοζώων Αυτό φαίνεται στην Εικόνα 2115 σε ότι αφορά την πειραματική μόλυνση ποντικών με Streptococcus και Salmonella Ακόμη και λίγα κύτταρα του Streptococcus pneumoniae σε ένα πειραματόζωο αρκούν για να προκαλέσουν θανατηφόρο λοίμωξη και να εξοντώσουν

όλα τα μέλη της ομάδας ελέγχου Για τον συγκεκριμένο ορ-γανισμό μάλιστα είναι δύσκολο να προσδιοριστεί η LD50 ακριβώς επειδή είναι τόσο λίγα τα κύτταρα που χρειάζονται για να προκληθεί η θανατηφόρος λοίμωξη Αντίθετα η LD50 ενός ηπιότερου παθογόνου των ποντικών της Salmonella ty-phimurium είναι πολύ υψηλότερη από εκείνη του S pneu-moniae και ο αριθμός των κυττάρων που απαιτούνται για να θανατωθεί το 100 της ομάδας ελέγχου είναι υπερεκατοντα-πλάσιος εκείνου της LD50

Η μολυσματικότητα παθογόνων που διατηρούνται σε εργαστηριακές καλλιέργειες και δεν αναπτύσσονται σε ζώα είναι συχνά μειωμένη ή και εκλείπει εντελώς Τέτοιοι οργα-νισμοί αποκαλούνται εξασθενημένοι Η εξασθένηση μπορεί να οφείλεται στην ταχύτερη ανάπτυξη στελεχών χαμηλότε-ρης μολυσματικότητας τα οποία ενδεχομένως ευνοούνται επιλεκτικά από τη διαδοχική μεταφορά τους σε νέα καλλι-εργητικά υλικά Σε πολλές περιπτώσεις η εξασθένηση είναι εντονότερη όταν οι καλλιεργητικές συνθήκες δεν είναι ιδα-νικές για το είδος Αν σε ένα ζώο χορηγηθεί εξασθενημένη καλλιέργεια τότε τα παθογόνα ενίοτε ανακτούν την αρχική μολυσματικότητά τους αλλά στις περισσότερες περιπτώσεις η απώλεια είναι μόνιμη Τα εξασθενημένα στελέχη χρησιμο-ποιούνται συχνά για την παραγωγή εμβολίων ιδιαίτερα ιι-κών εμβολίων (f Τμήμα 2211) Για παράδειγμα τα εμ-βόλια της ιλαράς και της παρωτίτιδας αποτελούνται από εξα-σθενημένα ιικά στελέχη

Τοξικότητα και ικανότητα εισβολής

Η μολυσματικότητα ενός παθογόνου οφείλεται στην ικανό-τητά του να προκαλεί βλάβες μέσω δύο μηχανισμών της το-ξικότητας και της ικανότητας εισβολής Όλα τα παθογόνα

101 102 103 104 105 106 107

20

40

60

80

100

Οργανισmicroός υψηλήςmicroολυσmicroατικότητας(Streptococcuspneumoniae)

Οργανισmicroός microέτριαςmicroολυσmicroατικότητας(Salmonella typhimurium)

Ποσ

οστό

πον

τικώ

ν π

ου π

εθα

ίνου

ν

Αριθmicroός χορηγούmicroενων κυττάρων ανά πειραmicroατόζωο (ποντίκι)

Εικόνα 2115 ΣυγκριτικέςδιαφορέςστημικροβιακήμολυσματικότηταμεβάσητοναριθμότωνκυττάρωνStreptococcus pneumoniaeκαιSalmonella ty-phimurium πουαπαιτούνταιγιαναθανατωθούνπειραματόζωα

χρησιμοποιούν αυτούς τους δύο μηχανισμούς για την πρό-κληση παθολογικών εκδηλώσεων

Τοξικότητα ονομάζεται η ικανότητα ενός οργανισμού να προκαλεί παθολογικές καταστάσεις μέσω μιας προσχημα-τισθείσας τοξίνης που αναστέλλει τη λειτουργία ή προκαλεί τον θάνατο των κυττάρων του ξενιστή Για παράδειγμα ο τέ-τανος οφείλεται στην ισχυρή εξωτοξίνη που παράγει το Clos-tridium tetani (βλ Τμήμα 2110) Τα κύτταρα του C tetani παραμένουν στις αρχικές θέσεις εισόδου τους (συνήθως κά-ποια πληγή) όπου αναπτύσσονται αργάOslash σπάνια μετακινού-νται μακριά από τις θέσεις αυτές Ωστόσο το C tetani είναι εξαιρετικά νοσογόνο καθώς παράγει την τετανική τοξίνη η οποία μεταφέρεται μέσω της κυκλοφορίας σε απομακρυσμέ-να σημεία του οργανισμού και προκαλεί ανεξέλεγκτες μυϊκές συσπάσεις που συχνά οδηγούν στον θάνατο του ξενιστή

Ικανότητα εισβολής ονομάζεται η δυνατότητα ενός πα-θογόνου να αναπτύσσεται σε ξενιστικούς ιστούς και να φθά-νει σε τόσο μεγάλους αριθμούς ώστε να αναστέλλει μία ή περισσότερες λειτουργίες του ξενιστή Η ικανότητα εισβολής επιτρέπει σε έναν μικροοργανισμό να είναι νοσογόνος ακό-μα κι όταν δεν παράγει τοξίνες Επί παραδείγματι ο σημα-ντικότερος παράγοντας μολυσματικότητας του Streptococcus pneumoniae είναι το γεγονός ότι διαθέτει μια πολυσακχαρι-τική κάψα που τον προστατεύει από τη φαγοκυττάρωση (βλ Τμήμα 216Oslash f Τμήμα 222 και Εικόνα 225) εξουδετερώ-νοντας έτσι έναν από τους κυριότερους αμυντικούς μηχανι-σμούς των ξενιστών έναντι της διείσδυσης παθογόνων Τα συγκεκριμένα στελέχη του S pneumoniae μπορούν να προ-καλέσουν εκτεταμένες βλάβες στον ξενιστή λόγω της με-γάλης ικανότητας εισβολής που τα χαρακτηρίζει αναπτύσ-σονται σε τεράστιους αριθμούς στον πνευμονικό ιστό όπου επάγουν ξενιστικές αντιδράσεις οι οποίες καταλήγουν στην εκδήλωση πνευμονίας (f Τμήμα 262) Αντίθετα τα στε-λέχη χωρίς κάψα δεσμεύονται γρήγορα και αποτελεσματικά από τον ξενιστή και καταστρέφονται από τα φαγοκύτταρα

Τα Clostridium tetani και Streptococcus pneumoniae συνιστούν χαρακτηριστικά παραδείγματα ακραίας τοξικό-τητας και ακραίας ικανότητας εισβολής αντιστοίχως Τα πε-ρισσότερα επιτυχή παθογόνα πάντως κατατάσσονται κάπου ενδιάμεσα όσον αφορά αυτές τις δύο ιδιότητες χρησιμοποι-ώντας και τους δύο μηχανισμούς (τοξίνες και εισβολή) για να προκαλέσουν νόσο

Μολυσματικότητα του γένους Salmonella

Τα είδη του γένους Salmonella χρησιμοποιούν έναν συνδυ-ασμό τοξινών εισβολής και άλλων μολυσματικών παραγό-ντων κατά την παθογονική δράση τους Αρχικά η Salmonel-la παράγει τρεις τουλάχιστον τοξίνες που συμβάλλουν στη μολυσματικότητά της την εντεροτοξίνη (Πίνακας 214) την ενδοτοξίνη (f Τμήμα 49 και Εικόνα 435) και την κυττα-ροτοξίνη Η κυτταροτοξίνη αναστέλλει την πρωτεϊνοσύνθε-ση στα κύτταρα του ξενιστή και αποτρέπει τη διαφυγή του ενδοκυτταρικού Ca2+ από αυτά Επίσης στην προσβολή συμ-μετέχουν διάφοροι παράγοντες μολυσματικότητας Παράγο-

ντες προσκόλλησης είναι το πολυσακχαριτικό αντιγόνο Ο της κυτταρικής επιφάνειας και το αντιγόνο Η των μαστιγί-ων ενώ ενισχυτικό ρόλο μπορεί να παίξουν και οι κροσσοί της κυτταρικής επιφάνειας Ο πολυσακχαρίτης Vi της κά-ψας αναστέλλει τόσο τη δράση του συμπληρώματος όσο και την αντιγονικά διαμεσολαβούμενη θανάτωση των κυττάρων Salmonella (f Τμήμα 2210) Τα γονίδια inv στα είδη του γένους Salmonella κωδικεύουν τουλάχιστον είκοσι πρωτεΐ-νες που συμμετέχουν στη διαδικασία προσβολής Για παρά-δειγμα το invΗ κωδικεύει μια επιφανειακή πρωτεΐνη προ-σκόλλησης ενώ τα invC invG και invI κωδικεύουν πρωτε-ΐνες που συμμετέχουν στη συναρμολόγηση ενός εξειδικευ-μένου επιφανειακού προσαρτήματος που ονομάζεται βελό-νη (needle) ή ενεσίσωμα (injectisome) [Βλ Παράρτημα 3 ΣτΕΕ 5]

Η ευκολία με την οποία όρισμένα είδη Salmonella προ-καλούν λοιμώξεις έγκειται στο γεγονός ότι παρασιτούν και πολλαπλασιάζονται ενδοκυτταρικά όχι μόνο σε κύτταρα του εντερικού τοιχώματος αλλά ακόμη και στα μακροφάγα μια ομάδα λευκοκυττάρων που υπό φυσιολογικές συνθήκες φα-γοκυτταρώνουν βακτήρια (f Τμήμα 222) Ένας από τους τρόπους δράσης των φαγοκυττάρων είναι η παραγωγή ειδι-κών τοξικών ενώσεων του οξυγόνου τα οποία όμως η Sal-monella εξουδετερώνει με το προϊόν του γονιδίου oxyR Επί-σης τα μακροφάγα παράγουν ειδικά αμυντικά μόρια τις ντε-φενσίνες που κι αυτά όμως εξουδετερώνονται από τη Salmo-nella με τα προϊόντα των γονιδίων phoP και phoQ Η Sal-monella επομένως διαθέτει γονίδια (oxy και pho) που της επιτρέπουν να γίνει ενδοκυτταρικό παράσιτο καθώς τα προ-ϊόντα αυτών των γονιδίων εξουδετερώνουν τους αμυντικούς μηχανισμούς του ξενιστή που θα περιόριζαν την ενδοκυττα-ρική της ανάπτυξη Επίσης ορισμένοι παράγοντες μολυσμα-τικότητας οι οποίοι συμβάλλουν στην αντοχή και τη διασπο-ρά των περισσότερων παθογόνων στελεχών της Salmonella είναι πλασμιδιακής προέλευσης Τέλος για να αποθηκεύσει τον αναπτυξιακά πολύτιμο σίδηρο η Salmonella παράγει ειδικές σιδηροχηλικές πρωτεΐνες τους σιδηροφορείς (f Τμήμα 51 και Τμήμα 217) Βλέπουμε δηλαδή ότι η Salmo-nella και ενδεχομένως τα περισσότερα παθογόνα διαθέτουν αρκετούς παράγοντες αύξησης της μολυσματικότητάς τους που συμβάλλουν στην εκδήλωση νόσου Οι διάφοροι γνω-στοί παράγοντες μολυσματικότητας της Salmonella παρατί-θενται στην Εικόνα 2116

218 Έλεγχος εννοιών

Η μολυσματικότητα ενός παθογόνου καθορίζεται από την ικανότη-τα εισβολής την τοξικότητα και μερικούς άλλους παράγοντες του παθογόνου Στα περισσότερα παθογόνα η μολυσματικότητα καθο-ρίζεται από πολλούς παράγοντες Εξασθένηση ενός παθογόνου εί-ναι η απώλεια μολυσματικότητας

Σε τι διαφέρουν η τοξικότητα από την ικανότητα εισβολής Εξηγήστε με ποιον τρόπο μπορεί να επέλθει εξασθένηση ενός

παθογόνου οργανισμού Αναλύστε τον ρόλο των εξασθενημέ-νων μικροοργανισμών στην παραγωγή εμβολίων

218 ΜΟΛΥΣΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑ 851

852Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

ΙII ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΜΟΛΥΣΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΚΑΙ ΤΟξΙΝΕΣ

Η παθογονικότητα των μικροοργανισμών ευνοείται σημαντι-κά από τοξίνες και εξωκυτταρικούς παράγοντες μολυσματι-κότητας που οι ίδιοι οι μικροοργανισμοί παράγουν και απε-λευθερώνουν Αν και οι πρωτεΐνες αυτές εμφανίζουν μεγάλη ποικιλία και παράγονται από πολλά και διάφορα παθογόνα πολλές έχουν κοινά μοριακά χαρακτηριστικά και παρόμοιους

μηχανισμούς δράσης Σε αυτή την ενότητα θα εξετάσουμε ορισμένα χαρακτηριστικά παραδείγματα τοξινών και παρα-γόντων μολυσματικότητας σε επίπεδο μηχανισμού δράσης

219 Παράγοντες μολυσματικότητας

Ορισμένες εξωκυτταρικές πρωτεΐνες που παράγονται από πα-θογόνα συντελούν στην ενίσχυση και διατήρηση των νόσων Αυτές οι πρωτεΐνες ονομάζονται παράγοντες μολυσματικότη-

ΠΙΝΑΚΑΣ 214 εξωτοξίνεςκαιεξωκυτταρικοίπαράγοντεςμολυσματικότηταςπου προέρχονταιαπόπαθογόνουςμικροοργανισμούςτουανθρώπου

Οργανισμός Νόσος Τοξίνη ή παράγονταςα Δράση

Bacillus anthracis Άνθρακας θανατηφόροςπαράγοντας(θπ) ΤοπAείναιοπαράγονταςβπουσυνδέεται παράγονταςοιδήματος(πο) στοκύτταροοποπροκαλείοίδημα προστατευτικόαντιγόνο(πA)(αβ) οθππροκαλείκυτταρικόθάνατο Bacillus cereus Τροφικήδηλητηρίαση εντεροτοξίνη() προκαλείαπώλειαυγρώναπόταεντερικάκύτταρα Bordetella pertussis κοκκύτης Τοξίνητουκοκκύτη(αβ) Σταματάτημεταγωγήσήματοςμέσωτηςπρωτεΐ- νηςGεπιφέρεικυτταρικόθάνατο Clostridium botulinum αλλαντίαση νευροτοξίνη(αβ) μυϊκήπαράλυση(βλεικόνα2119) Clostridium tetani Τέτανος νευροτοξίνη(αβ) Σπαστικήπαράλυση(βλεικόνα2120) Clostridium perfringens αεριογόνοςγάγγραινα Τοξίνηα(κΤ) αιμόλυση(λεκιθινάσηβλεικόνα2117β) τροφικήδηλητηρίαση Τοξίνηβ(κΤ) αιμόλυση Τοξίνηγ(κΤ) αιμόλυση Τοξίνηδ(κΤ) αιμόλυση(καρδιοτοξίνη) Τοξίνηκ(ε) κολλαγενάση Τοξίνηλ(ε) πρωτεάση εντεροτοξίνη(κT) μεταβάλλειτηδιαπερατότητατουεντερικού επιθηλίου Corynebacterium diphtheriae διφθερίτιδα Τοξίνητηςδιφθερίτιδας(αβ) αναστέλλειτηνπρωτεϊνοσύνθεσηστουςευκα- ρυώτες(εικόνα2118) Escherichia coli(μόνοτα Γαστρεντερίτιδα εντεροτοξίνη(αβ) επάγειαπώλειαυγρώναπόταεντερικάκύτταρα εντεροπαθογόναστελέχη) Pseudomonas aeruginosa μολύνσειςαπό εξωτοξίνηα(αβ) αναστέλλειτηνπρωτεϊνοσύνθεση P aeruginosa είδη Salmonella Σαλμονέλλωσητυφο- εντεροτοξίνη(αβ) αναστέλλειτηνπρωτεϊνοσύνθεσηκαιπροκαλεί ειδήςπυρετόςπαρα- λύσητωνξενιστικώνκυττάρων τυφοειδήςπυρετός κυτταροτοξίνη(κΤ) επάγειαπώλειαυγρώναπόταεντερικάκύτταρα Shigella dysenteriae βακτηριακήδυσεντερία Σιγκατοξίνη(αβ) αναστέλλειτηνπρωτεϊνοσύνθεση Staphylococcus aureus πυρετογόνεςμολύνσεις Τοξίνηα(κΤ) αιμόλυση (εξανθήματακλπ) Τοξίνησυνδρόμουτοξικής διασυστηματικήκαταπληξία λοιμώξειςτουανα- καταπληξίας(υα) πνευστικούτροφική αποφολιδωτικέςτοξίνεςα απολέπισηδέρματοςκαταπληξία δηλητηρίασησύνδρομο καιβ(υα) τοξικήςκαταπληξίας λευκοσιδίνη(κΤ) καταστρέφειλευκοκύτταρα τοξικήεπιδερμική Τοξίνηβ(κΤ) αιμόλυση νεκρόλυση Τοξίνηγ(κΤ) θανατώνεικύτταρα Τοξίνηδ(κΤ) αιμόλυσηλευκόλυση εντεροτοξίνηαβCD προκαλείεμετούςδιάρροιακαταπληξία καιε(υα) Ένζυμοπήξηςαίματος(ε) επάγειθρόμβωσητουινώδους Streptococcus pyogenes πυρετογόνεςμολύνσεις Στρεπτολυσίνηο(κΤ) αιμόλυση αμυγδαλίτιδαοστρακιά ΣτρεπτολυσίνηS(κΤ) αιμόλυση(βλεικόνα2117) ερυθρογόνοςτοξίνη(υα) προκαλείτοεξάνθηματηςοστρακιάς Στρεπτοκινάση(ε) διασπάτουςθρόμβουςτουινώδους υαλουρονιδάση(ε) διασπάτουαλουρονικόοξύστονσυνδετικόιστό Vibrio cholerae Χολέρα εντεροτοξίνη(αβ) επάγειαπώλειαυγρώναπότα εντερικάκύτταρα(εικόνα2121)

ααβτοξίνηα-βKTκυτταρολυτικήτοξίνηεενζυμικόςπαράγονταςμολυσματικότηταςυαυπεραντιγονικήτοξίνηαταξινόμητοςπαράγοντας

τας Οι περισσότεροι τέτοιοι παράγοντες είναι ένζυμα που βο-ηθούν τα παθογόνα να δημιουργήσουν αποικίες και να ανα-πτυχθούν Επί παραδείγματι οι στρεπτόκοκκοι οι σταφυλό-κοκκοι και ορισμένα είδη του γένους Clostridium παράγουν το ένζυμο υαλουρονιδάση (Πίνακας 214) Η υαλουρονιδάση ευνοεί τη διασπορά των μικροοργανισμών στους διάφορους ιστούς καθώς διασπά το υαλουρονικό οξύ έναν πολυσακχα-ρίτη που λειτουργεί ως στερεωτικό υλικό στον χώρο μεταξύ των κυττάρων Η παραγωγή της υαλουρονιδάσης επιτρέπει τη διασπορά των παθογόνων μικροοργανισμών από την αρ-χική θέση προσβολής στους διάφορους ιστούς του ξενιστή Οι στρεπτόκοκκοι και οι σταφυλόκοκκοι παράγουν επίσης ευρύτατη ποικιλία πρωτεασών νουκλεασών και λιπασών που χρησιμεύουν στον αποπολυμερισμό των πρωτεϊνών των νουκλεϊκών οξέων και των λιπιδίων του ξενιστή Τα είδη του Clostridium που προκαλούν την αεριογόνο γάγγραινα παρά-γουν επιπλέον το ένζυμο κολλαγονάση γνωστή και ως τοξί-νη κ (Πίνακας 214) η οποία αποικοδομεί το υποστηρικτικό δίκτυο των ιστών που αποτελείται από κολλαγόνο επιτρέπο-ντας τη διασπορά του παθογόνου στους ιστούς του ξενιστή

Ινώδες θρόμβοι και μολυσματικότητα

Στις περισσότερες περιπτώσεις η εισβολή ενός μικροβιακού παθογόνου στον ξενιστή αντιμετωπίζεται άμεσα με τον σχη-ματισμό θρόμβων ινώδους Ο μηχανισμός της θρόμβωσης ενεργοποιείται από τον τραυματισμό του ιστού και έχει ως αποτέλεσμα την απομόνωση του παθογόνου και τον περιορι-σμό της λοίμωξης σε μια μικρή περιοχή του σώματος Ορι-σμένοι οργανισμοί έχουν την ικανότητα να παράγουν ινωδο-λυτικά ένζυμα που διασπούν τους θρόμβους επιτρέποντας

έτσι την περαιτέρω διασπορά της λοίμωξης Μια τέτοια ινω-δολυτική ουσία γνωστή ως στρεπτοκινάση παράγεται από τον Streptococcus pyogenes (Πίνακας 214)

Άλλοι οργανισμοί όμως μπορούν να παράγουν ένζυμα που ευνοούν τον σχηματισμό θρόμβων ινώδουςOslash έτσι αδυνα-τούν μεν να εξαπλωθούν αλλά διασφαλίζουν την προστασία τους από το ανοσοποιητικό σύστημα του ξενιστή Το καλύ-τερα μελετημένο ένζυμο που προκαλεί θρόμβους ινώδους εί-ναι το ένζυμο πήξης του αίματος (Πίνακας 214) που παράγε-ται από το παθογόνο Staphylococcus aureus Το ένζυμο αυτό προκαλεί την εναπόθεση ινώδους πάνω στους μικροβιακούς κόκκους παρέχοντάς τους κάλυμμα προστασίας από τις επι-θέσεις των κυττάρων του ξενιστή Το πλέγμα ινώδους που παράγεται από τη δράση του ενζύμου πήξης του αίματος εί-ναι μάλλον η αιτία για την εξαιρετικά εντοπισμένη φύση πολ-λών σταφυλοκοκκικών λοιμώξεων όπως πχ οι δοθιήνες και οι φλύκταινες (f Εικόνα 2623)

219 Έλεγχος εννοιών

Οι παθογόνοι μικροοργανισμοί παράγουν μια ποικιλία ενζύμων που αυξάνουν τη μολυσματικότητά τους άλλοτε διασπώντας τους ιστούς του ξενιστή και άλλοτε μεταβάλλοντας το περιβάλλον τους προκειμένου να εξασφαλίσουν θρεπτικές ουσίες Σε άλλες περι-πτώσεις οι παράγοντες μολυσματικότητας που εκκρίνονται από τα παθογόνα παρέχουν προστασία από την επαφή με τους φυσιο-λογικούς μηχανισμούς άμυνας του ξενιστή Όλοι αυτοί οι παράγο-ντες αποσκοπούν στο να ενισχύσουν τον αποικισμό και την ανά-πτυξη των παθογόνων

Τι πλεονέκτημα παρέχει στο παθογόνο η παραγωγή ενζύμων που πέπτουν τα δομικά στοιχεία των ξενιστικών ιστών

Κροσσοί τύπου 1(προσκόλληση)

Ενδοτοξίνη στολιποπολυσακχαριτικόστρώmicroα (πυρετός)

Πλασmicroίδιοmicroολυσmicroατικότητας

Αντιγόνο Ο(αναστέλλει τηφαγοκυτταρικήθανάτωση)

Κυτταροτοξίνη(αναστέλλει τησύνθεση πρωτεϊνών στακύτταρα του ξενιστήmiddotείσοδος ασβεστίουστο ξενιστικό κύτταροmiddotπροσκόλληση)

Μαστίγιο(αυτοκινησία)Αντιγόνο Η(προσκόλλησηmiddotαναστολή φαγοκυτταρικήςθανάτωσης)

Εντεροτοξίνη (διάρροια)

Επιφανειακάπροσαρτήmicroατα πουκωδικεύονται απόγονίδια invπροσκόλληση

Σιδηροφορείς

Αντιφαγοκυτταρικέςπρωτεΐνες πουκωδικεύονται απότο γονίδιο oxyR

Αντιγόνο τηςκάψας Vimiddotαναστέλλει τηνπρόσδεση τουσυmicroπληρώmicroατοςτου microαστιγίου

Εικόνα 2116 παράγοντες πουαυξάνουν τη μολυσματικότητα τηςSalmonella παρουσιάζονται εκείνατα δομικά στοιχεία που γνωρίζουμεότιείναιπαθογονικώςσημαντικάΤαπρωτεϊνικάπροϊόντατουγονιδιακούσυστήματοςphoδενέχουνταυτοποι-ηθείαλλάείναιγνωστόότιεξουδε-τερώνουντιςεπιπτώσειςτωνλιποδια-σπαστικώνντεφενσινώνπουπαράγουνταμακροφάγα

219 ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΜΟΛΥΣΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑΣ 853

854Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

Η δράση του ενζύμου πήξης του αίματος βοηθά ή εμποδίζει τη βακτηριακή ανάπτυξη και με ποιον τρόπο Δώστε συγκεκριμέ-να παραδείγματα

2110 Εξωτοξίνες

Οι εξωτοξίνες είναι πρωτεΐνες που απελευθερώνονται στον εξωκυτταρικό χώρο κατά την ανάπτυξη του οργανισμού Αυ-τές οι τοξίνες είναι δυνατόν να διασπαρούν σε μεγάλες απο-στάσεις μέσα στο σώμα και να προκαλέσουν βλάβες σε πε-ριοχές πολύ μακριά από την αρχική εστία της λοίμωξης Ο Πίνακας 214 συνοψίζει τις ιδιότητες και τη δράση μερικών από τις γνωστότερες εξωτοξίνες καθώς και ορισμένων άλ-λων εξωκυτταρικών παραγόντων μολυσματικότητας

Οι περισσότερες εξωτοξίνες ανήκουν σε μία από τις τρεις ακόλουθες κατηγορίες τις κυτταρολυτικές τοξίνες τις τοξίνες Α-Β και τις υπεραντιγονικές τοξίνες Οι κυτταρολυτι-κές τοξίνες είναι ένζυμα που επιτίθενται σε κάποιο δομικό συστατικό των κυττάρων και προκαλούν λύση Οι τοξίνες Α-Β αποτελούνται από δύο ομοιοπολικά συνδεδεμένες υπομο-νάδες Α και Β Η μία από αυτές η Β συνδέεται σε κάποιον επιφανειακό υποδοχέα των ξενιστικών κυττάρων και επιτρέ-πει τη μεταφορά της Α στο εσωτερικό του κυττάρου όπου αυτή επιφέρει διάφορες βλάβες Τα υπεραντιγόνα είναι τοξί-νες που διεγείρουν μεγάλο αριθμό κυττάρων του ανοσοποι-ητικού συστήματος του ξενιστή προκαλώντας εκτεταμένες φλεγμονώδεις αποκρίσεις (f Τμήμα 2214)

Κυτταρολυτικές τοξίνες

Πολλά παθογόνα παράγουν πρωτεΐνες που δρουν στην κυτ-ταροπλασματική μεμβράνη προκαλώντας λύση άρα και θά-νατο των ζωικών κυττάρων Οι τοξίνες αυτές ονομάζονται επίσης αιμολυσίνες διότι η δράση τους παρατηρείται πολύ εύκολα στα ερυθρά αιμοσφαίρια (Πίνακας 214) Οι επιδρά-σεις τους ωστόσο δεν περιορίζονται μόνο στα ερυθροκύτ-ταρα αλλά αφορούν και πολλά άλλα κύτταρα του ξενιστή Η παραγωγή αιμολυσινών διαπιστώνεται εύκολα στο εργα-στήριο με γραμμική επίστρωση του οργανισμού σε τρυβλίο

άγαρ-αίματος Η αιμολυσίνη απελευθερώνεται κατά την ανά-πτυξη των αποικιών και λύει τα περιβάλλοντα ερυθροκύττα-ρα δημιουργώντας έτσι ζώνες αιμόλυσης (Εικόνα 2117α) Ορισμένες αιμολυσίνες επιτίθενται στα φωσφολιπίδια της κυτταροπλασματικής μεμβράνης των ξενιστικών κυττάρων Συνηθέστερο υπόστρωμα των αιμολυσινών είναι το φωσφο-λιπίδιο λεκιθίνη (φωσφατιδυλοχολίνη) και γιrsquo αυτό τα συγκε-κριμένα ένζυμα ονομάζονται λεκιθινάσες ή φωσφολιπάσες (Εικόνα 2117β) Χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι η τοξίνη α του Clostridium perfringens μια λεκιθινάση που διασπά τα μεμβρανικά λιπίδια και προκαλεί κυτταρική λύση (Πίνακας 214) Επειδή τα φωσφολιπίδια είναι συστατικά των κυττα-ρικών μεμβρανών όλων των οργανισμών μερικές φορές οι φωσφολιπάσες λύουν την κυτταροπλασματική μεμβράνη όχι μόνο των ξενιστικών αλλά και των βακτηριακών κυττάρων Υπάρχουν ωστόσο αιμολυσίνες που δεν είναι φωσφολιπάσες Για παράδειγμα η στρεπτολυσίνη Ο την οποία παράγουν οι στρεπτόκοκκοι επιδρά στις στερόλες της κυτταροπλασματι-κής μεμβράνης Οι λευκοσιδίνες (Πίνακας 214) είναι λυτικοί παράγοντες που λύουν επιλεκτικά τη μεμβράνη των λευκών αιμοσφαιρίων γεγονός που μπορεί να προκαλέσει μείωση της αντίστασης του ξενιστή (f Τμήμα 221)

Τοξίνη της διφθερίτιδας

Όπως θα δούμε εκτενέστερα στο Τμήμα 263 η τοξίνη της διφθερίτιδας παράγεται από το Corynebacterium diphtheriae και αποτελεί σημαντικό παράγοντα παθογένεσης για τη νόσο της διφθερίτιδας Τα ποντίκια και οι αρουραίοι είναι σχετι-κά ανθεκτικοί οργανισμοί στην τοξίνη της διφθερίτιδας αλ-λά οι άνθρωποι τα κουνέλια και τα πτηνά έχουν μεγάλη ευ-αισθησία καθώς ένα και μόνο μόριο της τοξίνης μπορεί να προκαλέσει στα είδη αυτά κυτταρική λύση Η τοξίνη της δι-φθερίτιδας που εκκρίνεται από τα κύτταρα του C diphtheri-ae ανήκει στην κατηγορία των τοξινών Α-Β και το πολυπε-πτίδιό της έχει μοριακό βάρος (ΜΒ) 62000 Η υπομονάδα Β δεσμεύεται εξειδικευμένα σε έναν υποδοχέα της κυτταρο-πλασματικής μεμβράνης του ξενιστικού κυττάρου (Εικόνα 2118) Μετά τη δέσμευση οι υπομονάδες Α και Β αλληλε-πιδρούν πρωτεολυτικά μεταξύ τους με τελικό αποτέλεσμα την είσοδο της υπομονάδας Α (που έχει ΜΒ 21000) στο κυτ-

(α) (β)

T D

Bro

ck

Leon

J L

eBea

u

Εικόνα 2117 (α)ΖώνεςαιμόλυσηςγύρωαπόαποικίεςStreptococcus pyogenesπουανα-πτύσσονταισετρυβλίοάγαρ-αίματος(β)δρά-σητηςλεκιθινάσηςμιαςφωσφολιπάσηςγύ-ρωαπόαποικίεςClostridium perfringensπουαναπτύσσονται σεκαλλιεργητικόμέσοαγαρό-ζηςεμπλουτισμένομεκρόκοαυγού(πηγήλεκι-θίνης)ηλεκιθινάσηδιασπάτιςμεμβράνεςτωνερυθροκυττάρωνδημιουργώνταςτιςδιαυγείςζώνεςπουφαίνονταιστηφωτογραφία

ταρόπλασμα του ξενιστικού κυττάρου Εκεί η υπομονάδα Α παρεμποδίζει τη μεταφορά αμινοξέων από το tRNA στην αυξανόμενη πολυπεπτιδική αλυσίδα με αποτέλεσμα να ανα-στέλλεται η διαδικασία της πρωτεϊνοσύνθεσης Πιο συγκε-κριμένα η τοξίνη αδρανοποιεί τον παράγοντα επιμήκυνσης 2 (μια πρωτεΐνη που συμμετέχει στην επιμήκυνση της πολυ-πεπτιδικής αλυσίδας) καταλύοντας τη σύνδεση ενός μορίου ριβόζης στη διφωσφορική αδενοσίνη (ADP) από το NAD+ Μετά την προσθήκη της ριβόζης στο μόριο του ADP η δρα-στικότητα του παράγοντα επιμήκυνσης 2 μειώνεται θεαμα-τικά και η πρωτεϊνοσύνθεση αναστέλλεται

Η τοξίνη της διφθερίτιδας σχηματίζεται μόνον από στε-λέχη του C diphtheriae που προσβάλλονται λυσιγονικά από τον βακτηριοφάγο β ο οποίος μεταφέρει το γονίδιο για την παραγωγή της τοξίνης Έτσι ένα μη τοξινοπαραγωγικό (άρα μη παθογόνο) στέλεχος του C diphtheriae μπορεί να μετα-τραπεί σε παθογονικό αν μολυνθεί με τον φάγο β Η διαδικα-σία αυτή ονομάζεται μετατροπή φάγου (f Τμήμα 107)

Ένας άλλος παράγοντας που επηρεάζει την παραγωγή της τοξίνης της διφθερίτιδας είναι η ύπαρξη διαθέσιμου σι-δήρου Όταν το καλλιεργητικό μέσο περιέχει ποσότητες σι-δήρου που επαρκούν για την αύξηση του βακτηρίου η το-ξίνη δεν παράγεται Αν όμως η συγκέντρωση σιδήρου μειω-θεί σε περιοριστικά για την αύξηση του βακτηρίου επίπεδα τότε αρχίζει η παραγωγή της τοξίνης Ο σίδηρος δεσμεύεται από ειδικές ρυθμιστικές πρωτεΐνες του C diphtheriae συμ-μετέχοντας με τον τρόπο αυτό σε έναν μηχανισμό αρνητικού ελέγχου (f Τμήμα 85) Αυτή η σιδηροσυζευτική πρωτεΐ-νη συνδυάζεται κατόπιν με μια ρυθμιστική περιοχή του DNA

του φάγου β και παρεμποδίζει την έκφραση της τοξίνης της διφθερίτιδας Όταν η συγκέντρωση σιδήρου είναι χαμηλή η δράση της ρυθμιστικής πρωτεΐνης εξασθενεί με αποτέλεσμα να αρχίσει η σύνθεση της τοξίνης

Η εξωτοξίνη Α του Pseudomonas aeruginosa (Πίνακας 214) δρα κατά παρόμοιο τρόπο με την τοξίνη της διφθερίτι-δας αφού και αυτή τροποποιεί τον παράγοντα επιμήκυνσης 2 μέσω ριβοζυλίωσης του ADP

Τοξίνες του τετάνου και της αλλαντίασης

Αυτές οι τοξίνες παράγονται από τα υποχρεωτικώς αναερό-βια βακτήρια Clostridium tetani και Clostridium botulinum Υπό φυσιολογικές συνθήκες τα βακτήρια αυτά είναι εδαφό-βιοι οργανισμοί που ενίοτε προκαλούν ασθένειες στα ζώα (f Τμήματα 278 και 295) Το C botulinum σπανίως ανα-πτύσσεται άμεσα στο σώμαOslash συνηθέστερη εστία πολλαπλα-σιασμού του αλλά και τόπος παραγωγής της αλλαντοτοξί-νης είναι τα κακοδιατηρημένα τρόφιμα Στην αλλαντίαση ο θάνατος επέρχεται από αναπνευστική ανεπάρκεια λόγω πα-ράλυσης των αναπνευστικών μυών Το C tetani αναπτύσ-σεται σε βαθιές πληγές του σώματος που καθίστανται ανο-ξικές και παρrsquo ότι παραμένει στην αρχική εστία προσβολής και δεν διασπείρεται στο σώμα η τοξίνη την οποία παράγει μπορεί να εξαπλωθεί μέσω του νευρικού συστήματος και να προκαλέσει τέτανο δηλαδή σπαστική παράλυση που μπορεί επίσης να οδηγήσει στον θάνατο

Η τοξίνη της αλλαντίασης αποτελείται στην πραγματι-κότητα από μια ομάδα τοξινών Α-Β που συνιστούν τις πιο

2110 ΕξΩΤΟξΙΝΕΣ 855

A B

Κυτταρική microεmicroβράνη Κυτταρική microεmicroβράνη

B BA

A

AEFmdash2 EFmdash2

Πρωτεϊνοσύνθεση σε αναστολήΦυσιολογική πρωτεϊνοσύνθεση

Τοξίνη

Κλείδα

Αmicroινοξύ

Ριβόσωmicroα

(β)

t-RNA

(α)

EFmdash2

t-RNA

EFmdash2

Med

Ia T

uTo

rIal

M

edIa

Tu

TorI

al D

ipht

heri

aTo

xin

Εικόνα 2118 δράσητηςτοξίνηςτηςδιφθερίτιδαςτηνοποίαπαράγειτοCorynebacterium diphtheriae(α)υπόφυσιολογικέςσυνθήκεςοπαράγονταςεπι-μήκυνσης2(EF-2)συνδέεταιμετοριβόσωμακαιτοφέρνεισεεπαφήμεέναφορτισμένοtRNA(β)ητοξίνητηςδιφθερίτιδαςσυνδέεταιμετηνκυτταρικήμεμβράνηόπουδιασπάταιηυπομονάδααπουπροκύπτειαπότηδιάσπασηαυτήμεταφέρεταιστονενδοκυτταρικόχώροόπουκαταλύειτηνπροσθήκηρι-βοζυλιωμένουADPστονπαράγονταεπιμήκυνσης2(EF-2)οτροποποιημένοςπαράγονταςεπιμήκυνσης2δενμπορείπλέοννασυμμετάσχειστηνπροσθήκηαμινοξέωνστηναυξανόμενηπεπτιδικήαλυσίδαηδιαδικασίατηςπρωτεϊνοσύνθεσηςσταματάκαιεπέρχεταιθάνατοςτουκυττάρου

856Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

ισχυρές βιολογικές τοξίνες στη φύση Ένα χιλιοστογραμμά-ριο (mg) καθαρής αλλαντοτοξίνης αρκεί για να σκοτώσει πάνω από ένα εκατομμύριο ινδικά χοιρίδια Από τις επτά δι-αφορετικές αλλαντοτοξίνες που γνωρίζουμε δύο τουλάχι-στον κωδικεύονται από εξειδικευμένους λυσιγόνους βακτη-ριοφάγους του Clostridium botulinum Η κυριότερη τοξίνη είναι μια πρωτεΐνη με ΜΒ 150000 η οποία εύκολα σχηματί-ζει συμπλέγματα με άλλες μη τοξικές πρωτεΐνες του C bot-ulinum δημιουργώντας βιοενεργές τοξίνες με ΜΒ που αγγί-ζει το 106 Η τοξικότητά της οφείλεται στο ότι αυτή δεσμεύε-ται στις νευρομυϊκές συνάψεις (και συγκεκριμένα στις προ-συναπτικές μεμβράνες των απολήξεων των κινητικών νευ-ρώνων) όπου παρεμποδίζει την απελευθέρωση ακετυλοχο-λίνης Υπενθυμίζεται ότι η μετάδοση της νευρικής ώσης από τα νευρικά κύτταρα στα μυϊκά γίνεται μέσω της ακετυλοχο-λίνης η οποία δεσμεύεται σε ειδικούς υποδοχείς των μυϊκών κυττάρων Έτσι ένας μυς που έχει δηλητηριαστεί με αλλα-ντοτοξίνη αδυνατεί να προσλάβει το διεγερτικό σήμα (την ακετυλοχολίνη) άρα αδυνατεί να συσταλεί προκαλώντας γενικευμένη παράλυση (Εικόνα 2119)

Η τετανοτοξίνη είναι μια πρωτεΐνη με ΜΒ 150000 η οποία αποτελείται από συνδεδεμένα πολυπεπτίδια Α-Β Η τοξίνη μόλις έρθει σε επαφή με το νευρικό σύστημα μετα-φέρεται μέσω των κινητικών νευρώνων μέχρι τον νωτιαίο μυελό όπου συνδέεται εξειδικευμένα με γαγγλιοζιτικά λιπί-δια των αξονικών απολήξεων ορισμένων ανασταλτικών νευ-ρώνων του νωτιαίου μυελού Κατά τη φυσιολογική λειτουρ-

γία τους αυτοί οι διάμεσοι νευρώνες απελευθερώνουν κά-ποιον ανασταλτικό νευροδιαβιβαστή (συνήθως γλυκίνη) ο οποίος συνδέεται με ειδικούς υποδοχείς πάνω στη μεμβρά-νη του κινητικού νευρώνα και προκαλεί αποδιέγερση δη-λαδή άρση της διέγερσης του κινητικού νευρώνα Αυτός εί-ναι ο κυριότερος μηχανισμός για να σταματήσει η διέγερση ενός κινητικού νευρώνα και πρακτικά σημαίνει ότι η δρά-ση της γλυκίνης αναστέλλει την απελευθέρωση ακετυλοχο-λίνης στην τελική κινητική πλάκα και επομένως επιτρέπει τη χάλαση των μυών Η παρουσία όμως τετανοτοξίνης στον νωτιαίο μυελό εξουδετερώνει τη δράση των διάμεσων ανα-σταλτικών νευρώνων και επομένως διακόπτει την απελευθέ-ρωση και δράση της γλυκίνης επί των κινητικών νευρώνων Υπrsquo αυτές τις συνθήκες οι κινητικοί νευρώνες συνεχίζουν να παραμένουν σε κατάσταση διέγερσης εκφορτίζονται αστα-μάτητα και απελευθερώνουν συνεχώς ακετυλοχολίνη στη νευρομυϊκή σύναψη προκαλώντας συνεχείς και ανεξέλε-γκτες συστολές των αντίστοιχων μυών (Εικόνα 2120) Τε-λικό αποτέλεσμα είναι η σπαστική παράλυση δηλαδή μια κατάσταση κατά την οποία οι προσβεβλημένοι μύες βρίσκο-νται σε διαρκή συστολή Αν η προσβολή αφορά τους μυς του στόματος τότε ο παρατεταμένος σπασμός παραμορφώ-νει το στόμα προκαλώντας το φαινόμενο του τρισμού Αν η προσβολή συμβεί στους αναπνευστικούς μυς τότε μπορεί να επέλθει θάνατος από ασφυξία

Και οι δύο τοξίνες που μόλις εξετάσαμε εμποδίζουν την απελευθέρωση νευροδιαβιβαστών για τον έλεγχο των μυών

Φυσιολογικές συνθήκεςΗ ακετυλοχολίνη (A) προκαλείσυστολή των microυϊκών ινών

∆ιεγερτικό σήmicroααπό το κεντρικόνευρικό σύστηmicroα

Μυς

ΑλλαντίασηΗ αλλαντοτοξίνη εmicroποδίζει τηναπελευθέρωση της Α αναστέλλοντας έτσιτη microυϊκή συστολή

AA A

AAA

A AA

AAAAA

A

AA A

AA A

AA

A A

AAA

AAA AA

A AAA

A A A A A A A A AA A A A

(α) (β)

Εικόνα 2119 δράσητηςαλλαντοτοξίνηςηοποίαπαράγεταιαπότοClostridium botulinum (α)υπόφυσιολογικέςσυνθήκεςηδιέγερσηαπότοκεντρικόνευρικόσύστημακαταλήγειστηνευρομυϊκήσύναψηκαιέχειωςαποτέλεσματηναπελευθέρωσηακετυλοχολίνης(α)απότακυστίδιατωννευρικώναπολήξεωνστηντελικήκινητικήπλάκαΣτησυνέχειαηακετυλοχολίνησυνδέεταιμεειδικούςυποδοχείςστημεμβράνητουμυϊκούκυττάρουπροκαλώνταςσυστολήτουτελευταίου(β)ηαλλαντοτοξίνηδραστηντελικήκινητικήπλάκαπαρεμποδίζονταςτηναπελευθέρωσηακετυλοχολίνης(α)απότακυστίδιαlaquoκαταργώνταςraquoστηνπράξητηνευρικήδιέγερσηαποτέλεσματηςδράσηςαυτήςείναιημηαντιστρεπτήχάλασητουμυόςκαιτελικάημυϊκήπαράλυση(f

Τμήμα295)

Ωστόσο το τελικό αποτέλεσμα διαφέρει ανάλογα με το ποι-ος ακριβώς νευροδιαβιβαστής αναστέλλεται

2110 Έλεγχος εννοιών

Οι εξωτοξίνες τις οποίες παράγουν ορισμένοι μικροοργανισμοί εί-ναι οι ισχυρότερες βιολογικές τοξίνες που γνωρίζουμε Κάθε εξω-τοξίνη δρα σε εξειδικευμένα κύτταρα ή μόρια του ξενιστή επιφέ-ροντας βλάβες σε κάποια μείζονα (κυτταρική ή συστηματική) λει-τουργία του

Ποιες μείζονος σημασίας ιδιότητες είναι κοινές σε όλες τις εξωτοξίνες Σε όλες τις τοξίνες Α-Β

Είναι απαραίτητο να λάβει χώρα πολλαπλασιασμός των βακτη-ρίων και λοίμωξη προκειμένου να παραχθούν τοξίνες

2111 Εντεροτοξίνες

Οι εντεροτοξίνες είναι εξωτοξίνες που δρουν στο λεπτό έντερο και προκαλούν μαζική έκκριση υγρών στον εντερικό αυλό και κατά συνέπεια εμετό και διάρροια Εντεροτοξίνες

παράγουν πολλά βακτήρια όπως τα Staphylococcus aureus Clostridium perfringens και Bacillus cereus (που ευθύνονται συνήθως για τις τροφικές δηλητηριάσεις) αλλά και τα εντε-ροπαθογόνα Vibrio cholerae Escherichia coli και Salmonel-la enteritidis

Η τοξίνη της χολέρας

Η εντεροτοξίνη την οποία παράγει το Vibrio cholerae είναι ο αιτιολογικός παράγοντας της χολέρας και έχει μελετηθεί περισσότερο από οποιαδήποτε άλλη εντεροτοξίνη Η τοξί-νη της χολέρας ανήκει στις τοξίνες της κατηγορίας Α-Β (βλ Τμήμα 2110) και αποτελείται από μία υπομονάδα Α μορι-ακού βάρους 27200 και πέντε υπομονάδες Β καθεμιά από τις οποίες έχει ΜΒ 11600 (επομένως ολόκληρο το σύμπλεγ-μα της τοξίνης έχει ΜΒ 82200) Η υπομονάδα Β αποτελεί το τμήμα με το οποίο η τοξίνη δεσμεύεται εξειδικευμένα στον γαγγλιοζίτη GM1 που βρίσκεται στην κυτταροπλασματική μεμβράνη των κυττάρων του εντερικού επιθηλίου (Εικόνα 2121)Oslash ωστόσο η ίδια η υπομονάδα Β δεν προκαλεί κάποια μεταβολή στη διαπερατότητα της μεμβράνης Για την τοξι-κή δράση της τοξίνης της χολέρας υπεύθυνη είναι η υπομο-

AA

AA

A

AA A

AA

A AAA

AAA

A

AAA

A

AAAAAAAA

AAA

A

G

GGG

GGGGGGG

G

G

G G

G

G

G

GG G

G

GG

A A

A

A A

A

A

A

A

A AA A A A A A A A AA A A A

∆ιεγερτικά σήmicroατααπό το κεντρικόνευρικό σύστηmicroα

Ανασταλτικόςδιάmicroεσος νευρώνας

Αναστολή

Μυς

Φυσιολογικές συνθήκεςΗ γλυκίνη (G) που απελευθερώνεται από τουςανασταλτικούς διάmicroεσους νευρώνες σταmicroατάτην απελευθέρωση ακετυλοχολίνης (A)και επιφέρει χάλαση των microυών

ΤέτανοςΗ τετανοτοξίνη δεσmicroεύεται στουςανασταλτικούς διάmicroεσους νευρώνεςεmicroποδίζοντας την απελευθέρωση γλυκίνηςκαι τη χάλαση των microυών

(α) (β)

Τοξίνητουτετάνου

Εικόνα 2120 δράσητηςτετανοτοξίνηςτηνοποίαπαράγειτοClostridium tetani(α)υπόφυσιολογικέςσυνθήκεςηχάλασητωνμυώνοφείλεταιστηγλυ-κίνη(G)πουαπελευθερώνουνορισμένοιδιάμεσοιανασταλτικοίνευρώνεςηγλυκίνηαποδιεγείρειτουςκινητικούςνευρώνεςκάτιπουμετησειράτουση-μαίνειότιδιακόπτεταιηαπελευθέρωσηακετυλοχολίνης(α)στηνευρομυϊκήσύναψη(β)ητετανοτοξίνηδεσμεύεταισεδιάμεσουςανασταλτικούςνευρώνεςεμποδίζονταςτηναπελευθέρωσηγλυκίνηςαπότασυναπτικάκυστίδιαΈτσιδιακόπτεταιηροήανασταλτικώνσημάτωνπροςτουςκινητικούςνευρώνεςκαιηαπελευθέρωσηακετυλοχολίνηςστηνευρομυϊκήσύναψηείναισυνεχήςκαιαδιάκοπημεαποτέλεσμαναπροκαλείταιμηαντιστρεπτήσυστολήτωνμυώνκαισπαστικήπαράλυση(fΤμήμα278καιεικόνα2719)

2111 ΕΝΤΕΡΟΤΟξΙΝΕΣ 857

858Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

νάδα Α η οποία ενεργοποιεί το κυτταρικό ένζυμο αδενυλι-κή κυκλάση που με τη σειρά του μετατρέπει την τριφωσφο-ρική αδενοσίνη (ΑΤΡ) σε κυκλική μονοφωσφορική αδενοσί-νη (cAMP)

Όπως έχουμε ήδη δει στο Τμήμα 87 το κυκλικό ΑΜΡ είναι ένα ειδικό μόριο που συνδέει στα κύτταρα διάφο-ρους ρυθμιστικούς μηχανισμούς Στα θηλαστικά το κυκλι-κό ΑΜΡ συμμετέχει στον μηχανισμό δράσης αρκετών ορμο-

νών σε συναπτικές διαβιβάσεις του κεντρικού νευρικού συ-στήματος αλλά και στις φλεγμονώδεις και ανοσιακές αντι-δράσεις των ιστών συμπεριλαμβανομένων των αλλεργιών Όμως για να μπορέσει η υπομονάδα Α της τοξίνης της χολέ-ρας να ενεργοποιήσει την αδενυλική κυκλάση πρέπει πρώτα να ενεργοποιηθεί από ένα κυτταρικό ένζυμο που χρειάζεται NAD+ και ATP Κατά τη δράση της εντεροτοξίνης της χολέ-ρας τα αυξημένα επίπεδα κυκλικού ΑΜΡ προκαλούν ενερ-γητική έκκριση διττανθρακικών και ιόντων χλωρίου από τα επιθηλιακά κύτταρα προς τον εντερικό αυλό (Εικόνα 2121) Κατά την οξεία φάση της νόσου η απώλεια νερού στο λε-πτό έντερο υπερβαίνει τον ρυθμό απορρόφησής του στο πα-χύ έντερο με αποτέλεσμα τη μαζική καθαρή απώλεια νε-ρού Κατά κανόνα τα θύματα της χολέρας πεθαίνουν από ακραία αφυδάτωση Καλύτερη θεραπεία είναι η πρόσληψη από το στόμα μεγάλων ποσοτήτων από διαλύματα ηλεκτρο-λυτών προκειμένου να αναπληρωθούν τα απολεσθέντα υγρά και ιόντα

Η εντεροτοξίνη της χολέρας μπορεί να ενεργοποιήσει την αδενυλική κυκλάση σε μεγάλη ποικιλία κυττάρων και ιστών γιrsquo αυτό και οι παθολογικές εκδηλώσεις της τοξίνης αφορούν μάλλον την ειδική θέση όπου αυτή δεσμεύεται δη-λαδή τα κύτταρα του επιθηλίου του λεπτού εντέρου παρά την τοξική ενεργοποίηση της αδενυλικής κυκλάσης Πράγ-ματι η προσθήκη διαλύματος με απομονωμένες υπομονάδες Β (οι οποίες δεν διαθέτουν δραστικότητα αδενυλικής κυκλά-σης) στον αυλό του εντέρου μπορεί να εμποδίσει τη δράση της εντεροτοξίνης της χολέρας αρκεί να χορηγηθεί πριν την εκδήλωσή της Αυτό συμβαίνει διότι οι υπομονάδες Β κατα-λαμβάνουν τις ίδιες θέσεις δέσμευσης που χρησιμοποιούν και τα πλήρη μόρια (Α-Β) της τοξίνης στερώντας από τα τελευταία τη δυνατότητα δέσμευσης αλλά και δράσης κα-θώς μόνο τα πλήρη μόρια διαθέτουν δραστικότητα αδενυλι-κής κυκλάσης

Η εντεροτοξίνη της χολέρας κωδικεύεται από δύο γο-νίδια τα ctxA και ctxB Η έκφραση των εν λόγω γονιδίων ελέγχεται από έναν μηχανισμό θετικής ρύθμισης στον οποίο καθοριστικό ρόλο παίζει η πρωτεΐνη που κωδικεύει το γονί-διο toxR Το προϊόν του γονιδίου toxR είναι μια διαμεμβρα-νική πρωτεΐνη η οποία ελέγχει τόσο την παραγωγή της τοξί-νης όσο και άλλων σημαντικών παραγόντων μολυσματικό-

Εικόνα 2121 δράσητηςεντεροτοξίνηςτηςχολέρας(1)Φυσιολογικήδι-αδικασίακίνησηςτωνιόντωνστοέντεροκαιαποικισμόςτουεπιθηλίουαπότοVibrio choleraeακολουθούμενοςαπόδέσμευσητηςεντεροτοξίνηςμετουςγαγγλιοζίτεςGM1τωνκυττάρωντουξενιστή(2)ηδράσητηςτοξίνηςα-βέγκειταιστηνενσωμάτωσηστοκυτταρόπλασματωνξενιστικώνκυττάρωντηςυπομονάδαςαηοποίαενεργοποιείτηναδενυλικήκυκλάσηΤογεγονόςαυτόοδηγεί(3)στηδιακοπήτηςφυσιολογικήςροήςνa+προςταέσωκαι(4)στηναπώλειανερούπροςτοναυλόκαιτηνεμφάνισηδιάρροιαςηαντιμετώπισητηςχολέραςγίνεταιμεαναπλήρωσηιόντωνκαιενυδάτωσηηχρήσηαντιβι-οτικώνμπορείναπεριορίσειτηνανάπτυξητουV choleraeκαιναμειώσειτηδιάρκειατηςνόσουαλλάδενεπηρεάζεικαθόλουτηντοξίνηπουέχειήδηπαραχθεί

Κύτταρο GM1

Επιθήλιο

Τοξίνη του Vibrio cholerae

Κύτταρο του Vibrio cholerae

Ενεργοποίηση της επιθηλιακήςαδενυλικής κυκλάσης από τηντοξίνη της χολέρας

Τοξίνη τηςχολέρας

Αδενυλική κυκλάση

Αυλός

Αυλός

ATP κυκλικό AMP

Αίmicroα

Αίmicroα

Αίmicroα

Αυλός τουλεπτού εντέρου

Κύτταρο GM1Na+

Επιθηλιακά κύτταρα του εντέρου

Na+

Na+

Αναστολή microεταφοράς Na+ καθαρήροή Clndash προς τον αυλό

Clndash

Clndash

Μαζική microετακίνησηνερού προς τον αυλό

Φυσιολογική κίνηση ιόντων Na+ κινείται από τοναυλό προς το αίmicroαmiddot δεν υπάρχει καθαρή ροή Clndash

H2O

Αποικισmicroός καιπαραγωγή τοξινών

1

3

2

4

τητας του Vibrio cholerae (πχ πρωτεΐνες και τριχίδια της εξωτερικής μεμβράνης) που είναι απαραίτητοι για τον επι-τυχή αποικισμό του λεπτού εντέρου από το συγκεκριμένο εντεροπαθογόνο

Άλλες εντεροτοξίνες

Αρκετές εντεροτοξίνες που παράγονται από άλλα εντεροπα-θογόνα όπως είναι η Escherichia και η Salmonella δρουν παρόμοια με την τοξίνη της χολέρας Αυτό επιβεβαιώνεται από το ότι οι τοξίνες και των δύο βακτηρίων εξουδετερώνο-νται με τη χορήγηση αντισωμάτων κατά της εντεροτοξίνης της χολέρας γεγονός που υποδηλώνει ότι οι συγκεκριμένες τοξίνες έχουν παραπλήσια δομή Σε αυτό συνηγορεί και η ανάλυση της αλληλουχίας βάσεων στα γονίδια ctxA και ctxB τα οποία παρουσιάζουν ομολογία μεγαλύτερη του 75 με τα γονίδια που κωδικεύουν τη θερμοασταθή εντεροτοξίνη την οποία παράγουν τα εντεροπαθογόνα στελέχη της Escherich-ia και της Salmonella Ωστόσο υπάρχουν και εντεροτοξί-νες με διαφορετικό τρόπο δράσης τις οποίες παράγουν άλ-λα εντεροπαθογόνα των τροφίμων (Staphylococcus aureus Clostridium perfringens Bacillus cereus) Πχ η τοξίνη του Clostridium perfringens είναι μια κυτταροτοξίνη ενώ του Staphylococcus aureus μια υπεραντιγονική τοξίνη (Πίνακας 214) Τα υπεραντιγόνα έχουν έναν εντελώς διαφορετικό μη-χανισμό δράσηςOslash διεγείρουν μεγάλο αριθμό λεμφοκυττάρων προκαλώντας φλεγμονώδεις αντιδράσεις όχι μόνο τοπικά στο έντερο αλλά και διασυστηματικά σε όλο το σώμα (f Τμήμα 2214)

2111 Έλεγχος εννοιών

Οι εντεροτοξίνες είναι εξωτοξίνες που δρουν εξειδικευμένα στο λε-πτό έντερο προκαλώντας μεταβολές στη διαπερατότητα του εντε-ρικού επιθηλίου οι οποίες οδηγούν στην εμφάνιση διάρροιας Οι

εντεροτοξίνες διακρίνονται στις τοξίνες Α-Β στις κυτταροτοξίνες και στα υπεραντιγόνα

Ποια μείζονα χαρακτηριστικά είναι κοινά σε όλες τις εντεροτο-ξίνες Σε όλες τις εξωτοξίνες Α-Β

Πώς δρα η τοξίνη του Vibrio cholerae στο λεπτό έντερο Γιατί προκαλεί η τοξίνη αυτή μαζική απώλεια νερού

2112 Ενδοτοξίνες

Τα αρνητικά κατά Gram βακτήρια παράγουν λιποπολυσακ-χαρίτες για την εξωτερική στιβάδα του κυτταρικού τους τοι-χώματος (f Τμήμα 49) οι οποίοι σε πολλές περιπτώσεις είναι τοξικοί Οι πολυσακχαρίτες αυτοί ονομάζονται ενδο-τοξίνες διότι είναι σταθερά συνδεδεμένοι με το βακτηριακό κύτταρο και απελευθερώνονται σε μεγάλες ποσότητες μόνο αν συμβεί λύση του κυττάρου Οι ενδοτοξίνες έχουν μελε-τηθεί κυρίως στην περίπτωση των Escherichia Shigella και Salmonella Οι κυριότερες διαφορές μεταξύ εξωτοξινών και ενδοτοξινών παρατίθενται στον Πίνακα 215

Δομή και λειτουργία των ενδοτοξινών

Οι ενδοτοξίνες ασκούν ποικίλες επιδράσεις στη φυσιολο-γία Ο πυρετός είναι σχεδόν καθολικό σύμπτωμα της δρά-σης τους διότι οι τοξίνες αυτές διεγείρουν την απελευθέρω-ση ειδικών πρωτεϊνών από τα ξενιστικά κύτταρα οι οποίες ονομάζονται ενδογενή πυρετογόνα και επιδρούν στο θερμορ-ρυθμιστικό κέντρο του εγκεφάλου Επιπλέον οι ενδοτοξίνες προκαλούν διάρροια ταχεία μείωση του αριθμού των λεμ-φοκυττάρων και των αιμοπεταλίων και γενικευμένη φλεγ-μονή Μεγάλες ποσότητες ενδοτοξίνης μπορεί να επιφέρουν ακόμη και τον θάνατο κυρίως μέσω αιμορραγικής καταπλη-ξίας και ιστικής νέκρωσης Η τοξικότητα των ενδοτοξινών

2112 ΕΝΔΟΤΟξΙΝΕΣ 859

ΠΙΝΑΚΑΣ 215 Ιδιότητεςεξωτοξινώνκαιενδοτοξινών

Ιδιότητα Εξωτοξίνες Ενδοτοξίνες

Χημικέςιδιότητες πρωτεΐνεςπουεκκρίνονταιαπόορισμένα Σύμπλοκαλιποπολυσακχαριτών-λιποπρωτεϊνών(fεικόνα435) αρνητικάκατάGramβακτήριαενγένει ωςτμήματατηςεξωτερικήςμεμβράνηςτωναρνητικώνκατά θερμοασταθείς Gramβακτηρίωναπελευθερώνονταιμετηλύσητουκυττάρου πολύμεγάληθερμοσταθερότηταΤρόποςδράσης εξειδικευμένοςσυνήθωςδεσμεύονται μηειδικός σεειδικούςυποδοχείςήδομέςΣυμπτώματα είναικυτταροτοξίνεςεντεροτοξίνεςή πυρετόςδιάρροιαεμετός νευροτοξίνεςμεεξειδικευμένοτρόπο δράσηςσεκύτταραήιστούς Τοξικότητα Συχνάπολύμεγάληενίοτεθανατηφόρος μικρήσπάνιαθανατηφόροςανοσογονικότητα Ιδιαιτέρωςανοσοδιεγερτικέςδιεγείρουν Ήπιαανοσογόναηανοσοαπόκρισηείναι τηνπαραγωγήαντισωμάτων(αντιτοξινών) ανεπαρκήςγιατηνεξουδετέρωσητηςτοξίνηςδράσητοξοειδών ηαντιμετώπισητηςτοξίνηςμεφορμαλδεΰδη καμία καταστρέφειτηντοξικότητααλλάτα τοξοειδήπουπροκύπτουνεξακολουθούν ναέχουνανοσοδιεγερτικήδράσηπυρετογονία δενπροκαλούνπυρετόστονξενιστή πυρετογόνεςσυχνάπροκαλούνπυρετόστονξενιστή

860Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

πάντως είναι πολύ χαμηλότερη εκείνης των εξωτοξινών Στα ποντίκια επί παραδείγματι η ποσότητα ενδοτοξίνης που απαιτείται για να θανατωθεί το 50 ενός πληθυσμού πειρα-ματοζώων (δηλαδή η LD50) είναι κατά προσέγγιση 200-400 μg (μικρογραμμάρια) ανά άτομο ενώ η LD50 της αλλαντοτο-ξίνης είναι περίπου 25 pg (πικογραμμάρια) ανά άτομο δηλα-δή 10 εκατομμύρια φορές μικρότερη

Η γενική δομή των λιποπολυσακχαριτών (LPS) παρου-σιάζεται στην Εικόνα 435 Οι λιποπολυσακχαρίτες αποτε-λούνται από το λιπίδιο Α έναν κεντρικό πολυσακχαρίτη που περιέχει κετοδεοξυοκτονικό λίγα σάκχαρα με επτά άτομα άνθρακα (επτόζες) γλυκόζη γαλακτόζη Ν-ακετυλογλυκο-ζαμίνη και τον πολυσακχαρίτη Ο ένα ιδιαίτερα μεταβλητό πολυμερές που συνήθως περιέχει γαλακτόζη γλυκόζη ρα-μνόζη μαννόζη και ένα ή περισσότερα ασυνήθιστα διδεο-ξυ-σάκχαρα όπως αμπεκουόζη κολιτόζη παρατόζη ή τυβε-λόζη Τα σάκχαρα του πολυσακχαρίτη Ο σχηματίζουν αλυ-σίδες των τεσσάρων ή πέντε σακχάρων (συνήθως διακλαδι-σμένες) οι οποίες επαναλαμβάνονται αρκετές φορές για τον σχηματισμό του πλήρους μορίου (f Τμήμα 49) Το λιπί-διο Α αποτελείται από λιπαρά οξέα που συνδέονται με εστε-ρικούς δεσμούς στο μόριο της Ν-ακετυλογλυκοζαμίνης Συ-νηθέστερα τέτοια οξέα είναι το β-υδροξυμυριστικό το λαυ-ρικό (δαφνικό) το μυριστικό και το παλμιτικό (φοινικικό) Από τη μελέτη επιμέρους λιποπολυσακχαριτικών τμημάτων συνάγεται ότι το λιπίδιο ευθύνεται για την τοξικότητα και ο πολυσακχαρίτης για την υδατοδιαλυτότητα και την ανοσο-γονικότητα του συμπλόκου (f Τμήμα 223) Επίσης με-λέτες σε ζώα υποδεικνύουν ότι για τις in vivo τοξικές επι-δράσεις είναι απαραίτητο το λιπίδιο και ο πολυσακχαρίτης να συνυπάρχουν

Ανίχνευση ενδοτοξινών με τη μέθοδο Limulus

Επειδή οι ενδοτοξίνες έχουν πυρετογόνο δράση θα πρέπει τα διάφορα φάρμακα (πχ αντιβιοτικά ή σκευάσματα που χορηγούνται ενδοφλεβίως) να μην περιέχουν καθόλου εν-δοτοξίνες Για τον σκοπό αυτό έχει αναπτυχθεί μια ιδιαίτε-ρα ευαίσθητη μέθοδος ανίχνευσης ενδοτοξινών η οποία βα-σίζεται στη χρήση των αμοιβαδοκυττάρων Limulus polyphe-mus που παρασιτούν στις οπλές των αλόγων Η μέθοδος στη-ρίζεται στο γεγονός ότι οι ενδοτοξίνες προκαλούν εξειδικευ-μένα λύση αυτών των αμοιβαδοκυττάρων (Εικόνα 2122) Κατά τον εργαστηριακό έλεγχο αναμειγνύονται εκχυλίσμα-τα αμοιβαδοκύτταρων με το υπό έλεγχο διάλυμα Αν υπάρ-χει ενδοτοξίνη το εκχύλισμα των αμοιβαδοκυττάρων σχη-ματίζει πήγμα και καθιζάνει μεταβάλλοντας τη διαύγεια του διαλύματος Αυτή η αντίδραση μπορεί κατόπιν να ποσοτι-κοποιηθεί με τη χρήση φασματοφωτομέτρου Είναι εφικτή η εκτέλεση μετρήσιμης αντίδρασης με μόλις 10 pgml λιπο-πολυσακχαρίτη Η μέθοδος Limulus χρησιμοποιείται για την ανίχνευση απειροελάχιστων ποσοτήτων ενδοτοξίνης στους ορούς στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό στο πόσιμο νερό και σε όλα τα διαλύματα που χρησιμοποιούνται για την παρασκευή φαρμάκων και ενέσιμων σκευασμάτων

Επειδή η μέθοδος Limulus είναι πάρα πολύ ευαίσθητη χρειάζεται ιδιαίτερη προσοχή στην τήρηση μέτρων αποτρο-πής της μόλυνσης των εργαστηριακών οργάνων των διαλυ-μάτων και των αντιδραστηρίων από αρνητικά κατά Gram βακτήρια που υπάρχουν στο περιβάλλον του εργαστηρίου ή της κλινικής πχ στο απεσταγμένο νερό Ενδεχόμενη ανί-χνευση ενδοτοξινών με τη μέθοδο Limulus στο πλάσμα ή στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό συνιστά σοβαρή ένδειξη μόλυν-σης των συγκεκριμένων σωματικών υγρών με αρνητικά κα-τά Gram βακτήρια

2112 Έλεγχος εννοιών

Οι ενδοτοξίνες είναι λιποπολυσακχαρίτες προερχόμενοι από την εξωτερική στιβάδα των αρνητικών κατά Gram βακτηρίων Οι εν-δοτοξίνες απελευθερώνονται στο περιβάλλον με τη λύση του βα-κτηρικού κυττάρου προκαλώντας πυρετό και ορισμένες άλλες το-

(α)

(β)

A O

Tzi

anab

os a

nd R

D M

illha

mA

O T

zian

abos

and

R D

Mill

ham

Εικόνα 2122 μικροφωτογραφίεςαμοιβαδοκυττάρωνLimulus(α)Φυσι-ολογικάαμοιβαδοκύτταρα(β)αμοιβαδοκύτταραπουέχουνεκτεθείσεβα-κτηριακόλιποπολυσακχαρίτηηπαρουσίαλιποπολυσακχαρίτηπροκαλείαπο-κοκκίωσητωνκυττάρωνιδιότηταπουμπορείναχρησιμοποιηθείγιατηνανί-χνευσηλιποπολυσακχαριτώνσεκάποιουπόέλεγχοδιάλυμα

ξικές αντιδράσεις στον ξενιστή Κατά κανόνα οι ενδοτοξίνες είναι λιγότερο τοξικές από τις εξωτοξίνες

Γιατί δεν παράγουν ενδοτοξίνες τα θετικά κατά Gram βακτή-ρια

Γιατί είναι απαραίτητο να ελέγχονται τα διαλύματα των διαφό-ρων φαρμάκων ως προς την παρουσία ενδοτοξινών

ΙV ΓΕΝΙΚΟΙ ΜΗχΑΝΙΣΜΟΙ ΑΜΥΝΑΣ ΤΟΥ ξΕΝΙΣΤΗ

Οι εγγενείς laquoαμυντικοί μηχανισμοίraquo που είναι υπεύθυνοι για την καταστολή των παθογόνων μπορούν να χωριστούν σε δύο κατηγορίες στους μη ειδικούς ή γενικούς μηχανισμούς άμυνας που επιστρατεύονται έναντι μεγάλης ποικιλίας πα-θογόνων και στους ειδικούς αμυντικούς μηχανισμούς που χρησιμοποιούνται έναντι μεμονωμένων ειδών ή στελεχών παθογόνων Εδώ θα εξετάσουμε ορισμένους γενικούς αμυ-ντικούς μηχανισμούς που χρησιμοποιούνται για τον περιο-ρισμό των λοιμώξεων και τη διατήρηση της υγείας του ξε-νιστή ενώ στο επόμενο κεφάλαιο θα μελετήσουμε τους συ-γκεκριμένους μηχανισμούς άμυνας του ξενιστή έναντι μεμο-νωμένων παθογόνων δηλαδή την ανοσοαπόκριση

2113 Μη ειδική εγγενής αντίσταση στις

μολύνσεις

Η πρώτη γραμμή άμυνας του ξενιστή κατά των παθογόνων περιλαμβάνει μια σειρά φυσικών και χημικών φραγμών εγ-γενών στα περισσότερα ζώα οι οποίοι αντιδρούν με μη ει-δικό τρόπο στην εισβολή των παθογόνων Αυτοί οι γενικού χαρακτήρα μηχανισμοί εξουδετερώνουν όλα σχεδόν τα πα-θογόνα με τα οποία ερχόμαστε σε επαφή

Φυσική αντίσταση του ξενιστή

Η ικανότητα των παθογόνων να προκαλούν νόσο σε μεμο-νωμένα ζωικά είδη ποικίλλει σε πολύ μεγάλο βαθμό Για παράδειγμα η λύσσα εφόσον αρχίσει η εκδήλωση των συ-μπτωμάτων επιφέρει κατά κανόνα τον θάνατο σε οποιοδή-ποτε είδος θηλαστικού Βεβαίως ορισμένα είδη ζώων είναι πολύ πιο ευαίσθητα στη λύσσα από άλλα Τα ρακούν και τα κουνάβια πχ είναι εξαιρετικά ευαίσθητα στη μόλυνση από τον ιό της λύσσας σε αντίθεση με τα οπόσσουμ που σπανί-ως αρρωσταίνουν από την ασθένεια αυτή Ο άνθρακας μπο-ρεί να μολύνει πολλά είδη ζώων αλλά τα συμπτώματα που προκαλεί ποικίλλουν σημαντικά καθώς στον μεν άνθρω-πο εκδηλώνονται ως απλές φλύκταινες ενώ στις αγελάδες προκαλεί θανατηφόρο δηλητηρίαση του αίματος Αντίθετα ο πνευμονικός άνθρακας είναι θανατηφόρος για τον άνθρω-πο (f Τμήμα 2511) ενώ ιδιαίτερη σημασία έχει επίσης

το γεγονός ότι τα πουλιά είναι πλήρως ανθεκτικά στον άν-θρακα Επιπλέον οι ασθένειες των θερμόαιμων ζώων σπα-νίως μεταδίδονται στα ψυχρόαιμα (ποικιλόθερμα) ζώα και αντιστρόφως

Σε συγκεκριμένες συνθήκες συγγενικά είδη ή ακόμη και μέλη του ίδιου είδους ενδέχεται να παρουσιάζουν αρκε-τά διαφορετική ευαισθησία σε δεδομένο παθογόνο

Ηλικία στρες και δίαιτα

Η ηλικία είναι σημαντικός παράγοντας όσον αφορά την ευαι-σθησία έναντι μολυσματικών ασθενειών Τα λοιμώδη νοσή-ματα είναι πολύ πιο συχνά στα πολύ νεαρά και πολύ ηλικι-ωμένα άτομα Στα νεογέννητα πχ ο σχηματισμός της εντε-ρικής χλωρίδας γίνεται αρκετά γρήγορα αλλά η φυσιολογι-κή χλωρίδα του νεογέννητου δεν είναι ίδια με τη φυσιολο-γική χλωρίδα ενός ενήλικα Πριν τη δημιουργία της χλωρί-δας ενήλικα ιδιαίτερα τις πρώτες μέρες μετά τη γέννηση τα παθογόνα έχουν περισσότερες ευκαιρίες να εγκατασταθούν και να προκαλέσουν νόσο Έτσι η διάρροια που προκαλεί-ται από παθογονικά στελέχη της Escherichia coli (f Τμή-μα 297) ή του Pseudomonas aeruginosa εμφανίζεται πολύ συχνά σε νεογνά μικρότερα του ενός έτους Η νεογνική αλ-λαντίαση απαντά μόνο σε νεογνά πολύ μικρής ηλικίας επει-δή η φυσιολογική χλωρίδα που έχει δημιουργθεί στα μεγα-λύτερα παιδιά τα προφυλάσσει από εντερική λοίμωξη λόγω του Clostridium botulinum (f Τμήμα 295)

Σε άτομα μεγαλύτερα των 65 ετών τα λοιμώδη νοσήμα-τα εμφανίζονται πολύ συχνότερα απrsquo ότι σε νεότερους ενή-λικες Επί παραδείγματι οι ηλικιωμένοι είναι πολύ πιο ευ-αίσθητοι σε αναπνευστικές λοιμώξεις ιδιαίτερα στη γρίπ-πη (f Τμήμα 268) ίσως επειδή μειώνεται η αποτελεσμα-τικότητα της ανοσιακής τους απόκρισης στα παθογόνα του αναπνευστικού Επιπλέον διάφορες ανατομικές μεταβολές που συνοδεύουν το γήρας μπορεί να συμβάλλουν στην ανά-πτυξη λοιμώξεων Φερrsquo ειπείν η διόγκωση του προστάτη (συνηθισμένη πάθηση στους άνδρες άνω των 50 ετών) προ-καλεί συχνά μείωση της ροής των ούρων γεγονός που με τη σειρά του καθιστά ευκολότερο τον αποικισμό της ουροποιη-τικής οδού με παθογόνα (Εικόνα 2111) και αυξάνει τις σχε-τικές λοιμώξεις στους άνδρες μεγαλύτερης ηλικίας

Το στρες μπορεί να οδηγήσει σε προδιάθεση ενός ατό-μου που υπό φυσιολογικές συνθήκες θα ήταν υγιές στο να νοσήσει Σε σχετικές μελέτες με αρουραίους και ποντίκια η κόπωση η υπερπροσπάθεια η ελλειπής διατροφή η αφυδά-τωση και οι κλιματικές αλλαγές (όλα συνιστούν πηγές φυ-σιολογικού στρες) αυξάνουν όχι μόνο τον επιπολασμό αλλά και τη βαρύτητα των λοιμώξεων Επί παραδείγματι αρου-ραίοι που υποβάλλονται σε έντονη φυσική δραστηριότη-τα για μεγάλες χρονικές περιόδους εμφανίζουν μεγαλύτερη θνησιμότητα αν προσβληθούν από Salmonella σε σχέση με ζώα που αναπαύονται επαρκώς Επομένως οι ορμόνες που παράγονται υπό συνθήκες στρες επηρεάζουν το ανοσοποιη-τικό σύστημα και παίζουν κάποιο ρόλο στις σχετικές ασθέ-νειες Η ορμόνη κορτιζόνη πχ ένας ιδιαίτερα αποτελεσμα-

2113 ΜΗ ΕΙΔΙΚΗ ΕΓΓΕΝΗΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΣΤΙΣ ΜΟΛΥΝΣΕΙΣ 861

862Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

τικός αντιφλεγμονώδης παράγοντας παράγεται σε πολύ με-γαλύτερες ποσότητες κατά τη διάρκεια περιόδων στρες πα-ρά σε φυσιολογικές περιόδους Έτσι η καταστολή των φλεγ-μονωδών αντιδράσεων του οργανισμού στερεί το σώμα από έναν φυσιολογικό μηχανισμό άμυνας έναντι των λοιμώξεων (βλ Τμήμα 2114)

Η δίαιτα παίζει επίσης σημαντικό ρόλο στην αντίσταση του ξενιστή Η συσχέτιση μεταξύ πείνας και μολυσματικών ασθενειών είναι γνωστή εδώ και αιώνες Δίαιτες φτωχές σε πρωτεΐνη επηρεάζουν τη φυσιολογική χλωρίδα και προσφέ-ρουν μεγαλύτερες πιθανότητες ανάπτυξης σε διάφορα ευκαι-ριακά παθογόνα Για παράδειγμα ο αριθμός των κυττάρων Vibrio cholerae που απαιτούνται για να προκαλέσουν χολέ-ρα είναι πολύ μικρότερος όταν το προσβαλλόμενο άτομο υποσιτίζεται Επίσης ο αριθμός αυτός είναι πολύ μικρότε-ρος και όταν το V cholerae λαμβάνεται με την τροφή ίσως επειδή η τροφή εξουδετερώνει τα στομαχικά οξέα που υπό φυσιολογικές συνθήκες θα κατέστρεφαν το παθογόνο (f Τμήμα 285)

Σε ορισμένες περιπτώσεις η απουσία συγκεκριμένης ουσίας από τη διατροφή μπορεί να προστατεύσει από κάποια νόσο καθώς το αντίστοιχο παθογόνο στερείται τα απαραίτη-τα θρεπτικά υλικά Καλύτερο τέτοιο παράδειγμα είναι η επί-δραση της σακχαρόζης στην εμφάνιση της οδοντικής τερη-δόνας Όπως είδαμε στο Τμήμα 213 η απουσία σακχαρόζης από τη διατροφή (μαζί με τη σωστή στοματική υγιεινή) μπο-ρεί να εξαφανίσει την τερηδόνα καθώς χωρίς τη σακχαρό-ζη των τροφών τα ιδιαιτέρως τερηδονογόνα Streptococcus mutans και S sobrinus αδυνατούν να συνθέσουν τον κολ-λώδη πολυσακχαρίτη που είναι απαραίτητος για να παρα-μείνουν τα βακτηριακά κύτταρα κολλημένα στις επιφάνει-ες των δοντιών

Φυσικοί και χημικοί αμυντικοί μηχανισμοίΗ δομική ακεραιότητα των ιστικών επιφανειών συνιστά φραγμό στην είσοδο μικροοργανισμών Στο δέρμα και στις βλεννογόνους επιφάνειες τα δυνητικά παθογόνα πρέπει όχι μόνο να προσκολληθούν στην επιφάνεια του ιστού αλλά και να αναπτυχθούν σε αυτή τη θέση πριν μεταφερθούν σε κά-ποια άλλη περιοχή του σώματος Η ακεραιότητα μιας ιστι-κής επιφάνειας συνήθως αρκεί για την προστασία της από ενδεχόμενο μόνιμο αποικισμό από παθογόνα Ωστόσο μια τραυματισμένη ιστική επιφάνεια (πχ ένα γδάρσιμο στο δέρ-μα) αποικίζεται εύκολα και επιτρέπει την εισβολή μικροορ-γανισμών Η αντίσταση στον αποικισμό και στην εισβολή γίνεται αφrsquo ενός με ειδικές ουσίες που παράγει το αμυντικό σύστημα του ξενιστή και αφrsquo ετέρου με διάφορους μηχανι-σμούς ανατομικού χαρακτήρα που παρεμποδίζουν έναν πι-θανό αποικισμό Μια σύνοψη των σημαντικότερων ανατο-μικών μηχανισμών άμυνας του ανθρώπινου οργανισμού πα-ρουσιάζεται στην Εικόνα 2123

Το δέρμα συνιστά αποτελεσματικό εμπόδιο στη διείσδυ-ση μικροοργανισμών Οι σμηγματογόνοι αδένες του δέρμα-τος (Εικόνα 212) εκκρίνουν λιπαρά οξέα και γαλακτικό οξύ τα οποία μειώνουν το pH του δέρματος και αναστέλλουν τον αποικισμό από παθογόνα βακτήρια Όσοι μικροοργανι-σμοί εισπνέονται από τη μύτη ή το στόμα απομακρύνονται με τη δράση των βλεφαριδοφόρων επιθηλιακών κυττάρων των βλεννογόνων επιφανειών του ρινοφάρυγγα και της τρα-χείας Οι βλεφαρίδες ωθούν με τις κινήσεις τους τη βλέννη και τα παγιδευμένα σε αυτήν βακτήρια προς τα άνω μέχρι αυτή να ενσωματωθεί στις εκκρίσεις της στοματικής κοιλό-τητας και είτε να καταπωθεί (οπότε τα βακτήρια πεθαίνουν στο όξινο περιβάλλον του στομάχου) είτε να απομακρυνθεί με την απόχρεμψη Τα δυνητικά παθογόνα που εισέρχονται

Η λυσοζύmicroη στα δάκρυακαι σε άλλες εκκρίσεις διασπάτο κυτταρικό τοίχωmicroα τωνβακτηρίων

Αποmicroάκρυνση σωmicroατιδίων καιmicroικροοργανισmicroών microε την ταχείαδιέλευση αέρα πάνω από τα τριχίδια και τους κροσσούς τουρινοφάρυγγα

Η φυσιολογική χλωρίδαανταγωνίζεται τα παθογόνα

Η βλέννη και τα φαγοκύτταρα στους πνεύmicroονες αποτρέπουν τον αποικισmicroό

Η βλέννη και το κροσσωτό επιθήλιο στην τραχεία παγιδεύουνκαι ωθούν microικροοργανισmicroούςέξω από το σώmicroα

Το δέρmicroα είναι ένας φυσικόςφραγmicroός παράγει λιπαράοξέα microε αντιmicroικροβιακή δράση και η φυσιολογική χλωρίδα του εmicroποδίζει τοναποικισmicroό παθογόνων

Η ταχεία microεταβολή τουpH αναστέλλει τον πολλαπλασιασmicroό microικροβίων

Η περιοδική έκπλυση της ουροποιητικής οδού microε τα ούρα τηνπροφυλάσσει απότον αποικισmicroό

Η φυσιολογική χλωρίδαανταγωνίζεται τα παθογόνα

Η οξύτητα του περιβάλλοντος στο στοmicroάχι (pH 2) αναστέλλει τον πολλαπλασιασmicroό τωνmicroικροβίων

∆ιάφορες πρωτεΐνες του αίmicroατος αναστέλλουν τη microικροβιακή ανάπτυξη

Εικόνα 2123 Φυσικοίχημικοίκαιανατομικοίφραγμοίπροστασίαςέναντιτωνλοιμώξεων

στο στομάχι πρέπει να ανταπεξέλθουν αφrsquo ενός στην οξύτη-τα του στομάχου (που μπορεί να φθάσει και σε pH 2) και αφrsquo ετέρου στον ανταγωνισμό με τη διαρκώς αυξανόμενη μικρο-χλωρίδα του λεπτού (pH 5 περίπου) και του παχέος εντέρου (pH 6-7) Υπενθυμίζεται ότι στο παχύ έντερο ενός φυσιολο-γικού ενήλικα ο αριθμός των βακτηρίων προσεγγίζει το 1010 ανά γραμμάριο εντερικού περιεχομένου (βλ Τμήμα 214) Με όλους αυτούς τους αποτρεπτικούς μηχανισμούς γίνεται σαφές ότι η μόνιμη εγκατάσταση ενός νέου μικροοργανι-σμού είναι ιδιαίτερα δύσκολη

Οι νεφροί και η επιφάνεια των οφθαλμών λούονται συ-νεχώς με εκκρίσεις που περιέχουν λυσοζύμη ένζυμο το οποίο μειώνει δραστικά τους μικροβιακούς πληθυσμούς Βακτηρι-οκτόνες ουσίες υπάρχουν επίσης στα εξωκυτταρικά υγρά όπως στο πλάσμα του αίματος Οι β-λυσίνες επί παραδείγ-ματι είναι πρωτεΐνες του αίματος που έχουν την ιδιότητα να προσδένονται και να ανοίγουν ρήγματα στην κυτταρική μεμ-βράνη των βακτηρίων προκαλώντας εκροή του κυτταρο-πλάσματος άρα και λύση του βακτηριακού κυττάρου

Ιστική εξειδίκευση

Τα περισσότερα παθογόνα πρέπει αρχικά να προσκολληθούν και να αποικίσουν τη θέση που τους προσφέρεται Αν η θέ-ση αυτή δεν είναι συμβατή με τις διατροφικές και περιβαλ-λοντικές ανάγκες τους τότε είναι αδύνατο να πολλαπλασι-αστούν Επομένως αν το Clostridium tetani προσληφθεί με την τροφή δεν θα προκαλέσει τέτανο διότι πεθαίνει στο όξι-νο περιβάλλον του στομάχου Αν όμως εισχωρήσει σε μια βαθειά πληγή ενδέχεται να πολλαπλασιαστεί στις ανοξικές ζώνες που δημιουργούνται με την τοπική νέκρωση του ιστού και να αρχίσει την παραγωγή τετανοτοξίνης (βλ Τμήματα 2110 και 278) Αντίθετα τα εντεροβακτήρια όπως η Sal-monella και η Shigella δεν προκαλούν λοιμώξεις στις πλη-γές αλλά αποικίζουν επιτυχώς τον εντερικό σωλήνα Ορι-σμένες περιπτώσεις ιστικής εξειδίκευσης παρατίθενται στον Πίνακα 216

Ο καταβεβλημένος ξενιστής

Ο όρος καταβεβλημένος ξενιστής αφορά ξενιστές στους οποί-ους έχει αδρανοποιηθεί ένα ή περισσότερα τμήματα του ανο-

σοποιητικού τους συστήματος με συνέπεια να αυξάνονται σημαντικά οι πιθανότητες λοίμωξης

Πολλοί νοσοκομειακοί ασθενείς που πάσχουν από μη λοιμώδες νόσημα (πχ καρκίνο ή καρδιοπάθεια) προσβάλ-λονται σχετικά εύκολα από λοιμώξεις επειδή είναι καταβε-βλημένοι (f Τμήμα 257) Διάφορες συνήθεις νοσοκομει-ακές πράξεις όπως ο καθετηριασμός οι υποδόριες ενέσεις η λήψη εγκεφαλονωτιαίου υγρού οι βιοψίες και οι χειρουρ-γικές επεμβάσεις μπορούν ακούσια να εισαγάγουν μικροορ-γανισμούς στους ασθενείς Το προεγχειρητικό άγχος μπορεί επίσης να μειώσει τις αντιστάσεις του ασθενούς Τα διάφο-ρα αντιφλεγμονώδη φάρμακα που χορηγούνται για τον περι-ορισμό του πόνου και των οιδημάτων μειώνουν επίσης την ανοσιακή άμυνα του ξενιστή (βλ Τμήμα 2113) Στους ασθε-νείς που έχουν δεχθεί κάποιο μόσχευμα χορηγούνται ανοσο-κατασταλτικά φάρμακα τα οποία καταστέλλουν τον μηχα-νισμό απόρριψης του μοσχεύματος αλλά ταυτόχρονα μειώ-νουν την αμυντική ικανότητα του ασθενούς έναντι των λοι-μώξεων

Καταβεβλημένοι ξενιστές υπάρχουν και εκτός νοσο-κομείων Το κάπνισμα η υπέρμετρη κατανάλωση αλκοόλ η ενδοφλέβια λήψη ναρκωτικών ουσιών η έλλειψη ύπνου η ανεπαρκής διατροφή ή η λοίμωξη από κάποιον άλλο πα-ράγοντα αποτελούν συνθήκες που καταβάλλουν την άμυνα του ξενιστή έναντι των λοιμώξεων Επί παραδείγματι η μό-λυνση με τον ιό HIV (ιό της ανθρώπινης ανοσοανεπάρκειας) καθιστά τον ασθενή ευάλωτο σε πληθώρα μικροβιακών λοι-μώξεων κατά κανόνα ακίνδυνων για τα μη προσβεβλημένα άτομα Ο HIV προκαλεί το σύνδρομο της επίκτητης ανοσοα-νεπάρκειας (AIDS) επειδή καταστρέφει έναν τύπο κυττάρων του ανοσοποιητικού συστήματος τα λεμφοκύτταρα Τ-CD4 (f Τμήμα 227) που συμμετέχουν στην ανοσιακή απόκρι-ση του οργανισμού Εξαιτίας αυτής της βλάβης που προκα-λεί ο HIV στον ξενιστή οι ασθενείς με AIDS δεν διαθέτουν επαρκή άμυνα έναντι των λοιμώξεων και συχνά πεθαίνουν από κάποια λοίμωξη (f Τμήματα 256 και 2614)

Τέλος ένας ξενιστής μπορεί να είναι καταβεβλημένος εξαιτίας συγκεκριμένων γενετικών παραγόντων όπως πχ από διάφορες γενετικές ασθένειες που αναστέλλουν τη λει-τουργία ή καταστρέφουν ολόκληρα τμήματα του ανοσοποιη-τικού συστήματος Τα άτομα που υποφέρουν από τέτοιες πα-

2113 ΜΗ ΕΙΔΙΚΗ ΕΓΓΕΝΗΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΣΤΙΣ ΜΟΛΥΝΣΕΙΣ 863

ΠΙΝΑΚΑΣ 216 λοιμώξειςκαιιστικήεξειδίκευση

Νόσος Ιστός που μολύνεται Οργανισμός

αλλαντίαση Τελικήκινητικήπλάκα Clostridium botulinumαυτόματηαποβολή(βοοειδή) πλακούντας Brucella abortusΓονόρροια επιθήλιοτουουρογεννητικού Neisseria gonorrhoeaeδιφθερίτιδα επιθήλιοτουλάρυγγα Corynebacterum diphtheriaeελονοσία αίμα(ερυθροκύτταρα) είδηPlasmodiumπυελονεφρίτιδα μυελόςτωννεφρών είδηProteusΣύνδρομοεπίκτητηςανοσοανεπάρκειας(AIDS) βοηθητικάλεμφοκύτταραΤ Ιόςτηςανθρώπινηςανοσοανεπάρκειας(HIV)Τερηδόνα Στοματικόεπιθήλιο Streptococcus mutans S sobrinus S sanguisS mitisΤέτανος ανασταλτικοίδιάμεσοινευρώνες Clostridium tetani Χολέρα επιθήλιοτουλεπτούεντέρου Vibrio cholerae

864Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

θήσεις συνήθως πεθαίνουν σε νεαρή ηλικία όχι από την ίδια τη γενετική νόσο αλλά από κάποια μικροβιακή λοίμωξη

2113 Έλεγχος εννοιών

Ο αποικισμός ενός ξενιστή από παθογόνα παρεμποδίζεται από μη ειδικούς φραγμούς φυσικής ανατομικής και χημικής φύσεως Η κατάρρευση των μηχανισμών άμυνας οδηγεί σε καταβεβλημένους ξενιστές δηλαδή σε ασθενείς πιο ευάλωτους στις λοιμώξεις

Με ποιον τρόπο μπορούν το κάπνισμα και η δίαιτα να επηρεά-σουν την αντίσταση του ξενιστή σε κάποιο παθογόνο

Πώς θα μπορούσε μια προϋπάρχουσα λοίμωξη να καταβάλει έναν υγιή κατά τα άλλα ξενιστή

2114 Φλεγμονή και πυρετός

Φλεγμονή ονομάζεται η μη ειδική αντίδραση του οργανι-σμού σε διαφόρα επιβλαβή ερεθίσματα όπως είναι οι το-ξίνες και τα παθογόνα Χαρακτηριστικά της φλεγμονώδους αντίδρασης είναι η ερυθρότητα το οίδημα ο πόνος και η υψηλή θερμοκρασία που αναπτύσσεται τοπικά στο σημείο της λοίμωξης Στις ουσίες που παράγουν αυτό το αποτέλε-σμα ανήκει και μια ομάδα πρωτεϊνών που ονομάζονται κυ-τοκίνες (f Τμήμα 2310) ουσίες τις οποίες παράγουν τα λευκά αιμοσφαίρια ή λευκοκύτταρα (f Τμήμα 221) Τα λευκοκύτταρα συνδέονται επίσης με τις εξειδικευμένες αποκρίσεις του οργανισμού σε συγκεκριμένα παθογόνα τις οποίες θα εξετάσουμε στο Κεφάλαιο 22 Σπουδαιότερο απο-τέλεσμα μιας φλεγμονώδους αντίδρασης του οργανισμού εί-ναι ο άμεσος περιορισμός του παθογόνου κάτι που συνήθως επιτυγχάνεται με τον σχηματισμό ενός θρόμβου (δηλαδή ενός πλέγματος από ίνες) στο σημείο της φλεγμονής

Η φλεγμονή είναι ένας από τους σημαντικότερους και πιο διαδεδομένους αμυντικούς μηχανισμούς του ξενιστή έναντι των εισερχόμενων μικροοργανισμών Σε ορισμένες περιπτώσεις όμως η φλεγμονή μπορεί να αυξήσει την πα-θογονικότητα ενός μικροβίου Για παράδειγμα ορισμένοι μι-κροοργανισμοί επάγουν φλεγμονώδεις αντιδράσεις οι οποί-ες επειδή είναι υπερβολικά έντονες προξενούν σημαντικές βλάβες στους ιστούς δημιουργώντας laquoνεκρωμένεςraquo ζώνες πλούσιες σε θρεπτικά υλικά άρα και κατάλληλες για εγκα-τάσταση και πολλαπλασιασμό

Σε ορισμένες περιπτώσεις εκδηλώνεται μια ανεξέλεγκτη διασυστηματική φλεγμονή που ονομάζεται σηπτική κατα-πληξία (σοκ) η οποία οδηγεί σε ακόμη πιο γενικευμένα συ-μπτώματα όπως εντονότατο οίδημα και ανεξέλεγκτο πυρε-τό Η σηπτική καταπληξία είναι μια κατάσταση απειλητική για την ανθρώπινη ζωή που εμφανίζεται όταν οι λοιμώξεις και οι αντίστοιχες φλεγμονώδεις αντιδράσεις δεν περιορίζο-νται σε συγκεκριμένη θέση του σώματος αλλά διασπείρονται σε όλο το σώμα μέσω του κυκλοφορικού ή λεμφικού συστή-ματος (f Τμήμα 221)

Πυρετός

Το σώμα ενός υγιούς ατόμου διατηρεί αξιοθαύμαστα σταθε-ρή τη θερμοκρασία στο εσωτερικό του Σε μια μέση περίοδο 24 ωρών η θερμοκρασία του σώματος αυξομειώνεται σε ένα πολύ στενό εύρος τιμών που δεν υπερβαίνει τον 1ο-15οC Σε κάθε άτομο η μέση θερμοκρασία μπορεί να ποικίλλει ελα-φρά Ως laquoφυσιολογικήraquo θεωρείται μια μέση θερμοκρασία 37οC αλλά σε ορισμένα άτομα η φυσιολογική θερμοκρασία μπορεί να είναι 36οC ή 38οC Η θερμοκρασία του σώματος εξαρτάται πολύ από τη σωματική δραστηριότητα και μπορεί να φτάσει μέχρι και 4οC πάνω από το φυσιολογικό κατά τη διάρκεια έντονης σωματικής καταπόνησης και μέχρι 2οC κά-τω από το φυσιολογικό κατά τη διάρκεια του ύπνου

Πυρετός ονομάζεται η ανώμαλη αύξηση της θερμοκρα-σίας του σώματος Ο πυρετός προκαλείται ενίοτε και από μη λοιμώδη νοσήματα αλλά στις περισσότερες περιπτώσεις ευ-θύνεται κάποια λοίμωξη Το γεγονός ότι πολλές λοιμώξεις προκαλούν πυρετό οφείλεται σε ορισμένα πυρετογόνα προϊ-όντα των παθογόνων μικροοργανισμών Οι καλύτερα μελε-τημένοι πυρετογόνοι παράγοντες είναι οι ενδοτοξίνες των αρνητικών κατά Gram βακτηρίων (βλ Τμήμα 2112) Ωστό-σο υπάρχουν και οργανισμοί που προκαλούν πυρετό χωρίς να παράγουν ενδοτοξίνες Αυτοί οι οργανισμοί θανατώνο-νται από τα λευκοκύτταρα και καθώς συμβαίνει αυτό επά-γουν την απελευθέρωση λευκοκυτταρικών πρωτεϊνών που ονομάζονται ενδογενή πυρετογόνα (f Τμήμα 222) Ενίο-τε ο πυρετός ωφελεί τον ξενιστή Ο χαμηλός πυρετός επιτα-χύνει τις διαδικασίες της φαγοκυττάρωσης και της παραγω-γής αντισωμάτων Ωστόσο ο υψηλός πυρετός πχ 40οC ή και περισσότερο συνήθως λειτουργεί προς όφελος του πα-θογόνου διότι προκαλεί περαιτέρω καταστροφή των ιστών του ξενιστή

Οι πυρετοί των λοιμώξεων κατατάσσονται σε τρεις κα-τηγορίες (1) στον συνεχόμενο ή αδιάλειπτο πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώματος παραμένει αυξημένη καθrsquo όλο το 24ωρο και η διακύμανσή της γύρω από την αυ-ξημένη τιμή δεν υπερβαίνει τον 1οCOslash συνεχόμενος πυρετός εμφανίζεται στον τύφο (f Τμήμα 273) και στον τυφοει-δή πυρετό (f Τμήμα 288)Oslash (2) στον υφέσιμο πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώματος παραμένει αυξημένη καθrsquo όλο το 24ωρο αλλά παρουσιάζει διακυμάνσεις μεγαλύ-τερες του 1οCOslash αυτό το είδος πυρετού χαρακτηρίζει τις πυο-γενείς λοιμώξεις (f Τμήματα 262 και 269) και τη φυμα-τίωση (f Τμήμα 265)Oslash (3) στον διαλείποντα πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία είναι φυσιολογική ορισμένες περι-όδους της ημέρας αλλά κατά διαστήματα αυξάνεται πάνω από το φυσιολογικό Οι περισσότερες λοιμώξεις προκαλούν κάποια μορφή διαλείποντος πυρετού Ο διαλείπων πυρετός εμφανίζεται με πολύ χαρακτηριστικό τρόπο στην ελονοσία (f Τμήμα 275) η οποία οφείλεται σε λοίμωξη από πρω-τόζωο Ο υπόστροφος πυρετός που προκαλούν ορισμένα είδη του γένους Borrelia (f Τμήμα 273) είναι μια μορφή δια-λείποντος πυρετού κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώ-ματος παραμένει φυσιολογική για μεγάλο χρονικό διάστημα

αλλά διακόπτεται από εμπύρετες κρίσεις Ο υπόστροφος πυ-ρετός εμφανίζεται στις περιπτώσεις ατελούς ανάρρωσης από λοίμωξη και εκδηλώνεται περιοδικά κάθε φορά που ο λοιμώ-δης παράγοντας επανεγκαθίσταται

2114 Έλεγχος εννοιών

Η φλεγμονή και ο πυρετός αποτελούν γενικές αντιδράσεις του ορ-γανισμού σε επιβλαβή ερεθίσματα Οι αποκρίσεις του ξενιστή εί-

ναι σχεδιασμένες έτσι ώστε να απομονώνουν ταχύτατα και να κα-ταστρέφουν το παθογόνο αλλά μπορεί να προκαλέσουν περαιτέρω βλάβες στους ιστούς του ξενιστή

Περιγράψτε τα κυριότερα συμπτώματα της φλεγμονής Περιγράψτε τους τρεις τύπους πυρετού

νότητα εισβολής Ποιοι παράγοντες προσδίδουν τέτοιου είδους ικανότητες σε έναν μικροοργανισμό

9 Σε τι διαφέρουν μεταξύ τους οι τοξίνες Α-Β οι κυτταρο-τοξίνες και τα υπεραντιγόνα Δώστε ένα παράδειγμα από κάθε κατηγορία τοξινών Με ποιον τρόπο προκαλεί νόσο κάθε κατηγορία τοξίνης

10 Περιγράψτε τους μηχανισμούς δράσης της τετανοτοξί-νης και της αλλαντοτοξίνης Αναφορικά με τον μηχανι-σμό δράσης τους γιατί είναι τόσο επικίνδυνες οι εν λόγω τοξίνες

11 Περιγράψτε συνοπτικά τον μηχανισμό δράσης της εντε-ροτοξίνης της χολέρας Ποια είναι η κατάλληλη θερα-πεία για την ασθένεια αυτή και γιατί η χορήγηση αντιβι-οτικών δεν έχει κατά κανόνα αποτέλεσμα Περιγράψτε συνοπτικά τον μηχανισμό δράσης της εντεροτοξίνης του σταφυλόκοκκου Ποια είναι η κατάλληλη θεραπεία για την ασθένεια αυτή και γιατί η χορήγηση αντιβιοτικών δεν έχει κατά κανόνα αποτέλεσμα

12 Περιγράψτε τη δομή μιας τυπικής ενδοτοξίνης Με ποιον τρόπο προκαλεί η ενδοτοξίνη πυρετό Ποιοι μικροοργα-νισμοί παράγουν ενδοτοξίνες

13 Με ποιον τρόπο περιορίζουν τις βακτηριακές λοιμώξεις το pH και η θερμοκρασία Σε ποια σημεία πάνω ή μέσα στο σώμα μπορεί να είναι διαφορετικές οι τιμές της θερ-μοκρασίας και του pH από τις αντίστοιχες μέσες σωμα-τικές τιμές Ποιοι οργανισμοί θα μπορούσαν να ωφελού-νται από τις υφιστάμενες διαφορές στη θερμοκρασία και στο pH

14 Σε τι διαφέρουν ο συνεχόμενος ο υφέσιμος και ο διαλεί-πων πυρετός Αναφέρετε τουλάχιστον έναν λοιμώδη πα-ράγοντα για κάθε τύπο πυρετού Ποιος τύπος πυρετού εί-ναι συνηθέστερος στις λοιμώξεις

1 Σε τι διαφέρουν ένα παράσιτο από ένα παθογόνο Σε τι δι-αφέρει η λοίμωξη από τη νόσο

2 Ποια όργανα του ανθρώπινου σώματος αποικίζονται φυ-σιολογικά από μικροοργανισμούς Τι κοινό έχουν αυτά τα όργανα μεταξύ τους Ποια όργανα είναι εντελώς ελεύ-θερα από μικροοργανισμούς Τι κοινό έχουν αυτά τα όρ-γανα μεταξύ τους

3 Σε τι διαφέρουν οι μόνιμοι από τους περιστασιακούς πλη-θυσμούς μικροοργανισμών που αναπτύσσονται σε κά-ποια θέση του σώματος

4 Γιατί είναι καθοριστική η συμμετοχή των ειδών του γέ-νους Streptococcus στον σχηματισμό της τερηδόνας Γι-ατί είναι τα είδη αυτά ικανότερα στη δημιουργία τερηδό-νας από άλλους οργανισμούς

5 Με ποιον τρόπο επηρεάζει το pH τους οργανισμούς που αναπτύσσονται στα επιμέρους τμήματα του γαστρεντερι-κού σωλήνα Με ποιον τρόπο επηρεάζει η συγκέντρωση οξυγόνου τη σύσταση της μικροβιακής χλωρίδας στα δι-άφορα επιμέρους τμήματα του γαστρεντερικού σωλήνα

6 Περιγράψτε τη σχέση μεταξύ Lactobacillus acidophilus και γλυκογόνου στον κολπικό σωλήνα Γιατί είναι διαφο-ρετική η φυσιολογική χλωρίδα στον κόλπο μιας ενήλικης γυναίκας σε σχέση με εκείνην μιας πολύ νέας

7 Υποδείξτε σε τι διαφέρουν μεταξύ τους ο γλυκοκάλυκας η κάψα και η βλεννοστιβάδα Με ποιον τρόπο συνει-σφέρουν οι προαναφερθείσες δομές στη διαδικασία προ-σκόλλησης των βακτηρίων

8 Δώστε ένα παράδειγμα μικροοργανισμού του οποίου η παθογονικότητα οφείλεται στην ικανότητα παραγωγής τοξίνης Προσδιορίστε τη συγκεκριμένη τοξίνη και τον τρόπο δράσης της Δώστε ένα παράδειγμα μικροοργανι-σμού του οποίου η παθογονικότητα οφείλεται στην ικα-

Ερωτήσεις επανάληψης

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΕΠΑΝΑΛΗψΗΣ 865

866Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

θανές εξελικτικές πιέσεις που να προκαλούν αύξηση της μολυσματικότητας και της παθογονικότητας του Clos-tridium tetani Θα προσέδιδε επιλεκτικά πλεονεκτήματα σε αυτούς τους οργανισμούς μια ενδεχόμενη αύξηση της μολυσματικότητας Στον συλλογισμό σας βεβαιωθείτε ότι έχετε λάβει υπrsquo όψιν σας και το φυσικό ενδιαίτημα κάθε οργανισμού

9 Το ένζυμο πήξης του αίματος (coagulase) είναι ένας πα-ράγοντας μολυσματικότητας του Staphylococcus aure-us ο οποίος προκαλεί τον σχηματισμό θρόμβων στη θέ-ση ανάπτυξης του S aureus Η στρεπτοκινάση είναι ένας παράγοντας μολυσματικότητας του Staphylococcus pyo-genes που διασπά τους θρόμβους στη θέση ανάπτυξης του S pyogenes Υπάρχει κάποιος συνδυασμός αυτών των δύο αλληλοαναιρούμενων στρατηγικών που να αυ-ξάνει την παθογονικότητα

10 Τα είδη του γένους Salmonella παράγουν τουλάχιστον 10 διαφορετικά γονιδιακά προϊόντα τα οποία δρουν ως πα-ράγοντες μολυσματικότητας και αυξάνουν τη μολυσματι-κή δράση του παθογόνου Το Streptococcus pneumoniae ένα παθογόνο με κατά τεκμήριο μεγαλύτερη μολυσματι-κότητα (βλ Εικόνα 2115) χρησιμοποιεί μόνο έναν πα-ράγοντα μολυσματικότητας Ανατρέξτε στους κρίσιμους παράγοντες μολυσματικότητας για καθέναν από αυτούς τους δύο οργανισμούς και εξηγήστε γιατί είναι τόσο ση-μαντικός και αποτελεσματικός ένας συγκεκριμένος πα-ράγοντας του S pneumoniae Γιατί δεν χρησιμοποιούν όλα τα παθογόνα του ανθρώπου στρατηγικές μολυσματι-κότητας παρόμοιες με εκείνη του S pneumoniae

11 Τα εμβόλια κατά των εξωτοξινών πχ της τοξίνης της διφθερίτιδας και της τετανοτοξίνης χρησιμεύουν στην πρόληψη εκδήλωσης των αντίστοιχων νόσων (f Τμή-μα 2211) Γιατί δεν παρασκευάζονται εμβόλια και κατά των ενδοτοξινών

12 Αν και είναι σχετικά εύκολο να απομονωθούν μεταλλάγ-ματα μικροοργανισμών με ικανότητα παραγωγής ενδοτο-ξινών η απομόνωση μεταλλαγμάτων που δεν έχουν αυ-τή την ικανότητα είναι πολύ δυσκολότερη Με βάση όσα ξέρετε για τη δομή και τη λειτουργία αυτών των τοξινών εξηγήστε γιατί συμβαίνει αυτό

13 Τα εγκαύματα είναι από τις δυσκολότερες πληγές σε ότι αφορά τη θεραπεία τους καθώς μολύνονται εύκολα από ευκαιριακά συνήθως παθογόνα Εξηγήστε γιατί συμ-βαίνει αυτό με βάση τις γνώσεις σας για τους φυσικούς ανατομικούς και χημικούς μηχανισμούς που διαθέτει ο οργανισμός για την πρόληψη των λοιμώξεων

14 Πρέπει ο πυρετός να αντιμετωπίζεται θεραπευτικά σε κάθε περίπτωση Στην απάντησή σας λάβετε υπrsquo όψιν τη σημασία που έχουν οι φλεγμονώδεις αποκρίσεις του ξε-νιστή στον περιορισμό των λοιμώξεων

1 Με ποιον τρόπο αναστέλλει η βλέννη τον πολλαπλασι-ασμό των περισσότερων μικροοργανισμών Περιγράψ-τε πειράματα τα οποία καταδεικνύουν την προστατευτι-κή επίδραση της βλέννης έναντι του βακτηριακού αποι-κισμού

2 Οι βλεννογόνοι υμένες αποτελούν αποτελεσματικό φραγ-μό κατά του αποικισμού και της ανάπτυξης μικροοργανι-σμών Ωστόσο οι βλεννογόνοι του λάρυγγα και του φά-ρυγγα αποικίζονται από ποικίλους μικροοργανισμούς που μερικοί προκαλούν ενίοτε νόσο Εξηγήστε πώς μπο-ρεί υπό συγκεκριμένες συνθήκες να μετατραπεί σε παθο-γόνο ένας μικροοργανισμός που φυσιολογικά δεν είναι παθογόνος Περιγράψτε τουλάχιστον ένα σύνολο συνθη-κών που δυνητικά ευνοεί την παθογονικότητα

3 Ποια στάδια περιλαμβάνει ο σχηματισμός της οδοντικής πλάκας Περιγράψτε και αναλύστε τα πειράματα που κα-ταδεικνύουν ότι οδοντική πλάκα μπορεί να σχηματιστεί και σε απομιμήσεις οδοντικών επιφανειών και σχεδιάστε άλλα πειράματα σχετικά με τη χρήση βιολογικών μεθό-δων καταπολέμησης της πλάκας

4 Συμβάλλει η χρήση ενός αντιμικροβιακού σκευάσματος (οδοντόπαστα) στην πρόληψη της τερηδόνας Ποια εί-ναι τα πλεονεκτήματα ή τα μειονεκτήματα μιας τέτοιας στρατηγικής για την πρόληψη της τερηδόνας Πώς μπο-ρείτε να ελέγξετε εργαστηριακά την αποτελεσματικότη-τα αυτής της στρατηγικής

5 Η λήψη αντιβιοτικών μπορεί να μειώσει σημαντικά τον αριθμό των μικροοργανισμών της γαστρεντερικής οδού Ποια συμπτώματα σε επίπεδο φυσιολογίας μπορεί να προκαλέσει στον ξενιστή η μείωση της φυσιολογικής χλωρίδας Οι μακροχρόνιες θεραπείες με αντιβιοτικά συ-χνά συνοδεύονται από λοιμώξεις ευκαιριακών παθογό-νων πολλά από τα οποία είναι τα ίδια με αυτά που προ-καλούν ευκαιριακές λοιμώξεις σε άτομα με AIDS (f Τμήμα 2614) Ποια παθογόνα μπορεί να είναι αυτά Γι-ατί είναι ευάλωτα στα συγκεκριμένα παθογόνα όσα άτο-μα έχουν ακολουθήσει αντιβιοτική θεραπεία

6 Περιγράψτε σε τι διαφέρουν τα παθογόνα από τα μη πα-θογόνα στελέχη της Escherichia coli Συμπεριλάβετε στην επιχειρηματολογία σας δομικές και οικολογικές συ-νιστώσες

7 Αναφέρετε τρεις τουλάχιστον ξενιστικούς παράγοντες οι οποίοι περιορίζουν ή ευνοούν τον αποικισμό και την ανάπτυξη μικροοργανισμών σε δεδομένη θέση Συμπερι-λάβετε κάθε έναν από αυτούς τους παράγοντες σε in vi-tro πειράματα για τον έλεγχο της ισχύος των υποθέσεών σας

8 Προσδιορίστε πιθανές εξελικτικές πιέσεις που προκα-λούν αύξηση της μολυσματικότητας και της παθογονικό-τητας του Streptococcus pneumoniae Προσδιορίστε πι-

Ερωτήσεις εφαρμογής

Page 12: Ο Streptococcus mutans 21 - WordPress.com...838 Kεφάλαιο 21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ μικροοργανισμοί στα όργανα,

846Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

είναι παθογόνοι Ωστόσο οι διάφορες μεταβολές που επέρ-χονται στο σώμα πχ αλλαγές στο τοπικό pH επιτρέπουν στους οργανισμούς να πολλαπλασιαστούν και να γίνουν πα-θογόνοι προκαλώντας συχνά μόλυνση της ουρήθρας ιδιαί-τερα στις γυναίκες

Ο κόλπος της ενήλικης γυναίκας είναι εν γένει ελαφρά όξινος και περιέχει σημαντικές ποσότητες γλυκογόνου Το Lactobacillus acidophilus ένας από τους μόνιμους οργα-νισμούς του κόλπου παράγει γαλακτικό οξύ από τη ζύμω-ση του γλυκογόνου με αποτέλεσμα την πτώση του pH του κόλπου (Εικόνα 2111) (f Τμήμα 1219) Μπορεί όμως να υπάρχουν και άλλοι οργανισμοί πχ ζυμομύκητες (είδη των γενών Torulopsis και Candida) στρεπτόκοκκοι και E coli Πριν την εφηβεία ο γυναικείος κόλπος είναι αλκαλι-κός και δεν παράγει γλυκογόνο οπότε απουσιάζει το L ac-idophilus και η χλωρίδα αποτελείται κυρίως από σταφυλό-κοκκους στρεπτόκοκκους διφθεροειδή και E coli Μετά την εμμηνόπαυση το γλυκογόνο εξαφανίζεται το pH ανε-βαίνει και η χλωρίδα προσεγγίζει και πάλι την προεφηβική της σύσταση

215 Έλεγχος εννοιών

Η φυσιολογική παρουσία ενός πληθυσμού μη παθογόνων μικρο-οργανισμών στην αναπνευστική και στην ουρογεννητική οδό εί-ναι ζωτική για τη φυσιολογική λειτουργία των οργάνων και συχνά αποτρέπει την εγκατάσταση παθογόνων

Στη φυσιολογική χλωρίδα του ανώτερου αναπνευστικού συχνά απαντούν δυνητικά παθογόνοι μικροοργανισμοί Γιατί δεν προ-καλούν νόσο σε ορισμένες περιπτώσεις

Πώς εξηγείται η παρουσία του Lactobacillus στην ουρογεννη-τική οδό των φυσιολογικών ενήλικων γυναικών

ΙΙ ΕΠΙΒΛΑΒΕΙΣ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ ΚΑΙ ΑΝΘΡΩΠΟΥ

Σε πολλές περιπτώσεις οι αλληλεπιδράσεις των μικροβίων με τον ξενιστή είναι επιβλαβείς για τον ξενιστή και προκα-

Κύστη

(α)

(β)

Ηβικόοστούν

Ωοθήκη

Μήτρα

Κόλπος

Ορθό

Τράχηλος

Ηβικόοστούν

Πέος Όρχεις

Ουρήθρα

Ουρήθρα

Κύστη

Ορθό

Προστάτης

John

Dur

ham

Εικόνα 2111 (α)Τοουρογεννητικόσύστημαστονάνδρακαιστηγυναί-καΣτιςπεριοχέςμεεντονότεροχρώμααναπτύσσονταισυχνάμικροοργανι-σμοίαςσημειωθείότισταυγιήάτομαοιανώτερεςπεριοχέςτηςουρογεννη-τικήςοδούτόσοστουςάντρεςόσοκαιστιςγυναίκεςδενπεριέχουνμικροορ-γανισμούς(β)ΧρώσηκατάGramτουLactobacillus acidophilusτουοργανι-σμούπουκυριαρχείστονγυναικείοκόλποαπότηνέναρξητηςεμμηνόρροιαςκαιμέχριτοτέλοςτηςεμμηνόπαυσηςκάθεμεμονωμένοραβδίοέχειμήκος3-4μmπριντηνέναρξητηςεμμηνόρροιαςκαιμετάτοπέραςτηςεμμηνό-παυσηςηγυναικείαουρογεννητικήοδόςείναιλιγότεροόξινηκαιαποικίζε-ταιαπόέναπολύπιοετερογενέςσύνολομικροοργανισμώνπουαναπτύσσο-νταισεσυνθήκεςουδέτερουήελαφράαλκαλικούpH

λούν νόσο Στην ενότητα αυτή θα εξετάσουμε τους γενικούς μηχανισμούς τους οποίους χρησιμοποιούν οι μικροοργανι-σμοί για να προκαλέσουν βλάβες στον ξενιστή Η διαδικασία της παθογένεσης δηλαδή της πρόκλησης νόσου από τους μι-κροοργανισμούς ξεκινά με την προσκόλληση των μικροορ-γανισμών στα κύτταρα του ξενιστή και συνεχίζεται με τον αποικισμό και πολλαπλασιασμό τους που προκαλούν βλά-βες στον ξενιστή Η σχετική ικανότητα παθογένεσης δηλ η μολυσματικότητα των νοσογόνων μικροοργανισμών είναι αποτέλεσμα μεταβολών που επέρχονται στον ξενιστή με διά-φορους μηχανισμούς (Εικόνα 2112) Πρώτα θα εξετάσουμε τους παράγοντες που ευθύνονται για τη διείσδυση ενός πα-θογόνου σε κάποιον ξενιστή

216 Είσοδος των παθογόνων στον ξενιστή

Συνήθως ένα παθογόνο πρέπει πρώτα να αποκτήσει πρό-σβαση στους ιστούς του ξενιστή και να πολλαπλασιαστεί

πριν μπορέσει να προκαλέσει βλάβη Στις περισσότερες πε-ριπτώσεις αυτό σημαίνει διείσδυση του παθογόνου μέσω του δέρματος των βλεννογόνων μεμβρανών ή του εντερικού επι-θηλίου δηλ μέσω επιφανειών που συνήθως λειτουργούν ως φραγμοί για τα μικρόβια

Εξειδικευμένη προσκόλληση

Οι περισσότερες μικροβιακές μολύνσεις έχουν ως αφετη-ρία ασυνέχειες ή πληγές του δέρματος ή του βλεννογόνου της αναπνευστικής πεπτικής ή ουρογεννητικής οδού Τα βα-κτήρια ή οι ιοί που έχουν την ικανότητα να προκαλούν λοί-μωξη συχνά προσκολλώνται εξειδικευμένα στα επιθηλιακά κύτταρα (Εικόνα 2113) μέσω πρωτεϊνικών αλληλεπιδράσε-ων ανάμεσα στην επιφάνεια του παθογόνου και στην επιφά-νεια του ξενιστικού κυττάρου Ένας λοιμογόνος μικροοργα-νισμός δεν προσκολλάται εξίσου καλά σε όλα τα επιθηλιακά κύτταρα αλλά επιλεκτικά μόνο σε εκείνες τις περιοχές του σώματος μέσω των οποίων συνήθως κατορθώνει να εισβά-λει στον ξενιστικό οργανισμό Επί παραδείγματι η Neisseria gonorrhoeae ο αιτιολογικός παράγοντας της σεξουαλικά με-ταδιδόμενης γονόρροιας (f Τμήμα 2612) προσκολλάται πολύ πιο ισχυρά στο ουρογεννητικό επιθήλιο παρά σε οιον-δήποτε άλλο ιστό Η προσκόλληση αυτή γίνεται μέσω μιας ειδικής επιφανειακής μικροβιακής πρωτεΐνης που ονομάζε-ται Opa Τα κύτταρα του ξενιστή δεσμεύουν εξειδικευμένα την Opa με μια πρωτεΐνη τη CD66 που απαντά μόνο στην επιφάνεια των επιθηλιακών κυττάρων του ανθρώπου Έτσι η

ΕΚΘΕΣΗστα

παθογόνα

Περαιτέρωέκθεση

στην εκάστοτετοπική θέση

ΠΡΟΣΚΟΛΛΗΣΗστο

δέρmicroα ή τον βλεννογόνο

ΕΙΣΒΟΛΗmicroέσω τουεπιθηλίου

ΑΠΟΙΚΙΣΜΟΣκαι

ΠΟΛΛΑΠΛΑΣΙΑΣΜΟΣΠαραγωγή παραγόντων

microολυσmicroατικότητας

ΙΣΤΙΚΗΒΛΑΒΗΝΟΣΟΣ

Περαιτέρωέκθεση

ΙΚΑΝΟΤΗΤΑΕΙΣΒΟΛΗΣπεραιτέρω

πολλαπλασιασmicroόςτόσο στην αρχική

θέση όσο καισε άλλες

ΤΟΞΙΚΟΤΗΤΑοι επιδράσειςτων τοξινώνείναι τοπιικές

ή διασυστηmicroατικές

Εικόνα 2112 μικροοργανισμοίκαιπαθογένεσηηπαρουσίαακόμηκαιοπολλαπλασιασμόςτωνμικροοργανισμώνστονξενιστήδενοδηγείπάντοτεστηνεμφάνισηνόσου

216 ΕΙΣΟΔΟΣ ΤΩΝ ΠΑΘΟΓΟΝΩΝ ΣΤΟΝ ξΕΝΙΣΤΗ 847

(α) (β)

E T

Nel

son

J D

Cle

men

ts a

nd R

A F

inke

lste

in

J W

Cos

tert

on

Εικόνα 2113 προσκόλλησηπαθογόνωνσεζωικούςιστούς(α)λεπτήτομήενόςκυττάρουVibrio choleraeπουπροσκολλάταιστηνψηκτροειδήπα-ρυφήτωνεντερικώνλαχνώνενόςλαγούόπωςφαίνεταιστοηλεκτρονιακόμικροσκόπιοδιέλευσηςπαρατηρήστετηναπουσίαγλυκοκάλυκα(β)εντε-ροπαθογόνοστέλεχοςEscherichia coliαπόμιαθανατηφόρομόλυνσησενε-ογέννητομοσχάριΤαβακτηριακάκύτταραπροσκολλώνταιστηνψυκτροειδήπαρυφήτωνλαχνώντουεντερικούεπιθηλίουμέσωτουεκτεταμένουγλυκο-κάλυκαΤαραβδίαέχουνδιάμετρο05μmπερίπου

848Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

N gonorrhoeae αλληλεπιδρά εξειδικευμένα με τα κύτταρα-στόχους μέσω μιας δικής του επιφανειακής πρωτεΐνης που δρα ως υπόστρωμα και ενός υποδοχέα στη μεμβράνη του επιθηλιακού κυττάρου Αυτή η αρχή ισχύει γενικότερα και σε ότι αφορά την εξειδίκευση του ξενιστή Σε πολλές περιπτώ-σεις κύτταρα μιας βακτηριακής σειράς που είναι γνωστό ότι προσβάλλουν τον άνθρωπο προσκολλώνται πολύ πιο ισχυ-ρά στα ενδεδειγμένα κύτταρα του ανθρώπου παρά στα αντί-στοιχα κύτταρα ενός άλλου ζώου (πχ του αρουραίου) Ισχύ-ει όμως και το αντίστροφο Μια σειρά βακτηρίων που αποι-κίζει εξειδικευμένα τον αρουραίο προσκολλάται ισχυρότερα σε κύτταρα αρουραίου παρά σε κύτταρα ανθρώπου

Ορισμένα από τα μόρια που χρησιμοποιούν τα βακτή-ρια για την προσκόλλησή τους δεν συνδέονται ομοιοπολικά με τη βακτηριακή μεμβράνη Πρόκειται συνήθως για πολυ-σακχαρίτες τους οποίους συνθέτουν και εκκρίνουν τα βακτή-ρια (f Τμήμα 413) Ως κάψα ορίζεται η πυκνή και σαφώς καθορισμένη στιβάδα πολυμερών που περιβάλλει στενά ένα βακτηριακό κύτταρο (f Εικόνα 263) Ως γλυκοκάλυκας ορίζεται το χαλαρό δίκτυο ινωδών πολυμερών που εκτείνο-νται προς το εξωτερικό του κυττάρου (Εικόνα 2113β)Oslash τέ-λος βλεννοστιβάδα ονομάζεται η διάχυτη μάζα ινωδών πο-λυμερών που φαινομενικά δεν συνδέεται με κανένα μεμο-νωμένο κύτταρο (βλ Εικόνα 214β) αλλά περιβάλλει πολλά βακτηριακά κύτταρα Όλες αυτές οι δομές είναι σημαντικές όχι μόνο για την προσκόλληση των βακτηρίων σε ιστούς ξε-νιστών αλλά και για την προσκόλληση βακτηρίων μεταξύ τους Επιπλέον αυτά τα στρώματα προστατεύουν τα βακτή-ρια από τους αμυντικούς μηχανισμούς του ξενιστή πχ απο-τρέπουν τη φαγοκυττάρωση από μακροφάγα ή άλλα κύττα-ρα (f Τμήμα 222)

Άλλες πρωτεϊνικές δομές που βρίσκονται στην επιφά-νεια των βακτηριακών κυττάρων (Εικόνα 2114) και ενίοτε συμμετέχουν στη διαδικασία προσκόλλησης είναι οι κροσ-σοί (ή ινίδια) και τα τριχίδια (f Τμήμα 413) Επί παρα-

δείγματι τα τριχίδια της Neisseria gonorrhoeae παίζουν κα-θοριστικό ρόλο στην προσκόλληση του οργανισμού στο ου-ρογεννητικό επιθήλιο ενώ οι ουρολοιμώξεις που προκαλού-νται από την Escherichia coli οφείλονται πολύ πιο συχνά σε κροσσοφόρα στελέχη (Εικόνα 2114) παρά σε στελέχη χω-ρίς κροσσούς Στους καλύτερα μελετημένους κροσσούς συ-γκαταλέγονται οι επονομαζόμενοι κροσσοί τύπου Ι των εντε-ροβακτηρίων (Escherichia Klebsiella Salmonella Shigel-la) οι οποίοι κατανέμονται ομοιογενώς πάνω στην κυτταρι-κή επιφάνεια Κατά κανόνα τα τριχίδια είναι μικρότερα σε αριθμό αλλά έχουν μεγαλύτερο μήκος από τους κροσσούς Η λειτουργία των τριχιδίων και των κροσσών έγκειται στο ότι δεσμεύουν τις επιφανειακές γλυκοπρωτεΐνες του ξενιστι-κού κυττάρου βήμα που σηματοδοτεί την έναρξη της διαδι-κασίας προσκόλλησης

Στοιχεία για τις εξειδικευμένες αλληλεπιδράσεις ανάμε-σα στον βλεννογόνο του επιθηλίου και στα παθογόνα προκύ-πτουν από μελέτες στελεχών της Escherichia coli που προ-καλούν διάρροια Τα περισσότερα στελέχη της E coli δεν εί-ναι παθογόνα και αποτελούν τμήμα της φυσιολογικής χλωρί-δας ειδικά στο τυφλό και το κόλον Στο σώμα συνυπάρχουν συνήθως ποικίλα μη παθογόνα στελέχη της E coliOslash μεγάλοι αριθμοί από αυτά διέρχονται καθημερινά μέσω του εντέρου και απομακρύνονται με τα κόπρανα Τα εντεροπαθογόνα στελέχη της E coli όμως διαθέτουν ινώδεις πρωτεΐνες που ονομάζονται CFA (Colonization Factor Antigens δηλ αντι-γονικοί παράγοντες αποικισμού) με τη βοήθεια των οποίων προσκολλώνται εξειδικευμένα στα επιθηλιακά κύτταρα του λεπτού εντέρου Εκεί τα παθογόνα αυτά στελέχη δημιουρ-γούν αποικίες και παράγουν εντεροτοξίνες (βλ Τμήμα 219) που προκαλούν διάρροια ή και άλλες ασθένειες (f Τμήμα 297) Αντίθετα τα μη παθογόνα στελέχη της E coli σπανί-ως διαθέτουν τις πρωτεΐνες CFA Ορισμένοι σημαντικοί πα-ράγοντες βακτηριακής προσκόλλησης παρατίθενται στον Πίνακα 213

Εισβολή

Ορισμένοι μικροοργανισμοί οφείλουν την παθογονικότητά τους αποκλειστικά και μόνο στις τοξίνες που παράγουν Αυ-τοί οι οργανισμοί δεν είναι απαραίτητο να διεισδύουν στους ιστούς του ξενιστή και θα τους εξετάσουμε χωριστά (βλ Τμήματα 218 και 219) Τα περισσότερα παθογόνα όμως πρέπει να εισβάλλουν στο επιθήλιο προκειμένου να ξεκινή-σει η παθογονική δράση τους διαδικασία που ονομάζεται εισβολή Τα σημεία εισόδου είναι κατά κανόνα μικρές ασυ-νέχειες ή πληγές στο δέρμα ή στους βλεννογόνους υμένες και αποτελούν τον συνήθη τόπο αρχικής εγκατάστασης και πολλαπλασιασμού των παθογόνων Πολλαπλασιασμός μπο-ρεί να λάβει χώρα και πάνω σε ακέραιη βλεννογόνο μεμ-βράνη ιδιαίτερα αν μεταβληθεί ή καταστραφεί η φυσιολο-γική χλωρίδα πχ κατά τη διάρκεια αντιβιοτικής θεραπείας Σε τέτοιες περιπτώσεις τα παθογόνα αποικίζουν ευκολότε-ρα τον ιστό κάτι που διευκολύνει περαιτέρω τη διαδικασία εισβολής Σε ορισμένες περιπτώσεις η αρχική εγκατάσταση

Jam

es A

Rob

erts

Εικόνα 2114 βακτήριοEscherichia coliμεκροσσούςτύπουPόπωςφαί-νεταιστοηλεκτρονιακόμικροσκόπιομετηντεχνικήτηςσκιαστικήςεπικάλυ-ψηςοικροσσοίτύπουPμοιάζουνμετουςκροσσούςτουτύπουΙαλλάεί-ναιλίγομακρύτεροιΤοκύτταροτηςφωτογραφίαςέχειδιάμετρο05μmπε-ρίπου

και ανάπτυξη των παθογόνων μπορεί να γίνει σε θέσεις πο-λύ απομακρυσμένες από τη θέση εισόδου Η μετάβαση στις θέσεις αυτές γίνεται συνήθως μέσω του αίματος ή του λεμ-φικού συστήματος (f Τμήμα 221)

216 Έλεγχος εννοιών

Η είσοδος των παθογόνων στους ιστούς του ξενιστή γίνεται συνή-θως με προσκόλληση σε εξειδικευμένα μόρια του ξενιστή συχνά σε βλεννογόνους επιφάνειες Η εισβολή ξεκινά στη θέση προσκόλ-λησης και μπορεί να εξαπλωθεί σε όλο τον ξενιστή μέσω του κυ-κλοφορικού συστήματος

Με ποιον τρόπο επηρεάζουν τα μόρια CFA της Escherichia co-li την προσκόλληση στους βλεννογόνους ιστούς

Με ποιον τρόπο η προσκόλληση εκκινεί τη διείσδυση

217 Αποικισμός και αύξηση

Εφόσον κάποιο παθογόνο αποκτήσει πρόσβαση σε έναν ιστό έχει κατόπιν πιθανότητες να πολλαπλασιαστεί διαδι-κασία που ονομάζεται αποικισμός Τα παθογόνα που εισέρ-χονται σε έναν ιστό σπανίως είναι αρκετά σε αριθμό ώστε να προκαλέσουν βλάβες επομένως θα πρέπει να βρουν θρε-πτικά υλικά και κατάλληλες συνθήκες για να πολλαπλασι-αστούν Η ανάπτυξη ενός παθογόνου επηρεάζεται από πε-

ριβαλλοντικούς παράγοντες όπως είναι η θερμοκρασία το pH και το δυναμικό αναγωγής αλλά ακόμη σημαντικότερος παράγοντας είναι η διαθεσιμότητα θρεπτικών υλικών στον ιστό του ξενιστή Εκ πρώτης όψεως θα πίστευε κανείς ότι τα σπονδυλωτά αποτελούν ένα είδος διατροφικού παραδεί-σου για τους μικροοργανισμούς αλλά στην πραγματικότητα δεν διαθέτουν σε επάρκεια όλες τις απαραίτητες θρεπτικές ουσίες Διάφορα ευδιάλυτα θρεπτικά υλικά όπως τα σάκχα-ρα τα αμινοξέα και τα οργανικά οξέα δεν απαντούν πάντο-τε σε επάρκεια με αποτέλεσμα να ευνοούνται εκείνοι οι ορ-γανισμοί που μπορούν να αξιοποιήσουν περίπλοκες θρεπτι-κές πηγές όπως είναι το γλυκογόνο Επίσης δεν υπάρχουν σε όλους τους ιστούς και σε κάθε δεδομένη χρονική στιγ-μή επαρκείς ποσότητες των βιταμινών και των αυξητικών παραγόντων που απαιτούν τα παθογόνα Επί παραδείγμα-τι το Brucella abortus που μολύνει τα βοοειδή αναπτύσσε-ται πολύ αργά στους περισσότερους ιστούς αλλά ταχύτατα στον πλακούντα προκαλώντας αποβολή των εμβρύων Αυ-τό οφείλεται στην αυξημένη συγκέντρωση της ουσίας ερυ-θριόλη που παράγεται από τον πλακούντα και η οποία επι-ταχύνει σημαντικά τον πολλαπλασιασμό του B abortus (βλ Πίνακα 216)

Άλλες φορές η εγκατάσταση ενός παθογόνου καθορί-ζεται επίσης από την περιορισμένη διαθεσιμότητα ιχνοστοι-χείων Για παράδειγμα υπάρχει πληθώρα αποδείξεων σχετι-κά με την επίδραση του σιδήρου στη μικροβιακή αύξηση Οι ζωικές πρωτεΐνες τρανσφερρίνη και λακτοφερρίνη δεσμεύουν ισχυρά τον σίδηρο και τον μεταφέρουν σε όλο το σώμα μέ-σω της κυκλοφορίας Οι πρωτεΐνες αυτές έχουν τόσο στενή συγγένεια με τον σίδηρο ώστε πολύ συχνά προκαλούν ανε-πάρκεια σιδήρου στα μικρόβια Έτσι αν σε ένα ζώο με λοί-μωξη χορηγηθούν διατροφικώς ευδιάλυτα άλατα σιδήρου αυξάνεται δραστικά η μολυσματικότητα ορισμένων παθογό-νων Όπως είδαμε στο Τμήμα 51 πολλά βακτήρια (τα επο-νομαζόμενα σιδηροφορείς) παράγουν σιδηροχηλικές ενώσεις προκειμένου να ενισχυθεί η ικανότητα πρόσληψης σιδήρου από το περιβάλλον Μερικοί σιδηροχηλικοί παράγοντες που έχουν απομονωθεί από παθογόνα βακτήρια είναι τόσο απο-τελεσματικοί ώστε μπορούν να laquoυποκλέψουνraquo σίδηρο ακό-μη και από ζωικές σιδηροσυζευκτικές πρωτεΐνες Για παρά-δειγμα ο σιδηροφορέας αεροβακτίνη τον οποίο παράγουν ορισμένα στελέχη Escherichia coli κωδικεύεται από το πλα-σμίδιο Col V (f Τμήμα 108) και απομακρύνει με μεγάλη ευκολία τον σίδηρο από την τρανσφερρίνη

Εντοπισμός στο σώμα

Μετά την αρχική του είσοδο στο σώμα ο παθογόνος μικροορ-γανισμός παραμένει συνήθως τοπικά εντοπισμένος και πολ-λαπλασιάζεται δημιουργώντας μια μικρή εστία μόλυνσης Αυτό συμβαίνει πχ στους δοθιήνες (laquoκαλογήρουςraquo) τον ψευδάνθρακα και τα εξανθήματα που δημιουργούνται από τις τοπικές μολύνσεις του δέρματος με Staphylococcus (f Τμήμα 269) Εναλλακτικά ο οργανισμός μπορεί να περάσει στα λεμφικά αγγεία και να εναποτεθεί στους λεμφαδένες

ΠΙΝΑΚΑΣ 213 Σημαντικοίπαράγοντεςπροσκόλλησης μικροβιακώνπαθογόνωνσειστούς ξενιστώνα

Παράγοντας Παράδειγμα

Γλυκοκάλυκαςκάψα παθογόναστελέχηEscherichia colindashογλυκοκάλυκας βλεννοστιβάδα ευνοείτηνπροσκόλλησηστηνψηκτροειδή (fΤμήμα413 παρυφήτωνεντερικώνλαχνών καιεικόνα2113) Streptococcus mutansndashοδεξτρανικόςγλυκοκάλυκας ευνοείτηνπρόσδεσηστιςοδοντικέςεπιφάνειεςπρωτεΐνες Streptococcus pyogenesndashηπρωτεΐνημτης προσκόλλησης βακτηριακήςεπιφάνειαςδεσμεύεταισευποδοχείς τωνβλεννογόνωνυμένωντηςαναπνευστικήςοδού Neisseria gonorrhoeae ndash ηπρωτεΐνηOpaτηςβακτη- ριακήςεπιφάνειαςδεσμεύεταισευποδοχείςτου ουρογεννητικούεπιθηλίουλιποτειχικόοξύ Streptococcus pyogenesndashευνοεί(μαζίμετηνπρω- (fΤμήμα48 τεΐνημ)τηδέσμευσησευποδοχείςτηςαναπνευ- καιεικόνα432) στικήςβλεννογόνουστιβάδαςκροσσοί(ινίδια) Neisseria gonorrhoeae ndash οικροσσοίτύπουΙευνοούν (fΤμήμα413 τηνπρόσδεσηστοουρογεννητικόεπιθήλιο καιεικόνα2114) είδητουγένουςSalmonellandashινίδιατύπουΙδιευκο- λύνουντηνπρόσδεσηστοεπιθήλιοτουλεπτού εντέρου παθογόναστελέχηEscherichia colindashοιινώδειςπρω- τεΐνεςπουσυνιστούντουςαντιγονικούςπαράγο- ντεςαποικισμού(CFA)ευνοούντηνπρόσδεσηστο επιθήλιοτουλεπτούεντέρου

αοιπερισσότερεςθέσειςυποδοχήςστουςξενιστικούςιστούςείναιδιάφορεςγλυ-κοπρωτεΐνεςήσύνθεταλιπίδιαπχγαγγλιοζίτεςήγλοβοζίτες

217 ΑΠΟΙΚΙΣΜΟΣ ΚΑΙ ΑΥξΗΣΗ 849

850Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

Αν ο μικροοργανισμός φθάσει στο αίμα τότε μεταφέρεται σε απομακρυσμένες περιοχές του σώματος αν και συνήθως συγκεντρώνεται στο ήπαρ ή στον σπλήνα Η διασπορά του παθογόνου μέσω του αίματος και του λεμφικού συστήματος μπορεί να οδηγήσει σε γενικευμένη (διασυστηματική) λοί-μωξη του σώματος και πολλαπλασιασμό του παθογόνου σε πολλούς ιστούς Αν η ανάπτυξη του βακτηρίου στους ιστούς είναι πολύ εκτεταμένη τότε διαχέεται στο αίμα σημαντικός αριθμός μικροοργανισμών με συνέπεια την εκδήλωση βα-κτηριαιμίας Στις εκτεταμένες λοιμώξεις αυτού του τύπου η αρχή γίνεται σχεδόν πάντοτε από κάποια τοπική λοίμωξη σε συγκεκριμένο όργανο

217 Έλεγχος εννοιών

Για να μπορέσει κάποιο παθογόνο να αποικίσει έναν ξενιστικό ιστό και να πολλαπλασιαστεί σε σημαντικό βαθμό θα πρέπει πρώτα να αποκτήσει πρόσβαση σε θρεπτικές ουσίες και κατάλληλες αναπτυ-ξιακές συνθήκες Τα παθογόνα είτε αναπτύσσονται τοπικά στον τό-πο αρχικής προσβολής είτε διασπείρονται στο σώμα

Γιατί αποτελούν ο αποικισμός και ο πολλαπλασιασμός απαραί-τητη προϋπόθεση για την επιτυχία των περισσότερων παθογό-νων

Ποιοι ξενιστικοί παράγοντες περιορίζουν ή επιταχύνουν τον αποικισμό και την ανάπτυξη ενός μικροοργανισμού σε συγκε-κριμένη θέση

218 Μολυσματικότητα

Μολυσματικότητα ονομάζεται η σχετική ικανότητα ενός παρασίτου να προκαλεί νόσο Εδώ θα εξετάσουμε μερικές από τις κύριες μεθόδους που χρησιμοποιούνται για τη μέ-τρηση της μολυσματικότητας και στη συνέχεια θα δώσουμε ορισμένα παραδείγματα οργανισμών υψηλής μολυσματικό-τητας καθώς και των μηχανισμών που αυτοί χρησιμοποιούν για να αυξήσουν τη μολυσματικότητά τους

Μέτρηση της μολυσματικότητας

Η μολυσματικότητα ενός παθογόνου μπορεί να προσδιο-ριστεί με πειραματικές μελέτες της LD50 Η LD50 (lethal dose50) δηλαδή η θανατηφόρος δόση50 είναι εκείνη η δόση ενός μολυσματικού παράγοντα η οποία θανατώνει το 50 των ζώων μιας ομάδας ελέγχου Η LD50 των παθογόνων υψηλής μολυσματικότητας συνήθως δεν διαφέρει πολύ από το LD100 με άλλα λόγια ο αριθμός των απαιτούμενων πα-θογόνων για να θανατωθεί το 50 των πειραματοζώων δεν απέχει πολύ από τον αριθμό των κυττάρων που θανατώνει το σύνολο των πειραματοζώων Αυτό φαίνεται στην Εικόνα 2115 σε ότι αφορά την πειραματική μόλυνση ποντικών με Streptococcus και Salmonella Ακόμη και λίγα κύτταρα του Streptococcus pneumoniae σε ένα πειραματόζωο αρκούν για να προκαλέσουν θανατηφόρο λοίμωξη και να εξοντώσουν

όλα τα μέλη της ομάδας ελέγχου Για τον συγκεκριμένο ορ-γανισμό μάλιστα είναι δύσκολο να προσδιοριστεί η LD50 ακριβώς επειδή είναι τόσο λίγα τα κύτταρα που χρειάζονται για να προκληθεί η θανατηφόρος λοίμωξη Αντίθετα η LD50 ενός ηπιότερου παθογόνου των ποντικών της Salmonella ty-phimurium είναι πολύ υψηλότερη από εκείνη του S pneu-moniae και ο αριθμός των κυττάρων που απαιτούνται για να θανατωθεί το 100 της ομάδας ελέγχου είναι υπερεκατοντα-πλάσιος εκείνου της LD50

Η μολυσματικότητα παθογόνων που διατηρούνται σε εργαστηριακές καλλιέργειες και δεν αναπτύσσονται σε ζώα είναι συχνά μειωμένη ή και εκλείπει εντελώς Τέτοιοι οργα-νισμοί αποκαλούνται εξασθενημένοι Η εξασθένηση μπορεί να οφείλεται στην ταχύτερη ανάπτυξη στελεχών χαμηλότε-ρης μολυσματικότητας τα οποία ενδεχομένως ευνοούνται επιλεκτικά από τη διαδοχική μεταφορά τους σε νέα καλλι-εργητικά υλικά Σε πολλές περιπτώσεις η εξασθένηση είναι εντονότερη όταν οι καλλιεργητικές συνθήκες δεν είναι ιδα-νικές για το είδος Αν σε ένα ζώο χορηγηθεί εξασθενημένη καλλιέργεια τότε τα παθογόνα ενίοτε ανακτούν την αρχική μολυσματικότητά τους αλλά στις περισσότερες περιπτώσεις η απώλεια είναι μόνιμη Τα εξασθενημένα στελέχη χρησιμο-ποιούνται συχνά για την παραγωγή εμβολίων ιδιαίτερα ιι-κών εμβολίων (f Τμήμα 2211) Για παράδειγμα τα εμ-βόλια της ιλαράς και της παρωτίτιδας αποτελούνται από εξα-σθενημένα ιικά στελέχη

Τοξικότητα και ικανότητα εισβολής

Η μολυσματικότητα ενός παθογόνου οφείλεται στην ικανό-τητά του να προκαλεί βλάβες μέσω δύο μηχανισμών της το-ξικότητας και της ικανότητας εισβολής Όλα τα παθογόνα

101 102 103 104 105 106 107

20

40

60

80

100

Οργανισmicroός υψηλήςmicroολυσmicroατικότητας(Streptococcuspneumoniae)

Οργανισmicroός microέτριαςmicroολυσmicroατικότητας(Salmonella typhimurium)

Ποσ

οστό

πον

τικώ

ν π

ου π

εθα

ίνου

ν

Αριθmicroός χορηγούmicroενων κυττάρων ανά πειραmicroατόζωο (ποντίκι)

Εικόνα 2115 ΣυγκριτικέςδιαφορέςστημικροβιακήμολυσματικότηταμεβάσητοναριθμότωνκυττάρωνStreptococcus pneumoniaeκαιSalmonella ty-phimurium πουαπαιτούνταιγιαναθανατωθούνπειραματόζωα

χρησιμοποιούν αυτούς τους δύο μηχανισμούς για την πρό-κληση παθολογικών εκδηλώσεων

Τοξικότητα ονομάζεται η ικανότητα ενός οργανισμού να προκαλεί παθολογικές καταστάσεις μέσω μιας προσχημα-τισθείσας τοξίνης που αναστέλλει τη λειτουργία ή προκαλεί τον θάνατο των κυττάρων του ξενιστή Για παράδειγμα ο τέ-τανος οφείλεται στην ισχυρή εξωτοξίνη που παράγει το Clos-tridium tetani (βλ Τμήμα 2110) Τα κύτταρα του C tetani παραμένουν στις αρχικές θέσεις εισόδου τους (συνήθως κά-ποια πληγή) όπου αναπτύσσονται αργάOslash σπάνια μετακινού-νται μακριά από τις θέσεις αυτές Ωστόσο το C tetani είναι εξαιρετικά νοσογόνο καθώς παράγει την τετανική τοξίνη η οποία μεταφέρεται μέσω της κυκλοφορίας σε απομακρυσμέ-να σημεία του οργανισμού και προκαλεί ανεξέλεγκτες μυϊκές συσπάσεις που συχνά οδηγούν στον θάνατο του ξενιστή

Ικανότητα εισβολής ονομάζεται η δυνατότητα ενός πα-θογόνου να αναπτύσσεται σε ξενιστικούς ιστούς και να φθά-νει σε τόσο μεγάλους αριθμούς ώστε να αναστέλλει μία ή περισσότερες λειτουργίες του ξενιστή Η ικανότητα εισβολής επιτρέπει σε έναν μικροοργανισμό να είναι νοσογόνος ακό-μα κι όταν δεν παράγει τοξίνες Επί παραδείγματι ο σημα-ντικότερος παράγοντας μολυσματικότητας του Streptococcus pneumoniae είναι το γεγονός ότι διαθέτει μια πολυσακχαρι-τική κάψα που τον προστατεύει από τη φαγοκυττάρωση (βλ Τμήμα 216Oslash f Τμήμα 222 και Εικόνα 225) εξουδετερώ-νοντας έτσι έναν από τους κυριότερους αμυντικούς μηχανι-σμούς των ξενιστών έναντι της διείσδυσης παθογόνων Τα συγκεκριμένα στελέχη του S pneumoniae μπορούν να προ-καλέσουν εκτεταμένες βλάβες στον ξενιστή λόγω της με-γάλης ικανότητας εισβολής που τα χαρακτηρίζει αναπτύσ-σονται σε τεράστιους αριθμούς στον πνευμονικό ιστό όπου επάγουν ξενιστικές αντιδράσεις οι οποίες καταλήγουν στην εκδήλωση πνευμονίας (f Τμήμα 262) Αντίθετα τα στε-λέχη χωρίς κάψα δεσμεύονται γρήγορα και αποτελεσματικά από τον ξενιστή και καταστρέφονται από τα φαγοκύτταρα

Τα Clostridium tetani και Streptococcus pneumoniae συνιστούν χαρακτηριστικά παραδείγματα ακραίας τοξικό-τητας και ακραίας ικανότητας εισβολής αντιστοίχως Τα πε-ρισσότερα επιτυχή παθογόνα πάντως κατατάσσονται κάπου ενδιάμεσα όσον αφορά αυτές τις δύο ιδιότητες χρησιμοποι-ώντας και τους δύο μηχανισμούς (τοξίνες και εισβολή) για να προκαλέσουν νόσο

Μολυσματικότητα του γένους Salmonella

Τα είδη του γένους Salmonella χρησιμοποιούν έναν συνδυ-ασμό τοξινών εισβολής και άλλων μολυσματικών παραγό-ντων κατά την παθογονική δράση τους Αρχικά η Salmonel-la παράγει τρεις τουλάχιστον τοξίνες που συμβάλλουν στη μολυσματικότητά της την εντεροτοξίνη (Πίνακας 214) την ενδοτοξίνη (f Τμήμα 49 και Εικόνα 435) και την κυττα-ροτοξίνη Η κυτταροτοξίνη αναστέλλει την πρωτεϊνοσύνθε-ση στα κύτταρα του ξενιστή και αποτρέπει τη διαφυγή του ενδοκυτταρικού Ca2+ από αυτά Επίσης στην προσβολή συμ-μετέχουν διάφοροι παράγοντες μολυσματικότητας Παράγο-

ντες προσκόλλησης είναι το πολυσακχαριτικό αντιγόνο Ο της κυτταρικής επιφάνειας και το αντιγόνο Η των μαστιγί-ων ενώ ενισχυτικό ρόλο μπορεί να παίξουν και οι κροσσοί της κυτταρικής επιφάνειας Ο πολυσακχαρίτης Vi της κά-ψας αναστέλλει τόσο τη δράση του συμπληρώματος όσο και την αντιγονικά διαμεσολαβούμενη θανάτωση των κυττάρων Salmonella (f Τμήμα 2210) Τα γονίδια inv στα είδη του γένους Salmonella κωδικεύουν τουλάχιστον είκοσι πρωτεΐ-νες που συμμετέχουν στη διαδικασία προσβολής Για παρά-δειγμα το invΗ κωδικεύει μια επιφανειακή πρωτεΐνη προ-σκόλλησης ενώ τα invC invG και invI κωδικεύουν πρωτε-ΐνες που συμμετέχουν στη συναρμολόγηση ενός εξειδικευ-μένου επιφανειακού προσαρτήματος που ονομάζεται βελό-νη (needle) ή ενεσίσωμα (injectisome) [Βλ Παράρτημα 3 ΣτΕΕ 5]

Η ευκολία με την οποία όρισμένα είδη Salmonella προ-καλούν λοιμώξεις έγκειται στο γεγονός ότι παρασιτούν και πολλαπλασιάζονται ενδοκυτταρικά όχι μόνο σε κύτταρα του εντερικού τοιχώματος αλλά ακόμη και στα μακροφάγα μια ομάδα λευκοκυττάρων που υπό φυσιολογικές συνθήκες φα-γοκυτταρώνουν βακτήρια (f Τμήμα 222) Ένας από τους τρόπους δράσης των φαγοκυττάρων είναι η παραγωγή ειδι-κών τοξικών ενώσεων του οξυγόνου τα οποία όμως η Sal-monella εξουδετερώνει με το προϊόν του γονιδίου oxyR Επί-σης τα μακροφάγα παράγουν ειδικά αμυντικά μόρια τις ντε-φενσίνες που κι αυτά όμως εξουδετερώνονται από τη Salmo-nella με τα προϊόντα των γονιδίων phoP και phoQ Η Sal-monella επομένως διαθέτει γονίδια (oxy και pho) που της επιτρέπουν να γίνει ενδοκυτταρικό παράσιτο καθώς τα προ-ϊόντα αυτών των γονιδίων εξουδετερώνουν τους αμυντικούς μηχανισμούς του ξενιστή που θα περιόριζαν την ενδοκυττα-ρική της ανάπτυξη Επίσης ορισμένοι παράγοντες μολυσμα-τικότητας οι οποίοι συμβάλλουν στην αντοχή και τη διασπο-ρά των περισσότερων παθογόνων στελεχών της Salmonella είναι πλασμιδιακής προέλευσης Τέλος για να αποθηκεύσει τον αναπτυξιακά πολύτιμο σίδηρο η Salmonella παράγει ειδικές σιδηροχηλικές πρωτεΐνες τους σιδηροφορείς (f Τμήμα 51 και Τμήμα 217) Βλέπουμε δηλαδή ότι η Salmo-nella και ενδεχομένως τα περισσότερα παθογόνα διαθέτουν αρκετούς παράγοντες αύξησης της μολυσματικότητάς τους που συμβάλλουν στην εκδήλωση νόσου Οι διάφοροι γνω-στοί παράγοντες μολυσματικότητας της Salmonella παρατί-θενται στην Εικόνα 2116

218 Έλεγχος εννοιών

Η μολυσματικότητα ενός παθογόνου καθορίζεται από την ικανότη-τα εισβολής την τοξικότητα και μερικούς άλλους παράγοντες του παθογόνου Στα περισσότερα παθογόνα η μολυσματικότητα καθο-ρίζεται από πολλούς παράγοντες Εξασθένηση ενός παθογόνου εί-ναι η απώλεια μολυσματικότητας

Σε τι διαφέρουν η τοξικότητα από την ικανότητα εισβολής Εξηγήστε με ποιον τρόπο μπορεί να επέλθει εξασθένηση ενός

παθογόνου οργανισμού Αναλύστε τον ρόλο των εξασθενημέ-νων μικροοργανισμών στην παραγωγή εμβολίων

218 ΜΟΛΥΣΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑ 851

852Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

ΙII ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΜΟΛΥΣΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΚΑΙ ΤΟξΙΝΕΣ

Η παθογονικότητα των μικροοργανισμών ευνοείται σημαντι-κά από τοξίνες και εξωκυτταρικούς παράγοντες μολυσματι-κότητας που οι ίδιοι οι μικροοργανισμοί παράγουν και απε-λευθερώνουν Αν και οι πρωτεΐνες αυτές εμφανίζουν μεγάλη ποικιλία και παράγονται από πολλά και διάφορα παθογόνα πολλές έχουν κοινά μοριακά χαρακτηριστικά και παρόμοιους

μηχανισμούς δράσης Σε αυτή την ενότητα θα εξετάσουμε ορισμένα χαρακτηριστικά παραδείγματα τοξινών και παρα-γόντων μολυσματικότητας σε επίπεδο μηχανισμού δράσης

219 Παράγοντες μολυσματικότητας

Ορισμένες εξωκυτταρικές πρωτεΐνες που παράγονται από πα-θογόνα συντελούν στην ενίσχυση και διατήρηση των νόσων Αυτές οι πρωτεΐνες ονομάζονται παράγοντες μολυσματικότη-

ΠΙΝΑΚΑΣ 214 εξωτοξίνεςκαιεξωκυτταρικοίπαράγοντεςμολυσματικότηταςπου προέρχονταιαπόπαθογόνουςμικροοργανισμούςτουανθρώπου

Οργανισμός Νόσος Τοξίνη ή παράγονταςα Δράση

Bacillus anthracis Άνθρακας θανατηφόροςπαράγοντας(θπ) ΤοπAείναιοπαράγονταςβπουσυνδέεται παράγονταςοιδήματος(πο) στοκύτταροοποπροκαλείοίδημα προστατευτικόαντιγόνο(πA)(αβ) οθππροκαλείκυτταρικόθάνατο Bacillus cereus Τροφικήδηλητηρίαση εντεροτοξίνη() προκαλείαπώλειαυγρώναπόταεντερικάκύτταρα Bordetella pertussis κοκκύτης Τοξίνητουκοκκύτη(αβ) Σταματάτημεταγωγήσήματοςμέσωτηςπρωτεΐ- νηςGεπιφέρεικυτταρικόθάνατο Clostridium botulinum αλλαντίαση νευροτοξίνη(αβ) μυϊκήπαράλυση(βλεικόνα2119) Clostridium tetani Τέτανος νευροτοξίνη(αβ) Σπαστικήπαράλυση(βλεικόνα2120) Clostridium perfringens αεριογόνοςγάγγραινα Τοξίνηα(κΤ) αιμόλυση(λεκιθινάσηβλεικόνα2117β) τροφικήδηλητηρίαση Τοξίνηβ(κΤ) αιμόλυση Τοξίνηγ(κΤ) αιμόλυση Τοξίνηδ(κΤ) αιμόλυση(καρδιοτοξίνη) Τοξίνηκ(ε) κολλαγενάση Τοξίνηλ(ε) πρωτεάση εντεροτοξίνη(κT) μεταβάλλειτηδιαπερατότητατουεντερικού επιθηλίου Corynebacterium diphtheriae διφθερίτιδα Τοξίνητηςδιφθερίτιδας(αβ) αναστέλλειτηνπρωτεϊνοσύνθεσηστουςευκα- ρυώτες(εικόνα2118) Escherichia coli(μόνοτα Γαστρεντερίτιδα εντεροτοξίνη(αβ) επάγειαπώλειαυγρώναπόταεντερικάκύτταρα εντεροπαθογόναστελέχη) Pseudomonas aeruginosa μολύνσειςαπό εξωτοξίνηα(αβ) αναστέλλειτηνπρωτεϊνοσύνθεση P aeruginosa είδη Salmonella Σαλμονέλλωσητυφο- εντεροτοξίνη(αβ) αναστέλλειτηνπρωτεϊνοσύνθεσηκαιπροκαλεί ειδήςπυρετόςπαρα- λύσητωνξενιστικώνκυττάρων τυφοειδήςπυρετός κυτταροτοξίνη(κΤ) επάγειαπώλειαυγρώναπόταεντερικάκύτταρα Shigella dysenteriae βακτηριακήδυσεντερία Σιγκατοξίνη(αβ) αναστέλλειτηνπρωτεϊνοσύνθεση Staphylococcus aureus πυρετογόνεςμολύνσεις Τοξίνηα(κΤ) αιμόλυση (εξανθήματακλπ) Τοξίνησυνδρόμουτοξικής διασυστηματικήκαταπληξία λοιμώξειςτουανα- καταπληξίας(υα) πνευστικούτροφική αποφολιδωτικέςτοξίνεςα απολέπισηδέρματοςκαταπληξία δηλητηρίασησύνδρομο καιβ(υα) τοξικήςκαταπληξίας λευκοσιδίνη(κΤ) καταστρέφειλευκοκύτταρα τοξικήεπιδερμική Τοξίνηβ(κΤ) αιμόλυση νεκρόλυση Τοξίνηγ(κΤ) θανατώνεικύτταρα Τοξίνηδ(κΤ) αιμόλυσηλευκόλυση εντεροτοξίνηαβCD προκαλείεμετούςδιάρροιακαταπληξία καιε(υα) Ένζυμοπήξηςαίματος(ε) επάγειθρόμβωσητουινώδους Streptococcus pyogenes πυρετογόνεςμολύνσεις Στρεπτολυσίνηο(κΤ) αιμόλυση αμυγδαλίτιδαοστρακιά ΣτρεπτολυσίνηS(κΤ) αιμόλυση(βλεικόνα2117) ερυθρογόνοςτοξίνη(υα) προκαλείτοεξάνθηματηςοστρακιάς Στρεπτοκινάση(ε) διασπάτουςθρόμβουςτουινώδους υαλουρονιδάση(ε) διασπάτουαλουρονικόοξύστονσυνδετικόιστό Vibrio cholerae Χολέρα εντεροτοξίνη(αβ) επάγειαπώλειαυγρώναπότα εντερικάκύτταρα(εικόνα2121)

ααβτοξίνηα-βKTκυτταρολυτικήτοξίνηεενζυμικόςπαράγονταςμολυσματικότηταςυαυπεραντιγονικήτοξίνηαταξινόμητοςπαράγοντας

τας Οι περισσότεροι τέτοιοι παράγοντες είναι ένζυμα που βο-ηθούν τα παθογόνα να δημιουργήσουν αποικίες και να ανα-πτυχθούν Επί παραδείγματι οι στρεπτόκοκκοι οι σταφυλό-κοκκοι και ορισμένα είδη του γένους Clostridium παράγουν το ένζυμο υαλουρονιδάση (Πίνακας 214) Η υαλουρονιδάση ευνοεί τη διασπορά των μικροοργανισμών στους διάφορους ιστούς καθώς διασπά το υαλουρονικό οξύ έναν πολυσακχα-ρίτη που λειτουργεί ως στερεωτικό υλικό στον χώρο μεταξύ των κυττάρων Η παραγωγή της υαλουρονιδάσης επιτρέπει τη διασπορά των παθογόνων μικροοργανισμών από την αρ-χική θέση προσβολής στους διάφορους ιστούς του ξενιστή Οι στρεπτόκοκκοι και οι σταφυλόκοκκοι παράγουν επίσης ευρύτατη ποικιλία πρωτεασών νουκλεασών και λιπασών που χρησιμεύουν στον αποπολυμερισμό των πρωτεϊνών των νουκλεϊκών οξέων και των λιπιδίων του ξενιστή Τα είδη του Clostridium που προκαλούν την αεριογόνο γάγγραινα παρά-γουν επιπλέον το ένζυμο κολλαγονάση γνωστή και ως τοξί-νη κ (Πίνακας 214) η οποία αποικοδομεί το υποστηρικτικό δίκτυο των ιστών που αποτελείται από κολλαγόνο επιτρέπο-ντας τη διασπορά του παθογόνου στους ιστούς του ξενιστή

Ινώδες θρόμβοι και μολυσματικότητα

Στις περισσότερες περιπτώσεις η εισβολή ενός μικροβιακού παθογόνου στον ξενιστή αντιμετωπίζεται άμεσα με τον σχη-ματισμό θρόμβων ινώδους Ο μηχανισμός της θρόμβωσης ενεργοποιείται από τον τραυματισμό του ιστού και έχει ως αποτέλεσμα την απομόνωση του παθογόνου και τον περιορι-σμό της λοίμωξης σε μια μικρή περιοχή του σώματος Ορι-σμένοι οργανισμοί έχουν την ικανότητα να παράγουν ινωδο-λυτικά ένζυμα που διασπούν τους θρόμβους επιτρέποντας

έτσι την περαιτέρω διασπορά της λοίμωξης Μια τέτοια ινω-δολυτική ουσία γνωστή ως στρεπτοκινάση παράγεται από τον Streptococcus pyogenes (Πίνακας 214)

Άλλοι οργανισμοί όμως μπορούν να παράγουν ένζυμα που ευνοούν τον σχηματισμό θρόμβων ινώδουςOslash έτσι αδυνα-τούν μεν να εξαπλωθούν αλλά διασφαλίζουν την προστασία τους από το ανοσοποιητικό σύστημα του ξενιστή Το καλύ-τερα μελετημένο ένζυμο που προκαλεί θρόμβους ινώδους εί-ναι το ένζυμο πήξης του αίματος (Πίνακας 214) που παράγε-ται από το παθογόνο Staphylococcus aureus Το ένζυμο αυτό προκαλεί την εναπόθεση ινώδους πάνω στους μικροβιακούς κόκκους παρέχοντάς τους κάλυμμα προστασίας από τις επι-θέσεις των κυττάρων του ξενιστή Το πλέγμα ινώδους που παράγεται από τη δράση του ενζύμου πήξης του αίματος εί-ναι μάλλον η αιτία για την εξαιρετικά εντοπισμένη φύση πολ-λών σταφυλοκοκκικών λοιμώξεων όπως πχ οι δοθιήνες και οι φλύκταινες (f Εικόνα 2623)

219 Έλεγχος εννοιών

Οι παθογόνοι μικροοργανισμοί παράγουν μια ποικιλία ενζύμων που αυξάνουν τη μολυσματικότητά τους άλλοτε διασπώντας τους ιστούς του ξενιστή και άλλοτε μεταβάλλοντας το περιβάλλον τους προκειμένου να εξασφαλίσουν θρεπτικές ουσίες Σε άλλες περι-πτώσεις οι παράγοντες μολυσματικότητας που εκκρίνονται από τα παθογόνα παρέχουν προστασία από την επαφή με τους φυσιο-λογικούς μηχανισμούς άμυνας του ξενιστή Όλοι αυτοί οι παράγο-ντες αποσκοπούν στο να ενισχύσουν τον αποικισμό και την ανά-πτυξη των παθογόνων

Τι πλεονέκτημα παρέχει στο παθογόνο η παραγωγή ενζύμων που πέπτουν τα δομικά στοιχεία των ξενιστικών ιστών

Κροσσοί τύπου 1(προσκόλληση)

Ενδοτοξίνη στολιποπολυσακχαριτικόστρώmicroα (πυρετός)

Πλασmicroίδιοmicroολυσmicroατικότητας

Αντιγόνο Ο(αναστέλλει τηφαγοκυτταρικήθανάτωση)

Κυτταροτοξίνη(αναστέλλει τησύνθεση πρωτεϊνών στακύτταρα του ξενιστήmiddotείσοδος ασβεστίουστο ξενιστικό κύτταροmiddotπροσκόλληση)

Μαστίγιο(αυτοκινησία)Αντιγόνο Η(προσκόλλησηmiddotαναστολή φαγοκυτταρικήςθανάτωσης)

Εντεροτοξίνη (διάρροια)

Επιφανειακάπροσαρτήmicroατα πουκωδικεύονται απόγονίδια invπροσκόλληση

Σιδηροφορείς

Αντιφαγοκυτταρικέςπρωτεΐνες πουκωδικεύονται απότο γονίδιο oxyR

Αντιγόνο τηςκάψας Vimiddotαναστέλλει τηνπρόσδεση τουσυmicroπληρώmicroατοςτου microαστιγίου

Εικόνα 2116 παράγοντες πουαυξάνουν τη μολυσματικότητα τηςSalmonella παρουσιάζονται εκείνατα δομικά στοιχεία που γνωρίζουμεότιείναιπαθογονικώςσημαντικάΤαπρωτεϊνικάπροϊόντατουγονιδιακούσυστήματοςphoδενέχουνταυτοποι-ηθείαλλάείναιγνωστόότιεξουδε-τερώνουντιςεπιπτώσειςτωνλιποδια-σπαστικώνντεφενσινώνπουπαράγουνταμακροφάγα

219 ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΜΟΛΥΣΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑΣ 853

854Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

Η δράση του ενζύμου πήξης του αίματος βοηθά ή εμποδίζει τη βακτηριακή ανάπτυξη και με ποιον τρόπο Δώστε συγκεκριμέ-να παραδείγματα

2110 Εξωτοξίνες

Οι εξωτοξίνες είναι πρωτεΐνες που απελευθερώνονται στον εξωκυτταρικό χώρο κατά την ανάπτυξη του οργανισμού Αυ-τές οι τοξίνες είναι δυνατόν να διασπαρούν σε μεγάλες απο-στάσεις μέσα στο σώμα και να προκαλέσουν βλάβες σε πε-ριοχές πολύ μακριά από την αρχική εστία της λοίμωξης Ο Πίνακας 214 συνοψίζει τις ιδιότητες και τη δράση μερικών από τις γνωστότερες εξωτοξίνες καθώς και ορισμένων άλ-λων εξωκυτταρικών παραγόντων μολυσματικότητας

Οι περισσότερες εξωτοξίνες ανήκουν σε μία από τις τρεις ακόλουθες κατηγορίες τις κυτταρολυτικές τοξίνες τις τοξίνες Α-Β και τις υπεραντιγονικές τοξίνες Οι κυτταρολυτι-κές τοξίνες είναι ένζυμα που επιτίθενται σε κάποιο δομικό συστατικό των κυττάρων και προκαλούν λύση Οι τοξίνες Α-Β αποτελούνται από δύο ομοιοπολικά συνδεδεμένες υπομο-νάδες Α και Β Η μία από αυτές η Β συνδέεται σε κάποιον επιφανειακό υποδοχέα των ξενιστικών κυττάρων και επιτρέ-πει τη μεταφορά της Α στο εσωτερικό του κυττάρου όπου αυτή επιφέρει διάφορες βλάβες Τα υπεραντιγόνα είναι τοξί-νες που διεγείρουν μεγάλο αριθμό κυττάρων του ανοσοποι-ητικού συστήματος του ξενιστή προκαλώντας εκτεταμένες φλεγμονώδεις αποκρίσεις (f Τμήμα 2214)

Κυτταρολυτικές τοξίνες

Πολλά παθογόνα παράγουν πρωτεΐνες που δρουν στην κυτ-ταροπλασματική μεμβράνη προκαλώντας λύση άρα και θά-νατο των ζωικών κυττάρων Οι τοξίνες αυτές ονομάζονται επίσης αιμολυσίνες διότι η δράση τους παρατηρείται πολύ εύκολα στα ερυθρά αιμοσφαίρια (Πίνακας 214) Οι επιδρά-σεις τους ωστόσο δεν περιορίζονται μόνο στα ερυθροκύτ-ταρα αλλά αφορούν και πολλά άλλα κύτταρα του ξενιστή Η παραγωγή αιμολυσινών διαπιστώνεται εύκολα στο εργα-στήριο με γραμμική επίστρωση του οργανισμού σε τρυβλίο

άγαρ-αίματος Η αιμολυσίνη απελευθερώνεται κατά την ανά-πτυξη των αποικιών και λύει τα περιβάλλοντα ερυθροκύττα-ρα δημιουργώντας έτσι ζώνες αιμόλυσης (Εικόνα 2117α) Ορισμένες αιμολυσίνες επιτίθενται στα φωσφολιπίδια της κυτταροπλασματικής μεμβράνης των ξενιστικών κυττάρων Συνηθέστερο υπόστρωμα των αιμολυσινών είναι το φωσφο-λιπίδιο λεκιθίνη (φωσφατιδυλοχολίνη) και γιrsquo αυτό τα συγκε-κριμένα ένζυμα ονομάζονται λεκιθινάσες ή φωσφολιπάσες (Εικόνα 2117β) Χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι η τοξίνη α του Clostridium perfringens μια λεκιθινάση που διασπά τα μεμβρανικά λιπίδια και προκαλεί κυτταρική λύση (Πίνακας 214) Επειδή τα φωσφολιπίδια είναι συστατικά των κυττα-ρικών μεμβρανών όλων των οργανισμών μερικές φορές οι φωσφολιπάσες λύουν την κυτταροπλασματική μεμβράνη όχι μόνο των ξενιστικών αλλά και των βακτηριακών κυττάρων Υπάρχουν ωστόσο αιμολυσίνες που δεν είναι φωσφολιπάσες Για παράδειγμα η στρεπτολυσίνη Ο την οποία παράγουν οι στρεπτόκοκκοι επιδρά στις στερόλες της κυτταροπλασματι-κής μεμβράνης Οι λευκοσιδίνες (Πίνακας 214) είναι λυτικοί παράγοντες που λύουν επιλεκτικά τη μεμβράνη των λευκών αιμοσφαιρίων γεγονός που μπορεί να προκαλέσει μείωση της αντίστασης του ξενιστή (f Τμήμα 221)

Τοξίνη της διφθερίτιδας

Όπως θα δούμε εκτενέστερα στο Τμήμα 263 η τοξίνη της διφθερίτιδας παράγεται από το Corynebacterium diphtheriae και αποτελεί σημαντικό παράγοντα παθογένεσης για τη νόσο της διφθερίτιδας Τα ποντίκια και οι αρουραίοι είναι σχετι-κά ανθεκτικοί οργανισμοί στην τοξίνη της διφθερίτιδας αλ-λά οι άνθρωποι τα κουνέλια και τα πτηνά έχουν μεγάλη ευ-αισθησία καθώς ένα και μόνο μόριο της τοξίνης μπορεί να προκαλέσει στα είδη αυτά κυτταρική λύση Η τοξίνη της δι-φθερίτιδας που εκκρίνεται από τα κύτταρα του C diphtheri-ae ανήκει στην κατηγορία των τοξινών Α-Β και το πολυπε-πτίδιό της έχει μοριακό βάρος (ΜΒ) 62000 Η υπομονάδα Β δεσμεύεται εξειδικευμένα σε έναν υποδοχέα της κυτταρο-πλασματικής μεμβράνης του ξενιστικού κυττάρου (Εικόνα 2118) Μετά τη δέσμευση οι υπομονάδες Α και Β αλληλε-πιδρούν πρωτεολυτικά μεταξύ τους με τελικό αποτέλεσμα την είσοδο της υπομονάδας Α (που έχει ΜΒ 21000) στο κυτ-

(α) (β)

T D

Bro

ck

Leon

J L

eBea

u

Εικόνα 2117 (α)ΖώνεςαιμόλυσηςγύρωαπόαποικίεςStreptococcus pyogenesπουανα-πτύσσονταισετρυβλίοάγαρ-αίματος(β)δρά-σητηςλεκιθινάσηςμιαςφωσφολιπάσηςγύ-ρωαπόαποικίεςClostridium perfringensπουαναπτύσσονται σεκαλλιεργητικόμέσοαγαρό-ζηςεμπλουτισμένομεκρόκοαυγού(πηγήλεκι-θίνης)ηλεκιθινάσηδιασπάτιςμεμβράνεςτωνερυθροκυττάρωνδημιουργώνταςτιςδιαυγείςζώνεςπουφαίνονταιστηφωτογραφία

ταρόπλασμα του ξενιστικού κυττάρου Εκεί η υπομονάδα Α παρεμποδίζει τη μεταφορά αμινοξέων από το tRNA στην αυξανόμενη πολυπεπτιδική αλυσίδα με αποτέλεσμα να ανα-στέλλεται η διαδικασία της πρωτεϊνοσύνθεσης Πιο συγκε-κριμένα η τοξίνη αδρανοποιεί τον παράγοντα επιμήκυνσης 2 (μια πρωτεΐνη που συμμετέχει στην επιμήκυνση της πολυ-πεπτιδικής αλυσίδας) καταλύοντας τη σύνδεση ενός μορίου ριβόζης στη διφωσφορική αδενοσίνη (ADP) από το NAD+ Μετά την προσθήκη της ριβόζης στο μόριο του ADP η δρα-στικότητα του παράγοντα επιμήκυνσης 2 μειώνεται θεαμα-τικά και η πρωτεϊνοσύνθεση αναστέλλεται

Η τοξίνη της διφθερίτιδας σχηματίζεται μόνον από στε-λέχη του C diphtheriae που προσβάλλονται λυσιγονικά από τον βακτηριοφάγο β ο οποίος μεταφέρει το γονίδιο για την παραγωγή της τοξίνης Έτσι ένα μη τοξινοπαραγωγικό (άρα μη παθογόνο) στέλεχος του C diphtheriae μπορεί να μετα-τραπεί σε παθογονικό αν μολυνθεί με τον φάγο β Η διαδικα-σία αυτή ονομάζεται μετατροπή φάγου (f Τμήμα 107)

Ένας άλλος παράγοντας που επηρεάζει την παραγωγή της τοξίνης της διφθερίτιδας είναι η ύπαρξη διαθέσιμου σι-δήρου Όταν το καλλιεργητικό μέσο περιέχει ποσότητες σι-δήρου που επαρκούν για την αύξηση του βακτηρίου η το-ξίνη δεν παράγεται Αν όμως η συγκέντρωση σιδήρου μειω-θεί σε περιοριστικά για την αύξηση του βακτηρίου επίπεδα τότε αρχίζει η παραγωγή της τοξίνης Ο σίδηρος δεσμεύεται από ειδικές ρυθμιστικές πρωτεΐνες του C diphtheriae συμ-μετέχοντας με τον τρόπο αυτό σε έναν μηχανισμό αρνητικού ελέγχου (f Τμήμα 85) Αυτή η σιδηροσυζευτική πρωτεΐ-νη συνδυάζεται κατόπιν με μια ρυθμιστική περιοχή του DNA

του φάγου β και παρεμποδίζει την έκφραση της τοξίνης της διφθερίτιδας Όταν η συγκέντρωση σιδήρου είναι χαμηλή η δράση της ρυθμιστικής πρωτεΐνης εξασθενεί με αποτέλεσμα να αρχίσει η σύνθεση της τοξίνης

Η εξωτοξίνη Α του Pseudomonas aeruginosa (Πίνακας 214) δρα κατά παρόμοιο τρόπο με την τοξίνη της διφθερίτι-δας αφού και αυτή τροποποιεί τον παράγοντα επιμήκυνσης 2 μέσω ριβοζυλίωσης του ADP

Τοξίνες του τετάνου και της αλλαντίασης

Αυτές οι τοξίνες παράγονται από τα υποχρεωτικώς αναερό-βια βακτήρια Clostridium tetani και Clostridium botulinum Υπό φυσιολογικές συνθήκες τα βακτήρια αυτά είναι εδαφό-βιοι οργανισμοί που ενίοτε προκαλούν ασθένειες στα ζώα (f Τμήματα 278 και 295) Το C botulinum σπανίως ανα-πτύσσεται άμεσα στο σώμαOslash συνηθέστερη εστία πολλαπλα-σιασμού του αλλά και τόπος παραγωγής της αλλαντοτοξί-νης είναι τα κακοδιατηρημένα τρόφιμα Στην αλλαντίαση ο θάνατος επέρχεται από αναπνευστική ανεπάρκεια λόγω πα-ράλυσης των αναπνευστικών μυών Το C tetani αναπτύσ-σεται σε βαθιές πληγές του σώματος που καθίστανται ανο-ξικές και παρrsquo ότι παραμένει στην αρχική εστία προσβολής και δεν διασπείρεται στο σώμα η τοξίνη την οποία παράγει μπορεί να εξαπλωθεί μέσω του νευρικού συστήματος και να προκαλέσει τέτανο δηλαδή σπαστική παράλυση που μπορεί επίσης να οδηγήσει στον θάνατο

Η τοξίνη της αλλαντίασης αποτελείται στην πραγματι-κότητα από μια ομάδα τοξινών Α-Β που συνιστούν τις πιο

2110 ΕξΩΤΟξΙΝΕΣ 855

A B

Κυτταρική microεmicroβράνη Κυτταρική microεmicroβράνη

B BA

A

AEFmdash2 EFmdash2

Πρωτεϊνοσύνθεση σε αναστολήΦυσιολογική πρωτεϊνοσύνθεση

Τοξίνη

Κλείδα

Αmicroινοξύ

Ριβόσωmicroα

(β)

t-RNA

(α)

EFmdash2

t-RNA

EFmdash2

Med

Ia T

uTo

rIal

M

edIa

Tu

TorI

al D

ipht

heri

aTo

xin

Εικόνα 2118 δράσητηςτοξίνηςτηςδιφθερίτιδαςτηνοποίαπαράγειτοCorynebacterium diphtheriae(α)υπόφυσιολογικέςσυνθήκεςοπαράγονταςεπι-μήκυνσης2(EF-2)συνδέεταιμετοριβόσωμακαιτοφέρνεισεεπαφήμεέναφορτισμένοtRNA(β)ητοξίνητηςδιφθερίτιδαςσυνδέεταιμετηνκυτταρικήμεμβράνηόπουδιασπάταιηυπομονάδααπουπροκύπτειαπότηδιάσπασηαυτήμεταφέρεταιστονενδοκυτταρικόχώροόπουκαταλύειτηνπροσθήκηρι-βοζυλιωμένουADPστονπαράγονταεπιμήκυνσης2(EF-2)οτροποποιημένοςπαράγονταςεπιμήκυνσης2δενμπορείπλέοννασυμμετάσχειστηνπροσθήκηαμινοξέωνστηναυξανόμενηπεπτιδικήαλυσίδαηδιαδικασίατηςπρωτεϊνοσύνθεσηςσταματάκαιεπέρχεταιθάνατοςτουκυττάρου

856Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

ισχυρές βιολογικές τοξίνες στη φύση Ένα χιλιοστογραμμά-ριο (mg) καθαρής αλλαντοτοξίνης αρκεί για να σκοτώσει πάνω από ένα εκατομμύριο ινδικά χοιρίδια Από τις επτά δι-αφορετικές αλλαντοτοξίνες που γνωρίζουμε δύο τουλάχι-στον κωδικεύονται από εξειδικευμένους λυσιγόνους βακτη-ριοφάγους του Clostridium botulinum Η κυριότερη τοξίνη είναι μια πρωτεΐνη με ΜΒ 150000 η οποία εύκολα σχηματί-ζει συμπλέγματα με άλλες μη τοξικές πρωτεΐνες του C bot-ulinum δημιουργώντας βιοενεργές τοξίνες με ΜΒ που αγγί-ζει το 106 Η τοξικότητά της οφείλεται στο ότι αυτή δεσμεύε-ται στις νευρομυϊκές συνάψεις (και συγκεκριμένα στις προ-συναπτικές μεμβράνες των απολήξεων των κινητικών νευ-ρώνων) όπου παρεμποδίζει την απελευθέρωση ακετυλοχο-λίνης Υπενθυμίζεται ότι η μετάδοση της νευρικής ώσης από τα νευρικά κύτταρα στα μυϊκά γίνεται μέσω της ακετυλοχο-λίνης η οποία δεσμεύεται σε ειδικούς υποδοχείς των μυϊκών κυττάρων Έτσι ένας μυς που έχει δηλητηριαστεί με αλλα-ντοτοξίνη αδυνατεί να προσλάβει το διεγερτικό σήμα (την ακετυλοχολίνη) άρα αδυνατεί να συσταλεί προκαλώντας γενικευμένη παράλυση (Εικόνα 2119)

Η τετανοτοξίνη είναι μια πρωτεΐνη με ΜΒ 150000 η οποία αποτελείται από συνδεδεμένα πολυπεπτίδια Α-Β Η τοξίνη μόλις έρθει σε επαφή με το νευρικό σύστημα μετα-φέρεται μέσω των κινητικών νευρώνων μέχρι τον νωτιαίο μυελό όπου συνδέεται εξειδικευμένα με γαγγλιοζιτικά λιπί-δια των αξονικών απολήξεων ορισμένων ανασταλτικών νευ-ρώνων του νωτιαίου μυελού Κατά τη φυσιολογική λειτουρ-

γία τους αυτοί οι διάμεσοι νευρώνες απελευθερώνουν κά-ποιον ανασταλτικό νευροδιαβιβαστή (συνήθως γλυκίνη) ο οποίος συνδέεται με ειδικούς υποδοχείς πάνω στη μεμβρά-νη του κινητικού νευρώνα και προκαλεί αποδιέγερση δη-λαδή άρση της διέγερσης του κινητικού νευρώνα Αυτός εί-ναι ο κυριότερος μηχανισμός για να σταματήσει η διέγερση ενός κινητικού νευρώνα και πρακτικά σημαίνει ότι η δρά-ση της γλυκίνης αναστέλλει την απελευθέρωση ακετυλοχο-λίνης στην τελική κινητική πλάκα και επομένως επιτρέπει τη χάλαση των μυών Η παρουσία όμως τετανοτοξίνης στον νωτιαίο μυελό εξουδετερώνει τη δράση των διάμεσων ανα-σταλτικών νευρώνων και επομένως διακόπτει την απελευθέ-ρωση και δράση της γλυκίνης επί των κινητικών νευρώνων Υπrsquo αυτές τις συνθήκες οι κινητικοί νευρώνες συνεχίζουν να παραμένουν σε κατάσταση διέγερσης εκφορτίζονται αστα-μάτητα και απελευθερώνουν συνεχώς ακετυλοχολίνη στη νευρομυϊκή σύναψη προκαλώντας συνεχείς και ανεξέλε-γκτες συστολές των αντίστοιχων μυών (Εικόνα 2120) Τε-λικό αποτέλεσμα είναι η σπαστική παράλυση δηλαδή μια κατάσταση κατά την οποία οι προσβεβλημένοι μύες βρίσκο-νται σε διαρκή συστολή Αν η προσβολή αφορά τους μυς του στόματος τότε ο παρατεταμένος σπασμός παραμορφώ-νει το στόμα προκαλώντας το φαινόμενο του τρισμού Αν η προσβολή συμβεί στους αναπνευστικούς μυς τότε μπορεί να επέλθει θάνατος από ασφυξία

Και οι δύο τοξίνες που μόλις εξετάσαμε εμποδίζουν την απελευθέρωση νευροδιαβιβαστών για τον έλεγχο των μυών

Φυσιολογικές συνθήκεςΗ ακετυλοχολίνη (A) προκαλείσυστολή των microυϊκών ινών

∆ιεγερτικό σήmicroααπό το κεντρικόνευρικό σύστηmicroα

Μυς

ΑλλαντίασηΗ αλλαντοτοξίνη εmicroποδίζει τηναπελευθέρωση της Α αναστέλλοντας έτσιτη microυϊκή συστολή

AA A

AAA

A AA

AAAAA

A

AA A

AA A

AA

A A

AAA

AAA AA

A AAA

A A A A A A A A AA A A A

(α) (β)

Εικόνα 2119 δράσητηςαλλαντοτοξίνηςηοποίαπαράγεταιαπότοClostridium botulinum (α)υπόφυσιολογικέςσυνθήκεςηδιέγερσηαπότοκεντρικόνευρικόσύστημακαταλήγειστηνευρομυϊκήσύναψηκαιέχειωςαποτέλεσματηναπελευθέρωσηακετυλοχολίνης(α)απότακυστίδιατωννευρικώναπολήξεωνστηντελικήκινητικήπλάκαΣτησυνέχειαηακετυλοχολίνησυνδέεταιμεειδικούςυποδοχείςστημεμβράνητουμυϊκούκυττάρουπροκαλώνταςσυστολήτουτελευταίου(β)ηαλλαντοτοξίνηδραστηντελικήκινητικήπλάκαπαρεμποδίζονταςτηναπελευθέρωσηακετυλοχολίνης(α)απότακυστίδιαlaquoκαταργώνταςraquoστηνπράξητηνευρικήδιέγερσηαποτέλεσματηςδράσηςαυτήςείναιημηαντιστρεπτήχάλασητουμυόςκαιτελικάημυϊκήπαράλυση(f

Τμήμα295)

Ωστόσο το τελικό αποτέλεσμα διαφέρει ανάλογα με το ποι-ος ακριβώς νευροδιαβιβαστής αναστέλλεται

2110 Έλεγχος εννοιών

Οι εξωτοξίνες τις οποίες παράγουν ορισμένοι μικροοργανισμοί εί-ναι οι ισχυρότερες βιολογικές τοξίνες που γνωρίζουμε Κάθε εξω-τοξίνη δρα σε εξειδικευμένα κύτταρα ή μόρια του ξενιστή επιφέ-ροντας βλάβες σε κάποια μείζονα (κυτταρική ή συστηματική) λει-τουργία του

Ποιες μείζονος σημασίας ιδιότητες είναι κοινές σε όλες τις εξωτοξίνες Σε όλες τις τοξίνες Α-Β

Είναι απαραίτητο να λάβει χώρα πολλαπλασιασμός των βακτη-ρίων και λοίμωξη προκειμένου να παραχθούν τοξίνες

2111 Εντεροτοξίνες

Οι εντεροτοξίνες είναι εξωτοξίνες που δρουν στο λεπτό έντερο και προκαλούν μαζική έκκριση υγρών στον εντερικό αυλό και κατά συνέπεια εμετό και διάρροια Εντεροτοξίνες

παράγουν πολλά βακτήρια όπως τα Staphylococcus aureus Clostridium perfringens και Bacillus cereus (που ευθύνονται συνήθως για τις τροφικές δηλητηριάσεις) αλλά και τα εντε-ροπαθογόνα Vibrio cholerae Escherichia coli και Salmonel-la enteritidis

Η τοξίνη της χολέρας

Η εντεροτοξίνη την οποία παράγει το Vibrio cholerae είναι ο αιτιολογικός παράγοντας της χολέρας και έχει μελετηθεί περισσότερο από οποιαδήποτε άλλη εντεροτοξίνη Η τοξί-νη της χολέρας ανήκει στις τοξίνες της κατηγορίας Α-Β (βλ Τμήμα 2110) και αποτελείται από μία υπομονάδα Α μορι-ακού βάρους 27200 και πέντε υπομονάδες Β καθεμιά από τις οποίες έχει ΜΒ 11600 (επομένως ολόκληρο το σύμπλεγ-μα της τοξίνης έχει ΜΒ 82200) Η υπομονάδα Β αποτελεί το τμήμα με το οποίο η τοξίνη δεσμεύεται εξειδικευμένα στον γαγγλιοζίτη GM1 που βρίσκεται στην κυτταροπλασματική μεμβράνη των κυττάρων του εντερικού επιθηλίου (Εικόνα 2121)Oslash ωστόσο η ίδια η υπομονάδα Β δεν προκαλεί κάποια μεταβολή στη διαπερατότητα της μεμβράνης Για την τοξι-κή δράση της τοξίνης της χολέρας υπεύθυνη είναι η υπομο-

AA

AA

A

AA A

AA

A AAA

AAA

A

AAA

A

AAAAAAAA

AAA

A

G

GGG

GGGGGGG

G

G

G G

G

G

G

GG G

G

GG

A A

A

A A

A

A

A

A

A AA A A A A A A A AA A A A

∆ιεγερτικά σήmicroατααπό το κεντρικόνευρικό σύστηmicroα

Ανασταλτικόςδιάmicroεσος νευρώνας

Αναστολή

Μυς

Φυσιολογικές συνθήκεςΗ γλυκίνη (G) που απελευθερώνεται από τουςανασταλτικούς διάmicroεσους νευρώνες σταmicroατάτην απελευθέρωση ακετυλοχολίνης (A)και επιφέρει χάλαση των microυών

ΤέτανοςΗ τετανοτοξίνη δεσmicroεύεται στουςανασταλτικούς διάmicroεσους νευρώνεςεmicroποδίζοντας την απελευθέρωση γλυκίνηςκαι τη χάλαση των microυών

(α) (β)

Τοξίνητουτετάνου

Εικόνα 2120 δράσητηςτετανοτοξίνηςτηνοποίαπαράγειτοClostridium tetani(α)υπόφυσιολογικέςσυνθήκεςηχάλασητωνμυώνοφείλεταιστηγλυ-κίνη(G)πουαπελευθερώνουνορισμένοιδιάμεσοιανασταλτικοίνευρώνεςηγλυκίνηαποδιεγείρειτουςκινητικούςνευρώνεςκάτιπουμετησειράτουση-μαίνειότιδιακόπτεταιηαπελευθέρωσηακετυλοχολίνης(α)στηνευρομυϊκήσύναψη(β)ητετανοτοξίνηδεσμεύεταισεδιάμεσουςανασταλτικούςνευρώνεςεμποδίζονταςτηναπελευθέρωσηγλυκίνηςαπότασυναπτικάκυστίδιαΈτσιδιακόπτεταιηροήανασταλτικώνσημάτωνπροςτουςκινητικούςνευρώνεςκαιηαπελευθέρωσηακετυλοχολίνηςστηνευρομυϊκήσύναψηείναισυνεχήςκαιαδιάκοπημεαποτέλεσμαναπροκαλείταιμηαντιστρεπτήσυστολήτωνμυώνκαισπαστικήπαράλυση(fΤμήμα278καιεικόνα2719)

2111 ΕΝΤΕΡΟΤΟξΙΝΕΣ 857

858Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

νάδα Α η οποία ενεργοποιεί το κυτταρικό ένζυμο αδενυλι-κή κυκλάση που με τη σειρά του μετατρέπει την τριφωσφο-ρική αδενοσίνη (ΑΤΡ) σε κυκλική μονοφωσφορική αδενοσί-νη (cAMP)

Όπως έχουμε ήδη δει στο Τμήμα 87 το κυκλικό ΑΜΡ είναι ένα ειδικό μόριο που συνδέει στα κύτταρα διάφο-ρους ρυθμιστικούς μηχανισμούς Στα θηλαστικά το κυκλι-κό ΑΜΡ συμμετέχει στον μηχανισμό δράσης αρκετών ορμο-

νών σε συναπτικές διαβιβάσεις του κεντρικού νευρικού συ-στήματος αλλά και στις φλεγμονώδεις και ανοσιακές αντι-δράσεις των ιστών συμπεριλαμβανομένων των αλλεργιών Όμως για να μπορέσει η υπομονάδα Α της τοξίνης της χολέ-ρας να ενεργοποιήσει την αδενυλική κυκλάση πρέπει πρώτα να ενεργοποιηθεί από ένα κυτταρικό ένζυμο που χρειάζεται NAD+ και ATP Κατά τη δράση της εντεροτοξίνης της χολέ-ρας τα αυξημένα επίπεδα κυκλικού ΑΜΡ προκαλούν ενερ-γητική έκκριση διττανθρακικών και ιόντων χλωρίου από τα επιθηλιακά κύτταρα προς τον εντερικό αυλό (Εικόνα 2121) Κατά την οξεία φάση της νόσου η απώλεια νερού στο λε-πτό έντερο υπερβαίνει τον ρυθμό απορρόφησής του στο πα-χύ έντερο με αποτέλεσμα τη μαζική καθαρή απώλεια νε-ρού Κατά κανόνα τα θύματα της χολέρας πεθαίνουν από ακραία αφυδάτωση Καλύτερη θεραπεία είναι η πρόσληψη από το στόμα μεγάλων ποσοτήτων από διαλύματα ηλεκτρο-λυτών προκειμένου να αναπληρωθούν τα απολεσθέντα υγρά και ιόντα

Η εντεροτοξίνη της χολέρας μπορεί να ενεργοποιήσει την αδενυλική κυκλάση σε μεγάλη ποικιλία κυττάρων και ιστών γιrsquo αυτό και οι παθολογικές εκδηλώσεις της τοξίνης αφορούν μάλλον την ειδική θέση όπου αυτή δεσμεύεται δη-λαδή τα κύτταρα του επιθηλίου του λεπτού εντέρου παρά την τοξική ενεργοποίηση της αδενυλικής κυκλάσης Πράγ-ματι η προσθήκη διαλύματος με απομονωμένες υπομονάδες Β (οι οποίες δεν διαθέτουν δραστικότητα αδενυλικής κυκλά-σης) στον αυλό του εντέρου μπορεί να εμποδίσει τη δράση της εντεροτοξίνης της χολέρας αρκεί να χορηγηθεί πριν την εκδήλωσή της Αυτό συμβαίνει διότι οι υπομονάδες Β κατα-λαμβάνουν τις ίδιες θέσεις δέσμευσης που χρησιμοποιούν και τα πλήρη μόρια (Α-Β) της τοξίνης στερώντας από τα τελευταία τη δυνατότητα δέσμευσης αλλά και δράσης κα-θώς μόνο τα πλήρη μόρια διαθέτουν δραστικότητα αδενυλι-κής κυκλάσης

Η εντεροτοξίνη της χολέρας κωδικεύεται από δύο γο-νίδια τα ctxA και ctxB Η έκφραση των εν λόγω γονιδίων ελέγχεται από έναν μηχανισμό θετικής ρύθμισης στον οποίο καθοριστικό ρόλο παίζει η πρωτεΐνη που κωδικεύει το γονί-διο toxR Το προϊόν του γονιδίου toxR είναι μια διαμεμβρα-νική πρωτεΐνη η οποία ελέγχει τόσο την παραγωγή της τοξί-νης όσο και άλλων σημαντικών παραγόντων μολυσματικό-

Εικόνα 2121 δράσητηςεντεροτοξίνηςτηςχολέρας(1)Φυσιολογικήδι-αδικασίακίνησηςτωνιόντωνστοέντεροκαιαποικισμόςτουεπιθηλίουαπότοVibrio choleraeακολουθούμενοςαπόδέσμευσητηςεντεροτοξίνηςμετουςγαγγλιοζίτεςGM1τωνκυττάρωντουξενιστή(2)ηδράσητηςτοξίνηςα-βέγκειταιστηνενσωμάτωσηστοκυτταρόπλασματωνξενιστικώνκυττάρωντηςυπομονάδαςαηοποίαενεργοποιείτηναδενυλικήκυκλάσηΤογεγονόςαυτόοδηγεί(3)στηδιακοπήτηςφυσιολογικήςροήςνa+προςταέσωκαι(4)στηναπώλειανερούπροςτοναυλόκαιτηνεμφάνισηδιάρροιαςηαντιμετώπισητηςχολέραςγίνεταιμεαναπλήρωσηιόντωνκαιενυδάτωσηηχρήσηαντιβι-οτικώνμπορείναπεριορίσειτηνανάπτυξητουV choleraeκαιναμειώσειτηδιάρκειατηςνόσουαλλάδενεπηρεάζεικαθόλουτηντοξίνηπουέχειήδηπαραχθεί

Κύτταρο GM1

Επιθήλιο

Τοξίνη του Vibrio cholerae

Κύτταρο του Vibrio cholerae

Ενεργοποίηση της επιθηλιακήςαδενυλικής κυκλάσης από τηντοξίνη της χολέρας

Τοξίνη τηςχολέρας

Αδενυλική κυκλάση

Αυλός

Αυλός

ATP κυκλικό AMP

Αίmicroα

Αίmicroα

Αίmicroα

Αυλός τουλεπτού εντέρου

Κύτταρο GM1Na+

Επιθηλιακά κύτταρα του εντέρου

Na+

Na+

Αναστολή microεταφοράς Na+ καθαρήροή Clndash προς τον αυλό

Clndash

Clndash

Μαζική microετακίνησηνερού προς τον αυλό

Φυσιολογική κίνηση ιόντων Na+ κινείται από τοναυλό προς το αίmicroαmiddot δεν υπάρχει καθαρή ροή Clndash

H2O

Αποικισmicroός καιπαραγωγή τοξινών

1

3

2

4

τητας του Vibrio cholerae (πχ πρωτεΐνες και τριχίδια της εξωτερικής μεμβράνης) που είναι απαραίτητοι για τον επι-τυχή αποικισμό του λεπτού εντέρου από το συγκεκριμένο εντεροπαθογόνο

Άλλες εντεροτοξίνες

Αρκετές εντεροτοξίνες που παράγονται από άλλα εντεροπα-θογόνα όπως είναι η Escherichia και η Salmonella δρουν παρόμοια με την τοξίνη της χολέρας Αυτό επιβεβαιώνεται από το ότι οι τοξίνες και των δύο βακτηρίων εξουδετερώνο-νται με τη χορήγηση αντισωμάτων κατά της εντεροτοξίνης της χολέρας γεγονός που υποδηλώνει ότι οι συγκεκριμένες τοξίνες έχουν παραπλήσια δομή Σε αυτό συνηγορεί και η ανάλυση της αλληλουχίας βάσεων στα γονίδια ctxA και ctxB τα οποία παρουσιάζουν ομολογία μεγαλύτερη του 75 με τα γονίδια που κωδικεύουν τη θερμοασταθή εντεροτοξίνη την οποία παράγουν τα εντεροπαθογόνα στελέχη της Escherich-ia και της Salmonella Ωστόσο υπάρχουν και εντεροτοξί-νες με διαφορετικό τρόπο δράσης τις οποίες παράγουν άλ-λα εντεροπαθογόνα των τροφίμων (Staphylococcus aureus Clostridium perfringens Bacillus cereus) Πχ η τοξίνη του Clostridium perfringens είναι μια κυτταροτοξίνη ενώ του Staphylococcus aureus μια υπεραντιγονική τοξίνη (Πίνακας 214) Τα υπεραντιγόνα έχουν έναν εντελώς διαφορετικό μη-χανισμό δράσηςOslash διεγείρουν μεγάλο αριθμό λεμφοκυττάρων προκαλώντας φλεγμονώδεις αντιδράσεις όχι μόνο τοπικά στο έντερο αλλά και διασυστηματικά σε όλο το σώμα (f Τμήμα 2214)

2111 Έλεγχος εννοιών

Οι εντεροτοξίνες είναι εξωτοξίνες που δρουν εξειδικευμένα στο λε-πτό έντερο προκαλώντας μεταβολές στη διαπερατότητα του εντε-ρικού επιθηλίου οι οποίες οδηγούν στην εμφάνιση διάρροιας Οι

εντεροτοξίνες διακρίνονται στις τοξίνες Α-Β στις κυτταροτοξίνες και στα υπεραντιγόνα

Ποια μείζονα χαρακτηριστικά είναι κοινά σε όλες τις εντεροτο-ξίνες Σε όλες τις εξωτοξίνες Α-Β

Πώς δρα η τοξίνη του Vibrio cholerae στο λεπτό έντερο Γιατί προκαλεί η τοξίνη αυτή μαζική απώλεια νερού

2112 Ενδοτοξίνες

Τα αρνητικά κατά Gram βακτήρια παράγουν λιποπολυσακ-χαρίτες για την εξωτερική στιβάδα του κυτταρικού τους τοι-χώματος (f Τμήμα 49) οι οποίοι σε πολλές περιπτώσεις είναι τοξικοί Οι πολυσακχαρίτες αυτοί ονομάζονται ενδο-τοξίνες διότι είναι σταθερά συνδεδεμένοι με το βακτηριακό κύτταρο και απελευθερώνονται σε μεγάλες ποσότητες μόνο αν συμβεί λύση του κυττάρου Οι ενδοτοξίνες έχουν μελε-τηθεί κυρίως στην περίπτωση των Escherichia Shigella και Salmonella Οι κυριότερες διαφορές μεταξύ εξωτοξινών και ενδοτοξινών παρατίθενται στον Πίνακα 215

Δομή και λειτουργία των ενδοτοξινών

Οι ενδοτοξίνες ασκούν ποικίλες επιδράσεις στη φυσιολο-γία Ο πυρετός είναι σχεδόν καθολικό σύμπτωμα της δρά-σης τους διότι οι τοξίνες αυτές διεγείρουν την απελευθέρω-ση ειδικών πρωτεϊνών από τα ξενιστικά κύτταρα οι οποίες ονομάζονται ενδογενή πυρετογόνα και επιδρούν στο θερμορ-ρυθμιστικό κέντρο του εγκεφάλου Επιπλέον οι ενδοτοξίνες προκαλούν διάρροια ταχεία μείωση του αριθμού των λεμ-φοκυττάρων και των αιμοπεταλίων και γενικευμένη φλεγ-μονή Μεγάλες ποσότητες ενδοτοξίνης μπορεί να επιφέρουν ακόμη και τον θάνατο κυρίως μέσω αιμορραγικής καταπλη-ξίας και ιστικής νέκρωσης Η τοξικότητα των ενδοτοξινών

2112 ΕΝΔΟΤΟξΙΝΕΣ 859

ΠΙΝΑΚΑΣ 215 Ιδιότητεςεξωτοξινώνκαιενδοτοξινών

Ιδιότητα Εξωτοξίνες Ενδοτοξίνες

Χημικέςιδιότητες πρωτεΐνεςπουεκκρίνονταιαπόορισμένα Σύμπλοκαλιποπολυσακχαριτών-λιποπρωτεϊνών(fεικόνα435) αρνητικάκατάGramβακτήριαενγένει ωςτμήματατηςεξωτερικήςμεμβράνηςτωναρνητικώνκατά θερμοασταθείς Gramβακτηρίωναπελευθερώνονταιμετηλύσητουκυττάρου πολύμεγάληθερμοσταθερότηταΤρόποςδράσης εξειδικευμένοςσυνήθωςδεσμεύονται μηειδικός σεειδικούςυποδοχείςήδομέςΣυμπτώματα είναικυτταροτοξίνεςεντεροτοξίνεςή πυρετόςδιάρροιαεμετός νευροτοξίνεςμεεξειδικευμένοτρόπο δράσηςσεκύτταραήιστούς Τοξικότητα Συχνάπολύμεγάληενίοτεθανατηφόρος μικρήσπάνιαθανατηφόροςανοσογονικότητα Ιδιαιτέρωςανοσοδιεγερτικέςδιεγείρουν Ήπιαανοσογόναηανοσοαπόκρισηείναι τηνπαραγωγήαντισωμάτων(αντιτοξινών) ανεπαρκήςγιατηνεξουδετέρωσητηςτοξίνηςδράσητοξοειδών ηαντιμετώπισητηςτοξίνηςμεφορμαλδεΰδη καμία καταστρέφειτηντοξικότητααλλάτα τοξοειδήπουπροκύπτουνεξακολουθούν ναέχουνανοσοδιεγερτικήδράσηπυρετογονία δενπροκαλούνπυρετόστονξενιστή πυρετογόνεςσυχνάπροκαλούνπυρετόστονξενιστή

860Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

πάντως είναι πολύ χαμηλότερη εκείνης των εξωτοξινών Στα ποντίκια επί παραδείγματι η ποσότητα ενδοτοξίνης που απαιτείται για να θανατωθεί το 50 ενός πληθυσμού πειρα-ματοζώων (δηλαδή η LD50) είναι κατά προσέγγιση 200-400 μg (μικρογραμμάρια) ανά άτομο ενώ η LD50 της αλλαντοτο-ξίνης είναι περίπου 25 pg (πικογραμμάρια) ανά άτομο δηλα-δή 10 εκατομμύρια φορές μικρότερη

Η γενική δομή των λιποπολυσακχαριτών (LPS) παρου-σιάζεται στην Εικόνα 435 Οι λιποπολυσακχαρίτες αποτε-λούνται από το λιπίδιο Α έναν κεντρικό πολυσακχαρίτη που περιέχει κετοδεοξυοκτονικό λίγα σάκχαρα με επτά άτομα άνθρακα (επτόζες) γλυκόζη γαλακτόζη Ν-ακετυλογλυκο-ζαμίνη και τον πολυσακχαρίτη Ο ένα ιδιαίτερα μεταβλητό πολυμερές που συνήθως περιέχει γαλακτόζη γλυκόζη ρα-μνόζη μαννόζη και ένα ή περισσότερα ασυνήθιστα διδεο-ξυ-σάκχαρα όπως αμπεκουόζη κολιτόζη παρατόζη ή τυβε-λόζη Τα σάκχαρα του πολυσακχαρίτη Ο σχηματίζουν αλυ-σίδες των τεσσάρων ή πέντε σακχάρων (συνήθως διακλαδι-σμένες) οι οποίες επαναλαμβάνονται αρκετές φορές για τον σχηματισμό του πλήρους μορίου (f Τμήμα 49) Το λιπί-διο Α αποτελείται από λιπαρά οξέα που συνδέονται με εστε-ρικούς δεσμούς στο μόριο της Ν-ακετυλογλυκοζαμίνης Συ-νηθέστερα τέτοια οξέα είναι το β-υδροξυμυριστικό το λαυ-ρικό (δαφνικό) το μυριστικό και το παλμιτικό (φοινικικό) Από τη μελέτη επιμέρους λιποπολυσακχαριτικών τμημάτων συνάγεται ότι το λιπίδιο ευθύνεται για την τοξικότητα και ο πολυσακχαρίτης για την υδατοδιαλυτότητα και την ανοσο-γονικότητα του συμπλόκου (f Τμήμα 223) Επίσης με-λέτες σε ζώα υποδεικνύουν ότι για τις in vivo τοξικές επι-δράσεις είναι απαραίτητο το λιπίδιο και ο πολυσακχαρίτης να συνυπάρχουν

Ανίχνευση ενδοτοξινών με τη μέθοδο Limulus

Επειδή οι ενδοτοξίνες έχουν πυρετογόνο δράση θα πρέπει τα διάφορα φάρμακα (πχ αντιβιοτικά ή σκευάσματα που χορηγούνται ενδοφλεβίως) να μην περιέχουν καθόλου εν-δοτοξίνες Για τον σκοπό αυτό έχει αναπτυχθεί μια ιδιαίτε-ρα ευαίσθητη μέθοδος ανίχνευσης ενδοτοξινών η οποία βα-σίζεται στη χρήση των αμοιβαδοκυττάρων Limulus polyphe-mus που παρασιτούν στις οπλές των αλόγων Η μέθοδος στη-ρίζεται στο γεγονός ότι οι ενδοτοξίνες προκαλούν εξειδικευ-μένα λύση αυτών των αμοιβαδοκυττάρων (Εικόνα 2122) Κατά τον εργαστηριακό έλεγχο αναμειγνύονται εκχυλίσμα-τα αμοιβαδοκύτταρων με το υπό έλεγχο διάλυμα Αν υπάρ-χει ενδοτοξίνη το εκχύλισμα των αμοιβαδοκυττάρων σχη-ματίζει πήγμα και καθιζάνει μεταβάλλοντας τη διαύγεια του διαλύματος Αυτή η αντίδραση μπορεί κατόπιν να ποσοτι-κοποιηθεί με τη χρήση φασματοφωτομέτρου Είναι εφικτή η εκτέλεση μετρήσιμης αντίδρασης με μόλις 10 pgml λιπο-πολυσακχαρίτη Η μέθοδος Limulus χρησιμοποιείται για την ανίχνευση απειροελάχιστων ποσοτήτων ενδοτοξίνης στους ορούς στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό στο πόσιμο νερό και σε όλα τα διαλύματα που χρησιμοποιούνται για την παρασκευή φαρμάκων και ενέσιμων σκευασμάτων

Επειδή η μέθοδος Limulus είναι πάρα πολύ ευαίσθητη χρειάζεται ιδιαίτερη προσοχή στην τήρηση μέτρων αποτρο-πής της μόλυνσης των εργαστηριακών οργάνων των διαλυ-μάτων και των αντιδραστηρίων από αρνητικά κατά Gram βακτήρια που υπάρχουν στο περιβάλλον του εργαστηρίου ή της κλινικής πχ στο απεσταγμένο νερό Ενδεχόμενη ανί-χνευση ενδοτοξινών με τη μέθοδο Limulus στο πλάσμα ή στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό συνιστά σοβαρή ένδειξη μόλυν-σης των συγκεκριμένων σωματικών υγρών με αρνητικά κα-τά Gram βακτήρια

2112 Έλεγχος εννοιών

Οι ενδοτοξίνες είναι λιποπολυσακχαρίτες προερχόμενοι από την εξωτερική στιβάδα των αρνητικών κατά Gram βακτηρίων Οι εν-δοτοξίνες απελευθερώνονται στο περιβάλλον με τη λύση του βα-κτηρικού κυττάρου προκαλώντας πυρετό και ορισμένες άλλες το-

(α)

(β)

A O

Tzi

anab

os a

nd R

D M

illha

mA

O T

zian

abos

and

R D

Mill

ham

Εικόνα 2122 μικροφωτογραφίεςαμοιβαδοκυττάρωνLimulus(α)Φυσι-ολογικάαμοιβαδοκύτταρα(β)αμοιβαδοκύτταραπουέχουνεκτεθείσεβα-κτηριακόλιποπολυσακχαρίτηηπαρουσίαλιποπολυσακχαρίτηπροκαλείαπο-κοκκίωσητωνκυττάρωνιδιότηταπουμπορείναχρησιμοποιηθείγιατηνανί-χνευσηλιποπολυσακχαριτώνσεκάποιουπόέλεγχοδιάλυμα

ξικές αντιδράσεις στον ξενιστή Κατά κανόνα οι ενδοτοξίνες είναι λιγότερο τοξικές από τις εξωτοξίνες

Γιατί δεν παράγουν ενδοτοξίνες τα θετικά κατά Gram βακτή-ρια

Γιατί είναι απαραίτητο να ελέγχονται τα διαλύματα των διαφό-ρων φαρμάκων ως προς την παρουσία ενδοτοξινών

ΙV ΓΕΝΙΚΟΙ ΜΗχΑΝΙΣΜΟΙ ΑΜΥΝΑΣ ΤΟΥ ξΕΝΙΣΤΗ

Οι εγγενείς laquoαμυντικοί μηχανισμοίraquo που είναι υπεύθυνοι για την καταστολή των παθογόνων μπορούν να χωριστούν σε δύο κατηγορίες στους μη ειδικούς ή γενικούς μηχανισμούς άμυνας που επιστρατεύονται έναντι μεγάλης ποικιλίας πα-θογόνων και στους ειδικούς αμυντικούς μηχανισμούς που χρησιμοποιούνται έναντι μεμονωμένων ειδών ή στελεχών παθογόνων Εδώ θα εξετάσουμε ορισμένους γενικούς αμυ-ντικούς μηχανισμούς που χρησιμοποιούνται για τον περιο-ρισμό των λοιμώξεων και τη διατήρηση της υγείας του ξε-νιστή ενώ στο επόμενο κεφάλαιο θα μελετήσουμε τους συ-γκεκριμένους μηχανισμούς άμυνας του ξενιστή έναντι μεμο-νωμένων παθογόνων δηλαδή την ανοσοαπόκριση

2113 Μη ειδική εγγενής αντίσταση στις

μολύνσεις

Η πρώτη γραμμή άμυνας του ξενιστή κατά των παθογόνων περιλαμβάνει μια σειρά φυσικών και χημικών φραγμών εγ-γενών στα περισσότερα ζώα οι οποίοι αντιδρούν με μη ει-δικό τρόπο στην εισβολή των παθογόνων Αυτοί οι γενικού χαρακτήρα μηχανισμοί εξουδετερώνουν όλα σχεδόν τα πα-θογόνα με τα οποία ερχόμαστε σε επαφή

Φυσική αντίσταση του ξενιστή

Η ικανότητα των παθογόνων να προκαλούν νόσο σε μεμο-νωμένα ζωικά είδη ποικίλλει σε πολύ μεγάλο βαθμό Για παράδειγμα η λύσσα εφόσον αρχίσει η εκδήλωση των συ-μπτωμάτων επιφέρει κατά κανόνα τον θάνατο σε οποιοδή-ποτε είδος θηλαστικού Βεβαίως ορισμένα είδη ζώων είναι πολύ πιο ευαίσθητα στη λύσσα από άλλα Τα ρακούν και τα κουνάβια πχ είναι εξαιρετικά ευαίσθητα στη μόλυνση από τον ιό της λύσσας σε αντίθεση με τα οπόσσουμ που σπανί-ως αρρωσταίνουν από την ασθένεια αυτή Ο άνθρακας μπο-ρεί να μολύνει πολλά είδη ζώων αλλά τα συμπτώματα που προκαλεί ποικίλλουν σημαντικά καθώς στον μεν άνθρω-πο εκδηλώνονται ως απλές φλύκταινες ενώ στις αγελάδες προκαλεί θανατηφόρο δηλητηρίαση του αίματος Αντίθετα ο πνευμονικός άνθρακας είναι θανατηφόρος για τον άνθρω-πο (f Τμήμα 2511) ενώ ιδιαίτερη σημασία έχει επίσης

το γεγονός ότι τα πουλιά είναι πλήρως ανθεκτικά στον άν-θρακα Επιπλέον οι ασθένειες των θερμόαιμων ζώων σπα-νίως μεταδίδονται στα ψυχρόαιμα (ποικιλόθερμα) ζώα και αντιστρόφως

Σε συγκεκριμένες συνθήκες συγγενικά είδη ή ακόμη και μέλη του ίδιου είδους ενδέχεται να παρουσιάζουν αρκε-τά διαφορετική ευαισθησία σε δεδομένο παθογόνο

Ηλικία στρες και δίαιτα

Η ηλικία είναι σημαντικός παράγοντας όσον αφορά την ευαι-σθησία έναντι μολυσματικών ασθενειών Τα λοιμώδη νοσή-ματα είναι πολύ πιο συχνά στα πολύ νεαρά και πολύ ηλικι-ωμένα άτομα Στα νεογέννητα πχ ο σχηματισμός της εντε-ρικής χλωρίδας γίνεται αρκετά γρήγορα αλλά η φυσιολογι-κή χλωρίδα του νεογέννητου δεν είναι ίδια με τη φυσιολο-γική χλωρίδα ενός ενήλικα Πριν τη δημιουργία της χλωρί-δας ενήλικα ιδιαίτερα τις πρώτες μέρες μετά τη γέννηση τα παθογόνα έχουν περισσότερες ευκαιρίες να εγκατασταθούν και να προκαλέσουν νόσο Έτσι η διάρροια που προκαλεί-ται από παθογονικά στελέχη της Escherichia coli (f Τμή-μα 297) ή του Pseudomonas aeruginosa εμφανίζεται πολύ συχνά σε νεογνά μικρότερα του ενός έτους Η νεογνική αλ-λαντίαση απαντά μόνο σε νεογνά πολύ μικρής ηλικίας επει-δή η φυσιολογική χλωρίδα που έχει δημιουργθεί στα μεγα-λύτερα παιδιά τα προφυλάσσει από εντερική λοίμωξη λόγω του Clostridium botulinum (f Τμήμα 295)

Σε άτομα μεγαλύτερα των 65 ετών τα λοιμώδη νοσήμα-τα εμφανίζονται πολύ συχνότερα απrsquo ότι σε νεότερους ενή-λικες Επί παραδείγματι οι ηλικιωμένοι είναι πολύ πιο ευ-αίσθητοι σε αναπνευστικές λοιμώξεις ιδιαίτερα στη γρίπ-πη (f Τμήμα 268) ίσως επειδή μειώνεται η αποτελεσμα-τικότητα της ανοσιακής τους απόκρισης στα παθογόνα του αναπνευστικού Επιπλέον διάφορες ανατομικές μεταβολές που συνοδεύουν το γήρας μπορεί να συμβάλλουν στην ανά-πτυξη λοιμώξεων Φερrsquo ειπείν η διόγκωση του προστάτη (συνηθισμένη πάθηση στους άνδρες άνω των 50 ετών) προ-καλεί συχνά μείωση της ροής των ούρων γεγονός που με τη σειρά του καθιστά ευκολότερο τον αποικισμό της ουροποιη-τικής οδού με παθογόνα (Εικόνα 2111) και αυξάνει τις σχε-τικές λοιμώξεις στους άνδρες μεγαλύτερης ηλικίας

Το στρες μπορεί να οδηγήσει σε προδιάθεση ενός ατό-μου που υπό φυσιολογικές συνθήκες θα ήταν υγιές στο να νοσήσει Σε σχετικές μελέτες με αρουραίους και ποντίκια η κόπωση η υπερπροσπάθεια η ελλειπής διατροφή η αφυδά-τωση και οι κλιματικές αλλαγές (όλα συνιστούν πηγές φυ-σιολογικού στρες) αυξάνουν όχι μόνο τον επιπολασμό αλλά και τη βαρύτητα των λοιμώξεων Επί παραδείγματι αρου-ραίοι που υποβάλλονται σε έντονη φυσική δραστηριότη-τα για μεγάλες χρονικές περιόδους εμφανίζουν μεγαλύτερη θνησιμότητα αν προσβληθούν από Salmonella σε σχέση με ζώα που αναπαύονται επαρκώς Επομένως οι ορμόνες που παράγονται υπό συνθήκες στρες επηρεάζουν το ανοσοποιη-τικό σύστημα και παίζουν κάποιο ρόλο στις σχετικές ασθέ-νειες Η ορμόνη κορτιζόνη πχ ένας ιδιαίτερα αποτελεσμα-

2113 ΜΗ ΕΙΔΙΚΗ ΕΓΓΕΝΗΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΣΤΙΣ ΜΟΛΥΝΣΕΙΣ 861

862Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

τικός αντιφλεγμονώδης παράγοντας παράγεται σε πολύ με-γαλύτερες ποσότητες κατά τη διάρκεια περιόδων στρες πα-ρά σε φυσιολογικές περιόδους Έτσι η καταστολή των φλεγ-μονωδών αντιδράσεων του οργανισμού στερεί το σώμα από έναν φυσιολογικό μηχανισμό άμυνας έναντι των λοιμώξεων (βλ Τμήμα 2114)

Η δίαιτα παίζει επίσης σημαντικό ρόλο στην αντίσταση του ξενιστή Η συσχέτιση μεταξύ πείνας και μολυσματικών ασθενειών είναι γνωστή εδώ και αιώνες Δίαιτες φτωχές σε πρωτεΐνη επηρεάζουν τη φυσιολογική χλωρίδα και προσφέ-ρουν μεγαλύτερες πιθανότητες ανάπτυξης σε διάφορα ευκαι-ριακά παθογόνα Για παράδειγμα ο αριθμός των κυττάρων Vibrio cholerae που απαιτούνται για να προκαλέσουν χολέ-ρα είναι πολύ μικρότερος όταν το προσβαλλόμενο άτομο υποσιτίζεται Επίσης ο αριθμός αυτός είναι πολύ μικρότε-ρος και όταν το V cholerae λαμβάνεται με την τροφή ίσως επειδή η τροφή εξουδετερώνει τα στομαχικά οξέα που υπό φυσιολογικές συνθήκες θα κατέστρεφαν το παθογόνο (f Τμήμα 285)

Σε ορισμένες περιπτώσεις η απουσία συγκεκριμένης ουσίας από τη διατροφή μπορεί να προστατεύσει από κάποια νόσο καθώς το αντίστοιχο παθογόνο στερείται τα απαραίτη-τα θρεπτικά υλικά Καλύτερο τέτοιο παράδειγμα είναι η επί-δραση της σακχαρόζης στην εμφάνιση της οδοντικής τερη-δόνας Όπως είδαμε στο Τμήμα 213 η απουσία σακχαρόζης από τη διατροφή (μαζί με τη σωστή στοματική υγιεινή) μπο-ρεί να εξαφανίσει την τερηδόνα καθώς χωρίς τη σακχαρό-ζη των τροφών τα ιδιαιτέρως τερηδονογόνα Streptococcus mutans και S sobrinus αδυνατούν να συνθέσουν τον κολ-λώδη πολυσακχαρίτη που είναι απαραίτητος για να παρα-μείνουν τα βακτηριακά κύτταρα κολλημένα στις επιφάνει-ες των δοντιών

Φυσικοί και χημικοί αμυντικοί μηχανισμοίΗ δομική ακεραιότητα των ιστικών επιφανειών συνιστά φραγμό στην είσοδο μικροοργανισμών Στο δέρμα και στις βλεννογόνους επιφάνειες τα δυνητικά παθογόνα πρέπει όχι μόνο να προσκολληθούν στην επιφάνεια του ιστού αλλά και να αναπτυχθούν σε αυτή τη θέση πριν μεταφερθούν σε κά-ποια άλλη περιοχή του σώματος Η ακεραιότητα μιας ιστι-κής επιφάνειας συνήθως αρκεί για την προστασία της από ενδεχόμενο μόνιμο αποικισμό από παθογόνα Ωστόσο μια τραυματισμένη ιστική επιφάνεια (πχ ένα γδάρσιμο στο δέρ-μα) αποικίζεται εύκολα και επιτρέπει την εισβολή μικροορ-γανισμών Η αντίσταση στον αποικισμό και στην εισβολή γίνεται αφrsquo ενός με ειδικές ουσίες που παράγει το αμυντικό σύστημα του ξενιστή και αφrsquo ετέρου με διάφορους μηχανι-σμούς ανατομικού χαρακτήρα που παρεμποδίζουν έναν πι-θανό αποικισμό Μια σύνοψη των σημαντικότερων ανατο-μικών μηχανισμών άμυνας του ανθρώπινου οργανισμού πα-ρουσιάζεται στην Εικόνα 2123

Το δέρμα συνιστά αποτελεσματικό εμπόδιο στη διείσδυ-ση μικροοργανισμών Οι σμηγματογόνοι αδένες του δέρμα-τος (Εικόνα 212) εκκρίνουν λιπαρά οξέα και γαλακτικό οξύ τα οποία μειώνουν το pH του δέρματος και αναστέλλουν τον αποικισμό από παθογόνα βακτήρια Όσοι μικροοργανι-σμοί εισπνέονται από τη μύτη ή το στόμα απομακρύνονται με τη δράση των βλεφαριδοφόρων επιθηλιακών κυττάρων των βλεννογόνων επιφανειών του ρινοφάρυγγα και της τρα-χείας Οι βλεφαρίδες ωθούν με τις κινήσεις τους τη βλέννη και τα παγιδευμένα σε αυτήν βακτήρια προς τα άνω μέχρι αυτή να ενσωματωθεί στις εκκρίσεις της στοματικής κοιλό-τητας και είτε να καταπωθεί (οπότε τα βακτήρια πεθαίνουν στο όξινο περιβάλλον του στομάχου) είτε να απομακρυνθεί με την απόχρεμψη Τα δυνητικά παθογόνα που εισέρχονται

Η λυσοζύmicroη στα δάκρυακαι σε άλλες εκκρίσεις διασπάτο κυτταρικό τοίχωmicroα τωνβακτηρίων

Αποmicroάκρυνση σωmicroατιδίων καιmicroικροοργανισmicroών microε την ταχείαδιέλευση αέρα πάνω από τα τριχίδια και τους κροσσούς τουρινοφάρυγγα

Η φυσιολογική χλωρίδαανταγωνίζεται τα παθογόνα

Η βλέννη και τα φαγοκύτταρα στους πνεύmicroονες αποτρέπουν τον αποικισmicroό

Η βλέννη και το κροσσωτό επιθήλιο στην τραχεία παγιδεύουνκαι ωθούν microικροοργανισmicroούςέξω από το σώmicroα

Το δέρmicroα είναι ένας φυσικόςφραγmicroός παράγει λιπαράοξέα microε αντιmicroικροβιακή δράση και η φυσιολογική χλωρίδα του εmicroποδίζει τοναποικισmicroό παθογόνων

Η ταχεία microεταβολή τουpH αναστέλλει τον πολλαπλασιασmicroό microικροβίων

Η περιοδική έκπλυση της ουροποιητικής οδού microε τα ούρα τηνπροφυλάσσει απότον αποικισmicroό

Η φυσιολογική χλωρίδαανταγωνίζεται τα παθογόνα

Η οξύτητα του περιβάλλοντος στο στοmicroάχι (pH 2) αναστέλλει τον πολλαπλασιασmicroό τωνmicroικροβίων

∆ιάφορες πρωτεΐνες του αίmicroατος αναστέλλουν τη microικροβιακή ανάπτυξη

Εικόνα 2123 Φυσικοίχημικοίκαιανατομικοίφραγμοίπροστασίαςέναντιτωνλοιμώξεων

στο στομάχι πρέπει να ανταπεξέλθουν αφrsquo ενός στην οξύτη-τα του στομάχου (που μπορεί να φθάσει και σε pH 2) και αφrsquo ετέρου στον ανταγωνισμό με τη διαρκώς αυξανόμενη μικρο-χλωρίδα του λεπτού (pH 5 περίπου) και του παχέος εντέρου (pH 6-7) Υπενθυμίζεται ότι στο παχύ έντερο ενός φυσιολο-γικού ενήλικα ο αριθμός των βακτηρίων προσεγγίζει το 1010 ανά γραμμάριο εντερικού περιεχομένου (βλ Τμήμα 214) Με όλους αυτούς τους αποτρεπτικούς μηχανισμούς γίνεται σαφές ότι η μόνιμη εγκατάσταση ενός νέου μικροοργανι-σμού είναι ιδιαίτερα δύσκολη

Οι νεφροί και η επιφάνεια των οφθαλμών λούονται συ-νεχώς με εκκρίσεις που περιέχουν λυσοζύμη ένζυμο το οποίο μειώνει δραστικά τους μικροβιακούς πληθυσμούς Βακτηρι-οκτόνες ουσίες υπάρχουν επίσης στα εξωκυτταρικά υγρά όπως στο πλάσμα του αίματος Οι β-λυσίνες επί παραδείγ-ματι είναι πρωτεΐνες του αίματος που έχουν την ιδιότητα να προσδένονται και να ανοίγουν ρήγματα στην κυτταρική μεμ-βράνη των βακτηρίων προκαλώντας εκροή του κυτταρο-πλάσματος άρα και λύση του βακτηριακού κυττάρου

Ιστική εξειδίκευση

Τα περισσότερα παθογόνα πρέπει αρχικά να προσκολληθούν και να αποικίσουν τη θέση που τους προσφέρεται Αν η θέ-ση αυτή δεν είναι συμβατή με τις διατροφικές και περιβαλ-λοντικές ανάγκες τους τότε είναι αδύνατο να πολλαπλασι-αστούν Επομένως αν το Clostridium tetani προσληφθεί με την τροφή δεν θα προκαλέσει τέτανο διότι πεθαίνει στο όξι-νο περιβάλλον του στομάχου Αν όμως εισχωρήσει σε μια βαθειά πληγή ενδέχεται να πολλαπλασιαστεί στις ανοξικές ζώνες που δημιουργούνται με την τοπική νέκρωση του ιστού και να αρχίσει την παραγωγή τετανοτοξίνης (βλ Τμήματα 2110 και 278) Αντίθετα τα εντεροβακτήρια όπως η Sal-monella και η Shigella δεν προκαλούν λοιμώξεις στις πλη-γές αλλά αποικίζουν επιτυχώς τον εντερικό σωλήνα Ορι-σμένες περιπτώσεις ιστικής εξειδίκευσης παρατίθενται στον Πίνακα 216

Ο καταβεβλημένος ξενιστής

Ο όρος καταβεβλημένος ξενιστής αφορά ξενιστές στους οποί-ους έχει αδρανοποιηθεί ένα ή περισσότερα τμήματα του ανο-

σοποιητικού τους συστήματος με συνέπεια να αυξάνονται σημαντικά οι πιθανότητες λοίμωξης

Πολλοί νοσοκομειακοί ασθενείς που πάσχουν από μη λοιμώδες νόσημα (πχ καρκίνο ή καρδιοπάθεια) προσβάλ-λονται σχετικά εύκολα από λοιμώξεις επειδή είναι καταβε-βλημένοι (f Τμήμα 257) Διάφορες συνήθεις νοσοκομει-ακές πράξεις όπως ο καθετηριασμός οι υποδόριες ενέσεις η λήψη εγκεφαλονωτιαίου υγρού οι βιοψίες και οι χειρουρ-γικές επεμβάσεις μπορούν ακούσια να εισαγάγουν μικροορ-γανισμούς στους ασθενείς Το προεγχειρητικό άγχος μπορεί επίσης να μειώσει τις αντιστάσεις του ασθενούς Τα διάφο-ρα αντιφλεγμονώδη φάρμακα που χορηγούνται για τον περι-ορισμό του πόνου και των οιδημάτων μειώνουν επίσης την ανοσιακή άμυνα του ξενιστή (βλ Τμήμα 2113) Στους ασθε-νείς που έχουν δεχθεί κάποιο μόσχευμα χορηγούνται ανοσο-κατασταλτικά φάρμακα τα οποία καταστέλλουν τον μηχα-νισμό απόρριψης του μοσχεύματος αλλά ταυτόχρονα μειώ-νουν την αμυντική ικανότητα του ασθενούς έναντι των λοι-μώξεων

Καταβεβλημένοι ξενιστές υπάρχουν και εκτός νοσο-κομείων Το κάπνισμα η υπέρμετρη κατανάλωση αλκοόλ η ενδοφλέβια λήψη ναρκωτικών ουσιών η έλλειψη ύπνου η ανεπαρκής διατροφή ή η λοίμωξη από κάποιον άλλο πα-ράγοντα αποτελούν συνθήκες που καταβάλλουν την άμυνα του ξενιστή έναντι των λοιμώξεων Επί παραδείγματι η μό-λυνση με τον ιό HIV (ιό της ανθρώπινης ανοσοανεπάρκειας) καθιστά τον ασθενή ευάλωτο σε πληθώρα μικροβιακών λοι-μώξεων κατά κανόνα ακίνδυνων για τα μη προσβεβλημένα άτομα Ο HIV προκαλεί το σύνδρομο της επίκτητης ανοσοα-νεπάρκειας (AIDS) επειδή καταστρέφει έναν τύπο κυττάρων του ανοσοποιητικού συστήματος τα λεμφοκύτταρα Τ-CD4 (f Τμήμα 227) που συμμετέχουν στην ανοσιακή απόκρι-ση του οργανισμού Εξαιτίας αυτής της βλάβης που προκα-λεί ο HIV στον ξενιστή οι ασθενείς με AIDS δεν διαθέτουν επαρκή άμυνα έναντι των λοιμώξεων και συχνά πεθαίνουν από κάποια λοίμωξη (f Τμήματα 256 και 2614)

Τέλος ένας ξενιστής μπορεί να είναι καταβεβλημένος εξαιτίας συγκεκριμένων γενετικών παραγόντων όπως πχ από διάφορες γενετικές ασθένειες που αναστέλλουν τη λει-τουργία ή καταστρέφουν ολόκληρα τμήματα του ανοσοποιη-τικού συστήματος Τα άτομα που υποφέρουν από τέτοιες πα-

2113 ΜΗ ΕΙΔΙΚΗ ΕΓΓΕΝΗΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΣΤΙΣ ΜΟΛΥΝΣΕΙΣ 863

ΠΙΝΑΚΑΣ 216 λοιμώξειςκαιιστικήεξειδίκευση

Νόσος Ιστός που μολύνεται Οργανισμός

αλλαντίαση Τελικήκινητικήπλάκα Clostridium botulinumαυτόματηαποβολή(βοοειδή) πλακούντας Brucella abortusΓονόρροια επιθήλιοτουουρογεννητικού Neisseria gonorrhoeaeδιφθερίτιδα επιθήλιοτουλάρυγγα Corynebacterum diphtheriaeελονοσία αίμα(ερυθροκύτταρα) είδηPlasmodiumπυελονεφρίτιδα μυελόςτωννεφρών είδηProteusΣύνδρομοεπίκτητηςανοσοανεπάρκειας(AIDS) βοηθητικάλεμφοκύτταραΤ Ιόςτηςανθρώπινηςανοσοανεπάρκειας(HIV)Τερηδόνα Στοματικόεπιθήλιο Streptococcus mutans S sobrinus S sanguisS mitisΤέτανος ανασταλτικοίδιάμεσοινευρώνες Clostridium tetani Χολέρα επιθήλιοτουλεπτούεντέρου Vibrio cholerae

864Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

θήσεις συνήθως πεθαίνουν σε νεαρή ηλικία όχι από την ίδια τη γενετική νόσο αλλά από κάποια μικροβιακή λοίμωξη

2113 Έλεγχος εννοιών

Ο αποικισμός ενός ξενιστή από παθογόνα παρεμποδίζεται από μη ειδικούς φραγμούς φυσικής ανατομικής και χημικής φύσεως Η κατάρρευση των μηχανισμών άμυνας οδηγεί σε καταβεβλημένους ξενιστές δηλαδή σε ασθενείς πιο ευάλωτους στις λοιμώξεις

Με ποιον τρόπο μπορούν το κάπνισμα και η δίαιτα να επηρεά-σουν την αντίσταση του ξενιστή σε κάποιο παθογόνο

Πώς θα μπορούσε μια προϋπάρχουσα λοίμωξη να καταβάλει έναν υγιή κατά τα άλλα ξενιστή

2114 Φλεγμονή και πυρετός

Φλεγμονή ονομάζεται η μη ειδική αντίδραση του οργανι-σμού σε διαφόρα επιβλαβή ερεθίσματα όπως είναι οι το-ξίνες και τα παθογόνα Χαρακτηριστικά της φλεγμονώδους αντίδρασης είναι η ερυθρότητα το οίδημα ο πόνος και η υψηλή θερμοκρασία που αναπτύσσεται τοπικά στο σημείο της λοίμωξης Στις ουσίες που παράγουν αυτό το αποτέλε-σμα ανήκει και μια ομάδα πρωτεϊνών που ονομάζονται κυ-τοκίνες (f Τμήμα 2310) ουσίες τις οποίες παράγουν τα λευκά αιμοσφαίρια ή λευκοκύτταρα (f Τμήμα 221) Τα λευκοκύτταρα συνδέονται επίσης με τις εξειδικευμένες αποκρίσεις του οργανισμού σε συγκεκριμένα παθογόνα τις οποίες θα εξετάσουμε στο Κεφάλαιο 22 Σπουδαιότερο απο-τέλεσμα μιας φλεγμονώδους αντίδρασης του οργανισμού εί-ναι ο άμεσος περιορισμός του παθογόνου κάτι που συνήθως επιτυγχάνεται με τον σχηματισμό ενός θρόμβου (δηλαδή ενός πλέγματος από ίνες) στο σημείο της φλεγμονής

Η φλεγμονή είναι ένας από τους σημαντικότερους και πιο διαδεδομένους αμυντικούς μηχανισμούς του ξενιστή έναντι των εισερχόμενων μικροοργανισμών Σε ορισμένες περιπτώσεις όμως η φλεγμονή μπορεί να αυξήσει την πα-θογονικότητα ενός μικροβίου Για παράδειγμα ορισμένοι μι-κροοργανισμοί επάγουν φλεγμονώδεις αντιδράσεις οι οποί-ες επειδή είναι υπερβολικά έντονες προξενούν σημαντικές βλάβες στους ιστούς δημιουργώντας laquoνεκρωμένεςraquo ζώνες πλούσιες σε θρεπτικά υλικά άρα και κατάλληλες για εγκα-τάσταση και πολλαπλασιασμό

Σε ορισμένες περιπτώσεις εκδηλώνεται μια ανεξέλεγκτη διασυστηματική φλεγμονή που ονομάζεται σηπτική κατα-πληξία (σοκ) η οποία οδηγεί σε ακόμη πιο γενικευμένα συ-μπτώματα όπως εντονότατο οίδημα και ανεξέλεγκτο πυρε-τό Η σηπτική καταπληξία είναι μια κατάσταση απειλητική για την ανθρώπινη ζωή που εμφανίζεται όταν οι λοιμώξεις και οι αντίστοιχες φλεγμονώδεις αντιδράσεις δεν περιορίζο-νται σε συγκεκριμένη θέση του σώματος αλλά διασπείρονται σε όλο το σώμα μέσω του κυκλοφορικού ή λεμφικού συστή-ματος (f Τμήμα 221)

Πυρετός

Το σώμα ενός υγιούς ατόμου διατηρεί αξιοθαύμαστα σταθε-ρή τη θερμοκρασία στο εσωτερικό του Σε μια μέση περίοδο 24 ωρών η θερμοκρασία του σώματος αυξομειώνεται σε ένα πολύ στενό εύρος τιμών που δεν υπερβαίνει τον 1ο-15οC Σε κάθε άτομο η μέση θερμοκρασία μπορεί να ποικίλλει ελα-φρά Ως laquoφυσιολογικήraquo θεωρείται μια μέση θερμοκρασία 37οC αλλά σε ορισμένα άτομα η φυσιολογική θερμοκρασία μπορεί να είναι 36οC ή 38οC Η θερμοκρασία του σώματος εξαρτάται πολύ από τη σωματική δραστηριότητα και μπορεί να φτάσει μέχρι και 4οC πάνω από το φυσιολογικό κατά τη διάρκεια έντονης σωματικής καταπόνησης και μέχρι 2οC κά-τω από το φυσιολογικό κατά τη διάρκεια του ύπνου

Πυρετός ονομάζεται η ανώμαλη αύξηση της θερμοκρα-σίας του σώματος Ο πυρετός προκαλείται ενίοτε και από μη λοιμώδη νοσήματα αλλά στις περισσότερες περιπτώσεις ευ-θύνεται κάποια λοίμωξη Το γεγονός ότι πολλές λοιμώξεις προκαλούν πυρετό οφείλεται σε ορισμένα πυρετογόνα προϊ-όντα των παθογόνων μικροοργανισμών Οι καλύτερα μελε-τημένοι πυρετογόνοι παράγοντες είναι οι ενδοτοξίνες των αρνητικών κατά Gram βακτηρίων (βλ Τμήμα 2112) Ωστό-σο υπάρχουν και οργανισμοί που προκαλούν πυρετό χωρίς να παράγουν ενδοτοξίνες Αυτοί οι οργανισμοί θανατώνο-νται από τα λευκοκύτταρα και καθώς συμβαίνει αυτό επά-γουν την απελευθέρωση λευκοκυτταρικών πρωτεϊνών που ονομάζονται ενδογενή πυρετογόνα (f Τμήμα 222) Ενίο-τε ο πυρετός ωφελεί τον ξενιστή Ο χαμηλός πυρετός επιτα-χύνει τις διαδικασίες της φαγοκυττάρωσης και της παραγω-γής αντισωμάτων Ωστόσο ο υψηλός πυρετός πχ 40οC ή και περισσότερο συνήθως λειτουργεί προς όφελος του πα-θογόνου διότι προκαλεί περαιτέρω καταστροφή των ιστών του ξενιστή

Οι πυρετοί των λοιμώξεων κατατάσσονται σε τρεις κα-τηγορίες (1) στον συνεχόμενο ή αδιάλειπτο πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώματος παραμένει αυξημένη καθrsquo όλο το 24ωρο και η διακύμανσή της γύρω από την αυ-ξημένη τιμή δεν υπερβαίνει τον 1οCOslash συνεχόμενος πυρετός εμφανίζεται στον τύφο (f Τμήμα 273) και στον τυφοει-δή πυρετό (f Τμήμα 288)Oslash (2) στον υφέσιμο πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώματος παραμένει αυξημένη καθrsquo όλο το 24ωρο αλλά παρουσιάζει διακυμάνσεις μεγαλύ-τερες του 1οCOslash αυτό το είδος πυρετού χαρακτηρίζει τις πυο-γενείς λοιμώξεις (f Τμήματα 262 και 269) και τη φυμα-τίωση (f Τμήμα 265)Oslash (3) στον διαλείποντα πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία είναι φυσιολογική ορισμένες περι-όδους της ημέρας αλλά κατά διαστήματα αυξάνεται πάνω από το φυσιολογικό Οι περισσότερες λοιμώξεις προκαλούν κάποια μορφή διαλείποντος πυρετού Ο διαλείπων πυρετός εμφανίζεται με πολύ χαρακτηριστικό τρόπο στην ελονοσία (f Τμήμα 275) η οποία οφείλεται σε λοίμωξη από πρω-τόζωο Ο υπόστροφος πυρετός που προκαλούν ορισμένα είδη του γένους Borrelia (f Τμήμα 273) είναι μια μορφή δια-λείποντος πυρετού κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώ-ματος παραμένει φυσιολογική για μεγάλο χρονικό διάστημα

αλλά διακόπτεται από εμπύρετες κρίσεις Ο υπόστροφος πυ-ρετός εμφανίζεται στις περιπτώσεις ατελούς ανάρρωσης από λοίμωξη και εκδηλώνεται περιοδικά κάθε φορά που ο λοιμώ-δης παράγοντας επανεγκαθίσταται

2114 Έλεγχος εννοιών

Η φλεγμονή και ο πυρετός αποτελούν γενικές αντιδράσεις του ορ-γανισμού σε επιβλαβή ερεθίσματα Οι αποκρίσεις του ξενιστή εί-

ναι σχεδιασμένες έτσι ώστε να απομονώνουν ταχύτατα και να κα-ταστρέφουν το παθογόνο αλλά μπορεί να προκαλέσουν περαιτέρω βλάβες στους ιστούς του ξενιστή

Περιγράψτε τα κυριότερα συμπτώματα της φλεγμονής Περιγράψτε τους τρεις τύπους πυρετού

νότητα εισβολής Ποιοι παράγοντες προσδίδουν τέτοιου είδους ικανότητες σε έναν μικροοργανισμό

9 Σε τι διαφέρουν μεταξύ τους οι τοξίνες Α-Β οι κυτταρο-τοξίνες και τα υπεραντιγόνα Δώστε ένα παράδειγμα από κάθε κατηγορία τοξινών Με ποιον τρόπο προκαλεί νόσο κάθε κατηγορία τοξίνης

10 Περιγράψτε τους μηχανισμούς δράσης της τετανοτοξί-νης και της αλλαντοτοξίνης Αναφορικά με τον μηχανι-σμό δράσης τους γιατί είναι τόσο επικίνδυνες οι εν λόγω τοξίνες

11 Περιγράψτε συνοπτικά τον μηχανισμό δράσης της εντε-ροτοξίνης της χολέρας Ποια είναι η κατάλληλη θερα-πεία για την ασθένεια αυτή και γιατί η χορήγηση αντιβι-οτικών δεν έχει κατά κανόνα αποτέλεσμα Περιγράψτε συνοπτικά τον μηχανισμό δράσης της εντεροτοξίνης του σταφυλόκοκκου Ποια είναι η κατάλληλη θεραπεία για την ασθένεια αυτή και γιατί η χορήγηση αντιβιοτικών δεν έχει κατά κανόνα αποτέλεσμα

12 Περιγράψτε τη δομή μιας τυπικής ενδοτοξίνης Με ποιον τρόπο προκαλεί η ενδοτοξίνη πυρετό Ποιοι μικροοργα-νισμοί παράγουν ενδοτοξίνες

13 Με ποιον τρόπο περιορίζουν τις βακτηριακές λοιμώξεις το pH και η θερμοκρασία Σε ποια σημεία πάνω ή μέσα στο σώμα μπορεί να είναι διαφορετικές οι τιμές της θερ-μοκρασίας και του pH από τις αντίστοιχες μέσες σωμα-τικές τιμές Ποιοι οργανισμοί θα μπορούσαν να ωφελού-νται από τις υφιστάμενες διαφορές στη θερμοκρασία και στο pH

14 Σε τι διαφέρουν ο συνεχόμενος ο υφέσιμος και ο διαλεί-πων πυρετός Αναφέρετε τουλάχιστον έναν λοιμώδη πα-ράγοντα για κάθε τύπο πυρετού Ποιος τύπος πυρετού εί-ναι συνηθέστερος στις λοιμώξεις

1 Σε τι διαφέρουν ένα παράσιτο από ένα παθογόνο Σε τι δι-αφέρει η λοίμωξη από τη νόσο

2 Ποια όργανα του ανθρώπινου σώματος αποικίζονται φυ-σιολογικά από μικροοργανισμούς Τι κοινό έχουν αυτά τα όργανα μεταξύ τους Ποια όργανα είναι εντελώς ελεύ-θερα από μικροοργανισμούς Τι κοινό έχουν αυτά τα όρ-γανα μεταξύ τους

3 Σε τι διαφέρουν οι μόνιμοι από τους περιστασιακούς πλη-θυσμούς μικροοργανισμών που αναπτύσσονται σε κά-ποια θέση του σώματος

4 Γιατί είναι καθοριστική η συμμετοχή των ειδών του γέ-νους Streptococcus στον σχηματισμό της τερηδόνας Γι-ατί είναι τα είδη αυτά ικανότερα στη δημιουργία τερηδό-νας από άλλους οργανισμούς

5 Με ποιον τρόπο επηρεάζει το pH τους οργανισμούς που αναπτύσσονται στα επιμέρους τμήματα του γαστρεντερι-κού σωλήνα Με ποιον τρόπο επηρεάζει η συγκέντρωση οξυγόνου τη σύσταση της μικροβιακής χλωρίδας στα δι-άφορα επιμέρους τμήματα του γαστρεντερικού σωλήνα

6 Περιγράψτε τη σχέση μεταξύ Lactobacillus acidophilus και γλυκογόνου στον κολπικό σωλήνα Γιατί είναι διαφο-ρετική η φυσιολογική χλωρίδα στον κόλπο μιας ενήλικης γυναίκας σε σχέση με εκείνην μιας πολύ νέας

7 Υποδείξτε σε τι διαφέρουν μεταξύ τους ο γλυκοκάλυκας η κάψα και η βλεννοστιβάδα Με ποιον τρόπο συνει-σφέρουν οι προαναφερθείσες δομές στη διαδικασία προ-σκόλλησης των βακτηρίων

8 Δώστε ένα παράδειγμα μικροοργανισμού του οποίου η παθογονικότητα οφείλεται στην ικανότητα παραγωγής τοξίνης Προσδιορίστε τη συγκεκριμένη τοξίνη και τον τρόπο δράσης της Δώστε ένα παράδειγμα μικροοργανι-σμού του οποίου η παθογονικότητα οφείλεται στην ικα-

Ερωτήσεις επανάληψης

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΕΠΑΝΑΛΗψΗΣ 865

866Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

θανές εξελικτικές πιέσεις που να προκαλούν αύξηση της μολυσματικότητας και της παθογονικότητας του Clos-tridium tetani Θα προσέδιδε επιλεκτικά πλεονεκτήματα σε αυτούς τους οργανισμούς μια ενδεχόμενη αύξηση της μολυσματικότητας Στον συλλογισμό σας βεβαιωθείτε ότι έχετε λάβει υπrsquo όψιν σας και το φυσικό ενδιαίτημα κάθε οργανισμού

9 Το ένζυμο πήξης του αίματος (coagulase) είναι ένας πα-ράγοντας μολυσματικότητας του Staphylococcus aure-us ο οποίος προκαλεί τον σχηματισμό θρόμβων στη θέ-ση ανάπτυξης του S aureus Η στρεπτοκινάση είναι ένας παράγοντας μολυσματικότητας του Staphylococcus pyo-genes που διασπά τους θρόμβους στη θέση ανάπτυξης του S pyogenes Υπάρχει κάποιος συνδυασμός αυτών των δύο αλληλοαναιρούμενων στρατηγικών που να αυ-ξάνει την παθογονικότητα

10 Τα είδη του γένους Salmonella παράγουν τουλάχιστον 10 διαφορετικά γονιδιακά προϊόντα τα οποία δρουν ως πα-ράγοντες μολυσματικότητας και αυξάνουν τη μολυσματι-κή δράση του παθογόνου Το Streptococcus pneumoniae ένα παθογόνο με κατά τεκμήριο μεγαλύτερη μολυσματι-κότητα (βλ Εικόνα 2115) χρησιμοποιεί μόνο έναν πα-ράγοντα μολυσματικότητας Ανατρέξτε στους κρίσιμους παράγοντες μολυσματικότητας για καθέναν από αυτούς τους δύο οργανισμούς και εξηγήστε γιατί είναι τόσο ση-μαντικός και αποτελεσματικός ένας συγκεκριμένος πα-ράγοντας του S pneumoniae Γιατί δεν χρησιμοποιούν όλα τα παθογόνα του ανθρώπου στρατηγικές μολυσματι-κότητας παρόμοιες με εκείνη του S pneumoniae

11 Τα εμβόλια κατά των εξωτοξινών πχ της τοξίνης της διφθερίτιδας και της τετανοτοξίνης χρησιμεύουν στην πρόληψη εκδήλωσης των αντίστοιχων νόσων (f Τμή-μα 2211) Γιατί δεν παρασκευάζονται εμβόλια και κατά των ενδοτοξινών

12 Αν και είναι σχετικά εύκολο να απομονωθούν μεταλλάγ-ματα μικροοργανισμών με ικανότητα παραγωγής ενδοτο-ξινών η απομόνωση μεταλλαγμάτων που δεν έχουν αυ-τή την ικανότητα είναι πολύ δυσκολότερη Με βάση όσα ξέρετε για τη δομή και τη λειτουργία αυτών των τοξινών εξηγήστε γιατί συμβαίνει αυτό

13 Τα εγκαύματα είναι από τις δυσκολότερες πληγές σε ότι αφορά τη θεραπεία τους καθώς μολύνονται εύκολα από ευκαιριακά συνήθως παθογόνα Εξηγήστε γιατί συμ-βαίνει αυτό με βάση τις γνώσεις σας για τους φυσικούς ανατομικούς και χημικούς μηχανισμούς που διαθέτει ο οργανισμός για την πρόληψη των λοιμώξεων

14 Πρέπει ο πυρετός να αντιμετωπίζεται θεραπευτικά σε κάθε περίπτωση Στην απάντησή σας λάβετε υπrsquo όψιν τη σημασία που έχουν οι φλεγμονώδεις αποκρίσεις του ξε-νιστή στον περιορισμό των λοιμώξεων

1 Με ποιον τρόπο αναστέλλει η βλέννη τον πολλαπλασι-ασμό των περισσότερων μικροοργανισμών Περιγράψ-τε πειράματα τα οποία καταδεικνύουν την προστατευτι-κή επίδραση της βλέννης έναντι του βακτηριακού αποι-κισμού

2 Οι βλεννογόνοι υμένες αποτελούν αποτελεσματικό φραγ-μό κατά του αποικισμού και της ανάπτυξης μικροοργανι-σμών Ωστόσο οι βλεννογόνοι του λάρυγγα και του φά-ρυγγα αποικίζονται από ποικίλους μικροοργανισμούς που μερικοί προκαλούν ενίοτε νόσο Εξηγήστε πώς μπο-ρεί υπό συγκεκριμένες συνθήκες να μετατραπεί σε παθο-γόνο ένας μικροοργανισμός που φυσιολογικά δεν είναι παθογόνος Περιγράψτε τουλάχιστον ένα σύνολο συνθη-κών που δυνητικά ευνοεί την παθογονικότητα

3 Ποια στάδια περιλαμβάνει ο σχηματισμός της οδοντικής πλάκας Περιγράψτε και αναλύστε τα πειράματα που κα-ταδεικνύουν ότι οδοντική πλάκα μπορεί να σχηματιστεί και σε απομιμήσεις οδοντικών επιφανειών και σχεδιάστε άλλα πειράματα σχετικά με τη χρήση βιολογικών μεθό-δων καταπολέμησης της πλάκας

4 Συμβάλλει η χρήση ενός αντιμικροβιακού σκευάσματος (οδοντόπαστα) στην πρόληψη της τερηδόνας Ποια εί-ναι τα πλεονεκτήματα ή τα μειονεκτήματα μιας τέτοιας στρατηγικής για την πρόληψη της τερηδόνας Πώς μπο-ρείτε να ελέγξετε εργαστηριακά την αποτελεσματικότη-τα αυτής της στρατηγικής

5 Η λήψη αντιβιοτικών μπορεί να μειώσει σημαντικά τον αριθμό των μικροοργανισμών της γαστρεντερικής οδού Ποια συμπτώματα σε επίπεδο φυσιολογίας μπορεί να προκαλέσει στον ξενιστή η μείωση της φυσιολογικής χλωρίδας Οι μακροχρόνιες θεραπείες με αντιβιοτικά συ-χνά συνοδεύονται από λοιμώξεις ευκαιριακών παθογό-νων πολλά από τα οποία είναι τα ίδια με αυτά που προ-καλούν ευκαιριακές λοιμώξεις σε άτομα με AIDS (f Τμήμα 2614) Ποια παθογόνα μπορεί να είναι αυτά Γι-ατί είναι ευάλωτα στα συγκεκριμένα παθογόνα όσα άτο-μα έχουν ακολουθήσει αντιβιοτική θεραπεία

6 Περιγράψτε σε τι διαφέρουν τα παθογόνα από τα μη πα-θογόνα στελέχη της Escherichia coli Συμπεριλάβετε στην επιχειρηματολογία σας δομικές και οικολογικές συ-νιστώσες

7 Αναφέρετε τρεις τουλάχιστον ξενιστικούς παράγοντες οι οποίοι περιορίζουν ή ευνοούν τον αποικισμό και την ανάπτυξη μικροοργανισμών σε δεδομένη θέση Συμπερι-λάβετε κάθε έναν από αυτούς τους παράγοντες σε in vi-tro πειράματα για τον έλεγχο της ισχύος των υποθέσεών σας

8 Προσδιορίστε πιθανές εξελικτικές πιέσεις που προκα-λούν αύξηση της μολυσματικότητας και της παθογονικό-τητας του Streptococcus pneumoniae Προσδιορίστε πι-

Ερωτήσεις εφαρμογής

Page 13: Ο Streptococcus mutans 21 - WordPress.com...838 Kεφάλαιο 21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ μικροοργανισμοί στα όργανα,

λούν νόσο Στην ενότητα αυτή θα εξετάσουμε τους γενικούς μηχανισμούς τους οποίους χρησιμοποιούν οι μικροοργανι-σμοί για να προκαλέσουν βλάβες στον ξενιστή Η διαδικασία της παθογένεσης δηλαδή της πρόκλησης νόσου από τους μι-κροοργανισμούς ξεκινά με την προσκόλληση των μικροορ-γανισμών στα κύτταρα του ξενιστή και συνεχίζεται με τον αποικισμό και πολλαπλασιασμό τους που προκαλούν βλά-βες στον ξενιστή Η σχετική ικανότητα παθογένεσης δηλ η μολυσματικότητα των νοσογόνων μικροοργανισμών είναι αποτέλεσμα μεταβολών που επέρχονται στον ξενιστή με διά-φορους μηχανισμούς (Εικόνα 2112) Πρώτα θα εξετάσουμε τους παράγοντες που ευθύνονται για τη διείσδυση ενός πα-θογόνου σε κάποιον ξενιστή

216 Είσοδος των παθογόνων στον ξενιστή

Συνήθως ένα παθογόνο πρέπει πρώτα να αποκτήσει πρό-σβαση στους ιστούς του ξενιστή και να πολλαπλασιαστεί

πριν μπορέσει να προκαλέσει βλάβη Στις περισσότερες πε-ριπτώσεις αυτό σημαίνει διείσδυση του παθογόνου μέσω του δέρματος των βλεννογόνων μεμβρανών ή του εντερικού επι-θηλίου δηλ μέσω επιφανειών που συνήθως λειτουργούν ως φραγμοί για τα μικρόβια

Εξειδικευμένη προσκόλληση

Οι περισσότερες μικροβιακές μολύνσεις έχουν ως αφετη-ρία ασυνέχειες ή πληγές του δέρματος ή του βλεννογόνου της αναπνευστικής πεπτικής ή ουρογεννητικής οδού Τα βα-κτήρια ή οι ιοί που έχουν την ικανότητα να προκαλούν λοί-μωξη συχνά προσκολλώνται εξειδικευμένα στα επιθηλιακά κύτταρα (Εικόνα 2113) μέσω πρωτεϊνικών αλληλεπιδράσε-ων ανάμεσα στην επιφάνεια του παθογόνου και στην επιφά-νεια του ξενιστικού κυττάρου Ένας λοιμογόνος μικροοργα-νισμός δεν προσκολλάται εξίσου καλά σε όλα τα επιθηλιακά κύτταρα αλλά επιλεκτικά μόνο σε εκείνες τις περιοχές του σώματος μέσω των οποίων συνήθως κατορθώνει να εισβά-λει στον ξενιστικό οργανισμό Επί παραδείγματι η Neisseria gonorrhoeae ο αιτιολογικός παράγοντας της σεξουαλικά με-ταδιδόμενης γονόρροιας (f Τμήμα 2612) προσκολλάται πολύ πιο ισχυρά στο ουρογεννητικό επιθήλιο παρά σε οιον-δήποτε άλλο ιστό Η προσκόλληση αυτή γίνεται μέσω μιας ειδικής επιφανειακής μικροβιακής πρωτεΐνης που ονομάζε-ται Opa Τα κύτταρα του ξενιστή δεσμεύουν εξειδικευμένα την Opa με μια πρωτεΐνη τη CD66 που απαντά μόνο στην επιφάνεια των επιθηλιακών κυττάρων του ανθρώπου Έτσι η

ΕΚΘΕΣΗστα

παθογόνα

Περαιτέρωέκθεση

στην εκάστοτετοπική θέση

ΠΡΟΣΚΟΛΛΗΣΗστο

δέρmicroα ή τον βλεννογόνο

ΕΙΣΒΟΛΗmicroέσω τουεπιθηλίου

ΑΠΟΙΚΙΣΜΟΣκαι

ΠΟΛΛΑΠΛΑΣΙΑΣΜΟΣΠαραγωγή παραγόντων

microολυσmicroατικότητας

ΙΣΤΙΚΗΒΛΑΒΗΝΟΣΟΣ

Περαιτέρωέκθεση

ΙΚΑΝΟΤΗΤΑΕΙΣΒΟΛΗΣπεραιτέρω

πολλαπλασιασmicroόςτόσο στην αρχική

θέση όσο καισε άλλες

ΤΟΞΙΚΟΤΗΤΑοι επιδράσειςτων τοξινώνείναι τοπιικές

ή διασυστηmicroατικές

Εικόνα 2112 μικροοργανισμοίκαιπαθογένεσηηπαρουσίαακόμηκαιοπολλαπλασιασμόςτωνμικροοργανισμώνστονξενιστήδενοδηγείπάντοτεστηνεμφάνισηνόσου

216 ΕΙΣΟΔΟΣ ΤΩΝ ΠΑΘΟΓΟΝΩΝ ΣΤΟΝ ξΕΝΙΣΤΗ 847

(α) (β)

E T

Nel

son

J D

Cle

men

ts a

nd R

A F

inke

lste

in

J W

Cos

tert

on

Εικόνα 2113 προσκόλλησηπαθογόνωνσεζωικούςιστούς(α)λεπτήτομήενόςκυττάρουVibrio choleraeπουπροσκολλάταιστηνψηκτροειδήπα-ρυφήτωνεντερικώνλαχνώνενόςλαγούόπωςφαίνεταιστοηλεκτρονιακόμικροσκόπιοδιέλευσηςπαρατηρήστετηναπουσίαγλυκοκάλυκα(β)εντε-ροπαθογόνοστέλεχοςEscherichia coliαπόμιαθανατηφόρομόλυνσησενε-ογέννητομοσχάριΤαβακτηριακάκύτταραπροσκολλώνταιστηνψυκτροειδήπαρυφήτωνλαχνώντουεντερικούεπιθηλίουμέσωτουεκτεταμένουγλυκο-κάλυκαΤαραβδίαέχουνδιάμετρο05μmπερίπου

848Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

N gonorrhoeae αλληλεπιδρά εξειδικευμένα με τα κύτταρα-στόχους μέσω μιας δικής του επιφανειακής πρωτεΐνης που δρα ως υπόστρωμα και ενός υποδοχέα στη μεμβράνη του επιθηλιακού κυττάρου Αυτή η αρχή ισχύει γενικότερα και σε ότι αφορά την εξειδίκευση του ξενιστή Σε πολλές περιπτώ-σεις κύτταρα μιας βακτηριακής σειράς που είναι γνωστό ότι προσβάλλουν τον άνθρωπο προσκολλώνται πολύ πιο ισχυ-ρά στα ενδεδειγμένα κύτταρα του ανθρώπου παρά στα αντί-στοιχα κύτταρα ενός άλλου ζώου (πχ του αρουραίου) Ισχύ-ει όμως και το αντίστροφο Μια σειρά βακτηρίων που αποι-κίζει εξειδικευμένα τον αρουραίο προσκολλάται ισχυρότερα σε κύτταρα αρουραίου παρά σε κύτταρα ανθρώπου

Ορισμένα από τα μόρια που χρησιμοποιούν τα βακτή-ρια για την προσκόλλησή τους δεν συνδέονται ομοιοπολικά με τη βακτηριακή μεμβράνη Πρόκειται συνήθως για πολυ-σακχαρίτες τους οποίους συνθέτουν και εκκρίνουν τα βακτή-ρια (f Τμήμα 413) Ως κάψα ορίζεται η πυκνή και σαφώς καθορισμένη στιβάδα πολυμερών που περιβάλλει στενά ένα βακτηριακό κύτταρο (f Εικόνα 263) Ως γλυκοκάλυκας ορίζεται το χαλαρό δίκτυο ινωδών πολυμερών που εκτείνο-νται προς το εξωτερικό του κυττάρου (Εικόνα 2113β)Oslash τέ-λος βλεννοστιβάδα ονομάζεται η διάχυτη μάζα ινωδών πο-λυμερών που φαινομενικά δεν συνδέεται με κανένα μεμο-νωμένο κύτταρο (βλ Εικόνα 214β) αλλά περιβάλλει πολλά βακτηριακά κύτταρα Όλες αυτές οι δομές είναι σημαντικές όχι μόνο για την προσκόλληση των βακτηρίων σε ιστούς ξε-νιστών αλλά και για την προσκόλληση βακτηρίων μεταξύ τους Επιπλέον αυτά τα στρώματα προστατεύουν τα βακτή-ρια από τους αμυντικούς μηχανισμούς του ξενιστή πχ απο-τρέπουν τη φαγοκυττάρωση από μακροφάγα ή άλλα κύττα-ρα (f Τμήμα 222)

Άλλες πρωτεϊνικές δομές που βρίσκονται στην επιφά-νεια των βακτηριακών κυττάρων (Εικόνα 2114) και ενίοτε συμμετέχουν στη διαδικασία προσκόλλησης είναι οι κροσ-σοί (ή ινίδια) και τα τριχίδια (f Τμήμα 413) Επί παρα-

δείγματι τα τριχίδια της Neisseria gonorrhoeae παίζουν κα-θοριστικό ρόλο στην προσκόλληση του οργανισμού στο ου-ρογεννητικό επιθήλιο ενώ οι ουρολοιμώξεις που προκαλού-νται από την Escherichia coli οφείλονται πολύ πιο συχνά σε κροσσοφόρα στελέχη (Εικόνα 2114) παρά σε στελέχη χω-ρίς κροσσούς Στους καλύτερα μελετημένους κροσσούς συ-γκαταλέγονται οι επονομαζόμενοι κροσσοί τύπου Ι των εντε-ροβακτηρίων (Escherichia Klebsiella Salmonella Shigel-la) οι οποίοι κατανέμονται ομοιογενώς πάνω στην κυτταρι-κή επιφάνεια Κατά κανόνα τα τριχίδια είναι μικρότερα σε αριθμό αλλά έχουν μεγαλύτερο μήκος από τους κροσσούς Η λειτουργία των τριχιδίων και των κροσσών έγκειται στο ότι δεσμεύουν τις επιφανειακές γλυκοπρωτεΐνες του ξενιστι-κού κυττάρου βήμα που σηματοδοτεί την έναρξη της διαδι-κασίας προσκόλλησης

Στοιχεία για τις εξειδικευμένες αλληλεπιδράσεις ανάμε-σα στον βλεννογόνο του επιθηλίου και στα παθογόνα προκύ-πτουν από μελέτες στελεχών της Escherichia coli που προ-καλούν διάρροια Τα περισσότερα στελέχη της E coli δεν εί-ναι παθογόνα και αποτελούν τμήμα της φυσιολογικής χλωρί-δας ειδικά στο τυφλό και το κόλον Στο σώμα συνυπάρχουν συνήθως ποικίλα μη παθογόνα στελέχη της E coliOslash μεγάλοι αριθμοί από αυτά διέρχονται καθημερινά μέσω του εντέρου και απομακρύνονται με τα κόπρανα Τα εντεροπαθογόνα στελέχη της E coli όμως διαθέτουν ινώδεις πρωτεΐνες που ονομάζονται CFA (Colonization Factor Antigens δηλ αντι-γονικοί παράγοντες αποικισμού) με τη βοήθεια των οποίων προσκολλώνται εξειδικευμένα στα επιθηλιακά κύτταρα του λεπτού εντέρου Εκεί τα παθογόνα αυτά στελέχη δημιουρ-γούν αποικίες και παράγουν εντεροτοξίνες (βλ Τμήμα 219) που προκαλούν διάρροια ή και άλλες ασθένειες (f Τμήμα 297) Αντίθετα τα μη παθογόνα στελέχη της E coli σπανί-ως διαθέτουν τις πρωτεΐνες CFA Ορισμένοι σημαντικοί πα-ράγοντες βακτηριακής προσκόλλησης παρατίθενται στον Πίνακα 213

Εισβολή

Ορισμένοι μικροοργανισμοί οφείλουν την παθογονικότητά τους αποκλειστικά και μόνο στις τοξίνες που παράγουν Αυ-τοί οι οργανισμοί δεν είναι απαραίτητο να διεισδύουν στους ιστούς του ξενιστή και θα τους εξετάσουμε χωριστά (βλ Τμήματα 218 και 219) Τα περισσότερα παθογόνα όμως πρέπει να εισβάλλουν στο επιθήλιο προκειμένου να ξεκινή-σει η παθογονική δράση τους διαδικασία που ονομάζεται εισβολή Τα σημεία εισόδου είναι κατά κανόνα μικρές ασυ-νέχειες ή πληγές στο δέρμα ή στους βλεννογόνους υμένες και αποτελούν τον συνήθη τόπο αρχικής εγκατάστασης και πολλαπλασιασμού των παθογόνων Πολλαπλασιασμός μπο-ρεί να λάβει χώρα και πάνω σε ακέραιη βλεννογόνο μεμ-βράνη ιδιαίτερα αν μεταβληθεί ή καταστραφεί η φυσιολο-γική χλωρίδα πχ κατά τη διάρκεια αντιβιοτικής θεραπείας Σε τέτοιες περιπτώσεις τα παθογόνα αποικίζουν ευκολότε-ρα τον ιστό κάτι που διευκολύνει περαιτέρω τη διαδικασία εισβολής Σε ορισμένες περιπτώσεις η αρχική εγκατάσταση

Jam

es A

Rob

erts

Εικόνα 2114 βακτήριοEscherichia coliμεκροσσούςτύπουPόπωςφαί-νεταιστοηλεκτρονιακόμικροσκόπιομετηντεχνικήτηςσκιαστικήςεπικάλυ-ψηςοικροσσοίτύπουPμοιάζουνμετουςκροσσούςτουτύπουΙαλλάεί-ναιλίγομακρύτεροιΤοκύτταροτηςφωτογραφίαςέχειδιάμετρο05μmπε-ρίπου

και ανάπτυξη των παθογόνων μπορεί να γίνει σε θέσεις πο-λύ απομακρυσμένες από τη θέση εισόδου Η μετάβαση στις θέσεις αυτές γίνεται συνήθως μέσω του αίματος ή του λεμ-φικού συστήματος (f Τμήμα 221)

216 Έλεγχος εννοιών

Η είσοδος των παθογόνων στους ιστούς του ξενιστή γίνεται συνή-θως με προσκόλληση σε εξειδικευμένα μόρια του ξενιστή συχνά σε βλεννογόνους επιφάνειες Η εισβολή ξεκινά στη θέση προσκόλ-λησης και μπορεί να εξαπλωθεί σε όλο τον ξενιστή μέσω του κυ-κλοφορικού συστήματος

Με ποιον τρόπο επηρεάζουν τα μόρια CFA της Escherichia co-li την προσκόλληση στους βλεννογόνους ιστούς

Με ποιον τρόπο η προσκόλληση εκκινεί τη διείσδυση

217 Αποικισμός και αύξηση

Εφόσον κάποιο παθογόνο αποκτήσει πρόσβαση σε έναν ιστό έχει κατόπιν πιθανότητες να πολλαπλασιαστεί διαδι-κασία που ονομάζεται αποικισμός Τα παθογόνα που εισέρ-χονται σε έναν ιστό σπανίως είναι αρκετά σε αριθμό ώστε να προκαλέσουν βλάβες επομένως θα πρέπει να βρουν θρε-πτικά υλικά και κατάλληλες συνθήκες για να πολλαπλασι-αστούν Η ανάπτυξη ενός παθογόνου επηρεάζεται από πε-

ριβαλλοντικούς παράγοντες όπως είναι η θερμοκρασία το pH και το δυναμικό αναγωγής αλλά ακόμη σημαντικότερος παράγοντας είναι η διαθεσιμότητα θρεπτικών υλικών στον ιστό του ξενιστή Εκ πρώτης όψεως θα πίστευε κανείς ότι τα σπονδυλωτά αποτελούν ένα είδος διατροφικού παραδεί-σου για τους μικροοργανισμούς αλλά στην πραγματικότητα δεν διαθέτουν σε επάρκεια όλες τις απαραίτητες θρεπτικές ουσίες Διάφορα ευδιάλυτα θρεπτικά υλικά όπως τα σάκχα-ρα τα αμινοξέα και τα οργανικά οξέα δεν απαντούν πάντο-τε σε επάρκεια με αποτέλεσμα να ευνοούνται εκείνοι οι ορ-γανισμοί που μπορούν να αξιοποιήσουν περίπλοκες θρεπτι-κές πηγές όπως είναι το γλυκογόνο Επίσης δεν υπάρχουν σε όλους τους ιστούς και σε κάθε δεδομένη χρονική στιγ-μή επαρκείς ποσότητες των βιταμινών και των αυξητικών παραγόντων που απαιτούν τα παθογόνα Επί παραδείγμα-τι το Brucella abortus που μολύνει τα βοοειδή αναπτύσσε-ται πολύ αργά στους περισσότερους ιστούς αλλά ταχύτατα στον πλακούντα προκαλώντας αποβολή των εμβρύων Αυ-τό οφείλεται στην αυξημένη συγκέντρωση της ουσίας ερυ-θριόλη που παράγεται από τον πλακούντα και η οποία επι-ταχύνει σημαντικά τον πολλαπλασιασμό του B abortus (βλ Πίνακα 216)

Άλλες φορές η εγκατάσταση ενός παθογόνου καθορί-ζεται επίσης από την περιορισμένη διαθεσιμότητα ιχνοστοι-χείων Για παράδειγμα υπάρχει πληθώρα αποδείξεων σχετι-κά με την επίδραση του σιδήρου στη μικροβιακή αύξηση Οι ζωικές πρωτεΐνες τρανσφερρίνη και λακτοφερρίνη δεσμεύουν ισχυρά τον σίδηρο και τον μεταφέρουν σε όλο το σώμα μέ-σω της κυκλοφορίας Οι πρωτεΐνες αυτές έχουν τόσο στενή συγγένεια με τον σίδηρο ώστε πολύ συχνά προκαλούν ανε-πάρκεια σιδήρου στα μικρόβια Έτσι αν σε ένα ζώο με λοί-μωξη χορηγηθούν διατροφικώς ευδιάλυτα άλατα σιδήρου αυξάνεται δραστικά η μολυσματικότητα ορισμένων παθογό-νων Όπως είδαμε στο Τμήμα 51 πολλά βακτήρια (τα επο-νομαζόμενα σιδηροφορείς) παράγουν σιδηροχηλικές ενώσεις προκειμένου να ενισχυθεί η ικανότητα πρόσληψης σιδήρου από το περιβάλλον Μερικοί σιδηροχηλικοί παράγοντες που έχουν απομονωθεί από παθογόνα βακτήρια είναι τόσο απο-τελεσματικοί ώστε μπορούν να laquoυποκλέψουνraquo σίδηρο ακό-μη και από ζωικές σιδηροσυζευκτικές πρωτεΐνες Για παρά-δειγμα ο σιδηροφορέας αεροβακτίνη τον οποίο παράγουν ορισμένα στελέχη Escherichia coli κωδικεύεται από το πλα-σμίδιο Col V (f Τμήμα 108) και απομακρύνει με μεγάλη ευκολία τον σίδηρο από την τρανσφερρίνη

Εντοπισμός στο σώμα

Μετά την αρχική του είσοδο στο σώμα ο παθογόνος μικροορ-γανισμός παραμένει συνήθως τοπικά εντοπισμένος και πολ-λαπλασιάζεται δημιουργώντας μια μικρή εστία μόλυνσης Αυτό συμβαίνει πχ στους δοθιήνες (laquoκαλογήρουςraquo) τον ψευδάνθρακα και τα εξανθήματα που δημιουργούνται από τις τοπικές μολύνσεις του δέρματος με Staphylococcus (f Τμήμα 269) Εναλλακτικά ο οργανισμός μπορεί να περάσει στα λεμφικά αγγεία και να εναποτεθεί στους λεμφαδένες

ΠΙΝΑΚΑΣ 213 Σημαντικοίπαράγοντεςπροσκόλλησης μικροβιακώνπαθογόνωνσειστούς ξενιστώνα

Παράγοντας Παράδειγμα

Γλυκοκάλυκαςκάψα παθογόναστελέχηEscherichia colindashογλυκοκάλυκας βλεννοστιβάδα ευνοείτηνπροσκόλλησηστηνψηκτροειδή (fΤμήμα413 παρυφήτωνεντερικώνλαχνών καιεικόνα2113) Streptococcus mutansndashοδεξτρανικόςγλυκοκάλυκας ευνοείτηνπρόσδεσηστιςοδοντικέςεπιφάνειεςπρωτεΐνες Streptococcus pyogenesndashηπρωτεΐνημτης προσκόλλησης βακτηριακήςεπιφάνειαςδεσμεύεταισευποδοχείς τωνβλεννογόνωνυμένωντηςαναπνευστικήςοδού Neisseria gonorrhoeae ndash ηπρωτεΐνηOpaτηςβακτη- ριακήςεπιφάνειαςδεσμεύεταισευποδοχείςτου ουρογεννητικούεπιθηλίουλιποτειχικόοξύ Streptococcus pyogenesndashευνοεί(μαζίμετηνπρω- (fΤμήμα48 τεΐνημ)τηδέσμευσησευποδοχείςτηςαναπνευ- καιεικόνα432) στικήςβλεννογόνουστιβάδαςκροσσοί(ινίδια) Neisseria gonorrhoeae ndash οικροσσοίτύπουΙευνοούν (fΤμήμα413 τηνπρόσδεσηστοουρογεννητικόεπιθήλιο καιεικόνα2114) είδητουγένουςSalmonellandashινίδιατύπουΙδιευκο- λύνουντηνπρόσδεσηστοεπιθήλιοτουλεπτού εντέρου παθογόναστελέχηEscherichia colindashοιινώδειςπρω- τεΐνεςπουσυνιστούντουςαντιγονικούςπαράγο- ντεςαποικισμού(CFA)ευνοούντηνπρόσδεσηστο επιθήλιοτουλεπτούεντέρου

αοιπερισσότερεςθέσειςυποδοχήςστουςξενιστικούςιστούςείναιδιάφορεςγλυ-κοπρωτεΐνεςήσύνθεταλιπίδιαπχγαγγλιοζίτεςήγλοβοζίτες

217 ΑΠΟΙΚΙΣΜΟΣ ΚΑΙ ΑΥξΗΣΗ 849

850Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

Αν ο μικροοργανισμός φθάσει στο αίμα τότε μεταφέρεται σε απομακρυσμένες περιοχές του σώματος αν και συνήθως συγκεντρώνεται στο ήπαρ ή στον σπλήνα Η διασπορά του παθογόνου μέσω του αίματος και του λεμφικού συστήματος μπορεί να οδηγήσει σε γενικευμένη (διασυστηματική) λοί-μωξη του σώματος και πολλαπλασιασμό του παθογόνου σε πολλούς ιστούς Αν η ανάπτυξη του βακτηρίου στους ιστούς είναι πολύ εκτεταμένη τότε διαχέεται στο αίμα σημαντικός αριθμός μικροοργανισμών με συνέπεια την εκδήλωση βα-κτηριαιμίας Στις εκτεταμένες λοιμώξεις αυτού του τύπου η αρχή γίνεται σχεδόν πάντοτε από κάποια τοπική λοίμωξη σε συγκεκριμένο όργανο

217 Έλεγχος εννοιών

Για να μπορέσει κάποιο παθογόνο να αποικίσει έναν ξενιστικό ιστό και να πολλαπλασιαστεί σε σημαντικό βαθμό θα πρέπει πρώτα να αποκτήσει πρόσβαση σε θρεπτικές ουσίες και κατάλληλες αναπτυ-ξιακές συνθήκες Τα παθογόνα είτε αναπτύσσονται τοπικά στον τό-πο αρχικής προσβολής είτε διασπείρονται στο σώμα

Γιατί αποτελούν ο αποικισμός και ο πολλαπλασιασμός απαραί-τητη προϋπόθεση για την επιτυχία των περισσότερων παθογό-νων

Ποιοι ξενιστικοί παράγοντες περιορίζουν ή επιταχύνουν τον αποικισμό και την ανάπτυξη ενός μικροοργανισμού σε συγκε-κριμένη θέση

218 Μολυσματικότητα

Μολυσματικότητα ονομάζεται η σχετική ικανότητα ενός παρασίτου να προκαλεί νόσο Εδώ θα εξετάσουμε μερικές από τις κύριες μεθόδους που χρησιμοποιούνται για τη μέ-τρηση της μολυσματικότητας και στη συνέχεια θα δώσουμε ορισμένα παραδείγματα οργανισμών υψηλής μολυσματικό-τητας καθώς και των μηχανισμών που αυτοί χρησιμοποιούν για να αυξήσουν τη μολυσματικότητά τους

Μέτρηση της μολυσματικότητας

Η μολυσματικότητα ενός παθογόνου μπορεί να προσδιο-ριστεί με πειραματικές μελέτες της LD50 Η LD50 (lethal dose50) δηλαδή η θανατηφόρος δόση50 είναι εκείνη η δόση ενός μολυσματικού παράγοντα η οποία θανατώνει το 50 των ζώων μιας ομάδας ελέγχου Η LD50 των παθογόνων υψηλής μολυσματικότητας συνήθως δεν διαφέρει πολύ από το LD100 με άλλα λόγια ο αριθμός των απαιτούμενων πα-θογόνων για να θανατωθεί το 50 των πειραματοζώων δεν απέχει πολύ από τον αριθμό των κυττάρων που θανατώνει το σύνολο των πειραματοζώων Αυτό φαίνεται στην Εικόνα 2115 σε ότι αφορά την πειραματική μόλυνση ποντικών με Streptococcus και Salmonella Ακόμη και λίγα κύτταρα του Streptococcus pneumoniae σε ένα πειραματόζωο αρκούν για να προκαλέσουν θανατηφόρο λοίμωξη και να εξοντώσουν

όλα τα μέλη της ομάδας ελέγχου Για τον συγκεκριμένο ορ-γανισμό μάλιστα είναι δύσκολο να προσδιοριστεί η LD50 ακριβώς επειδή είναι τόσο λίγα τα κύτταρα που χρειάζονται για να προκληθεί η θανατηφόρος λοίμωξη Αντίθετα η LD50 ενός ηπιότερου παθογόνου των ποντικών της Salmonella ty-phimurium είναι πολύ υψηλότερη από εκείνη του S pneu-moniae και ο αριθμός των κυττάρων που απαιτούνται για να θανατωθεί το 100 της ομάδας ελέγχου είναι υπερεκατοντα-πλάσιος εκείνου της LD50

Η μολυσματικότητα παθογόνων που διατηρούνται σε εργαστηριακές καλλιέργειες και δεν αναπτύσσονται σε ζώα είναι συχνά μειωμένη ή και εκλείπει εντελώς Τέτοιοι οργα-νισμοί αποκαλούνται εξασθενημένοι Η εξασθένηση μπορεί να οφείλεται στην ταχύτερη ανάπτυξη στελεχών χαμηλότε-ρης μολυσματικότητας τα οποία ενδεχομένως ευνοούνται επιλεκτικά από τη διαδοχική μεταφορά τους σε νέα καλλι-εργητικά υλικά Σε πολλές περιπτώσεις η εξασθένηση είναι εντονότερη όταν οι καλλιεργητικές συνθήκες δεν είναι ιδα-νικές για το είδος Αν σε ένα ζώο χορηγηθεί εξασθενημένη καλλιέργεια τότε τα παθογόνα ενίοτε ανακτούν την αρχική μολυσματικότητά τους αλλά στις περισσότερες περιπτώσεις η απώλεια είναι μόνιμη Τα εξασθενημένα στελέχη χρησιμο-ποιούνται συχνά για την παραγωγή εμβολίων ιδιαίτερα ιι-κών εμβολίων (f Τμήμα 2211) Για παράδειγμα τα εμ-βόλια της ιλαράς και της παρωτίτιδας αποτελούνται από εξα-σθενημένα ιικά στελέχη

Τοξικότητα και ικανότητα εισβολής

Η μολυσματικότητα ενός παθογόνου οφείλεται στην ικανό-τητά του να προκαλεί βλάβες μέσω δύο μηχανισμών της το-ξικότητας και της ικανότητας εισβολής Όλα τα παθογόνα

101 102 103 104 105 106 107

20

40

60

80

100

Οργανισmicroός υψηλήςmicroολυσmicroατικότητας(Streptococcuspneumoniae)

Οργανισmicroός microέτριαςmicroολυσmicroατικότητας(Salmonella typhimurium)

Ποσ

οστό

πον

τικώ

ν π

ου π

εθα

ίνου

ν

Αριθmicroός χορηγούmicroενων κυττάρων ανά πειραmicroατόζωο (ποντίκι)

Εικόνα 2115 ΣυγκριτικέςδιαφορέςστημικροβιακήμολυσματικότηταμεβάσητοναριθμότωνκυττάρωνStreptococcus pneumoniaeκαιSalmonella ty-phimurium πουαπαιτούνταιγιαναθανατωθούνπειραματόζωα

χρησιμοποιούν αυτούς τους δύο μηχανισμούς για την πρό-κληση παθολογικών εκδηλώσεων

Τοξικότητα ονομάζεται η ικανότητα ενός οργανισμού να προκαλεί παθολογικές καταστάσεις μέσω μιας προσχημα-τισθείσας τοξίνης που αναστέλλει τη λειτουργία ή προκαλεί τον θάνατο των κυττάρων του ξενιστή Για παράδειγμα ο τέ-τανος οφείλεται στην ισχυρή εξωτοξίνη που παράγει το Clos-tridium tetani (βλ Τμήμα 2110) Τα κύτταρα του C tetani παραμένουν στις αρχικές θέσεις εισόδου τους (συνήθως κά-ποια πληγή) όπου αναπτύσσονται αργάOslash σπάνια μετακινού-νται μακριά από τις θέσεις αυτές Ωστόσο το C tetani είναι εξαιρετικά νοσογόνο καθώς παράγει την τετανική τοξίνη η οποία μεταφέρεται μέσω της κυκλοφορίας σε απομακρυσμέ-να σημεία του οργανισμού και προκαλεί ανεξέλεγκτες μυϊκές συσπάσεις που συχνά οδηγούν στον θάνατο του ξενιστή

Ικανότητα εισβολής ονομάζεται η δυνατότητα ενός πα-θογόνου να αναπτύσσεται σε ξενιστικούς ιστούς και να φθά-νει σε τόσο μεγάλους αριθμούς ώστε να αναστέλλει μία ή περισσότερες λειτουργίες του ξενιστή Η ικανότητα εισβολής επιτρέπει σε έναν μικροοργανισμό να είναι νοσογόνος ακό-μα κι όταν δεν παράγει τοξίνες Επί παραδείγματι ο σημα-ντικότερος παράγοντας μολυσματικότητας του Streptococcus pneumoniae είναι το γεγονός ότι διαθέτει μια πολυσακχαρι-τική κάψα που τον προστατεύει από τη φαγοκυττάρωση (βλ Τμήμα 216Oslash f Τμήμα 222 και Εικόνα 225) εξουδετερώ-νοντας έτσι έναν από τους κυριότερους αμυντικούς μηχανι-σμούς των ξενιστών έναντι της διείσδυσης παθογόνων Τα συγκεκριμένα στελέχη του S pneumoniae μπορούν να προ-καλέσουν εκτεταμένες βλάβες στον ξενιστή λόγω της με-γάλης ικανότητας εισβολής που τα χαρακτηρίζει αναπτύσ-σονται σε τεράστιους αριθμούς στον πνευμονικό ιστό όπου επάγουν ξενιστικές αντιδράσεις οι οποίες καταλήγουν στην εκδήλωση πνευμονίας (f Τμήμα 262) Αντίθετα τα στε-λέχη χωρίς κάψα δεσμεύονται γρήγορα και αποτελεσματικά από τον ξενιστή και καταστρέφονται από τα φαγοκύτταρα

Τα Clostridium tetani και Streptococcus pneumoniae συνιστούν χαρακτηριστικά παραδείγματα ακραίας τοξικό-τητας και ακραίας ικανότητας εισβολής αντιστοίχως Τα πε-ρισσότερα επιτυχή παθογόνα πάντως κατατάσσονται κάπου ενδιάμεσα όσον αφορά αυτές τις δύο ιδιότητες χρησιμοποι-ώντας και τους δύο μηχανισμούς (τοξίνες και εισβολή) για να προκαλέσουν νόσο

Μολυσματικότητα του γένους Salmonella

Τα είδη του γένους Salmonella χρησιμοποιούν έναν συνδυ-ασμό τοξινών εισβολής και άλλων μολυσματικών παραγό-ντων κατά την παθογονική δράση τους Αρχικά η Salmonel-la παράγει τρεις τουλάχιστον τοξίνες που συμβάλλουν στη μολυσματικότητά της την εντεροτοξίνη (Πίνακας 214) την ενδοτοξίνη (f Τμήμα 49 και Εικόνα 435) και την κυττα-ροτοξίνη Η κυτταροτοξίνη αναστέλλει την πρωτεϊνοσύνθε-ση στα κύτταρα του ξενιστή και αποτρέπει τη διαφυγή του ενδοκυτταρικού Ca2+ από αυτά Επίσης στην προσβολή συμ-μετέχουν διάφοροι παράγοντες μολυσματικότητας Παράγο-

ντες προσκόλλησης είναι το πολυσακχαριτικό αντιγόνο Ο της κυτταρικής επιφάνειας και το αντιγόνο Η των μαστιγί-ων ενώ ενισχυτικό ρόλο μπορεί να παίξουν και οι κροσσοί της κυτταρικής επιφάνειας Ο πολυσακχαρίτης Vi της κά-ψας αναστέλλει τόσο τη δράση του συμπληρώματος όσο και την αντιγονικά διαμεσολαβούμενη θανάτωση των κυττάρων Salmonella (f Τμήμα 2210) Τα γονίδια inv στα είδη του γένους Salmonella κωδικεύουν τουλάχιστον είκοσι πρωτεΐ-νες που συμμετέχουν στη διαδικασία προσβολής Για παρά-δειγμα το invΗ κωδικεύει μια επιφανειακή πρωτεΐνη προ-σκόλλησης ενώ τα invC invG και invI κωδικεύουν πρωτε-ΐνες που συμμετέχουν στη συναρμολόγηση ενός εξειδικευ-μένου επιφανειακού προσαρτήματος που ονομάζεται βελό-νη (needle) ή ενεσίσωμα (injectisome) [Βλ Παράρτημα 3 ΣτΕΕ 5]

Η ευκολία με την οποία όρισμένα είδη Salmonella προ-καλούν λοιμώξεις έγκειται στο γεγονός ότι παρασιτούν και πολλαπλασιάζονται ενδοκυτταρικά όχι μόνο σε κύτταρα του εντερικού τοιχώματος αλλά ακόμη και στα μακροφάγα μια ομάδα λευκοκυττάρων που υπό φυσιολογικές συνθήκες φα-γοκυτταρώνουν βακτήρια (f Τμήμα 222) Ένας από τους τρόπους δράσης των φαγοκυττάρων είναι η παραγωγή ειδι-κών τοξικών ενώσεων του οξυγόνου τα οποία όμως η Sal-monella εξουδετερώνει με το προϊόν του γονιδίου oxyR Επί-σης τα μακροφάγα παράγουν ειδικά αμυντικά μόρια τις ντε-φενσίνες που κι αυτά όμως εξουδετερώνονται από τη Salmo-nella με τα προϊόντα των γονιδίων phoP και phoQ Η Sal-monella επομένως διαθέτει γονίδια (oxy και pho) που της επιτρέπουν να γίνει ενδοκυτταρικό παράσιτο καθώς τα προ-ϊόντα αυτών των γονιδίων εξουδετερώνουν τους αμυντικούς μηχανισμούς του ξενιστή που θα περιόριζαν την ενδοκυττα-ρική της ανάπτυξη Επίσης ορισμένοι παράγοντες μολυσμα-τικότητας οι οποίοι συμβάλλουν στην αντοχή και τη διασπο-ρά των περισσότερων παθογόνων στελεχών της Salmonella είναι πλασμιδιακής προέλευσης Τέλος για να αποθηκεύσει τον αναπτυξιακά πολύτιμο σίδηρο η Salmonella παράγει ειδικές σιδηροχηλικές πρωτεΐνες τους σιδηροφορείς (f Τμήμα 51 και Τμήμα 217) Βλέπουμε δηλαδή ότι η Salmo-nella και ενδεχομένως τα περισσότερα παθογόνα διαθέτουν αρκετούς παράγοντες αύξησης της μολυσματικότητάς τους που συμβάλλουν στην εκδήλωση νόσου Οι διάφοροι γνω-στοί παράγοντες μολυσματικότητας της Salmonella παρατί-θενται στην Εικόνα 2116

218 Έλεγχος εννοιών

Η μολυσματικότητα ενός παθογόνου καθορίζεται από την ικανότη-τα εισβολής την τοξικότητα και μερικούς άλλους παράγοντες του παθογόνου Στα περισσότερα παθογόνα η μολυσματικότητα καθο-ρίζεται από πολλούς παράγοντες Εξασθένηση ενός παθογόνου εί-ναι η απώλεια μολυσματικότητας

Σε τι διαφέρουν η τοξικότητα από την ικανότητα εισβολής Εξηγήστε με ποιον τρόπο μπορεί να επέλθει εξασθένηση ενός

παθογόνου οργανισμού Αναλύστε τον ρόλο των εξασθενημέ-νων μικροοργανισμών στην παραγωγή εμβολίων

218 ΜΟΛΥΣΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑ 851

852Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

ΙII ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΜΟΛΥΣΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΚΑΙ ΤΟξΙΝΕΣ

Η παθογονικότητα των μικροοργανισμών ευνοείται σημαντι-κά από τοξίνες και εξωκυτταρικούς παράγοντες μολυσματι-κότητας που οι ίδιοι οι μικροοργανισμοί παράγουν και απε-λευθερώνουν Αν και οι πρωτεΐνες αυτές εμφανίζουν μεγάλη ποικιλία και παράγονται από πολλά και διάφορα παθογόνα πολλές έχουν κοινά μοριακά χαρακτηριστικά και παρόμοιους

μηχανισμούς δράσης Σε αυτή την ενότητα θα εξετάσουμε ορισμένα χαρακτηριστικά παραδείγματα τοξινών και παρα-γόντων μολυσματικότητας σε επίπεδο μηχανισμού δράσης

219 Παράγοντες μολυσματικότητας

Ορισμένες εξωκυτταρικές πρωτεΐνες που παράγονται από πα-θογόνα συντελούν στην ενίσχυση και διατήρηση των νόσων Αυτές οι πρωτεΐνες ονομάζονται παράγοντες μολυσματικότη-

ΠΙΝΑΚΑΣ 214 εξωτοξίνεςκαιεξωκυτταρικοίπαράγοντεςμολυσματικότηταςπου προέρχονταιαπόπαθογόνουςμικροοργανισμούςτουανθρώπου

Οργανισμός Νόσος Τοξίνη ή παράγονταςα Δράση

Bacillus anthracis Άνθρακας θανατηφόροςπαράγοντας(θπ) ΤοπAείναιοπαράγονταςβπουσυνδέεται παράγονταςοιδήματος(πο) στοκύτταροοποπροκαλείοίδημα προστατευτικόαντιγόνο(πA)(αβ) οθππροκαλείκυτταρικόθάνατο Bacillus cereus Τροφικήδηλητηρίαση εντεροτοξίνη() προκαλείαπώλειαυγρώναπόταεντερικάκύτταρα Bordetella pertussis κοκκύτης Τοξίνητουκοκκύτη(αβ) Σταματάτημεταγωγήσήματοςμέσωτηςπρωτεΐ- νηςGεπιφέρεικυτταρικόθάνατο Clostridium botulinum αλλαντίαση νευροτοξίνη(αβ) μυϊκήπαράλυση(βλεικόνα2119) Clostridium tetani Τέτανος νευροτοξίνη(αβ) Σπαστικήπαράλυση(βλεικόνα2120) Clostridium perfringens αεριογόνοςγάγγραινα Τοξίνηα(κΤ) αιμόλυση(λεκιθινάσηβλεικόνα2117β) τροφικήδηλητηρίαση Τοξίνηβ(κΤ) αιμόλυση Τοξίνηγ(κΤ) αιμόλυση Τοξίνηδ(κΤ) αιμόλυση(καρδιοτοξίνη) Τοξίνηκ(ε) κολλαγενάση Τοξίνηλ(ε) πρωτεάση εντεροτοξίνη(κT) μεταβάλλειτηδιαπερατότητατουεντερικού επιθηλίου Corynebacterium diphtheriae διφθερίτιδα Τοξίνητηςδιφθερίτιδας(αβ) αναστέλλειτηνπρωτεϊνοσύνθεσηστουςευκα- ρυώτες(εικόνα2118) Escherichia coli(μόνοτα Γαστρεντερίτιδα εντεροτοξίνη(αβ) επάγειαπώλειαυγρώναπόταεντερικάκύτταρα εντεροπαθογόναστελέχη) Pseudomonas aeruginosa μολύνσειςαπό εξωτοξίνηα(αβ) αναστέλλειτηνπρωτεϊνοσύνθεση P aeruginosa είδη Salmonella Σαλμονέλλωσητυφο- εντεροτοξίνη(αβ) αναστέλλειτηνπρωτεϊνοσύνθεσηκαιπροκαλεί ειδήςπυρετόςπαρα- λύσητωνξενιστικώνκυττάρων τυφοειδήςπυρετός κυτταροτοξίνη(κΤ) επάγειαπώλειαυγρώναπόταεντερικάκύτταρα Shigella dysenteriae βακτηριακήδυσεντερία Σιγκατοξίνη(αβ) αναστέλλειτηνπρωτεϊνοσύνθεση Staphylococcus aureus πυρετογόνεςμολύνσεις Τοξίνηα(κΤ) αιμόλυση (εξανθήματακλπ) Τοξίνησυνδρόμουτοξικής διασυστηματικήκαταπληξία λοιμώξειςτουανα- καταπληξίας(υα) πνευστικούτροφική αποφολιδωτικέςτοξίνεςα απολέπισηδέρματοςκαταπληξία δηλητηρίασησύνδρομο καιβ(υα) τοξικήςκαταπληξίας λευκοσιδίνη(κΤ) καταστρέφειλευκοκύτταρα τοξικήεπιδερμική Τοξίνηβ(κΤ) αιμόλυση νεκρόλυση Τοξίνηγ(κΤ) θανατώνεικύτταρα Τοξίνηδ(κΤ) αιμόλυσηλευκόλυση εντεροτοξίνηαβCD προκαλείεμετούςδιάρροιακαταπληξία καιε(υα) Ένζυμοπήξηςαίματος(ε) επάγειθρόμβωσητουινώδους Streptococcus pyogenes πυρετογόνεςμολύνσεις Στρεπτολυσίνηο(κΤ) αιμόλυση αμυγδαλίτιδαοστρακιά ΣτρεπτολυσίνηS(κΤ) αιμόλυση(βλεικόνα2117) ερυθρογόνοςτοξίνη(υα) προκαλείτοεξάνθηματηςοστρακιάς Στρεπτοκινάση(ε) διασπάτουςθρόμβουςτουινώδους υαλουρονιδάση(ε) διασπάτουαλουρονικόοξύστονσυνδετικόιστό Vibrio cholerae Χολέρα εντεροτοξίνη(αβ) επάγειαπώλειαυγρώναπότα εντερικάκύτταρα(εικόνα2121)

ααβτοξίνηα-βKTκυτταρολυτικήτοξίνηεενζυμικόςπαράγονταςμολυσματικότηταςυαυπεραντιγονικήτοξίνηαταξινόμητοςπαράγοντας

τας Οι περισσότεροι τέτοιοι παράγοντες είναι ένζυμα που βο-ηθούν τα παθογόνα να δημιουργήσουν αποικίες και να ανα-πτυχθούν Επί παραδείγματι οι στρεπτόκοκκοι οι σταφυλό-κοκκοι και ορισμένα είδη του γένους Clostridium παράγουν το ένζυμο υαλουρονιδάση (Πίνακας 214) Η υαλουρονιδάση ευνοεί τη διασπορά των μικροοργανισμών στους διάφορους ιστούς καθώς διασπά το υαλουρονικό οξύ έναν πολυσακχα-ρίτη που λειτουργεί ως στερεωτικό υλικό στον χώρο μεταξύ των κυττάρων Η παραγωγή της υαλουρονιδάσης επιτρέπει τη διασπορά των παθογόνων μικροοργανισμών από την αρ-χική θέση προσβολής στους διάφορους ιστούς του ξενιστή Οι στρεπτόκοκκοι και οι σταφυλόκοκκοι παράγουν επίσης ευρύτατη ποικιλία πρωτεασών νουκλεασών και λιπασών που χρησιμεύουν στον αποπολυμερισμό των πρωτεϊνών των νουκλεϊκών οξέων και των λιπιδίων του ξενιστή Τα είδη του Clostridium που προκαλούν την αεριογόνο γάγγραινα παρά-γουν επιπλέον το ένζυμο κολλαγονάση γνωστή και ως τοξί-νη κ (Πίνακας 214) η οποία αποικοδομεί το υποστηρικτικό δίκτυο των ιστών που αποτελείται από κολλαγόνο επιτρέπο-ντας τη διασπορά του παθογόνου στους ιστούς του ξενιστή

Ινώδες θρόμβοι και μολυσματικότητα

Στις περισσότερες περιπτώσεις η εισβολή ενός μικροβιακού παθογόνου στον ξενιστή αντιμετωπίζεται άμεσα με τον σχη-ματισμό θρόμβων ινώδους Ο μηχανισμός της θρόμβωσης ενεργοποιείται από τον τραυματισμό του ιστού και έχει ως αποτέλεσμα την απομόνωση του παθογόνου και τον περιορι-σμό της λοίμωξης σε μια μικρή περιοχή του σώματος Ορι-σμένοι οργανισμοί έχουν την ικανότητα να παράγουν ινωδο-λυτικά ένζυμα που διασπούν τους θρόμβους επιτρέποντας

έτσι την περαιτέρω διασπορά της λοίμωξης Μια τέτοια ινω-δολυτική ουσία γνωστή ως στρεπτοκινάση παράγεται από τον Streptococcus pyogenes (Πίνακας 214)

Άλλοι οργανισμοί όμως μπορούν να παράγουν ένζυμα που ευνοούν τον σχηματισμό θρόμβων ινώδουςOslash έτσι αδυνα-τούν μεν να εξαπλωθούν αλλά διασφαλίζουν την προστασία τους από το ανοσοποιητικό σύστημα του ξενιστή Το καλύ-τερα μελετημένο ένζυμο που προκαλεί θρόμβους ινώδους εί-ναι το ένζυμο πήξης του αίματος (Πίνακας 214) που παράγε-ται από το παθογόνο Staphylococcus aureus Το ένζυμο αυτό προκαλεί την εναπόθεση ινώδους πάνω στους μικροβιακούς κόκκους παρέχοντάς τους κάλυμμα προστασίας από τις επι-θέσεις των κυττάρων του ξενιστή Το πλέγμα ινώδους που παράγεται από τη δράση του ενζύμου πήξης του αίματος εί-ναι μάλλον η αιτία για την εξαιρετικά εντοπισμένη φύση πολ-λών σταφυλοκοκκικών λοιμώξεων όπως πχ οι δοθιήνες και οι φλύκταινες (f Εικόνα 2623)

219 Έλεγχος εννοιών

Οι παθογόνοι μικροοργανισμοί παράγουν μια ποικιλία ενζύμων που αυξάνουν τη μολυσματικότητά τους άλλοτε διασπώντας τους ιστούς του ξενιστή και άλλοτε μεταβάλλοντας το περιβάλλον τους προκειμένου να εξασφαλίσουν θρεπτικές ουσίες Σε άλλες περι-πτώσεις οι παράγοντες μολυσματικότητας που εκκρίνονται από τα παθογόνα παρέχουν προστασία από την επαφή με τους φυσιο-λογικούς μηχανισμούς άμυνας του ξενιστή Όλοι αυτοί οι παράγο-ντες αποσκοπούν στο να ενισχύσουν τον αποικισμό και την ανά-πτυξη των παθογόνων

Τι πλεονέκτημα παρέχει στο παθογόνο η παραγωγή ενζύμων που πέπτουν τα δομικά στοιχεία των ξενιστικών ιστών

Κροσσοί τύπου 1(προσκόλληση)

Ενδοτοξίνη στολιποπολυσακχαριτικόστρώmicroα (πυρετός)

Πλασmicroίδιοmicroολυσmicroατικότητας

Αντιγόνο Ο(αναστέλλει τηφαγοκυτταρικήθανάτωση)

Κυτταροτοξίνη(αναστέλλει τησύνθεση πρωτεϊνών στακύτταρα του ξενιστήmiddotείσοδος ασβεστίουστο ξενιστικό κύτταροmiddotπροσκόλληση)

Μαστίγιο(αυτοκινησία)Αντιγόνο Η(προσκόλλησηmiddotαναστολή φαγοκυτταρικήςθανάτωσης)

Εντεροτοξίνη (διάρροια)

Επιφανειακάπροσαρτήmicroατα πουκωδικεύονται απόγονίδια invπροσκόλληση

Σιδηροφορείς

Αντιφαγοκυτταρικέςπρωτεΐνες πουκωδικεύονται απότο γονίδιο oxyR

Αντιγόνο τηςκάψας Vimiddotαναστέλλει τηνπρόσδεση τουσυmicroπληρώmicroατοςτου microαστιγίου

Εικόνα 2116 παράγοντες πουαυξάνουν τη μολυσματικότητα τηςSalmonella παρουσιάζονται εκείνατα δομικά στοιχεία που γνωρίζουμεότιείναιπαθογονικώςσημαντικάΤαπρωτεϊνικάπροϊόντατουγονιδιακούσυστήματοςphoδενέχουνταυτοποι-ηθείαλλάείναιγνωστόότιεξουδε-τερώνουντιςεπιπτώσειςτωνλιποδια-σπαστικώνντεφενσινώνπουπαράγουνταμακροφάγα

219 ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΜΟΛΥΣΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑΣ 853

854Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

Η δράση του ενζύμου πήξης του αίματος βοηθά ή εμποδίζει τη βακτηριακή ανάπτυξη και με ποιον τρόπο Δώστε συγκεκριμέ-να παραδείγματα

2110 Εξωτοξίνες

Οι εξωτοξίνες είναι πρωτεΐνες που απελευθερώνονται στον εξωκυτταρικό χώρο κατά την ανάπτυξη του οργανισμού Αυ-τές οι τοξίνες είναι δυνατόν να διασπαρούν σε μεγάλες απο-στάσεις μέσα στο σώμα και να προκαλέσουν βλάβες σε πε-ριοχές πολύ μακριά από την αρχική εστία της λοίμωξης Ο Πίνακας 214 συνοψίζει τις ιδιότητες και τη δράση μερικών από τις γνωστότερες εξωτοξίνες καθώς και ορισμένων άλ-λων εξωκυτταρικών παραγόντων μολυσματικότητας

Οι περισσότερες εξωτοξίνες ανήκουν σε μία από τις τρεις ακόλουθες κατηγορίες τις κυτταρολυτικές τοξίνες τις τοξίνες Α-Β και τις υπεραντιγονικές τοξίνες Οι κυτταρολυτι-κές τοξίνες είναι ένζυμα που επιτίθενται σε κάποιο δομικό συστατικό των κυττάρων και προκαλούν λύση Οι τοξίνες Α-Β αποτελούνται από δύο ομοιοπολικά συνδεδεμένες υπομο-νάδες Α και Β Η μία από αυτές η Β συνδέεται σε κάποιον επιφανειακό υποδοχέα των ξενιστικών κυττάρων και επιτρέ-πει τη μεταφορά της Α στο εσωτερικό του κυττάρου όπου αυτή επιφέρει διάφορες βλάβες Τα υπεραντιγόνα είναι τοξί-νες που διεγείρουν μεγάλο αριθμό κυττάρων του ανοσοποι-ητικού συστήματος του ξενιστή προκαλώντας εκτεταμένες φλεγμονώδεις αποκρίσεις (f Τμήμα 2214)

Κυτταρολυτικές τοξίνες

Πολλά παθογόνα παράγουν πρωτεΐνες που δρουν στην κυτ-ταροπλασματική μεμβράνη προκαλώντας λύση άρα και θά-νατο των ζωικών κυττάρων Οι τοξίνες αυτές ονομάζονται επίσης αιμολυσίνες διότι η δράση τους παρατηρείται πολύ εύκολα στα ερυθρά αιμοσφαίρια (Πίνακας 214) Οι επιδρά-σεις τους ωστόσο δεν περιορίζονται μόνο στα ερυθροκύτ-ταρα αλλά αφορούν και πολλά άλλα κύτταρα του ξενιστή Η παραγωγή αιμολυσινών διαπιστώνεται εύκολα στο εργα-στήριο με γραμμική επίστρωση του οργανισμού σε τρυβλίο

άγαρ-αίματος Η αιμολυσίνη απελευθερώνεται κατά την ανά-πτυξη των αποικιών και λύει τα περιβάλλοντα ερυθροκύττα-ρα δημιουργώντας έτσι ζώνες αιμόλυσης (Εικόνα 2117α) Ορισμένες αιμολυσίνες επιτίθενται στα φωσφολιπίδια της κυτταροπλασματικής μεμβράνης των ξενιστικών κυττάρων Συνηθέστερο υπόστρωμα των αιμολυσινών είναι το φωσφο-λιπίδιο λεκιθίνη (φωσφατιδυλοχολίνη) και γιrsquo αυτό τα συγκε-κριμένα ένζυμα ονομάζονται λεκιθινάσες ή φωσφολιπάσες (Εικόνα 2117β) Χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι η τοξίνη α του Clostridium perfringens μια λεκιθινάση που διασπά τα μεμβρανικά λιπίδια και προκαλεί κυτταρική λύση (Πίνακας 214) Επειδή τα φωσφολιπίδια είναι συστατικά των κυττα-ρικών μεμβρανών όλων των οργανισμών μερικές φορές οι φωσφολιπάσες λύουν την κυτταροπλασματική μεμβράνη όχι μόνο των ξενιστικών αλλά και των βακτηριακών κυττάρων Υπάρχουν ωστόσο αιμολυσίνες που δεν είναι φωσφολιπάσες Για παράδειγμα η στρεπτολυσίνη Ο την οποία παράγουν οι στρεπτόκοκκοι επιδρά στις στερόλες της κυτταροπλασματι-κής μεμβράνης Οι λευκοσιδίνες (Πίνακας 214) είναι λυτικοί παράγοντες που λύουν επιλεκτικά τη μεμβράνη των λευκών αιμοσφαιρίων γεγονός που μπορεί να προκαλέσει μείωση της αντίστασης του ξενιστή (f Τμήμα 221)

Τοξίνη της διφθερίτιδας

Όπως θα δούμε εκτενέστερα στο Τμήμα 263 η τοξίνη της διφθερίτιδας παράγεται από το Corynebacterium diphtheriae και αποτελεί σημαντικό παράγοντα παθογένεσης για τη νόσο της διφθερίτιδας Τα ποντίκια και οι αρουραίοι είναι σχετι-κά ανθεκτικοί οργανισμοί στην τοξίνη της διφθερίτιδας αλ-λά οι άνθρωποι τα κουνέλια και τα πτηνά έχουν μεγάλη ευ-αισθησία καθώς ένα και μόνο μόριο της τοξίνης μπορεί να προκαλέσει στα είδη αυτά κυτταρική λύση Η τοξίνη της δι-φθερίτιδας που εκκρίνεται από τα κύτταρα του C diphtheri-ae ανήκει στην κατηγορία των τοξινών Α-Β και το πολυπε-πτίδιό της έχει μοριακό βάρος (ΜΒ) 62000 Η υπομονάδα Β δεσμεύεται εξειδικευμένα σε έναν υποδοχέα της κυτταρο-πλασματικής μεμβράνης του ξενιστικού κυττάρου (Εικόνα 2118) Μετά τη δέσμευση οι υπομονάδες Α και Β αλληλε-πιδρούν πρωτεολυτικά μεταξύ τους με τελικό αποτέλεσμα την είσοδο της υπομονάδας Α (που έχει ΜΒ 21000) στο κυτ-

(α) (β)

T D

Bro

ck

Leon

J L

eBea

u

Εικόνα 2117 (α)ΖώνεςαιμόλυσηςγύρωαπόαποικίεςStreptococcus pyogenesπουανα-πτύσσονταισετρυβλίοάγαρ-αίματος(β)δρά-σητηςλεκιθινάσηςμιαςφωσφολιπάσηςγύ-ρωαπόαποικίεςClostridium perfringensπουαναπτύσσονται σεκαλλιεργητικόμέσοαγαρό-ζηςεμπλουτισμένομεκρόκοαυγού(πηγήλεκι-θίνης)ηλεκιθινάσηδιασπάτιςμεμβράνεςτωνερυθροκυττάρωνδημιουργώνταςτιςδιαυγείςζώνεςπουφαίνονταιστηφωτογραφία

ταρόπλασμα του ξενιστικού κυττάρου Εκεί η υπομονάδα Α παρεμποδίζει τη μεταφορά αμινοξέων από το tRNA στην αυξανόμενη πολυπεπτιδική αλυσίδα με αποτέλεσμα να ανα-στέλλεται η διαδικασία της πρωτεϊνοσύνθεσης Πιο συγκε-κριμένα η τοξίνη αδρανοποιεί τον παράγοντα επιμήκυνσης 2 (μια πρωτεΐνη που συμμετέχει στην επιμήκυνση της πολυ-πεπτιδικής αλυσίδας) καταλύοντας τη σύνδεση ενός μορίου ριβόζης στη διφωσφορική αδενοσίνη (ADP) από το NAD+ Μετά την προσθήκη της ριβόζης στο μόριο του ADP η δρα-στικότητα του παράγοντα επιμήκυνσης 2 μειώνεται θεαμα-τικά και η πρωτεϊνοσύνθεση αναστέλλεται

Η τοξίνη της διφθερίτιδας σχηματίζεται μόνον από στε-λέχη του C diphtheriae που προσβάλλονται λυσιγονικά από τον βακτηριοφάγο β ο οποίος μεταφέρει το γονίδιο για την παραγωγή της τοξίνης Έτσι ένα μη τοξινοπαραγωγικό (άρα μη παθογόνο) στέλεχος του C diphtheriae μπορεί να μετα-τραπεί σε παθογονικό αν μολυνθεί με τον φάγο β Η διαδικα-σία αυτή ονομάζεται μετατροπή φάγου (f Τμήμα 107)

Ένας άλλος παράγοντας που επηρεάζει την παραγωγή της τοξίνης της διφθερίτιδας είναι η ύπαρξη διαθέσιμου σι-δήρου Όταν το καλλιεργητικό μέσο περιέχει ποσότητες σι-δήρου που επαρκούν για την αύξηση του βακτηρίου η το-ξίνη δεν παράγεται Αν όμως η συγκέντρωση σιδήρου μειω-θεί σε περιοριστικά για την αύξηση του βακτηρίου επίπεδα τότε αρχίζει η παραγωγή της τοξίνης Ο σίδηρος δεσμεύεται από ειδικές ρυθμιστικές πρωτεΐνες του C diphtheriae συμ-μετέχοντας με τον τρόπο αυτό σε έναν μηχανισμό αρνητικού ελέγχου (f Τμήμα 85) Αυτή η σιδηροσυζευτική πρωτεΐ-νη συνδυάζεται κατόπιν με μια ρυθμιστική περιοχή του DNA

του φάγου β και παρεμποδίζει την έκφραση της τοξίνης της διφθερίτιδας Όταν η συγκέντρωση σιδήρου είναι χαμηλή η δράση της ρυθμιστικής πρωτεΐνης εξασθενεί με αποτέλεσμα να αρχίσει η σύνθεση της τοξίνης

Η εξωτοξίνη Α του Pseudomonas aeruginosa (Πίνακας 214) δρα κατά παρόμοιο τρόπο με την τοξίνη της διφθερίτι-δας αφού και αυτή τροποποιεί τον παράγοντα επιμήκυνσης 2 μέσω ριβοζυλίωσης του ADP

Τοξίνες του τετάνου και της αλλαντίασης

Αυτές οι τοξίνες παράγονται από τα υποχρεωτικώς αναερό-βια βακτήρια Clostridium tetani και Clostridium botulinum Υπό φυσιολογικές συνθήκες τα βακτήρια αυτά είναι εδαφό-βιοι οργανισμοί που ενίοτε προκαλούν ασθένειες στα ζώα (f Τμήματα 278 και 295) Το C botulinum σπανίως ανα-πτύσσεται άμεσα στο σώμαOslash συνηθέστερη εστία πολλαπλα-σιασμού του αλλά και τόπος παραγωγής της αλλαντοτοξί-νης είναι τα κακοδιατηρημένα τρόφιμα Στην αλλαντίαση ο θάνατος επέρχεται από αναπνευστική ανεπάρκεια λόγω πα-ράλυσης των αναπνευστικών μυών Το C tetani αναπτύσ-σεται σε βαθιές πληγές του σώματος που καθίστανται ανο-ξικές και παρrsquo ότι παραμένει στην αρχική εστία προσβολής και δεν διασπείρεται στο σώμα η τοξίνη την οποία παράγει μπορεί να εξαπλωθεί μέσω του νευρικού συστήματος και να προκαλέσει τέτανο δηλαδή σπαστική παράλυση που μπορεί επίσης να οδηγήσει στον θάνατο

Η τοξίνη της αλλαντίασης αποτελείται στην πραγματι-κότητα από μια ομάδα τοξινών Α-Β που συνιστούν τις πιο

2110 ΕξΩΤΟξΙΝΕΣ 855

A B

Κυτταρική microεmicroβράνη Κυτταρική microεmicroβράνη

B BA

A

AEFmdash2 EFmdash2

Πρωτεϊνοσύνθεση σε αναστολήΦυσιολογική πρωτεϊνοσύνθεση

Τοξίνη

Κλείδα

Αmicroινοξύ

Ριβόσωmicroα

(β)

t-RNA

(α)

EFmdash2

t-RNA

EFmdash2

Med

Ia T

uTo

rIal

M

edIa

Tu

TorI

al D

ipht

heri

aTo

xin

Εικόνα 2118 δράσητηςτοξίνηςτηςδιφθερίτιδαςτηνοποίαπαράγειτοCorynebacterium diphtheriae(α)υπόφυσιολογικέςσυνθήκεςοπαράγονταςεπι-μήκυνσης2(EF-2)συνδέεταιμετοριβόσωμακαιτοφέρνεισεεπαφήμεέναφορτισμένοtRNA(β)ητοξίνητηςδιφθερίτιδαςσυνδέεταιμετηνκυτταρικήμεμβράνηόπουδιασπάταιηυπομονάδααπουπροκύπτειαπότηδιάσπασηαυτήμεταφέρεταιστονενδοκυτταρικόχώροόπουκαταλύειτηνπροσθήκηρι-βοζυλιωμένουADPστονπαράγονταεπιμήκυνσης2(EF-2)οτροποποιημένοςπαράγονταςεπιμήκυνσης2δενμπορείπλέοννασυμμετάσχειστηνπροσθήκηαμινοξέωνστηναυξανόμενηπεπτιδικήαλυσίδαηδιαδικασίατηςπρωτεϊνοσύνθεσηςσταματάκαιεπέρχεταιθάνατοςτουκυττάρου

856Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

ισχυρές βιολογικές τοξίνες στη φύση Ένα χιλιοστογραμμά-ριο (mg) καθαρής αλλαντοτοξίνης αρκεί για να σκοτώσει πάνω από ένα εκατομμύριο ινδικά χοιρίδια Από τις επτά δι-αφορετικές αλλαντοτοξίνες που γνωρίζουμε δύο τουλάχι-στον κωδικεύονται από εξειδικευμένους λυσιγόνους βακτη-ριοφάγους του Clostridium botulinum Η κυριότερη τοξίνη είναι μια πρωτεΐνη με ΜΒ 150000 η οποία εύκολα σχηματί-ζει συμπλέγματα με άλλες μη τοξικές πρωτεΐνες του C bot-ulinum δημιουργώντας βιοενεργές τοξίνες με ΜΒ που αγγί-ζει το 106 Η τοξικότητά της οφείλεται στο ότι αυτή δεσμεύε-ται στις νευρομυϊκές συνάψεις (και συγκεκριμένα στις προ-συναπτικές μεμβράνες των απολήξεων των κινητικών νευ-ρώνων) όπου παρεμποδίζει την απελευθέρωση ακετυλοχο-λίνης Υπενθυμίζεται ότι η μετάδοση της νευρικής ώσης από τα νευρικά κύτταρα στα μυϊκά γίνεται μέσω της ακετυλοχο-λίνης η οποία δεσμεύεται σε ειδικούς υποδοχείς των μυϊκών κυττάρων Έτσι ένας μυς που έχει δηλητηριαστεί με αλλα-ντοτοξίνη αδυνατεί να προσλάβει το διεγερτικό σήμα (την ακετυλοχολίνη) άρα αδυνατεί να συσταλεί προκαλώντας γενικευμένη παράλυση (Εικόνα 2119)

Η τετανοτοξίνη είναι μια πρωτεΐνη με ΜΒ 150000 η οποία αποτελείται από συνδεδεμένα πολυπεπτίδια Α-Β Η τοξίνη μόλις έρθει σε επαφή με το νευρικό σύστημα μετα-φέρεται μέσω των κινητικών νευρώνων μέχρι τον νωτιαίο μυελό όπου συνδέεται εξειδικευμένα με γαγγλιοζιτικά λιπί-δια των αξονικών απολήξεων ορισμένων ανασταλτικών νευ-ρώνων του νωτιαίου μυελού Κατά τη φυσιολογική λειτουρ-

γία τους αυτοί οι διάμεσοι νευρώνες απελευθερώνουν κά-ποιον ανασταλτικό νευροδιαβιβαστή (συνήθως γλυκίνη) ο οποίος συνδέεται με ειδικούς υποδοχείς πάνω στη μεμβρά-νη του κινητικού νευρώνα και προκαλεί αποδιέγερση δη-λαδή άρση της διέγερσης του κινητικού νευρώνα Αυτός εί-ναι ο κυριότερος μηχανισμός για να σταματήσει η διέγερση ενός κινητικού νευρώνα και πρακτικά σημαίνει ότι η δρά-ση της γλυκίνης αναστέλλει την απελευθέρωση ακετυλοχο-λίνης στην τελική κινητική πλάκα και επομένως επιτρέπει τη χάλαση των μυών Η παρουσία όμως τετανοτοξίνης στον νωτιαίο μυελό εξουδετερώνει τη δράση των διάμεσων ανα-σταλτικών νευρώνων και επομένως διακόπτει την απελευθέ-ρωση και δράση της γλυκίνης επί των κινητικών νευρώνων Υπrsquo αυτές τις συνθήκες οι κινητικοί νευρώνες συνεχίζουν να παραμένουν σε κατάσταση διέγερσης εκφορτίζονται αστα-μάτητα και απελευθερώνουν συνεχώς ακετυλοχολίνη στη νευρομυϊκή σύναψη προκαλώντας συνεχείς και ανεξέλε-γκτες συστολές των αντίστοιχων μυών (Εικόνα 2120) Τε-λικό αποτέλεσμα είναι η σπαστική παράλυση δηλαδή μια κατάσταση κατά την οποία οι προσβεβλημένοι μύες βρίσκο-νται σε διαρκή συστολή Αν η προσβολή αφορά τους μυς του στόματος τότε ο παρατεταμένος σπασμός παραμορφώ-νει το στόμα προκαλώντας το φαινόμενο του τρισμού Αν η προσβολή συμβεί στους αναπνευστικούς μυς τότε μπορεί να επέλθει θάνατος από ασφυξία

Και οι δύο τοξίνες που μόλις εξετάσαμε εμποδίζουν την απελευθέρωση νευροδιαβιβαστών για τον έλεγχο των μυών

Φυσιολογικές συνθήκεςΗ ακετυλοχολίνη (A) προκαλείσυστολή των microυϊκών ινών

∆ιεγερτικό σήmicroααπό το κεντρικόνευρικό σύστηmicroα

Μυς

ΑλλαντίασηΗ αλλαντοτοξίνη εmicroποδίζει τηναπελευθέρωση της Α αναστέλλοντας έτσιτη microυϊκή συστολή

AA A

AAA

A AA

AAAAA

A

AA A

AA A

AA

A A

AAA

AAA AA

A AAA

A A A A A A A A AA A A A

(α) (β)

Εικόνα 2119 δράσητηςαλλαντοτοξίνηςηοποίαπαράγεταιαπότοClostridium botulinum (α)υπόφυσιολογικέςσυνθήκεςηδιέγερσηαπότοκεντρικόνευρικόσύστημακαταλήγειστηνευρομυϊκήσύναψηκαιέχειωςαποτέλεσματηναπελευθέρωσηακετυλοχολίνης(α)απότακυστίδιατωννευρικώναπολήξεωνστηντελικήκινητικήπλάκαΣτησυνέχειαηακετυλοχολίνησυνδέεταιμεειδικούςυποδοχείςστημεμβράνητουμυϊκούκυττάρουπροκαλώνταςσυστολήτουτελευταίου(β)ηαλλαντοτοξίνηδραστηντελικήκινητικήπλάκαπαρεμποδίζονταςτηναπελευθέρωσηακετυλοχολίνης(α)απότακυστίδιαlaquoκαταργώνταςraquoστηνπράξητηνευρικήδιέγερσηαποτέλεσματηςδράσηςαυτήςείναιημηαντιστρεπτήχάλασητουμυόςκαιτελικάημυϊκήπαράλυση(f

Τμήμα295)

Ωστόσο το τελικό αποτέλεσμα διαφέρει ανάλογα με το ποι-ος ακριβώς νευροδιαβιβαστής αναστέλλεται

2110 Έλεγχος εννοιών

Οι εξωτοξίνες τις οποίες παράγουν ορισμένοι μικροοργανισμοί εί-ναι οι ισχυρότερες βιολογικές τοξίνες που γνωρίζουμε Κάθε εξω-τοξίνη δρα σε εξειδικευμένα κύτταρα ή μόρια του ξενιστή επιφέ-ροντας βλάβες σε κάποια μείζονα (κυτταρική ή συστηματική) λει-τουργία του

Ποιες μείζονος σημασίας ιδιότητες είναι κοινές σε όλες τις εξωτοξίνες Σε όλες τις τοξίνες Α-Β

Είναι απαραίτητο να λάβει χώρα πολλαπλασιασμός των βακτη-ρίων και λοίμωξη προκειμένου να παραχθούν τοξίνες

2111 Εντεροτοξίνες

Οι εντεροτοξίνες είναι εξωτοξίνες που δρουν στο λεπτό έντερο και προκαλούν μαζική έκκριση υγρών στον εντερικό αυλό και κατά συνέπεια εμετό και διάρροια Εντεροτοξίνες

παράγουν πολλά βακτήρια όπως τα Staphylococcus aureus Clostridium perfringens και Bacillus cereus (που ευθύνονται συνήθως για τις τροφικές δηλητηριάσεις) αλλά και τα εντε-ροπαθογόνα Vibrio cholerae Escherichia coli και Salmonel-la enteritidis

Η τοξίνη της χολέρας

Η εντεροτοξίνη την οποία παράγει το Vibrio cholerae είναι ο αιτιολογικός παράγοντας της χολέρας και έχει μελετηθεί περισσότερο από οποιαδήποτε άλλη εντεροτοξίνη Η τοξί-νη της χολέρας ανήκει στις τοξίνες της κατηγορίας Α-Β (βλ Τμήμα 2110) και αποτελείται από μία υπομονάδα Α μορι-ακού βάρους 27200 και πέντε υπομονάδες Β καθεμιά από τις οποίες έχει ΜΒ 11600 (επομένως ολόκληρο το σύμπλεγ-μα της τοξίνης έχει ΜΒ 82200) Η υπομονάδα Β αποτελεί το τμήμα με το οποίο η τοξίνη δεσμεύεται εξειδικευμένα στον γαγγλιοζίτη GM1 που βρίσκεται στην κυτταροπλασματική μεμβράνη των κυττάρων του εντερικού επιθηλίου (Εικόνα 2121)Oslash ωστόσο η ίδια η υπομονάδα Β δεν προκαλεί κάποια μεταβολή στη διαπερατότητα της μεμβράνης Για την τοξι-κή δράση της τοξίνης της χολέρας υπεύθυνη είναι η υπομο-

AA

AA

A

AA A

AA

A AAA

AAA

A

AAA

A

AAAAAAAA

AAA

A

G

GGG

GGGGGGG

G

G

G G

G

G

G

GG G

G

GG

A A

A

A A

A

A

A

A

A AA A A A A A A A AA A A A

∆ιεγερτικά σήmicroατααπό το κεντρικόνευρικό σύστηmicroα

Ανασταλτικόςδιάmicroεσος νευρώνας

Αναστολή

Μυς

Φυσιολογικές συνθήκεςΗ γλυκίνη (G) που απελευθερώνεται από τουςανασταλτικούς διάmicroεσους νευρώνες σταmicroατάτην απελευθέρωση ακετυλοχολίνης (A)και επιφέρει χάλαση των microυών

ΤέτανοςΗ τετανοτοξίνη δεσmicroεύεται στουςανασταλτικούς διάmicroεσους νευρώνεςεmicroποδίζοντας την απελευθέρωση γλυκίνηςκαι τη χάλαση των microυών

(α) (β)

Τοξίνητουτετάνου

Εικόνα 2120 δράσητηςτετανοτοξίνηςτηνοποίαπαράγειτοClostridium tetani(α)υπόφυσιολογικέςσυνθήκεςηχάλασητωνμυώνοφείλεταιστηγλυ-κίνη(G)πουαπελευθερώνουνορισμένοιδιάμεσοιανασταλτικοίνευρώνεςηγλυκίνηαποδιεγείρειτουςκινητικούςνευρώνεςκάτιπουμετησειράτουση-μαίνειότιδιακόπτεταιηαπελευθέρωσηακετυλοχολίνης(α)στηνευρομυϊκήσύναψη(β)ητετανοτοξίνηδεσμεύεταισεδιάμεσουςανασταλτικούςνευρώνεςεμποδίζονταςτηναπελευθέρωσηγλυκίνηςαπότασυναπτικάκυστίδιαΈτσιδιακόπτεταιηροήανασταλτικώνσημάτωνπροςτουςκινητικούςνευρώνεςκαιηαπελευθέρωσηακετυλοχολίνηςστηνευρομυϊκήσύναψηείναισυνεχήςκαιαδιάκοπημεαποτέλεσμαναπροκαλείταιμηαντιστρεπτήσυστολήτωνμυώνκαισπαστικήπαράλυση(fΤμήμα278καιεικόνα2719)

2111 ΕΝΤΕΡΟΤΟξΙΝΕΣ 857

858Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

νάδα Α η οποία ενεργοποιεί το κυτταρικό ένζυμο αδενυλι-κή κυκλάση που με τη σειρά του μετατρέπει την τριφωσφο-ρική αδενοσίνη (ΑΤΡ) σε κυκλική μονοφωσφορική αδενοσί-νη (cAMP)

Όπως έχουμε ήδη δει στο Τμήμα 87 το κυκλικό ΑΜΡ είναι ένα ειδικό μόριο που συνδέει στα κύτταρα διάφο-ρους ρυθμιστικούς μηχανισμούς Στα θηλαστικά το κυκλι-κό ΑΜΡ συμμετέχει στον μηχανισμό δράσης αρκετών ορμο-

νών σε συναπτικές διαβιβάσεις του κεντρικού νευρικού συ-στήματος αλλά και στις φλεγμονώδεις και ανοσιακές αντι-δράσεις των ιστών συμπεριλαμβανομένων των αλλεργιών Όμως για να μπορέσει η υπομονάδα Α της τοξίνης της χολέ-ρας να ενεργοποιήσει την αδενυλική κυκλάση πρέπει πρώτα να ενεργοποιηθεί από ένα κυτταρικό ένζυμο που χρειάζεται NAD+ και ATP Κατά τη δράση της εντεροτοξίνης της χολέ-ρας τα αυξημένα επίπεδα κυκλικού ΑΜΡ προκαλούν ενερ-γητική έκκριση διττανθρακικών και ιόντων χλωρίου από τα επιθηλιακά κύτταρα προς τον εντερικό αυλό (Εικόνα 2121) Κατά την οξεία φάση της νόσου η απώλεια νερού στο λε-πτό έντερο υπερβαίνει τον ρυθμό απορρόφησής του στο πα-χύ έντερο με αποτέλεσμα τη μαζική καθαρή απώλεια νε-ρού Κατά κανόνα τα θύματα της χολέρας πεθαίνουν από ακραία αφυδάτωση Καλύτερη θεραπεία είναι η πρόσληψη από το στόμα μεγάλων ποσοτήτων από διαλύματα ηλεκτρο-λυτών προκειμένου να αναπληρωθούν τα απολεσθέντα υγρά και ιόντα

Η εντεροτοξίνη της χολέρας μπορεί να ενεργοποιήσει την αδενυλική κυκλάση σε μεγάλη ποικιλία κυττάρων και ιστών γιrsquo αυτό και οι παθολογικές εκδηλώσεις της τοξίνης αφορούν μάλλον την ειδική θέση όπου αυτή δεσμεύεται δη-λαδή τα κύτταρα του επιθηλίου του λεπτού εντέρου παρά την τοξική ενεργοποίηση της αδενυλικής κυκλάσης Πράγ-ματι η προσθήκη διαλύματος με απομονωμένες υπομονάδες Β (οι οποίες δεν διαθέτουν δραστικότητα αδενυλικής κυκλά-σης) στον αυλό του εντέρου μπορεί να εμποδίσει τη δράση της εντεροτοξίνης της χολέρας αρκεί να χορηγηθεί πριν την εκδήλωσή της Αυτό συμβαίνει διότι οι υπομονάδες Β κατα-λαμβάνουν τις ίδιες θέσεις δέσμευσης που χρησιμοποιούν και τα πλήρη μόρια (Α-Β) της τοξίνης στερώντας από τα τελευταία τη δυνατότητα δέσμευσης αλλά και δράσης κα-θώς μόνο τα πλήρη μόρια διαθέτουν δραστικότητα αδενυλι-κής κυκλάσης

Η εντεροτοξίνη της χολέρας κωδικεύεται από δύο γο-νίδια τα ctxA και ctxB Η έκφραση των εν λόγω γονιδίων ελέγχεται από έναν μηχανισμό θετικής ρύθμισης στον οποίο καθοριστικό ρόλο παίζει η πρωτεΐνη που κωδικεύει το γονί-διο toxR Το προϊόν του γονιδίου toxR είναι μια διαμεμβρα-νική πρωτεΐνη η οποία ελέγχει τόσο την παραγωγή της τοξί-νης όσο και άλλων σημαντικών παραγόντων μολυσματικό-

Εικόνα 2121 δράσητηςεντεροτοξίνηςτηςχολέρας(1)Φυσιολογικήδι-αδικασίακίνησηςτωνιόντωνστοέντεροκαιαποικισμόςτουεπιθηλίουαπότοVibrio choleraeακολουθούμενοςαπόδέσμευσητηςεντεροτοξίνηςμετουςγαγγλιοζίτεςGM1τωνκυττάρωντουξενιστή(2)ηδράσητηςτοξίνηςα-βέγκειταιστηνενσωμάτωσηστοκυτταρόπλασματωνξενιστικώνκυττάρωντηςυπομονάδαςαηοποίαενεργοποιείτηναδενυλικήκυκλάσηΤογεγονόςαυτόοδηγεί(3)στηδιακοπήτηςφυσιολογικήςροήςνa+προςταέσωκαι(4)στηναπώλειανερούπροςτοναυλόκαιτηνεμφάνισηδιάρροιαςηαντιμετώπισητηςχολέραςγίνεταιμεαναπλήρωσηιόντωνκαιενυδάτωσηηχρήσηαντιβι-οτικώνμπορείναπεριορίσειτηνανάπτυξητουV choleraeκαιναμειώσειτηδιάρκειατηςνόσουαλλάδενεπηρεάζεικαθόλουτηντοξίνηπουέχειήδηπαραχθεί

Κύτταρο GM1

Επιθήλιο

Τοξίνη του Vibrio cholerae

Κύτταρο του Vibrio cholerae

Ενεργοποίηση της επιθηλιακήςαδενυλικής κυκλάσης από τηντοξίνη της χολέρας

Τοξίνη τηςχολέρας

Αδενυλική κυκλάση

Αυλός

Αυλός

ATP κυκλικό AMP

Αίmicroα

Αίmicroα

Αίmicroα

Αυλός τουλεπτού εντέρου

Κύτταρο GM1Na+

Επιθηλιακά κύτταρα του εντέρου

Na+

Na+

Αναστολή microεταφοράς Na+ καθαρήροή Clndash προς τον αυλό

Clndash

Clndash

Μαζική microετακίνησηνερού προς τον αυλό

Φυσιολογική κίνηση ιόντων Na+ κινείται από τοναυλό προς το αίmicroαmiddot δεν υπάρχει καθαρή ροή Clndash

H2O

Αποικισmicroός καιπαραγωγή τοξινών

1

3

2

4

τητας του Vibrio cholerae (πχ πρωτεΐνες και τριχίδια της εξωτερικής μεμβράνης) που είναι απαραίτητοι για τον επι-τυχή αποικισμό του λεπτού εντέρου από το συγκεκριμένο εντεροπαθογόνο

Άλλες εντεροτοξίνες

Αρκετές εντεροτοξίνες που παράγονται από άλλα εντεροπα-θογόνα όπως είναι η Escherichia και η Salmonella δρουν παρόμοια με την τοξίνη της χολέρας Αυτό επιβεβαιώνεται από το ότι οι τοξίνες και των δύο βακτηρίων εξουδετερώνο-νται με τη χορήγηση αντισωμάτων κατά της εντεροτοξίνης της χολέρας γεγονός που υποδηλώνει ότι οι συγκεκριμένες τοξίνες έχουν παραπλήσια δομή Σε αυτό συνηγορεί και η ανάλυση της αλληλουχίας βάσεων στα γονίδια ctxA και ctxB τα οποία παρουσιάζουν ομολογία μεγαλύτερη του 75 με τα γονίδια που κωδικεύουν τη θερμοασταθή εντεροτοξίνη την οποία παράγουν τα εντεροπαθογόνα στελέχη της Escherich-ia και της Salmonella Ωστόσο υπάρχουν και εντεροτοξί-νες με διαφορετικό τρόπο δράσης τις οποίες παράγουν άλ-λα εντεροπαθογόνα των τροφίμων (Staphylococcus aureus Clostridium perfringens Bacillus cereus) Πχ η τοξίνη του Clostridium perfringens είναι μια κυτταροτοξίνη ενώ του Staphylococcus aureus μια υπεραντιγονική τοξίνη (Πίνακας 214) Τα υπεραντιγόνα έχουν έναν εντελώς διαφορετικό μη-χανισμό δράσηςOslash διεγείρουν μεγάλο αριθμό λεμφοκυττάρων προκαλώντας φλεγμονώδεις αντιδράσεις όχι μόνο τοπικά στο έντερο αλλά και διασυστηματικά σε όλο το σώμα (f Τμήμα 2214)

2111 Έλεγχος εννοιών

Οι εντεροτοξίνες είναι εξωτοξίνες που δρουν εξειδικευμένα στο λε-πτό έντερο προκαλώντας μεταβολές στη διαπερατότητα του εντε-ρικού επιθηλίου οι οποίες οδηγούν στην εμφάνιση διάρροιας Οι

εντεροτοξίνες διακρίνονται στις τοξίνες Α-Β στις κυτταροτοξίνες και στα υπεραντιγόνα

Ποια μείζονα χαρακτηριστικά είναι κοινά σε όλες τις εντεροτο-ξίνες Σε όλες τις εξωτοξίνες Α-Β

Πώς δρα η τοξίνη του Vibrio cholerae στο λεπτό έντερο Γιατί προκαλεί η τοξίνη αυτή μαζική απώλεια νερού

2112 Ενδοτοξίνες

Τα αρνητικά κατά Gram βακτήρια παράγουν λιποπολυσακ-χαρίτες για την εξωτερική στιβάδα του κυτταρικού τους τοι-χώματος (f Τμήμα 49) οι οποίοι σε πολλές περιπτώσεις είναι τοξικοί Οι πολυσακχαρίτες αυτοί ονομάζονται ενδο-τοξίνες διότι είναι σταθερά συνδεδεμένοι με το βακτηριακό κύτταρο και απελευθερώνονται σε μεγάλες ποσότητες μόνο αν συμβεί λύση του κυττάρου Οι ενδοτοξίνες έχουν μελε-τηθεί κυρίως στην περίπτωση των Escherichia Shigella και Salmonella Οι κυριότερες διαφορές μεταξύ εξωτοξινών και ενδοτοξινών παρατίθενται στον Πίνακα 215

Δομή και λειτουργία των ενδοτοξινών

Οι ενδοτοξίνες ασκούν ποικίλες επιδράσεις στη φυσιολο-γία Ο πυρετός είναι σχεδόν καθολικό σύμπτωμα της δρά-σης τους διότι οι τοξίνες αυτές διεγείρουν την απελευθέρω-ση ειδικών πρωτεϊνών από τα ξενιστικά κύτταρα οι οποίες ονομάζονται ενδογενή πυρετογόνα και επιδρούν στο θερμορ-ρυθμιστικό κέντρο του εγκεφάλου Επιπλέον οι ενδοτοξίνες προκαλούν διάρροια ταχεία μείωση του αριθμού των λεμ-φοκυττάρων και των αιμοπεταλίων και γενικευμένη φλεγ-μονή Μεγάλες ποσότητες ενδοτοξίνης μπορεί να επιφέρουν ακόμη και τον θάνατο κυρίως μέσω αιμορραγικής καταπλη-ξίας και ιστικής νέκρωσης Η τοξικότητα των ενδοτοξινών

2112 ΕΝΔΟΤΟξΙΝΕΣ 859

ΠΙΝΑΚΑΣ 215 Ιδιότητεςεξωτοξινώνκαιενδοτοξινών

Ιδιότητα Εξωτοξίνες Ενδοτοξίνες

Χημικέςιδιότητες πρωτεΐνεςπουεκκρίνονταιαπόορισμένα Σύμπλοκαλιποπολυσακχαριτών-λιποπρωτεϊνών(fεικόνα435) αρνητικάκατάGramβακτήριαενγένει ωςτμήματατηςεξωτερικήςμεμβράνηςτωναρνητικώνκατά θερμοασταθείς Gramβακτηρίωναπελευθερώνονταιμετηλύσητουκυττάρου πολύμεγάληθερμοσταθερότηταΤρόποςδράσης εξειδικευμένοςσυνήθωςδεσμεύονται μηειδικός σεειδικούςυποδοχείςήδομέςΣυμπτώματα είναικυτταροτοξίνεςεντεροτοξίνεςή πυρετόςδιάρροιαεμετός νευροτοξίνεςμεεξειδικευμένοτρόπο δράσηςσεκύτταραήιστούς Τοξικότητα Συχνάπολύμεγάληενίοτεθανατηφόρος μικρήσπάνιαθανατηφόροςανοσογονικότητα Ιδιαιτέρωςανοσοδιεγερτικέςδιεγείρουν Ήπιαανοσογόναηανοσοαπόκρισηείναι τηνπαραγωγήαντισωμάτων(αντιτοξινών) ανεπαρκήςγιατηνεξουδετέρωσητηςτοξίνηςδράσητοξοειδών ηαντιμετώπισητηςτοξίνηςμεφορμαλδεΰδη καμία καταστρέφειτηντοξικότητααλλάτα τοξοειδήπουπροκύπτουνεξακολουθούν ναέχουνανοσοδιεγερτικήδράσηπυρετογονία δενπροκαλούνπυρετόστονξενιστή πυρετογόνεςσυχνάπροκαλούνπυρετόστονξενιστή

860Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

πάντως είναι πολύ χαμηλότερη εκείνης των εξωτοξινών Στα ποντίκια επί παραδείγματι η ποσότητα ενδοτοξίνης που απαιτείται για να θανατωθεί το 50 ενός πληθυσμού πειρα-ματοζώων (δηλαδή η LD50) είναι κατά προσέγγιση 200-400 μg (μικρογραμμάρια) ανά άτομο ενώ η LD50 της αλλαντοτο-ξίνης είναι περίπου 25 pg (πικογραμμάρια) ανά άτομο δηλα-δή 10 εκατομμύρια φορές μικρότερη

Η γενική δομή των λιποπολυσακχαριτών (LPS) παρου-σιάζεται στην Εικόνα 435 Οι λιποπολυσακχαρίτες αποτε-λούνται από το λιπίδιο Α έναν κεντρικό πολυσακχαρίτη που περιέχει κετοδεοξυοκτονικό λίγα σάκχαρα με επτά άτομα άνθρακα (επτόζες) γλυκόζη γαλακτόζη Ν-ακετυλογλυκο-ζαμίνη και τον πολυσακχαρίτη Ο ένα ιδιαίτερα μεταβλητό πολυμερές που συνήθως περιέχει γαλακτόζη γλυκόζη ρα-μνόζη μαννόζη και ένα ή περισσότερα ασυνήθιστα διδεο-ξυ-σάκχαρα όπως αμπεκουόζη κολιτόζη παρατόζη ή τυβε-λόζη Τα σάκχαρα του πολυσακχαρίτη Ο σχηματίζουν αλυ-σίδες των τεσσάρων ή πέντε σακχάρων (συνήθως διακλαδι-σμένες) οι οποίες επαναλαμβάνονται αρκετές φορές για τον σχηματισμό του πλήρους μορίου (f Τμήμα 49) Το λιπί-διο Α αποτελείται από λιπαρά οξέα που συνδέονται με εστε-ρικούς δεσμούς στο μόριο της Ν-ακετυλογλυκοζαμίνης Συ-νηθέστερα τέτοια οξέα είναι το β-υδροξυμυριστικό το λαυ-ρικό (δαφνικό) το μυριστικό και το παλμιτικό (φοινικικό) Από τη μελέτη επιμέρους λιποπολυσακχαριτικών τμημάτων συνάγεται ότι το λιπίδιο ευθύνεται για την τοξικότητα και ο πολυσακχαρίτης για την υδατοδιαλυτότητα και την ανοσο-γονικότητα του συμπλόκου (f Τμήμα 223) Επίσης με-λέτες σε ζώα υποδεικνύουν ότι για τις in vivo τοξικές επι-δράσεις είναι απαραίτητο το λιπίδιο και ο πολυσακχαρίτης να συνυπάρχουν

Ανίχνευση ενδοτοξινών με τη μέθοδο Limulus

Επειδή οι ενδοτοξίνες έχουν πυρετογόνο δράση θα πρέπει τα διάφορα φάρμακα (πχ αντιβιοτικά ή σκευάσματα που χορηγούνται ενδοφλεβίως) να μην περιέχουν καθόλου εν-δοτοξίνες Για τον σκοπό αυτό έχει αναπτυχθεί μια ιδιαίτε-ρα ευαίσθητη μέθοδος ανίχνευσης ενδοτοξινών η οποία βα-σίζεται στη χρήση των αμοιβαδοκυττάρων Limulus polyphe-mus που παρασιτούν στις οπλές των αλόγων Η μέθοδος στη-ρίζεται στο γεγονός ότι οι ενδοτοξίνες προκαλούν εξειδικευ-μένα λύση αυτών των αμοιβαδοκυττάρων (Εικόνα 2122) Κατά τον εργαστηριακό έλεγχο αναμειγνύονται εκχυλίσμα-τα αμοιβαδοκύτταρων με το υπό έλεγχο διάλυμα Αν υπάρ-χει ενδοτοξίνη το εκχύλισμα των αμοιβαδοκυττάρων σχη-ματίζει πήγμα και καθιζάνει μεταβάλλοντας τη διαύγεια του διαλύματος Αυτή η αντίδραση μπορεί κατόπιν να ποσοτι-κοποιηθεί με τη χρήση φασματοφωτομέτρου Είναι εφικτή η εκτέλεση μετρήσιμης αντίδρασης με μόλις 10 pgml λιπο-πολυσακχαρίτη Η μέθοδος Limulus χρησιμοποιείται για την ανίχνευση απειροελάχιστων ποσοτήτων ενδοτοξίνης στους ορούς στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό στο πόσιμο νερό και σε όλα τα διαλύματα που χρησιμοποιούνται για την παρασκευή φαρμάκων και ενέσιμων σκευασμάτων

Επειδή η μέθοδος Limulus είναι πάρα πολύ ευαίσθητη χρειάζεται ιδιαίτερη προσοχή στην τήρηση μέτρων αποτρο-πής της μόλυνσης των εργαστηριακών οργάνων των διαλυ-μάτων και των αντιδραστηρίων από αρνητικά κατά Gram βακτήρια που υπάρχουν στο περιβάλλον του εργαστηρίου ή της κλινικής πχ στο απεσταγμένο νερό Ενδεχόμενη ανί-χνευση ενδοτοξινών με τη μέθοδο Limulus στο πλάσμα ή στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό συνιστά σοβαρή ένδειξη μόλυν-σης των συγκεκριμένων σωματικών υγρών με αρνητικά κα-τά Gram βακτήρια

2112 Έλεγχος εννοιών

Οι ενδοτοξίνες είναι λιποπολυσακχαρίτες προερχόμενοι από την εξωτερική στιβάδα των αρνητικών κατά Gram βακτηρίων Οι εν-δοτοξίνες απελευθερώνονται στο περιβάλλον με τη λύση του βα-κτηρικού κυττάρου προκαλώντας πυρετό και ορισμένες άλλες το-

(α)

(β)

A O

Tzi

anab

os a

nd R

D M

illha

mA

O T

zian

abos

and

R D

Mill

ham

Εικόνα 2122 μικροφωτογραφίεςαμοιβαδοκυττάρωνLimulus(α)Φυσι-ολογικάαμοιβαδοκύτταρα(β)αμοιβαδοκύτταραπουέχουνεκτεθείσεβα-κτηριακόλιποπολυσακχαρίτηηπαρουσίαλιποπολυσακχαρίτηπροκαλείαπο-κοκκίωσητωνκυττάρωνιδιότηταπουμπορείναχρησιμοποιηθείγιατηνανί-χνευσηλιποπολυσακχαριτώνσεκάποιουπόέλεγχοδιάλυμα

ξικές αντιδράσεις στον ξενιστή Κατά κανόνα οι ενδοτοξίνες είναι λιγότερο τοξικές από τις εξωτοξίνες

Γιατί δεν παράγουν ενδοτοξίνες τα θετικά κατά Gram βακτή-ρια

Γιατί είναι απαραίτητο να ελέγχονται τα διαλύματα των διαφό-ρων φαρμάκων ως προς την παρουσία ενδοτοξινών

ΙV ΓΕΝΙΚΟΙ ΜΗχΑΝΙΣΜΟΙ ΑΜΥΝΑΣ ΤΟΥ ξΕΝΙΣΤΗ

Οι εγγενείς laquoαμυντικοί μηχανισμοίraquo που είναι υπεύθυνοι για την καταστολή των παθογόνων μπορούν να χωριστούν σε δύο κατηγορίες στους μη ειδικούς ή γενικούς μηχανισμούς άμυνας που επιστρατεύονται έναντι μεγάλης ποικιλίας πα-θογόνων και στους ειδικούς αμυντικούς μηχανισμούς που χρησιμοποιούνται έναντι μεμονωμένων ειδών ή στελεχών παθογόνων Εδώ θα εξετάσουμε ορισμένους γενικούς αμυ-ντικούς μηχανισμούς που χρησιμοποιούνται για τον περιο-ρισμό των λοιμώξεων και τη διατήρηση της υγείας του ξε-νιστή ενώ στο επόμενο κεφάλαιο θα μελετήσουμε τους συ-γκεκριμένους μηχανισμούς άμυνας του ξενιστή έναντι μεμο-νωμένων παθογόνων δηλαδή την ανοσοαπόκριση

2113 Μη ειδική εγγενής αντίσταση στις

μολύνσεις

Η πρώτη γραμμή άμυνας του ξενιστή κατά των παθογόνων περιλαμβάνει μια σειρά φυσικών και χημικών φραγμών εγ-γενών στα περισσότερα ζώα οι οποίοι αντιδρούν με μη ει-δικό τρόπο στην εισβολή των παθογόνων Αυτοί οι γενικού χαρακτήρα μηχανισμοί εξουδετερώνουν όλα σχεδόν τα πα-θογόνα με τα οποία ερχόμαστε σε επαφή

Φυσική αντίσταση του ξενιστή

Η ικανότητα των παθογόνων να προκαλούν νόσο σε μεμο-νωμένα ζωικά είδη ποικίλλει σε πολύ μεγάλο βαθμό Για παράδειγμα η λύσσα εφόσον αρχίσει η εκδήλωση των συ-μπτωμάτων επιφέρει κατά κανόνα τον θάνατο σε οποιοδή-ποτε είδος θηλαστικού Βεβαίως ορισμένα είδη ζώων είναι πολύ πιο ευαίσθητα στη λύσσα από άλλα Τα ρακούν και τα κουνάβια πχ είναι εξαιρετικά ευαίσθητα στη μόλυνση από τον ιό της λύσσας σε αντίθεση με τα οπόσσουμ που σπανί-ως αρρωσταίνουν από την ασθένεια αυτή Ο άνθρακας μπο-ρεί να μολύνει πολλά είδη ζώων αλλά τα συμπτώματα που προκαλεί ποικίλλουν σημαντικά καθώς στον μεν άνθρω-πο εκδηλώνονται ως απλές φλύκταινες ενώ στις αγελάδες προκαλεί θανατηφόρο δηλητηρίαση του αίματος Αντίθετα ο πνευμονικός άνθρακας είναι θανατηφόρος για τον άνθρω-πο (f Τμήμα 2511) ενώ ιδιαίτερη σημασία έχει επίσης

το γεγονός ότι τα πουλιά είναι πλήρως ανθεκτικά στον άν-θρακα Επιπλέον οι ασθένειες των θερμόαιμων ζώων σπα-νίως μεταδίδονται στα ψυχρόαιμα (ποικιλόθερμα) ζώα και αντιστρόφως

Σε συγκεκριμένες συνθήκες συγγενικά είδη ή ακόμη και μέλη του ίδιου είδους ενδέχεται να παρουσιάζουν αρκε-τά διαφορετική ευαισθησία σε δεδομένο παθογόνο

Ηλικία στρες και δίαιτα

Η ηλικία είναι σημαντικός παράγοντας όσον αφορά την ευαι-σθησία έναντι μολυσματικών ασθενειών Τα λοιμώδη νοσή-ματα είναι πολύ πιο συχνά στα πολύ νεαρά και πολύ ηλικι-ωμένα άτομα Στα νεογέννητα πχ ο σχηματισμός της εντε-ρικής χλωρίδας γίνεται αρκετά γρήγορα αλλά η φυσιολογι-κή χλωρίδα του νεογέννητου δεν είναι ίδια με τη φυσιολο-γική χλωρίδα ενός ενήλικα Πριν τη δημιουργία της χλωρί-δας ενήλικα ιδιαίτερα τις πρώτες μέρες μετά τη γέννηση τα παθογόνα έχουν περισσότερες ευκαιρίες να εγκατασταθούν και να προκαλέσουν νόσο Έτσι η διάρροια που προκαλεί-ται από παθογονικά στελέχη της Escherichia coli (f Τμή-μα 297) ή του Pseudomonas aeruginosa εμφανίζεται πολύ συχνά σε νεογνά μικρότερα του ενός έτους Η νεογνική αλ-λαντίαση απαντά μόνο σε νεογνά πολύ μικρής ηλικίας επει-δή η φυσιολογική χλωρίδα που έχει δημιουργθεί στα μεγα-λύτερα παιδιά τα προφυλάσσει από εντερική λοίμωξη λόγω του Clostridium botulinum (f Τμήμα 295)

Σε άτομα μεγαλύτερα των 65 ετών τα λοιμώδη νοσήμα-τα εμφανίζονται πολύ συχνότερα απrsquo ότι σε νεότερους ενή-λικες Επί παραδείγματι οι ηλικιωμένοι είναι πολύ πιο ευ-αίσθητοι σε αναπνευστικές λοιμώξεις ιδιαίτερα στη γρίπ-πη (f Τμήμα 268) ίσως επειδή μειώνεται η αποτελεσμα-τικότητα της ανοσιακής τους απόκρισης στα παθογόνα του αναπνευστικού Επιπλέον διάφορες ανατομικές μεταβολές που συνοδεύουν το γήρας μπορεί να συμβάλλουν στην ανά-πτυξη λοιμώξεων Φερrsquo ειπείν η διόγκωση του προστάτη (συνηθισμένη πάθηση στους άνδρες άνω των 50 ετών) προ-καλεί συχνά μείωση της ροής των ούρων γεγονός που με τη σειρά του καθιστά ευκολότερο τον αποικισμό της ουροποιη-τικής οδού με παθογόνα (Εικόνα 2111) και αυξάνει τις σχε-τικές λοιμώξεις στους άνδρες μεγαλύτερης ηλικίας

Το στρες μπορεί να οδηγήσει σε προδιάθεση ενός ατό-μου που υπό φυσιολογικές συνθήκες θα ήταν υγιές στο να νοσήσει Σε σχετικές μελέτες με αρουραίους και ποντίκια η κόπωση η υπερπροσπάθεια η ελλειπής διατροφή η αφυδά-τωση και οι κλιματικές αλλαγές (όλα συνιστούν πηγές φυ-σιολογικού στρες) αυξάνουν όχι μόνο τον επιπολασμό αλλά και τη βαρύτητα των λοιμώξεων Επί παραδείγματι αρου-ραίοι που υποβάλλονται σε έντονη φυσική δραστηριότη-τα για μεγάλες χρονικές περιόδους εμφανίζουν μεγαλύτερη θνησιμότητα αν προσβληθούν από Salmonella σε σχέση με ζώα που αναπαύονται επαρκώς Επομένως οι ορμόνες που παράγονται υπό συνθήκες στρες επηρεάζουν το ανοσοποιη-τικό σύστημα και παίζουν κάποιο ρόλο στις σχετικές ασθέ-νειες Η ορμόνη κορτιζόνη πχ ένας ιδιαίτερα αποτελεσμα-

2113 ΜΗ ΕΙΔΙΚΗ ΕΓΓΕΝΗΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΣΤΙΣ ΜΟΛΥΝΣΕΙΣ 861

862Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

τικός αντιφλεγμονώδης παράγοντας παράγεται σε πολύ με-γαλύτερες ποσότητες κατά τη διάρκεια περιόδων στρες πα-ρά σε φυσιολογικές περιόδους Έτσι η καταστολή των φλεγ-μονωδών αντιδράσεων του οργανισμού στερεί το σώμα από έναν φυσιολογικό μηχανισμό άμυνας έναντι των λοιμώξεων (βλ Τμήμα 2114)

Η δίαιτα παίζει επίσης σημαντικό ρόλο στην αντίσταση του ξενιστή Η συσχέτιση μεταξύ πείνας και μολυσματικών ασθενειών είναι γνωστή εδώ και αιώνες Δίαιτες φτωχές σε πρωτεΐνη επηρεάζουν τη φυσιολογική χλωρίδα και προσφέ-ρουν μεγαλύτερες πιθανότητες ανάπτυξης σε διάφορα ευκαι-ριακά παθογόνα Για παράδειγμα ο αριθμός των κυττάρων Vibrio cholerae που απαιτούνται για να προκαλέσουν χολέ-ρα είναι πολύ μικρότερος όταν το προσβαλλόμενο άτομο υποσιτίζεται Επίσης ο αριθμός αυτός είναι πολύ μικρότε-ρος και όταν το V cholerae λαμβάνεται με την τροφή ίσως επειδή η τροφή εξουδετερώνει τα στομαχικά οξέα που υπό φυσιολογικές συνθήκες θα κατέστρεφαν το παθογόνο (f Τμήμα 285)

Σε ορισμένες περιπτώσεις η απουσία συγκεκριμένης ουσίας από τη διατροφή μπορεί να προστατεύσει από κάποια νόσο καθώς το αντίστοιχο παθογόνο στερείται τα απαραίτη-τα θρεπτικά υλικά Καλύτερο τέτοιο παράδειγμα είναι η επί-δραση της σακχαρόζης στην εμφάνιση της οδοντικής τερη-δόνας Όπως είδαμε στο Τμήμα 213 η απουσία σακχαρόζης από τη διατροφή (μαζί με τη σωστή στοματική υγιεινή) μπο-ρεί να εξαφανίσει την τερηδόνα καθώς χωρίς τη σακχαρό-ζη των τροφών τα ιδιαιτέρως τερηδονογόνα Streptococcus mutans και S sobrinus αδυνατούν να συνθέσουν τον κολ-λώδη πολυσακχαρίτη που είναι απαραίτητος για να παρα-μείνουν τα βακτηριακά κύτταρα κολλημένα στις επιφάνει-ες των δοντιών

Φυσικοί και χημικοί αμυντικοί μηχανισμοίΗ δομική ακεραιότητα των ιστικών επιφανειών συνιστά φραγμό στην είσοδο μικροοργανισμών Στο δέρμα και στις βλεννογόνους επιφάνειες τα δυνητικά παθογόνα πρέπει όχι μόνο να προσκολληθούν στην επιφάνεια του ιστού αλλά και να αναπτυχθούν σε αυτή τη θέση πριν μεταφερθούν σε κά-ποια άλλη περιοχή του σώματος Η ακεραιότητα μιας ιστι-κής επιφάνειας συνήθως αρκεί για την προστασία της από ενδεχόμενο μόνιμο αποικισμό από παθογόνα Ωστόσο μια τραυματισμένη ιστική επιφάνεια (πχ ένα γδάρσιμο στο δέρ-μα) αποικίζεται εύκολα και επιτρέπει την εισβολή μικροορ-γανισμών Η αντίσταση στον αποικισμό και στην εισβολή γίνεται αφrsquo ενός με ειδικές ουσίες που παράγει το αμυντικό σύστημα του ξενιστή και αφrsquo ετέρου με διάφορους μηχανι-σμούς ανατομικού χαρακτήρα που παρεμποδίζουν έναν πι-θανό αποικισμό Μια σύνοψη των σημαντικότερων ανατο-μικών μηχανισμών άμυνας του ανθρώπινου οργανισμού πα-ρουσιάζεται στην Εικόνα 2123

Το δέρμα συνιστά αποτελεσματικό εμπόδιο στη διείσδυ-ση μικροοργανισμών Οι σμηγματογόνοι αδένες του δέρμα-τος (Εικόνα 212) εκκρίνουν λιπαρά οξέα και γαλακτικό οξύ τα οποία μειώνουν το pH του δέρματος και αναστέλλουν τον αποικισμό από παθογόνα βακτήρια Όσοι μικροοργανι-σμοί εισπνέονται από τη μύτη ή το στόμα απομακρύνονται με τη δράση των βλεφαριδοφόρων επιθηλιακών κυττάρων των βλεννογόνων επιφανειών του ρινοφάρυγγα και της τρα-χείας Οι βλεφαρίδες ωθούν με τις κινήσεις τους τη βλέννη και τα παγιδευμένα σε αυτήν βακτήρια προς τα άνω μέχρι αυτή να ενσωματωθεί στις εκκρίσεις της στοματικής κοιλό-τητας και είτε να καταπωθεί (οπότε τα βακτήρια πεθαίνουν στο όξινο περιβάλλον του στομάχου) είτε να απομακρυνθεί με την απόχρεμψη Τα δυνητικά παθογόνα που εισέρχονται

Η λυσοζύmicroη στα δάκρυακαι σε άλλες εκκρίσεις διασπάτο κυτταρικό τοίχωmicroα τωνβακτηρίων

Αποmicroάκρυνση σωmicroατιδίων καιmicroικροοργανισmicroών microε την ταχείαδιέλευση αέρα πάνω από τα τριχίδια και τους κροσσούς τουρινοφάρυγγα

Η φυσιολογική χλωρίδαανταγωνίζεται τα παθογόνα

Η βλέννη και τα φαγοκύτταρα στους πνεύmicroονες αποτρέπουν τον αποικισmicroό

Η βλέννη και το κροσσωτό επιθήλιο στην τραχεία παγιδεύουνκαι ωθούν microικροοργανισmicroούςέξω από το σώmicroα

Το δέρmicroα είναι ένας φυσικόςφραγmicroός παράγει λιπαράοξέα microε αντιmicroικροβιακή δράση και η φυσιολογική χλωρίδα του εmicroποδίζει τοναποικισmicroό παθογόνων

Η ταχεία microεταβολή τουpH αναστέλλει τον πολλαπλασιασmicroό microικροβίων

Η περιοδική έκπλυση της ουροποιητικής οδού microε τα ούρα τηνπροφυλάσσει απότον αποικισmicroό

Η φυσιολογική χλωρίδαανταγωνίζεται τα παθογόνα

Η οξύτητα του περιβάλλοντος στο στοmicroάχι (pH 2) αναστέλλει τον πολλαπλασιασmicroό τωνmicroικροβίων

∆ιάφορες πρωτεΐνες του αίmicroατος αναστέλλουν τη microικροβιακή ανάπτυξη

Εικόνα 2123 Φυσικοίχημικοίκαιανατομικοίφραγμοίπροστασίαςέναντιτωνλοιμώξεων

στο στομάχι πρέπει να ανταπεξέλθουν αφrsquo ενός στην οξύτη-τα του στομάχου (που μπορεί να φθάσει και σε pH 2) και αφrsquo ετέρου στον ανταγωνισμό με τη διαρκώς αυξανόμενη μικρο-χλωρίδα του λεπτού (pH 5 περίπου) και του παχέος εντέρου (pH 6-7) Υπενθυμίζεται ότι στο παχύ έντερο ενός φυσιολο-γικού ενήλικα ο αριθμός των βακτηρίων προσεγγίζει το 1010 ανά γραμμάριο εντερικού περιεχομένου (βλ Τμήμα 214) Με όλους αυτούς τους αποτρεπτικούς μηχανισμούς γίνεται σαφές ότι η μόνιμη εγκατάσταση ενός νέου μικροοργανι-σμού είναι ιδιαίτερα δύσκολη

Οι νεφροί και η επιφάνεια των οφθαλμών λούονται συ-νεχώς με εκκρίσεις που περιέχουν λυσοζύμη ένζυμο το οποίο μειώνει δραστικά τους μικροβιακούς πληθυσμούς Βακτηρι-οκτόνες ουσίες υπάρχουν επίσης στα εξωκυτταρικά υγρά όπως στο πλάσμα του αίματος Οι β-λυσίνες επί παραδείγ-ματι είναι πρωτεΐνες του αίματος που έχουν την ιδιότητα να προσδένονται και να ανοίγουν ρήγματα στην κυτταρική μεμ-βράνη των βακτηρίων προκαλώντας εκροή του κυτταρο-πλάσματος άρα και λύση του βακτηριακού κυττάρου

Ιστική εξειδίκευση

Τα περισσότερα παθογόνα πρέπει αρχικά να προσκολληθούν και να αποικίσουν τη θέση που τους προσφέρεται Αν η θέ-ση αυτή δεν είναι συμβατή με τις διατροφικές και περιβαλ-λοντικές ανάγκες τους τότε είναι αδύνατο να πολλαπλασι-αστούν Επομένως αν το Clostridium tetani προσληφθεί με την τροφή δεν θα προκαλέσει τέτανο διότι πεθαίνει στο όξι-νο περιβάλλον του στομάχου Αν όμως εισχωρήσει σε μια βαθειά πληγή ενδέχεται να πολλαπλασιαστεί στις ανοξικές ζώνες που δημιουργούνται με την τοπική νέκρωση του ιστού και να αρχίσει την παραγωγή τετανοτοξίνης (βλ Τμήματα 2110 και 278) Αντίθετα τα εντεροβακτήρια όπως η Sal-monella και η Shigella δεν προκαλούν λοιμώξεις στις πλη-γές αλλά αποικίζουν επιτυχώς τον εντερικό σωλήνα Ορι-σμένες περιπτώσεις ιστικής εξειδίκευσης παρατίθενται στον Πίνακα 216

Ο καταβεβλημένος ξενιστής

Ο όρος καταβεβλημένος ξενιστής αφορά ξενιστές στους οποί-ους έχει αδρανοποιηθεί ένα ή περισσότερα τμήματα του ανο-

σοποιητικού τους συστήματος με συνέπεια να αυξάνονται σημαντικά οι πιθανότητες λοίμωξης

Πολλοί νοσοκομειακοί ασθενείς που πάσχουν από μη λοιμώδες νόσημα (πχ καρκίνο ή καρδιοπάθεια) προσβάλ-λονται σχετικά εύκολα από λοιμώξεις επειδή είναι καταβε-βλημένοι (f Τμήμα 257) Διάφορες συνήθεις νοσοκομει-ακές πράξεις όπως ο καθετηριασμός οι υποδόριες ενέσεις η λήψη εγκεφαλονωτιαίου υγρού οι βιοψίες και οι χειρουρ-γικές επεμβάσεις μπορούν ακούσια να εισαγάγουν μικροορ-γανισμούς στους ασθενείς Το προεγχειρητικό άγχος μπορεί επίσης να μειώσει τις αντιστάσεις του ασθενούς Τα διάφο-ρα αντιφλεγμονώδη φάρμακα που χορηγούνται για τον περι-ορισμό του πόνου και των οιδημάτων μειώνουν επίσης την ανοσιακή άμυνα του ξενιστή (βλ Τμήμα 2113) Στους ασθε-νείς που έχουν δεχθεί κάποιο μόσχευμα χορηγούνται ανοσο-κατασταλτικά φάρμακα τα οποία καταστέλλουν τον μηχα-νισμό απόρριψης του μοσχεύματος αλλά ταυτόχρονα μειώ-νουν την αμυντική ικανότητα του ασθενούς έναντι των λοι-μώξεων

Καταβεβλημένοι ξενιστές υπάρχουν και εκτός νοσο-κομείων Το κάπνισμα η υπέρμετρη κατανάλωση αλκοόλ η ενδοφλέβια λήψη ναρκωτικών ουσιών η έλλειψη ύπνου η ανεπαρκής διατροφή ή η λοίμωξη από κάποιον άλλο πα-ράγοντα αποτελούν συνθήκες που καταβάλλουν την άμυνα του ξενιστή έναντι των λοιμώξεων Επί παραδείγματι η μό-λυνση με τον ιό HIV (ιό της ανθρώπινης ανοσοανεπάρκειας) καθιστά τον ασθενή ευάλωτο σε πληθώρα μικροβιακών λοι-μώξεων κατά κανόνα ακίνδυνων για τα μη προσβεβλημένα άτομα Ο HIV προκαλεί το σύνδρομο της επίκτητης ανοσοα-νεπάρκειας (AIDS) επειδή καταστρέφει έναν τύπο κυττάρων του ανοσοποιητικού συστήματος τα λεμφοκύτταρα Τ-CD4 (f Τμήμα 227) που συμμετέχουν στην ανοσιακή απόκρι-ση του οργανισμού Εξαιτίας αυτής της βλάβης που προκα-λεί ο HIV στον ξενιστή οι ασθενείς με AIDS δεν διαθέτουν επαρκή άμυνα έναντι των λοιμώξεων και συχνά πεθαίνουν από κάποια λοίμωξη (f Τμήματα 256 και 2614)

Τέλος ένας ξενιστής μπορεί να είναι καταβεβλημένος εξαιτίας συγκεκριμένων γενετικών παραγόντων όπως πχ από διάφορες γενετικές ασθένειες που αναστέλλουν τη λει-τουργία ή καταστρέφουν ολόκληρα τμήματα του ανοσοποιη-τικού συστήματος Τα άτομα που υποφέρουν από τέτοιες πα-

2113 ΜΗ ΕΙΔΙΚΗ ΕΓΓΕΝΗΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΣΤΙΣ ΜΟΛΥΝΣΕΙΣ 863

ΠΙΝΑΚΑΣ 216 λοιμώξειςκαιιστικήεξειδίκευση

Νόσος Ιστός που μολύνεται Οργανισμός

αλλαντίαση Τελικήκινητικήπλάκα Clostridium botulinumαυτόματηαποβολή(βοοειδή) πλακούντας Brucella abortusΓονόρροια επιθήλιοτουουρογεννητικού Neisseria gonorrhoeaeδιφθερίτιδα επιθήλιοτουλάρυγγα Corynebacterum diphtheriaeελονοσία αίμα(ερυθροκύτταρα) είδηPlasmodiumπυελονεφρίτιδα μυελόςτωννεφρών είδηProteusΣύνδρομοεπίκτητηςανοσοανεπάρκειας(AIDS) βοηθητικάλεμφοκύτταραΤ Ιόςτηςανθρώπινηςανοσοανεπάρκειας(HIV)Τερηδόνα Στοματικόεπιθήλιο Streptococcus mutans S sobrinus S sanguisS mitisΤέτανος ανασταλτικοίδιάμεσοινευρώνες Clostridium tetani Χολέρα επιθήλιοτουλεπτούεντέρου Vibrio cholerae

864Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

θήσεις συνήθως πεθαίνουν σε νεαρή ηλικία όχι από την ίδια τη γενετική νόσο αλλά από κάποια μικροβιακή λοίμωξη

2113 Έλεγχος εννοιών

Ο αποικισμός ενός ξενιστή από παθογόνα παρεμποδίζεται από μη ειδικούς φραγμούς φυσικής ανατομικής και χημικής φύσεως Η κατάρρευση των μηχανισμών άμυνας οδηγεί σε καταβεβλημένους ξενιστές δηλαδή σε ασθενείς πιο ευάλωτους στις λοιμώξεις

Με ποιον τρόπο μπορούν το κάπνισμα και η δίαιτα να επηρεά-σουν την αντίσταση του ξενιστή σε κάποιο παθογόνο

Πώς θα μπορούσε μια προϋπάρχουσα λοίμωξη να καταβάλει έναν υγιή κατά τα άλλα ξενιστή

2114 Φλεγμονή και πυρετός

Φλεγμονή ονομάζεται η μη ειδική αντίδραση του οργανι-σμού σε διαφόρα επιβλαβή ερεθίσματα όπως είναι οι το-ξίνες και τα παθογόνα Χαρακτηριστικά της φλεγμονώδους αντίδρασης είναι η ερυθρότητα το οίδημα ο πόνος και η υψηλή θερμοκρασία που αναπτύσσεται τοπικά στο σημείο της λοίμωξης Στις ουσίες που παράγουν αυτό το αποτέλε-σμα ανήκει και μια ομάδα πρωτεϊνών που ονομάζονται κυ-τοκίνες (f Τμήμα 2310) ουσίες τις οποίες παράγουν τα λευκά αιμοσφαίρια ή λευκοκύτταρα (f Τμήμα 221) Τα λευκοκύτταρα συνδέονται επίσης με τις εξειδικευμένες αποκρίσεις του οργανισμού σε συγκεκριμένα παθογόνα τις οποίες θα εξετάσουμε στο Κεφάλαιο 22 Σπουδαιότερο απο-τέλεσμα μιας φλεγμονώδους αντίδρασης του οργανισμού εί-ναι ο άμεσος περιορισμός του παθογόνου κάτι που συνήθως επιτυγχάνεται με τον σχηματισμό ενός θρόμβου (δηλαδή ενός πλέγματος από ίνες) στο σημείο της φλεγμονής

Η φλεγμονή είναι ένας από τους σημαντικότερους και πιο διαδεδομένους αμυντικούς μηχανισμούς του ξενιστή έναντι των εισερχόμενων μικροοργανισμών Σε ορισμένες περιπτώσεις όμως η φλεγμονή μπορεί να αυξήσει την πα-θογονικότητα ενός μικροβίου Για παράδειγμα ορισμένοι μι-κροοργανισμοί επάγουν φλεγμονώδεις αντιδράσεις οι οποί-ες επειδή είναι υπερβολικά έντονες προξενούν σημαντικές βλάβες στους ιστούς δημιουργώντας laquoνεκρωμένεςraquo ζώνες πλούσιες σε θρεπτικά υλικά άρα και κατάλληλες για εγκα-τάσταση και πολλαπλασιασμό

Σε ορισμένες περιπτώσεις εκδηλώνεται μια ανεξέλεγκτη διασυστηματική φλεγμονή που ονομάζεται σηπτική κατα-πληξία (σοκ) η οποία οδηγεί σε ακόμη πιο γενικευμένα συ-μπτώματα όπως εντονότατο οίδημα και ανεξέλεγκτο πυρε-τό Η σηπτική καταπληξία είναι μια κατάσταση απειλητική για την ανθρώπινη ζωή που εμφανίζεται όταν οι λοιμώξεις και οι αντίστοιχες φλεγμονώδεις αντιδράσεις δεν περιορίζο-νται σε συγκεκριμένη θέση του σώματος αλλά διασπείρονται σε όλο το σώμα μέσω του κυκλοφορικού ή λεμφικού συστή-ματος (f Τμήμα 221)

Πυρετός

Το σώμα ενός υγιούς ατόμου διατηρεί αξιοθαύμαστα σταθε-ρή τη θερμοκρασία στο εσωτερικό του Σε μια μέση περίοδο 24 ωρών η θερμοκρασία του σώματος αυξομειώνεται σε ένα πολύ στενό εύρος τιμών που δεν υπερβαίνει τον 1ο-15οC Σε κάθε άτομο η μέση θερμοκρασία μπορεί να ποικίλλει ελα-φρά Ως laquoφυσιολογικήraquo θεωρείται μια μέση θερμοκρασία 37οC αλλά σε ορισμένα άτομα η φυσιολογική θερμοκρασία μπορεί να είναι 36οC ή 38οC Η θερμοκρασία του σώματος εξαρτάται πολύ από τη σωματική δραστηριότητα και μπορεί να φτάσει μέχρι και 4οC πάνω από το φυσιολογικό κατά τη διάρκεια έντονης σωματικής καταπόνησης και μέχρι 2οC κά-τω από το φυσιολογικό κατά τη διάρκεια του ύπνου

Πυρετός ονομάζεται η ανώμαλη αύξηση της θερμοκρα-σίας του σώματος Ο πυρετός προκαλείται ενίοτε και από μη λοιμώδη νοσήματα αλλά στις περισσότερες περιπτώσεις ευ-θύνεται κάποια λοίμωξη Το γεγονός ότι πολλές λοιμώξεις προκαλούν πυρετό οφείλεται σε ορισμένα πυρετογόνα προϊ-όντα των παθογόνων μικροοργανισμών Οι καλύτερα μελε-τημένοι πυρετογόνοι παράγοντες είναι οι ενδοτοξίνες των αρνητικών κατά Gram βακτηρίων (βλ Τμήμα 2112) Ωστό-σο υπάρχουν και οργανισμοί που προκαλούν πυρετό χωρίς να παράγουν ενδοτοξίνες Αυτοί οι οργανισμοί θανατώνο-νται από τα λευκοκύτταρα και καθώς συμβαίνει αυτό επά-γουν την απελευθέρωση λευκοκυτταρικών πρωτεϊνών που ονομάζονται ενδογενή πυρετογόνα (f Τμήμα 222) Ενίο-τε ο πυρετός ωφελεί τον ξενιστή Ο χαμηλός πυρετός επιτα-χύνει τις διαδικασίες της φαγοκυττάρωσης και της παραγω-γής αντισωμάτων Ωστόσο ο υψηλός πυρετός πχ 40οC ή και περισσότερο συνήθως λειτουργεί προς όφελος του πα-θογόνου διότι προκαλεί περαιτέρω καταστροφή των ιστών του ξενιστή

Οι πυρετοί των λοιμώξεων κατατάσσονται σε τρεις κα-τηγορίες (1) στον συνεχόμενο ή αδιάλειπτο πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώματος παραμένει αυξημένη καθrsquo όλο το 24ωρο και η διακύμανσή της γύρω από την αυ-ξημένη τιμή δεν υπερβαίνει τον 1οCOslash συνεχόμενος πυρετός εμφανίζεται στον τύφο (f Τμήμα 273) και στον τυφοει-δή πυρετό (f Τμήμα 288)Oslash (2) στον υφέσιμο πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώματος παραμένει αυξημένη καθrsquo όλο το 24ωρο αλλά παρουσιάζει διακυμάνσεις μεγαλύ-τερες του 1οCOslash αυτό το είδος πυρετού χαρακτηρίζει τις πυο-γενείς λοιμώξεις (f Τμήματα 262 και 269) και τη φυμα-τίωση (f Τμήμα 265)Oslash (3) στον διαλείποντα πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία είναι φυσιολογική ορισμένες περι-όδους της ημέρας αλλά κατά διαστήματα αυξάνεται πάνω από το φυσιολογικό Οι περισσότερες λοιμώξεις προκαλούν κάποια μορφή διαλείποντος πυρετού Ο διαλείπων πυρετός εμφανίζεται με πολύ χαρακτηριστικό τρόπο στην ελονοσία (f Τμήμα 275) η οποία οφείλεται σε λοίμωξη από πρω-τόζωο Ο υπόστροφος πυρετός που προκαλούν ορισμένα είδη του γένους Borrelia (f Τμήμα 273) είναι μια μορφή δια-λείποντος πυρετού κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώ-ματος παραμένει φυσιολογική για μεγάλο χρονικό διάστημα

αλλά διακόπτεται από εμπύρετες κρίσεις Ο υπόστροφος πυ-ρετός εμφανίζεται στις περιπτώσεις ατελούς ανάρρωσης από λοίμωξη και εκδηλώνεται περιοδικά κάθε φορά που ο λοιμώ-δης παράγοντας επανεγκαθίσταται

2114 Έλεγχος εννοιών

Η φλεγμονή και ο πυρετός αποτελούν γενικές αντιδράσεις του ορ-γανισμού σε επιβλαβή ερεθίσματα Οι αποκρίσεις του ξενιστή εί-

ναι σχεδιασμένες έτσι ώστε να απομονώνουν ταχύτατα και να κα-ταστρέφουν το παθογόνο αλλά μπορεί να προκαλέσουν περαιτέρω βλάβες στους ιστούς του ξενιστή

Περιγράψτε τα κυριότερα συμπτώματα της φλεγμονής Περιγράψτε τους τρεις τύπους πυρετού

νότητα εισβολής Ποιοι παράγοντες προσδίδουν τέτοιου είδους ικανότητες σε έναν μικροοργανισμό

9 Σε τι διαφέρουν μεταξύ τους οι τοξίνες Α-Β οι κυτταρο-τοξίνες και τα υπεραντιγόνα Δώστε ένα παράδειγμα από κάθε κατηγορία τοξινών Με ποιον τρόπο προκαλεί νόσο κάθε κατηγορία τοξίνης

10 Περιγράψτε τους μηχανισμούς δράσης της τετανοτοξί-νης και της αλλαντοτοξίνης Αναφορικά με τον μηχανι-σμό δράσης τους γιατί είναι τόσο επικίνδυνες οι εν λόγω τοξίνες

11 Περιγράψτε συνοπτικά τον μηχανισμό δράσης της εντε-ροτοξίνης της χολέρας Ποια είναι η κατάλληλη θερα-πεία για την ασθένεια αυτή και γιατί η χορήγηση αντιβι-οτικών δεν έχει κατά κανόνα αποτέλεσμα Περιγράψτε συνοπτικά τον μηχανισμό δράσης της εντεροτοξίνης του σταφυλόκοκκου Ποια είναι η κατάλληλη θεραπεία για την ασθένεια αυτή και γιατί η χορήγηση αντιβιοτικών δεν έχει κατά κανόνα αποτέλεσμα

12 Περιγράψτε τη δομή μιας τυπικής ενδοτοξίνης Με ποιον τρόπο προκαλεί η ενδοτοξίνη πυρετό Ποιοι μικροοργα-νισμοί παράγουν ενδοτοξίνες

13 Με ποιον τρόπο περιορίζουν τις βακτηριακές λοιμώξεις το pH και η θερμοκρασία Σε ποια σημεία πάνω ή μέσα στο σώμα μπορεί να είναι διαφορετικές οι τιμές της θερ-μοκρασίας και του pH από τις αντίστοιχες μέσες σωμα-τικές τιμές Ποιοι οργανισμοί θα μπορούσαν να ωφελού-νται από τις υφιστάμενες διαφορές στη θερμοκρασία και στο pH

14 Σε τι διαφέρουν ο συνεχόμενος ο υφέσιμος και ο διαλεί-πων πυρετός Αναφέρετε τουλάχιστον έναν λοιμώδη πα-ράγοντα για κάθε τύπο πυρετού Ποιος τύπος πυρετού εί-ναι συνηθέστερος στις λοιμώξεις

1 Σε τι διαφέρουν ένα παράσιτο από ένα παθογόνο Σε τι δι-αφέρει η λοίμωξη από τη νόσο

2 Ποια όργανα του ανθρώπινου σώματος αποικίζονται φυ-σιολογικά από μικροοργανισμούς Τι κοινό έχουν αυτά τα όργανα μεταξύ τους Ποια όργανα είναι εντελώς ελεύ-θερα από μικροοργανισμούς Τι κοινό έχουν αυτά τα όρ-γανα μεταξύ τους

3 Σε τι διαφέρουν οι μόνιμοι από τους περιστασιακούς πλη-θυσμούς μικροοργανισμών που αναπτύσσονται σε κά-ποια θέση του σώματος

4 Γιατί είναι καθοριστική η συμμετοχή των ειδών του γέ-νους Streptococcus στον σχηματισμό της τερηδόνας Γι-ατί είναι τα είδη αυτά ικανότερα στη δημιουργία τερηδό-νας από άλλους οργανισμούς

5 Με ποιον τρόπο επηρεάζει το pH τους οργανισμούς που αναπτύσσονται στα επιμέρους τμήματα του γαστρεντερι-κού σωλήνα Με ποιον τρόπο επηρεάζει η συγκέντρωση οξυγόνου τη σύσταση της μικροβιακής χλωρίδας στα δι-άφορα επιμέρους τμήματα του γαστρεντερικού σωλήνα

6 Περιγράψτε τη σχέση μεταξύ Lactobacillus acidophilus και γλυκογόνου στον κολπικό σωλήνα Γιατί είναι διαφο-ρετική η φυσιολογική χλωρίδα στον κόλπο μιας ενήλικης γυναίκας σε σχέση με εκείνην μιας πολύ νέας

7 Υποδείξτε σε τι διαφέρουν μεταξύ τους ο γλυκοκάλυκας η κάψα και η βλεννοστιβάδα Με ποιον τρόπο συνει-σφέρουν οι προαναφερθείσες δομές στη διαδικασία προ-σκόλλησης των βακτηρίων

8 Δώστε ένα παράδειγμα μικροοργανισμού του οποίου η παθογονικότητα οφείλεται στην ικανότητα παραγωγής τοξίνης Προσδιορίστε τη συγκεκριμένη τοξίνη και τον τρόπο δράσης της Δώστε ένα παράδειγμα μικροοργανι-σμού του οποίου η παθογονικότητα οφείλεται στην ικα-

Ερωτήσεις επανάληψης

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΕΠΑΝΑΛΗψΗΣ 865

866Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

θανές εξελικτικές πιέσεις που να προκαλούν αύξηση της μολυσματικότητας και της παθογονικότητας του Clos-tridium tetani Θα προσέδιδε επιλεκτικά πλεονεκτήματα σε αυτούς τους οργανισμούς μια ενδεχόμενη αύξηση της μολυσματικότητας Στον συλλογισμό σας βεβαιωθείτε ότι έχετε λάβει υπrsquo όψιν σας και το φυσικό ενδιαίτημα κάθε οργανισμού

9 Το ένζυμο πήξης του αίματος (coagulase) είναι ένας πα-ράγοντας μολυσματικότητας του Staphylococcus aure-us ο οποίος προκαλεί τον σχηματισμό θρόμβων στη θέ-ση ανάπτυξης του S aureus Η στρεπτοκινάση είναι ένας παράγοντας μολυσματικότητας του Staphylococcus pyo-genes που διασπά τους θρόμβους στη θέση ανάπτυξης του S pyogenes Υπάρχει κάποιος συνδυασμός αυτών των δύο αλληλοαναιρούμενων στρατηγικών που να αυ-ξάνει την παθογονικότητα

10 Τα είδη του γένους Salmonella παράγουν τουλάχιστον 10 διαφορετικά γονιδιακά προϊόντα τα οποία δρουν ως πα-ράγοντες μολυσματικότητας και αυξάνουν τη μολυσματι-κή δράση του παθογόνου Το Streptococcus pneumoniae ένα παθογόνο με κατά τεκμήριο μεγαλύτερη μολυσματι-κότητα (βλ Εικόνα 2115) χρησιμοποιεί μόνο έναν πα-ράγοντα μολυσματικότητας Ανατρέξτε στους κρίσιμους παράγοντες μολυσματικότητας για καθέναν από αυτούς τους δύο οργανισμούς και εξηγήστε γιατί είναι τόσο ση-μαντικός και αποτελεσματικός ένας συγκεκριμένος πα-ράγοντας του S pneumoniae Γιατί δεν χρησιμοποιούν όλα τα παθογόνα του ανθρώπου στρατηγικές μολυσματι-κότητας παρόμοιες με εκείνη του S pneumoniae

11 Τα εμβόλια κατά των εξωτοξινών πχ της τοξίνης της διφθερίτιδας και της τετανοτοξίνης χρησιμεύουν στην πρόληψη εκδήλωσης των αντίστοιχων νόσων (f Τμή-μα 2211) Γιατί δεν παρασκευάζονται εμβόλια και κατά των ενδοτοξινών

12 Αν και είναι σχετικά εύκολο να απομονωθούν μεταλλάγ-ματα μικροοργανισμών με ικανότητα παραγωγής ενδοτο-ξινών η απομόνωση μεταλλαγμάτων που δεν έχουν αυ-τή την ικανότητα είναι πολύ δυσκολότερη Με βάση όσα ξέρετε για τη δομή και τη λειτουργία αυτών των τοξινών εξηγήστε γιατί συμβαίνει αυτό

13 Τα εγκαύματα είναι από τις δυσκολότερες πληγές σε ότι αφορά τη θεραπεία τους καθώς μολύνονται εύκολα από ευκαιριακά συνήθως παθογόνα Εξηγήστε γιατί συμ-βαίνει αυτό με βάση τις γνώσεις σας για τους φυσικούς ανατομικούς και χημικούς μηχανισμούς που διαθέτει ο οργανισμός για την πρόληψη των λοιμώξεων

14 Πρέπει ο πυρετός να αντιμετωπίζεται θεραπευτικά σε κάθε περίπτωση Στην απάντησή σας λάβετε υπrsquo όψιν τη σημασία που έχουν οι φλεγμονώδεις αποκρίσεις του ξε-νιστή στον περιορισμό των λοιμώξεων

1 Με ποιον τρόπο αναστέλλει η βλέννη τον πολλαπλασι-ασμό των περισσότερων μικροοργανισμών Περιγράψ-τε πειράματα τα οποία καταδεικνύουν την προστατευτι-κή επίδραση της βλέννης έναντι του βακτηριακού αποι-κισμού

2 Οι βλεννογόνοι υμένες αποτελούν αποτελεσματικό φραγ-μό κατά του αποικισμού και της ανάπτυξης μικροοργανι-σμών Ωστόσο οι βλεννογόνοι του λάρυγγα και του φά-ρυγγα αποικίζονται από ποικίλους μικροοργανισμούς που μερικοί προκαλούν ενίοτε νόσο Εξηγήστε πώς μπο-ρεί υπό συγκεκριμένες συνθήκες να μετατραπεί σε παθο-γόνο ένας μικροοργανισμός που φυσιολογικά δεν είναι παθογόνος Περιγράψτε τουλάχιστον ένα σύνολο συνθη-κών που δυνητικά ευνοεί την παθογονικότητα

3 Ποια στάδια περιλαμβάνει ο σχηματισμός της οδοντικής πλάκας Περιγράψτε και αναλύστε τα πειράματα που κα-ταδεικνύουν ότι οδοντική πλάκα μπορεί να σχηματιστεί και σε απομιμήσεις οδοντικών επιφανειών και σχεδιάστε άλλα πειράματα σχετικά με τη χρήση βιολογικών μεθό-δων καταπολέμησης της πλάκας

4 Συμβάλλει η χρήση ενός αντιμικροβιακού σκευάσματος (οδοντόπαστα) στην πρόληψη της τερηδόνας Ποια εί-ναι τα πλεονεκτήματα ή τα μειονεκτήματα μιας τέτοιας στρατηγικής για την πρόληψη της τερηδόνας Πώς μπο-ρείτε να ελέγξετε εργαστηριακά την αποτελεσματικότη-τα αυτής της στρατηγικής

5 Η λήψη αντιβιοτικών μπορεί να μειώσει σημαντικά τον αριθμό των μικροοργανισμών της γαστρεντερικής οδού Ποια συμπτώματα σε επίπεδο φυσιολογίας μπορεί να προκαλέσει στον ξενιστή η μείωση της φυσιολογικής χλωρίδας Οι μακροχρόνιες θεραπείες με αντιβιοτικά συ-χνά συνοδεύονται από λοιμώξεις ευκαιριακών παθογό-νων πολλά από τα οποία είναι τα ίδια με αυτά που προ-καλούν ευκαιριακές λοιμώξεις σε άτομα με AIDS (f Τμήμα 2614) Ποια παθογόνα μπορεί να είναι αυτά Γι-ατί είναι ευάλωτα στα συγκεκριμένα παθογόνα όσα άτο-μα έχουν ακολουθήσει αντιβιοτική θεραπεία

6 Περιγράψτε σε τι διαφέρουν τα παθογόνα από τα μη πα-θογόνα στελέχη της Escherichia coli Συμπεριλάβετε στην επιχειρηματολογία σας δομικές και οικολογικές συ-νιστώσες

7 Αναφέρετε τρεις τουλάχιστον ξενιστικούς παράγοντες οι οποίοι περιορίζουν ή ευνοούν τον αποικισμό και την ανάπτυξη μικροοργανισμών σε δεδομένη θέση Συμπερι-λάβετε κάθε έναν από αυτούς τους παράγοντες σε in vi-tro πειράματα για τον έλεγχο της ισχύος των υποθέσεών σας

8 Προσδιορίστε πιθανές εξελικτικές πιέσεις που προκα-λούν αύξηση της μολυσματικότητας και της παθογονικό-τητας του Streptococcus pneumoniae Προσδιορίστε πι-

Ερωτήσεις εφαρμογής

Page 14: Ο Streptococcus mutans 21 - WordPress.com...838 Kεφάλαιο 21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ μικροοργανισμοί στα όργανα,

848Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

N gonorrhoeae αλληλεπιδρά εξειδικευμένα με τα κύτταρα-στόχους μέσω μιας δικής του επιφανειακής πρωτεΐνης που δρα ως υπόστρωμα και ενός υποδοχέα στη μεμβράνη του επιθηλιακού κυττάρου Αυτή η αρχή ισχύει γενικότερα και σε ότι αφορά την εξειδίκευση του ξενιστή Σε πολλές περιπτώ-σεις κύτταρα μιας βακτηριακής σειράς που είναι γνωστό ότι προσβάλλουν τον άνθρωπο προσκολλώνται πολύ πιο ισχυ-ρά στα ενδεδειγμένα κύτταρα του ανθρώπου παρά στα αντί-στοιχα κύτταρα ενός άλλου ζώου (πχ του αρουραίου) Ισχύ-ει όμως και το αντίστροφο Μια σειρά βακτηρίων που αποι-κίζει εξειδικευμένα τον αρουραίο προσκολλάται ισχυρότερα σε κύτταρα αρουραίου παρά σε κύτταρα ανθρώπου

Ορισμένα από τα μόρια που χρησιμοποιούν τα βακτή-ρια για την προσκόλλησή τους δεν συνδέονται ομοιοπολικά με τη βακτηριακή μεμβράνη Πρόκειται συνήθως για πολυ-σακχαρίτες τους οποίους συνθέτουν και εκκρίνουν τα βακτή-ρια (f Τμήμα 413) Ως κάψα ορίζεται η πυκνή και σαφώς καθορισμένη στιβάδα πολυμερών που περιβάλλει στενά ένα βακτηριακό κύτταρο (f Εικόνα 263) Ως γλυκοκάλυκας ορίζεται το χαλαρό δίκτυο ινωδών πολυμερών που εκτείνο-νται προς το εξωτερικό του κυττάρου (Εικόνα 2113β)Oslash τέ-λος βλεννοστιβάδα ονομάζεται η διάχυτη μάζα ινωδών πο-λυμερών που φαινομενικά δεν συνδέεται με κανένα μεμο-νωμένο κύτταρο (βλ Εικόνα 214β) αλλά περιβάλλει πολλά βακτηριακά κύτταρα Όλες αυτές οι δομές είναι σημαντικές όχι μόνο για την προσκόλληση των βακτηρίων σε ιστούς ξε-νιστών αλλά και για την προσκόλληση βακτηρίων μεταξύ τους Επιπλέον αυτά τα στρώματα προστατεύουν τα βακτή-ρια από τους αμυντικούς μηχανισμούς του ξενιστή πχ απο-τρέπουν τη φαγοκυττάρωση από μακροφάγα ή άλλα κύττα-ρα (f Τμήμα 222)

Άλλες πρωτεϊνικές δομές που βρίσκονται στην επιφά-νεια των βακτηριακών κυττάρων (Εικόνα 2114) και ενίοτε συμμετέχουν στη διαδικασία προσκόλλησης είναι οι κροσ-σοί (ή ινίδια) και τα τριχίδια (f Τμήμα 413) Επί παρα-

δείγματι τα τριχίδια της Neisseria gonorrhoeae παίζουν κα-θοριστικό ρόλο στην προσκόλληση του οργανισμού στο ου-ρογεννητικό επιθήλιο ενώ οι ουρολοιμώξεις που προκαλού-νται από την Escherichia coli οφείλονται πολύ πιο συχνά σε κροσσοφόρα στελέχη (Εικόνα 2114) παρά σε στελέχη χω-ρίς κροσσούς Στους καλύτερα μελετημένους κροσσούς συ-γκαταλέγονται οι επονομαζόμενοι κροσσοί τύπου Ι των εντε-ροβακτηρίων (Escherichia Klebsiella Salmonella Shigel-la) οι οποίοι κατανέμονται ομοιογενώς πάνω στην κυτταρι-κή επιφάνεια Κατά κανόνα τα τριχίδια είναι μικρότερα σε αριθμό αλλά έχουν μεγαλύτερο μήκος από τους κροσσούς Η λειτουργία των τριχιδίων και των κροσσών έγκειται στο ότι δεσμεύουν τις επιφανειακές γλυκοπρωτεΐνες του ξενιστι-κού κυττάρου βήμα που σηματοδοτεί την έναρξη της διαδι-κασίας προσκόλλησης

Στοιχεία για τις εξειδικευμένες αλληλεπιδράσεις ανάμε-σα στον βλεννογόνο του επιθηλίου και στα παθογόνα προκύ-πτουν από μελέτες στελεχών της Escherichia coli που προ-καλούν διάρροια Τα περισσότερα στελέχη της E coli δεν εί-ναι παθογόνα και αποτελούν τμήμα της φυσιολογικής χλωρί-δας ειδικά στο τυφλό και το κόλον Στο σώμα συνυπάρχουν συνήθως ποικίλα μη παθογόνα στελέχη της E coliOslash μεγάλοι αριθμοί από αυτά διέρχονται καθημερινά μέσω του εντέρου και απομακρύνονται με τα κόπρανα Τα εντεροπαθογόνα στελέχη της E coli όμως διαθέτουν ινώδεις πρωτεΐνες που ονομάζονται CFA (Colonization Factor Antigens δηλ αντι-γονικοί παράγοντες αποικισμού) με τη βοήθεια των οποίων προσκολλώνται εξειδικευμένα στα επιθηλιακά κύτταρα του λεπτού εντέρου Εκεί τα παθογόνα αυτά στελέχη δημιουρ-γούν αποικίες και παράγουν εντεροτοξίνες (βλ Τμήμα 219) που προκαλούν διάρροια ή και άλλες ασθένειες (f Τμήμα 297) Αντίθετα τα μη παθογόνα στελέχη της E coli σπανί-ως διαθέτουν τις πρωτεΐνες CFA Ορισμένοι σημαντικοί πα-ράγοντες βακτηριακής προσκόλλησης παρατίθενται στον Πίνακα 213

Εισβολή

Ορισμένοι μικροοργανισμοί οφείλουν την παθογονικότητά τους αποκλειστικά και μόνο στις τοξίνες που παράγουν Αυ-τοί οι οργανισμοί δεν είναι απαραίτητο να διεισδύουν στους ιστούς του ξενιστή και θα τους εξετάσουμε χωριστά (βλ Τμήματα 218 και 219) Τα περισσότερα παθογόνα όμως πρέπει να εισβάλλουν στο επιθήλιο προκειμένου να ξεκινή-σει η παθογονική δράση τους διαδικασία που ονομάζεται εισβολή Τα σημεία εισόδου είναι κατά κανόνα μικρές ασυ-νέχειες ή πληγές στο δέρμα ή στους βλεννογόνους υμένες και αποτελούν τον συνήθη τόπο αρχικής εγκατάστασης και πολλαπλασιασμού των παθογόνων Πολλαπλασιασμός μπο-ρεί να λάβει χώρα και πάνω σε ακέραιη βλεννογόνο μεμ-βράνη ιδιαίτερα αν μεταβληθεί ή καταστραφεί η φυσιολο-γική χλωρίδα πχ κατά τη διάρκεια αντιβιοτικής θεραπείας Σε τέτοιες περιπτώσεις τα παθογόνα αποικίζουν ευκολότε-ρα τον ιστό κάτι που διευκολύνει περαιτέρω τη διαδικασία εισβολής Σε ορισμένες περιπτώσεις η αρχική εγκατάσταση

Jam

es A

Rob

erts

Εικόνα 2114 βακτήριοEscherichia coliμεκροσσούςτύπουPόπωςφαί-νεταιστοηλεκτρονιακόμικροσκόπιομετηντεχνικήτηςσκιαστικήςεπικάλυ-ψηςοικροσσοίτύπουPμοιάζουνμετουςκροσσούςτουτύπουΙαλλάεί-ναιλίγομακρύτεροιΤοκύτταροτηςφωτογραφίαςέχειδιάμετρο05μmπε-ρίπου

και ανάπτυξη των παθογόνων μπορεί να γίνει σε θέσεις πο-λύ απομακρυσμένες από τη θέση εισόδου Η μετάβαση στις θέσεις αυτές γίνεται συνήθως μέσω του αίματος ή του λεμ-φικού συστήματος (f Τμήμα 221)

216 Έλεγχος εννοιών

Η είσοδος των παθογόνων στους ιστούς του ξενιστή γίνεται συνή-θως με προσκόλληση σε εξειδικευμένα μόρια του ξενιστή συχνά σε βλεννογόνους επιφάνειες Η εισβολή ξεκινά στη θέση προσκόλ-λησης και μπορεί να εξαπλωθεί σε όλο τον ξενιστή μέσω του κυ-κλοφορικού συστήματος

Με ποιον τρόπο επηρεάζουν τα μόρια CFA της Escherichia co-li την προσκόλληση στους βλεννογόνους ιστούς

Με ποιον τρόπο η προσκόλληση εκκινεί τη διείσδυση

217 Αποικισμός και αύξηση

Εφόσον κάποιο παθογόνο αποκτήσει πρόσβαση σε έναν ιστό έχει κατόπιν πιθανότητες να πολλαπλασιαστεί διαδι-κασία που ονομάζεται αποικισμός Τα παθογόνα που εισέρ-χονται σε έναν ιστό σπανίως είναι αρκετά σε αριθμό ώστε να προκαλέσουν βλάβες επομένως θα πρέπει να βρουν θρε-πτικά υλικά και κατάλληλες συνθήκες για να πολλαπλασι-αστούν Η ανάπτυξη ενός παθογόνου επηρεάζεται από πε-

ριβαλλοντικούς παράγοντες όπως είναι η θερμοκρασία το pH και το δυναμικό αναγωγής αλλά ακόμη σημαντικότερος παράγοντας είναι η διαθεσιμότητα θρεπτικών υλικών στον ιστό του ξενιστή Εκ πρώτης όψεως θα πίστευε κανείς ότι τα σπονδυλωτά αποτελούν ένα είδος διατροφικού παραδεί-σου για τους μικροοργανισμούς αλλά στην πραγματικότητα δεν διαθέτουν σε επάρκεια όλες τις απαραίτητες θρεπτικές ουσίες Διάφορα ευδιάλυτα θρεπτικά υλικά όπως τα σάκχα-ρα τα αμινοξέα και τα οργανικά οξέα δεν απαντούν πάντο-τε σε επάρκεια με αποτέλεσμα να ευνοούνται εκείνοι οι ορ-γανισμοί που μπορούν να αξιοποιήσουν περίπλοκες θρεπτι-κές πηγές όπως είναι το γλυκογόνο Επίσης δεν υπάρχουν σε όλους τους ιστούς και σε κάθε δεδομένη χρονική στιγ-μή επαρκείς ποσότητες των βιταμινών και των αυξητικών παραγόντων που απαιτούν τα παθογόνα Επί παραδείγμα-τι το Brucella abortus που μολύνει τα βοοειδή αναπτύσσε-ται πολύ αργά στους περισσότερους ιστούς αλλά ταχύτατα στον πλακούντα προκαλώντας αποβολή των εμβρύων Αυ-τό οφείλεται στην αυξημένη συγκέντρωση της ουσίας ερυ-θριόλη που παράγεται από τον πλακούντα και η οποία επι-ταχύνει σημαντικά τον πολλαπλασιασμό του B abortus (βλ Πίνακα 216)

Άλλες φορές η εγκατάσταση ενός παθογόνου καθορί-ζεται επίσης από την περιορισμένη διαθεσιμότητα ιχνοστοι-χείων Για παράδειγμα υπάρχει πληθώρα αποδείξεων σχετι-κά με την επίδραση του σιδήρου στη μικροβιακή αύξηση Οι ζωικές πρωτεΐνες τρανσφερρίνη και λακτοφερρίνη δεσμεύουν ισχυρά τον σίδηρο και τον μεταφέρουν σε όλο το σώμα μέ-σω της κυκλοφορίας Οι πρωτεΐνες αυτές έχουν τόσο στενή συγγένεια με τον σίδηρο ώστε πολύ συχνά προκαλούν ανε-πάρκεια σιδήρου στα μικρόβια Έτσι αν σε ένα ζώο με λοί-μωξη χορηγηθούν διατροφικώς ευδιάλυτα άλατα σιδήρου αυξάνεται δραστικά η μολυσματικότητα ορισμένων παθογό-νων Όπως είδαμε στο Τμήμα 51 πολλά βακτήρια (τα επο-νομαζόμενα σιδηροφορείς) παράγουν σιδηροχηλικές ενώσεις προκειμένου να ενισχυθεί η ικανότητα πρόσληψης σιδήρου από το περιβάλλον Μερικοί σιδηροχηλικοί παράγοντες που έχουν απομονωθεί από παθογόνα βακτήρια είναι τόσο απο-τελεσματικοί ώστε μπορούν να laquoυποκλέψουνraquo σίδηρο ακό-μη και από ζωικές σιδηροσυζευκτικές πρωτεΐνες Για παρά-δειγμα ο σιδηροφορέας αεροβακτίνη τον οποίο παράγουν ορισμένα στελέχη Escherichia coli κωδικεύεται από το πλα-σμίδιο Col V (f Τμήμα 108) και απομακρύνει με μεγάλη ευκολία τον σίδηρο από την τρανσφερρίνη

Εντοπισμός στο σώμα

Μετά την αρχική του είσοδο στο σώμα ο παθογόνος μικροορ-γανισμός παραμένει συνήθως τοπικά εντοπισμένος και πολ-λαπλασιάζεται δημιουργώντας μια μικρή εστία μόλυνσης Αυτό συμβαίνει πχ στους δοθιήνες (laquoκαλογήρουςraquo) τον ψευδάνθρακα και τα εξανθήματα που δημιουργούνται από τις τοπικές μολύνσεις του δέρματος με Staphylococcus (f Τμήμα 269) Εναλλακτικά ο οργανισμός μπορεί να περάσει στα λεμφικά αγγεία και να εναποτεθεί στους λεμφαδένες

ΠΙΝΑΚΑΣ 213 Σημαντικοίπαράγοντεςπροσκόλλησης μικροβιακώνπαθογόνωνσειστούς ξενιστώνα

Παράγοντας Παράδειγμα

Γλυκοκάλυκαςκάψα παθογόναστελέχηEscherichia colindashογλυκοκάλυκας βλεννοστιβάδα ευνοείτηνπροσκόλλησηστηνψηκτροειδή (fΤμήμα413 παρυφήτωνεντερικώνλαχνών καιεικόνα2113) Streptococcus mutansndashοδεξτρανικόςγλυκοκάλυκας ευνοείτηνπρόσδεσηστιςοδοντικέςεπιφάνειεςπρωτεΐνες Streptococcus pyogenesndashηπρωτεΐνημτης προσκόλλησης βακτηριακήςεπιφάνειαςδεσμεύεταισευποδοχείς τωνβλεννογόνωνυμένωντηςαναπνευστικήςοδού Neisseria gonorrhoeae ndash ηπρωτεΐνηOpaτηςβακτη- ριακήςεπιφάνειαςδεσμεύεταισευποδοχείςτου ουρογεννητικούεπιθηλίουλιποτειχικόοξύ Streptococcus pyogenesndashευνοεί(μαζίμετηνπρω- (fΤμήμα48 τεΐνημ)τηδέσμευσησευποδοχείςτηςαναπνευ- καιεικόνα432) στικήςβλεννογόνουστιβάδαςκροσσοί(ινίδια) Neisseria gonorrhoeae ndash οικροσσοίτύπουΙευνοούν (fΤμήμα413 τηνπρόσδεσηστοουρογεννητικόεπιθήλιο καιεικόνα2114) είδητουγένουςSalmonellandashινίδιατύπουΙδιευκο- λύνουντηνπρόσδεσηστοεπιθήλιοτουλεπτού εντέρου παθογόναστελέχηEscherichia colindashοιινώδειςπρω- τεΐνεςπουσυνιστούντουςαντιγονικούςπαράγο- ντεςαποικισμού(CFA)ευνοούντηνπρόσδεσηστο επιθήλιοτουλεπτούεντέρου

αοιπερισσότερεςθέσειςυποδοχήςστουςξενιστικούςιστούςείναιδιάφορεςγλυ-κοπρωτεΐνεςήσύνθεταλιπίδιαπχγαγγλιοζίτεςήγλοβοζίτες

217 ΑΠΟΙΚΙΣΜΟΣ ΚΑΙ ΑΥξΗΣΗ 849

850Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

Αν ο μικροοργανισμός φθάσει στο αίμα τότε μεταφέρεται σε απομακρυσμένες περιοχές του σώματος αν και συνήθως συγκεντρώνεται στο ήπαρ ή στον σπλήνα Η διασπορά του παθογόνου μέσω του αίματος και του λεμφικού συστήματος μπορεί να οδηγήσει σε γενικευμένη (διασυστηματική) λοί-μωξη του σώματος και πολλαπλασιασμό του παθογόνου σε πολλούς ιστούς Αν η ανάπτυξη του βακτηρίου στους ιστούς είναι πολύ εκτεταμένη τότε διαχέεται στο αίμα σημαντικός αριθμός μικροοργανισμών με συνέπεια την εκδήλωση βα-κτηριαιμίας Στις εκτεταμένες λοιμώξεις αυτού του τύπου η αρχή γίνεται σχεδόν πάντοτε από κάποια τοπική λοίμωξη σε συγκεκριμένο όργανο

217 Έλεγχος εννοιών

Για να μπορέσει κάποιο παθογόνο να αποικίσει έναν ξενιστικό ιστό και να πολλαπλασιαστεί σε σημαντικό βαθμό θα πρέπει πρώτα να αποκτήσει πρόσβαση σε θρεπτικές ουσίες και κατάλληλες αναπτυ-ξιακές συνθήκες Τα παθογόνα είτε αναπτύσσονται τοπικά στον τό-πο αρχικής προσβολής είτε διασπείρονται στο σώμα

Γιατί αποτελούν ο αποικισμός και ο πολλαπλασιασμός απαραί-τητη προϋπόθεση για την επιτυχία των περισσότερων παθογό-νων

Ποιοι ξενιστικοί παράγοντες περιορίζουν ή επιταχύνουν τον αποικισμό και την ανάπτυξη ενός μικροοργανισμού σε συγκε-κριμένη θέση

218 Μολυσματικότητα

Μολυσματικότητα ονομάζεται η σχετική ικανότητα ενός παρασίτου να προκαλεί νόσο Εδώ θα εξετάσουμε μερικές από τις κύριες μεθόδους που χρησιμοποιούνται για τη μέ-τρηση της μολυσματικότητας και στη συνέχεια θα δώσουμε ορισμένα παραδείγματα οργανισμών υψηλής μολυσματικό-τητας καθώς και των μηχανισμών που αυτοί χρησιμοποιούν για να αυξήσουν τη μολυσματικότητά τους

Μέτρηση της μολυσματικότητας

Η μολυσματικότητα ενός παθογόνου μπορεί να προσδιο-ριστεί με πειραματικές μελέτες της LD50 Η LD50 (lethal dose50) δηλαδή η θανατηφόρος δόση50 είναι εκείνη η δόση ενός μολυσματικού παράγοντα η οποία θανατώνει το 50 των ζώων μιας ομάδας ελέγχου Η LD50 των παθογόνων υψηλής μολυσματικότητας συνήθως δεν διαφέρει πολύ από το LD100 με άλλα λόγια ο αριθμός των απαιτούμενων πα-θογόνων για να θανατωθεί το 50 των πειραματοζώων δεν απέχει πολύ από τον αριθμό των κυττάρων που θανατώνει το σύνολο των πειραματοζώων Αυτό φαίνεται στην Εικόνα 2115 σε ότι αφορά την πειραματική μόλυνση ποντικών με Streptococcus και Salmonella Ακόμη και λίγα κύτταρα του Streptococcus pneumoniae σε ένα πειραματόζωο αρκούν για να προκαλέσουν θανατηφόρο λοίμωξη και να εξοντώσουν

όλα τα μέλη της ομάδας ελέγχου Για τον συγκεκριμένο ορ-γανισμό μάλιστα είναι δύσκολο να προσδιοριστεί η LD50 ακριβώς επειδή είναι τόσο λίγα τα κύτταρα που χρειάζονται για να προκληθεί η θανατηφόρος λοίμωξη Αντίθετα η LD50 ενός ηπιότερου παθογόνου των ποντικών της Salmonella ty-phimurium είναι πολύ υψηλότερη από εκείνη του S pneu-moniae και ο αριθμός των κυττάρων που απαιτούνται για να θανατωθεί το 100 της ομάδας ελέγχου είναι υπερεκατοντα-πλάσιος εκείνου της LD50

Η μολυσματικότητα παθογόνων που διατηρούνται σε εργαστηριακές καλλιέργειες και δεν αναπτύσσονται σε ζώα είναι συχνά μειωμένη ή και εκλείπει εντελώς Τέτοιοι οργα-νισμοί αποκαλούνται εξασθενημένοι Η εξασθένηση μπορεί να οφείλεται στην ταχύτερη ανάπτυξη στελεχών χαμηλότε-ρης μολυσματικότητας τα οποία ενδεχομένως ευνοούνται επιλεκτικά από τη διαδοχική μεταφορά τους σε νέα καλλι-εργητικά υλικά Σε πολλές περιπτώσεις η εξασθένηση είναι εντονότερη όταν οι καλλιεργητικές συνθήκες δεν είναι ιδα-νικές για το είδος Αν σε ένα ζώο χορηγηθεί εξασθενημένη καλλιέργεια τότε τα παθογόνα ενίοτε ανακτούν την αρχική μολυσματικότητά τους αλλά στις περισσότερες περιπτώσεις η απώλεια είναι μόνιμη Τα εξασθενημένα στελέχη χρησιμο-ποιούνται συχνά για την παραγωγή εμβολίων ιδιαίτερα ιι-κών εμβολίων (f Τμήμα 2211) Για παράδειγμα τα εμ-βόλια της ιλαράς και της παρωτίτιδας αποτελούνται από εξα-σθενημένα ιικά στελέχη

Τοξικότητα και ικανότητα εισβολής

Η μολυσματικότητα ενός παθογόνου οφείλεται στην ικανό-τητά του να προκαλεί βλάβες μέσω δύο μηχανισμών της το-ξικότητας και της ικανότητας εισβολής Όλα τα παθογόνα

101 102 103 104 105 106 107

20

40

60

80

100

Οργανισmicroός υψηλήςmicroολυσmicroατικότητας(Streptococcuspneumoniae)

Οργανισmicroός microέτριαςmicroολυσmicroατικότητας(Salmonella typhimurium)

Ποσ

οστό

πον

τικώ

ν π

ου π

εθα

ίνου

ν

Αριθmicroός χορηγούmicroενων κυττάρων ανά πειραmicroατόζωο (ποντίκι)

Εικόνα 2115 ΣυγκριτικέςδιαφορέςστημικροβιακήμολυσματικότηταμεβάσητοναριθμότωνκυττάρωνStreptococcus pneumoniaeκαιSalmonella ty-phimurium πουαπαιτούνταιγιαναθανατωθούνπειραματόζωα

χρησιμοποιούν αυτούς τους δύο μηχανισμούς για την πρό-κληση παθολογικών εκδηλώσεων

Τοξικότητα ονομάζεται η ικανότητα ενός οργανισμού να προκαλεί παθολογικές καταστάσεις μέσω μιας προσχημα-τισθείσας τοξίνης που αναστέλλει τη λειτουργία ή προκαλεί τον θάνατο των κυττάρων του ξενιστή Για παράδειγμα ο τέ-τανος οφείλεται στην ισχυρή εξωτοξίνη που παράγει το Clos-tridium tetani (βλ Τμήμα 2110) Τα κύτταρα του C tetani παραμένουν στις αρχικές θέσεις εισόδου τους (συνήθως κά-ποια πληγή) όπου αναπτύσσονται αργάOslash σπάνια μετακινού-νται μακριά από τις θέσεις αυτές Ωστόσο το C tetani είναι εξαιρετικά νοσογόνο καθώς παράγει την τετανική τοξίνη η οποία μεταφέρεται μέσω της κυκλοφορίας σε απομακρυσμέ-να σημεία του οργανισμού και προκαλεί ανεξέλεγκτες μυϊκές συσπάσεις που συχνά οδηγούν στον θάνατο του ξενιστή

Ικανότητα εισβολής ονομάζεται η δυνατότητα ενός πα-θογόνου να αναπτύσσεται σε ξενιστικούς ιστούς και να φθά-νει σε τόσο μεγάλους αριθμούς ώστε να αναστέλλει μία ή περισσότερες λειτουργίες του ξενιστή Η ικανότητα εισβολής επιτρέπει σε έναν μικροοργανισμό να είναι νοσογόνος ακό-μα κι όταν δεν παράγει τοξίνες Επί παραδείγματι ο σημα-ντικότερος παράγοντας μολυσματικότητας του Streptococcus pneumoniae είναι το γεγονός ότι διαθέτει μια πολυσακχαρι-τική κάψα που τον προστατεύει από τη φαγοκυττάρωση (βλ Τμήμα 216Oslash f Τμήμα 222 και Εικόνα 225) εξουδετερώ-νοντας έτσι έναν από τους κυριότερους αμυντικούς μηχανι-σμούς των ξενιστών έναντι της διείσδυσης παθογόνων Τα συγκεκριμένα στελέχη του S pneumoniae μπορούν να προ-καλέσουν εκτεταμένες βλάβες στον ξενιστή λόγω της με-γάλης ικανότητας εισβολής που τα χαρακτηρίζει αναπτύσ-σονται σε τεράστιους αριθμούς στον πνευμονικό ιστό όπου επάγουν ξενιστικές αντιδράσεις οι οποίες καταλήγουν στην εκδήλωση πνευμονίας (f Τμήμα 262) Αντίθετα τα στε-λέχη χωρίς κάψα δεσμεύονται γρήγορα και αποτελεσματικά από τον ξενιστή και καταστρέφονται από τα φαγοκύτταρα

Τα Clostridium tetani και Streptococcus pneumoniae συνιστούν χαρακτηριστικά παραδείγματα ακραίας τοξικό-τητας και ακραίας ικανότητας εισβολής αντιστοίχως Τα πε-ρισσότερα επιτυχή παθογόνα πάντως κατατάσσονται κάπου ενδιάμεσα όσον αφορά αυτές τις δύο ιδιότητες χρησιμοποι-ώντας και τους δύο μηχανισμούς (τοξίνες και εισβολή) για να προκαλέσουν νόσο

Μολυσματικότητα του γένους Salmonella

Τα είδη του γένους Salmonella χρησιμοποιούν έναν συνδυ-ασμό τοξινών εισβολής και άλλων μολυσματικών παραγό-ντων κατά την παθογονική δράση τους Αρχικά η Salmonel-la παράγει τρεις τουλάχιστον τοξίνες που συμβάλλουν στη μολυσματικότητά της την εντεροτοξίνη (Πίνακας 214) την ενδοτοξίνη (f Τμήμα 49 και Εικόνα 435) και την κυττα-ροτοξίνη Η κυτταροτοξίνη αναστέλλει την πρωτεϊνοσύνθε-ση στα κύτταρα του ξενιστή και αποτρέπει τη διαφυγή του ενδοκυτταρικού Ca2+ από αυτά Επίσης στην προσβολή συμ-μετέχουν διάφοροι παράγοντες μολυσματικότητας Παράγο-

ντες προσκόλλησης είναι το πολυσακχαριτικό αντιγόνο Ο της κυτταρικής επιφάνειας και το αντιγόνο Η των μαστιγί-ων ενώ ενισχυτικό ρόλο μπορεί να παίξουν και οι κροσσοί της κυτταρικής επιφάνειας Ο πολυσακχαρίτης Vi της κά-ψας αναστέλλει τόσο τη δράση του συμπληρώματος όσο και την αντιγονικά διαμεσολαβούμενη θανάτωση των κυττάρων Salmonella (f Τμήμα 2210) Τα γονίδια inv στα είδη του γένους Salmonella κωδικεύουν τουλάχιστον είκοσι πρωτεΐ-νες που συμμετέχουν στη διαδικασία προσβολής Για παρά-δειγμα το invΗ κωδικεύει μια επιφανειακή πρωτεΐνη προ-σκόλλησης ενώ τα invC invG και invI κωδικεύουν πρωτε-ΐνες που συμμετέχουν στη συναρμολόγηση ενός εξειδικευ-μένου επιφανειακού προσαρτήματος που ονομάζεται βελό-νη (needle) ή ενεσίσωμα (injectisome) [Βλ Παράρτημα 3 ΣτΕΕ 5]

Η ευκολία με την οποία όρισμένα είδη Salmonella προ-καλούν λοιμώξεις έγκειται στο γεγονός ότι παρασιτούν και πολλαπλασιάζονται ενδοκυτταρικά όχι μόνο σε κύτταρα του εντερικού τοιχώματος αλλά ακόμη και στα μακροφάγα μια ομάδα λευκοκυττάρων που υπό φυσιολογικές συνθήκες φα-γοκυτταρώνουν βακτήρια (f Τμήμα 222) Ένας από τους τρόπους δράσης των φαγοκυττάρων είναι η παραγωγή ειδι-κών τοξικών ενώσεων του οξυγόνου τα οποία όμως η Sal-monella εξουδετερώνει με το προϊόν του γονιδίου oxyR Επί-σης τα μακροφάγα παράγουν ειδικά αμυντικά μόρια τις ντε-φενσίνες που κι αυτά όμως εξουδετερώνονται από τη Salmo-nella με τα προϊόντα των γονιδίων phoP και phoQ Η Sal-monella επομένως διαθέτει γονίδια (oxy και pho) που της επιτρέπουν να γίνει ενδοκυτταρικό παράσιτο καθώς τα προ-ϊόντα αυτών των γονιδίων εξουδετερώνουν τους αμυντικούς μηχανισμούς του ξενιστή που θα περιόριζαν την ενδοκυττα-ρική της ανάπτυξη Επίσης ορισμένοι παράγοντες μολυσμα-τικότητας οι οποίοι συμβάλλουν στην αντοχή και τη διασπο-ρά των περισσότερων παθογόνων στελεχών της Salmonella είναι πλασμιδιακής προέλευσης Τέλος για να αποθηκεύσει τον αναπτυξιακά πολύτιμο σίδηρο η Salmonella παράγει ειδικές σιδηροχηλικές πρωτεΐνες τους σιδηροφορείς (f Τμήμα 51 και Τμήμα 217) Βλέπουμε δηλαδή ότι η Salmo-nella και ενδεχομένως τα περισσότερα παθογόνα διαθέτουν αρκετούς παράγοντες αύξησης της μολυσματικότητάς τους που συμβάλλουν στην εκδήλωση νόσου Οι διάφοροι γνω-στοί παράγοντες μολυσματικότητας της Salmonella παρατί-θενται στην Εικόνα 2116

218 Έλεγχος εννοιών

Η μολυσματικότητα ενός παθογόνου καθορίζεται από την ικανότη-τα εισβολής την τοξικότητα και μερικούς άλλους παράγοντες του παθογόνου Στα περισσότερα παθογόνα η μολυσματικότητα καθο-ρίζεται από πολλούς παράγοντες Εξασθένηση ενός παθογόνου εί-ναι η απώλεια μολυσματικότητας

Σε τι διαφέρουν η τοξικότητα από την ικανότητα εισβολής Εξηγήστε με ποιον τρόπο μπορεί να επέλθει εξασθένηση ενός

παθογόνου οργανισμού Αναλύστε τον ρόλο των εξασθενημέ-νων μικροοργανισμών στην παραγωγή εμβολίων

218 ΜΟΛΥΣΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑ 851

852Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

ΙII ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΜΟΛΥΣΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΚΑΙ ΤΟξΙΝΕΣ

Η παθογονικότητα των μικροοργανισμών ευνοείται σημαντι-κά από τοξίνες και εξωκυτταρικούς παράγοντες μολυσματι-κότητας που οι ίδιοι οι μικροοργανισμοί παράγουν και απε-λευθερώνουν Αν και οι πρωτεΐνες αυτές εμφανίζουν μεγάλη ποικιλία και παράγονται από πολλά και διάφορα παθογόνα πολλές έχουν κοινά μοριακά χαρακτηριστικά και παρόμοιους

μηχανισμούς δράσης Σε αυτή την ενότητα θα εξετάσουμε ορισμένα χαρακτηριστικά παραδείγματα τοξινών και παρα-γόντων μολυσματικότητας σε επίπεδο μηχανισμού δράσης

219 Παράγοντες μολυσματικότητας

Ορισμένες εξωκυτταρικές πρωτεΐνες που παράγονται από πα-θογόνα συντελούν στην ενίσχυση και διατήρηση των νόσων Αυτές οι πρωτεΐνες ονομάζονται παράγοντες μολυσματικότη-

ΠΙΝΑΚΑΣ 214 εξωτοξίνεςκαιεξωκυτταρικοίπαράγοντεςμολυσματικότηταςπου προέρχονταιαπόπαθογόνουςμικροοργανισμούςτουανθρώπου

Οργανισμός Νόσος Τοξίνη ή παράγονταςα Δράση

Bacillus anthracis Άνθρακας θανατηφόροςπαράγοντας(θπ) ΤοπAείναιοπαράγονταςβπουσυνδέεται παράγονταςοιδήματος(πο) στοκύτταροοποπροκαλείοίδημα προστατευτικόαντιγόνο(πA)(αβ) οθππροκαλείκυτταρικόθάνατο Bacillus cereus Τροφικήδηλητηρίαση εντεροτοξίνη() προκαλείαπώλειαυγρώναπόταεντερικάκύτταρα Bordetella pertussis κοκκύτης Τοξίνητουκοκκύτη(αβ) Σταματάτημεταγωγήσήματοςμέσωτηςπρωτεΐ- νηςGεπιφέρεικυτταρικόθάνατο Clostridium botulinum αλλαντίαση νευροτοξίνη(αβ) μυϊκήπαράλυση(βλεικόνα2119) Clostridium tetani Τέτανος νευροτοξίνη(αβ) Σπαστικήπαράλυση(βλεικόνα2120) Clostridium perfringens αεριογόνοςγάγγραινα Τοξίνηα(κΤ) αιμόλυση(λεκιθινάσηβλεικόνα2117β) τροφικήδηλητηρίαση Τοξίνηβ(κΤ) αιμόλυση Τοξίνηγ(κΤ) αιμόλυση Τοξίνηδ(κΤ) αιμόλυση(καρδιοτοξίνη) Τοξίνηκ(ε) κολλαγενάση Τοξίνηλ(ε) πρωτεάση εντεροτοξίνη(κT) μεταβάλλειτηδιαπερατότητατουεντερικού επιθηλίου Corynebacterium diphtheriae διφθερίτιδα Τοξίνητηςδιφθερίτιδας(αβ) αναστέλλειτηνπρωτεϊνοσύνθεσηστουςευκα- ρυώτες(εικόνα2118) Escherichia coli(μόνοτα Γαστρεντερίτιδα εντεροτοξίνη(αβ) επάγειαπώλειαυγρώναπόταεντερικάκύτταρα εντεροπαθογόναστελέχη) Pseudomonas aeruginosa μολύνσειςαπό εξωτοξίνηα(αβ) αναστέλλειτηνπρωτεϊνοσύνθεση P aeruginosa είδη Salmonella Σαλμονέλλωσητυφο- εντεροτοξίνη(αβ) αναστέλλειτηνπρωτεϊνοσύνθεσηκαιπροκαλεί ειδήςπυρετόςπαρα- λύσητωνξενιστικώνκυττάρων τυφοειδήςπυρετός κυτταροτοξίνη(κΤ) επάγειαπώλειαυγρώναπόταεντερικάκύτταρα Shigella dysenteriae βακτηριακήδυσεντερία Σιγκατοξίνη(αβ) αναστέλλειτηνπρωτεϊνοσύνθεση Staphylococcus aureus πυρετογόνεςμολύνσεις Τοξίνηα(κΤ) αιμόλυση (εξανθήματακλπ) Τοξίνησυνδρόμουτοξικής διασυστηματικήκαταπληξία λοιμώξειςτουανα- καταπληξίας(υα) πνευστικούτροφική αποφολιδωτικέςτοξίνεςα απολέπισηδέρματοςκαταπληξία δηλητηρίασησύνδρομο καιβ(υα) τοξικήςκαταπληξίας λευκοσιδίνη(κΤ) καταστρέφειλευκοκύτταρα τοξικήεπιδερμική Τοξίνηβ(κΤ) αιμόλυση νεκρόλυση Τοξίνηγ(κΤ) θανατώνεικύτταρα Τοξίνηδ(κΤ) αιμόλυσηλευκόλυση εντεροτοξίνηαβCD προκαλείεμετούςδιάρροιακαταπληξία καιε(υα) Ένζυμοπήξηςαίματος(ε) επάγειθρόμβωσητουινώδους Streptococcus pyogenes πυρετογόνεςμολύνσεις Στρεπτολυσίνηο(κΤ) αιμόλυση αμυγδαλίτιδαοστρακιά ΣτρεπτολυσίνηS(κΤ) αιμόλυση(βλεικόνα2117) ερυθρογόνοςτοξίνη(υα) προκαλείτοεξάνθηματηςοστρακιάς Στρεπτοκινάση(ε) διασπάτουςθρόμβουςτουινώδους υαλουρονιδάση(ε) διασπάτουαλουρονικόοξύστονσυνδετικόιστό Vibrio cholerae Χολέρα εντεροτοξίνη(αβ) επάγειαπώλειαυγρώναπότα εντερικάκύτταρα(εικόνα2121)

ααβτοξίνηα-βKTκυτταρολυτικήτοξίνηεενζυμικόςπαράγονταςμολυσματικότηταςυαυπεραντιγονικήτοξίνηαταξινόμητοςπαράγοντας

τας Οι περισσότεροι τέτοιοι παράγοντες είναι ένζυμα που βο-ηθούν τα παθογόνα να δημιουργήσουν αποικίες και να ανα-πτυχθούν Επί παραδείγματι οι στρεπτόκοκκοι οι σταφυλό-κοκκοι και ορισμένα είδη του γένους Clostridium παράγουν το ένζυμο υαλουρονιδάση (Πίνακας 214) Η υαλουρονιδάση ευνοεί τη διασπορά των μικροοργανισμών στους διάφορους ιστούς καθώς διασπά το υαλουρονικό οξύ έναν πολυσακχα-ρίτη που λειτουργεί ως στερεωτικό υλικό στον χώρο μεταξύ των κυττάρων Η παραγωγή της υαλουρονιδάσης επιτρέπει τη διασπορά των παθογόνων μικροοργανισμών από την αρ-χική θέση προσβολής στους διάφορους ιστούς του ξενιστή Οι στρεπτόκοκκοι και οι σταφυλόκοκκοι παράγουν επίσης ευρύτατη ποικιλία πρωτεασών νουκλεασών και λιπασών που χρησιμεύουν στον αποπολυμερισμό των πρωτεϊνών των νουκλεϊκών οξέων και των λιπιδίων του ξενιστή Τα είδη του Clostridium που προκαλούν την αεριογόνο γάγγραινα παρά-γουν επιπλέον το ένζυμο κολλαγονάση γνωστή και ως τοξί-νη κ (Πίνακας 214) η οποία αποικοδομεί το υποστηρικτικό δίκτυο των ιστών που αποτελείται από κολλαγόνο επιτρέπο-ντας τη διασπορά του παθογόνου στους ιστούς του ξενιστή

Ινώδες θρόμβοι και μολυσματικότητα

Στις περισσότερες περιπτώσεις η εισβολή ενός μικροβιακού παθογόνου στον ξενιστή αντιμετωπίζεται άμεσα με τον σχη-ματισμό θρόμβων ινώδους Ο μηχανισμός της θρόμβωσης ενεργοποιείται από τον τραυματισμό του ιστού και έχει ως αποτέλεσμα την απομόνωση του παθογόνου και τον περιορι-σμό της λοίμωξης σε μια μικρή περιοχή του σώματος Ορι-σμένοι οργανισμοί έχουν την ικανότητα να παράγουν ινωδο-λυτικά ένζυμα που διασπούν τους θρόμβους επιτρέποντας

έτσι την περαιτέρω διασπορά της λοίμωξης Μια τέτοια ινω-δολυτική ουσία γνωστή ως στρεπτοκινάση παράγεται από τον Streptococcus pyogenes (Πίνακας 214)

Άλλοι οργανισμοί όμως μπορούν να παράγουν ένζυμα που ευνοούν τον σχηματισμό θρόμβων ινώδουςOslash έτσι αδυνα-τούν μεν να εξαπλωθούν αλλά διασφαλίζουν την προστασία τους από το ανοσοποιητικό σύστημα του ξενιστή Το καλύ-τερα μελετημένο ένζυμο που προκαλεί θρόμβους ινώδους εί-ναι το ένζυμο πήξης του αίματος (Πίνακας 214) που παράγε-ται από το παθογόνο Staphylococcus aureus Το ένζυμο αυτό προκαλεί την εναπόθεση ινώδους πάνω στους μικροβιακούς κόκκους παρέχοντάς τους κάλυμμα προστασίας από τις επι-θέσεις των κυττάρων του ξενιστή Το πλέγμα ινώδους που παράγεται από τη δράση του ενζύμου πήξης του αίματος εί-ναι μάλλον η αιτία για την εξαιρετικά εντοπισμένη φύση πολ-λών σταφυλοκοκκικών λοιμώξεων όπως πχ οι δοθιήνες και οι φλύκταινες (f Εικόνα 2623)

219 Έλεγχος εννοιών

Οι παθογόνοι μικροοργανισμοί παράγουν μια ποικιλία ενζύμων που αυξάνουν τη μολυσματικότητά τους άλλοτε διασπώντας τους ιστούς του ξενιστή και άλλοτε μεταβάλλοντας το περιβάλλον τους προκειμένου να εξασφαλίσουν θρεπτικές ουσίες Σε άλλες περι-πτώσεις οι παράγοντες μολυσματικότητας που εκκρίνονται από τα παθογόνα παρέχουν προστασία από την επαφή με τους φυσιο-λογικούς μηχανισμούς άμυνας του ξενιστή Όλοι αυτοί οι παράγο-ντες αποσκοπούν στο να ενισχύσουν τον αποικισμό και την ανά-πτυξη των παθογόνων

Τι πλεονέκτημα παρέχει στο παθογόνο η παραγωγή ενζύμων που πέπτουν τα δομικά στοιχεία των ξενιστικών ιστών

Κροσσοί τύπου 1(προσκόλληση)

Ενδοτοξίνη στολιποπολυσακχαριτικόστρώmicroα (πυρετός)

Πλασmicroίδιοmicroολυσmicroατικότητας

Αντιγόνο Ο(αναστέλλει τηφαγοκυτταρικήθανάτωση)

Κυτταροτοξίνη(αναστέλλει τησύνθεση πρωτεϊνών στακύτταρα του ξενιστήmiddotείσοδος ασβεστίουστο ξενιστικό κύτταροmiddotπροσκόλληση)

Μαστίγιο(αυτοκινησία)Αντιγόνο Η(προσκόλλησηmiddotαναστολή φαγοκυτταρικήςθανάτωσης)

Εντεροτοξίνη (διάρροια)

Επιφανειακάπροσαρτήmicroατα πουκωδικεύονται απόγονίδια invπροσκόλληση

Σιδηροφορείς

Αντιφαγοκυτταρικέςπρωτεΐνες πουκωδικεύονται απότο γονίδιο oxyR

Αντιγόνο τηςκάψας Vimiddotαναστέλλει τηνπρόσδεση τουσυmicroπληρώmicroατοςτου microαστιγίου

Εικόνα 2116 παράγοντες πουαυξάνουν τη μολυσματικότητα τηςSalmonella παρουσιάζονται εκείνατα δομικά στοιχεία που γνωρίζουμεότιείναιπαθογονικώςσημαντικάΤαπρωτεϊνικάπροϊόντατουγονιδιακούσυστήματοςphoδενέχουνταυτοποι-ηθείαλλάείναιγνωστόότιεξουδε-τερώνουντιςεπιπτώσειςτωνλιποδια-σπαστικώνντεφενσινώνπουπαράγουνταμακροφάγα

219 ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΜΟΛΥΣΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑΣ 853

854Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

Η δράση του ενζύμου πήξης του αίματος βοηθά ή εμποδίζει τη βακτηριακή ανάπτυξη και με ποιον τρόπο Δώστε συγκεκριμέ-να παραδείγματα

2110 Εξωτοξίνες

Οι εξωτοξίνες είναι πρωτεΐνες που απελευθερώνονται στον εξωκυτταρικό χώρο κατά την ανάπτυξη του οργανισμού Αυ-τές οι τοξίνες είναι δυνατόν να διασπαρούν σε μεγάλες απο-στάσεις μέσα στο σώμα και να προκαλέσουν βλάβες σε πε-ριοχές πολύ μακριά από την αρχική εστία της λοίμωξης Ο Πίνακας 214 συνοψίζει τις ιδιότητες και τη δράση μερικών από τις γνωστότερες εξωτοξίνες καθώς και ορισμένων άλ-λων εξωκυτταρικών παραγόντων μολυσματικότητας

Οι περισσότερες εξωτοξίνες ανήκουν σε μία από τις τρεις ακόλουθες κατηγορίες τις κυτταρολυτικές τοξίνες τις τοξίνες Α-Β και τις υπεραντιγονικές τοξίνες Οι κυτταρολυτι-κές τοξίνες είναι ένζυμα που επιτίθενται σε κάποιο δομικό συστατικό των κυττάρων και προκαλούν λύση Οι τοξίνες Α-Β αποτελούνται από δύο ομοιοπολικά συνδεδεμένες υπομο-νάδες Α και Β Η μία από αυτές η Β συνδέεται σε κάποιον επιφανειακό υποδοχέα των ξενιστικών κυττάρων και επιτρέ-πει τη μεταφορά της Α στο εσωτερικό του κυττάρου όπου αυτή επιφέρει διάφορες βλάβες Τα υπεραντιγόνα είναι τοξί-νες που διεγείρουν μεγάλο αριθμό κυττάρων του ανοσοποι-ητικού συστήματος του ξενιστή προκαλώντας εκτεταμένες φλεγμονώδεις αποκρίσεις (f Τμήμα 2214)

Κυτταρολυτικές τοξίνες

Πολλά παθογόνα παράγουν πρωτεΐνες που δρουν στην κυτ-ταροπλασματική μεμβράνη προκαλώντας λύση άρα και θά-νατο των ζωικών κυττάρων Οι τοξίνες αυτές ονομάζονται επίσης αιμολυσίνες διότι η δράση τους παρατηρείται πολύ εύκολα στα ερυθρά αιμοσφαίρια (Πίνακας 214) Οι επιδρά-σεις τους ωστόσο δεν περιορίζονται μόνο στα ερυθροκύτ-ταρα αλλά αφορούν και πολλά άλλα κύτταρα του ξενιστή Η παραγωγή αιμολυσινών διαπιστώνεται εύκολα στο εργα-στήριο με γραμμική επίστρωση του οργανισμού σε τρυβλίο

άγαρ-αίματος Η αιμολυσίνη απελευθερώνεται κατά την ανά-πτυξη των αποικιών και λύει τα περιβάλλοντα ερυθροκύττα-ρα δημιουργώντας έτσι ζώνες αιμόλυσης (Εικόνα 2117α) Ορισμένες αιμολυσίνες επιτίθενται στα φωσφολιπίδια της κυτταροπλασματικής μεμβράνης των ξενιστικών κυττάρων Συνηθέστερο υπόστρωμα των αιμολυσινών είναι το φωσφο-λιπίδιο λεκιθίνη (φωσφατιδυλοχολίνη) και γιrsquo αυτό τα συγκε-κριμένα ένζυμα ονομάζονται λεκιθινάσες ή φωσφολιπάσες (Εικόνα 2117β) Χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι η τοξίνη α του Clostridium perfringens μια λεκιθινάση που διασπά τα μεμβρανικά λιπίδια και προκαλεί κυτταρική λύση (Πίνακας 214) Επειδή τα φωσφολιπίδια είναι συστατικά των κυττα-ρικών μεμβρανών όλων των οργανισμών μερικές φορές οι φωσφολιπάσες λύουν την κυτταροπλασματική μεμβράνη όχι μόνο των ξενιστικών αλλά και των βακτηριακών κυττάρων Υπάρχουν ωστόσο αιμολυσίνες που δεν είναι φωσφολιπάσες Για παράδειγμα η στρεπτολυσίνη Ο την οποία παράγουν οι στρεπτόκοκκοι επιδρά στις στερόλες της κυτταροπλασματι-κής μεμβράνης Οι λευκοσιδίνες (Πίνακας 214) είναι λυτικοί παράγοντες που λύουν επιλεκτικά τη μεμβράνη των λευκών αιμοσφαιρίων γεγονός που μπορεί να προκαλέσει μείωση της αντίστασης του ξενιστή (f Τμήμα 221)

Τοξίνη της διφθερίτιδας

Όπως θα δούμε εκτενέστερα στο Τμήμα 263 η τοξίνη της διφθερίτιδας παράγεται από το Corynebacterium diphtheriae και αποτελεί σημαντικό παράγοντα παθογένεσης για τη νόσο της διφθερίτιδας Τα ποντίκια και οι αρουραίοι είναι σχετι-κά ανθεκτικοί οργανισμοί στην τοξίνη της διφθερίτιδας αλ-λά οι άνθρωποι τα κουνέλια και τα πτηνά έχουν μεγάλη ευ-αισθησία καθώς ένα και μόνο μόριο της τοξίνης μπορεί να προκαλέσει στα είδη αυτά κυτταρική λύση Η τοξίνη της δι-φθερίτιδας που εκκρίνεται από τα κύτταρα του C diphtheri-ae ανήκει στην κατηγορία των τοξινών Α-Β και το πολυπε-πτίδιό της έχει μοριακό βάρος (ΜΒ) 62000 Η υπομονάδα Β δεσμεύεται εξειδικευμένα σε έναν υποδοχέα της κυτταρο-πλασματικής μεμβράνης του ξενιστικού κυττάρου (Εικόνα 2118) Μετά τη δέσμευση οι υπομονάδες Α και Β αλληλε-πιδρούν πρωτεολυτικά μεταξύ τους με τελικό αποτέλεσμα την είσοδο της υπομονάδας Α (που έχει ΜΒ 21000) στο κυτ-

(α) (β)

T D

Bro

ck

Leon

J L

eBea

u

Εικόνα 2117 (α)ΖώνεςαιμόλυσηςγύρωαπόαποικίεςStreptococcus pyogenesπουανα-πτύσσονταισετρυβλίοάγαρ-αίματος(β)δρά-σητηςλεκιθινάσηςμιαςφωσφολιπάσηςγύ-ρωαπόαποικίεςClostridium perfringensπουαναπτύσσονται σεκαλλιεργητικόμέσοαγαρό-ζηςεμπλουτισμένομεκρόκοαυγού(πηγήλεκι-θίνης)ηλεκιθινάσηδιασπάτιςμεμβράνεςτωνερυθροκυττάρωνδημιουργώνταςτιςδιαυγείςζώνεςπουφαίνονταιστηφωτογραφία

ταρόπλασμα του ξενιστικού κυττάρου Εκεί η υπομονάδα Α παρεμποδίζει τη μεταφορά αμινοξέων από το tRNA στην αυξανόμενη πολυπεπτιδική αλυσίδα με αποτέλεσμα να ανα-στέλλεται η διαδικασία της πρωτεϊνοσύνθεσης Πιο συγκε-κριμένα η τοξίνη αδρανοποιεί τον παράγοντα επιμήκυνσης 2 (μια πρωτεΐνη που συμμετέχει στην επιμήκυνση της πολυ-πεπτιδικής αλυσίδας) καταλύοντας τη σύνδεση ενός μορίου ριβόζης στη διφωσφορική αδενοσίνη (ADP) από το NAD+ Μετά την προσθήκη της ριβόζης στο μόριο του ADP η δρα-στικότητα του παράγοντα επιμήκυνσης 2 μειώνεται θεαμα-τικά και η πρωτεϊνοσύνθεση αναστέλλεται

Η τοξίνη της διφθερίτιδας σχηματίζεται μόνον από στε-λέχη του C diphtheriae που προσβάλλονται λυσιγονικά από τον βακτηριοφάγο β ο οποίος μεταφέρει το γονίδιο για την παραγωγή της τοξίνης Έτσι ένα μη τοξινοπαραγωγικό (άρα μη παθογόνο) στέλεχος του C diphtheriae μπορεί να μετα-τραπεί σε παθογονικό αν μολυνθεί με τον φάγο β Η διαδικα-σία αυτή ονομάζεται μετατροπή φάγου (f Τμήμα 107)

Ένας άλλος παράγοντας που επηρεάζει την παραγωγή της τοξίνης της διφθερίτιδας είναι η ύπαρξη διαθέσιμου σι-δήρου Όταν το καλλιεργητικό μέσο περιέχει ποσότητες σι-δήρου που επαρκούν για την αύξηση του βακτηρίου η το-ξίνη δεν παράγεται Αν όμως η συγκέντρωση σιδήρου μειω-θεί σε περιοριστικά για την αύξηση του βακτηρίου επίπεδα τότε αρχίζει η παραγωγή της τοξίνης Ο σίδηρος δεσμεύεται από ειδικές ρυθμιστικές πρωτεΐνες του C diphtheriae συμ-μετέχοντας με τον τρόπο αυτό σε έναν μηχανισμό αρνητικού ελέγχου (f Τμήμα 85) Αυτή η σιδηροσυζευτική πρωτεΐ-νη συνδυάζεται κατόπιν με μια ρυθμιστική περιοχή του DNA

του φάγου β και παρεμποδίζει την έκφραση της τοξίνης της διφθερίτιδας Όταν η συγκέντρωση σιδήρου είναι χαμηλή η δράση της ρυθμιστικής πρωτεΐνης εξασθενεί με αποτέλεσμα να αρχίσει η σύνθεση της τοξίνης

Η εξωτοξίνη Α του Pseudomonas aeruginosa (Πίνακας 214) δρα κατά παρόμοιο τρόπο με την τοξίνη της διφθερίτι-δας αφού και αυτή τροποποιεί τον παράγοντα επιμήκυνσης 2 μέσω ριβοζυλίωσης του ADP

Τοξίνες του τετάνου και της αλλαντίασης

Αυτές οι τοξίνες παράγονται από τα υποχρεωτικώς αναερό-βια βακτήρια Clostridium tetani και Clostridium botulinum Υπό φυσιολογικές συνθήκες τα βακτήρια αυτά είναι εδαφό-βιοι οργανισμοί που ενίοτε προκαλούν ασθένειες στα ζώα (f Τμήματα 278 και 295) Το C botulinum σπανίως ανα-πτύσσεται άμεσα στο σώμαOslash συνηθέστερη εστία πολλαπλα-σιασμού του αλλά και τόπος παραγωγής της αλλαντοτοξί-νης είναι τα κακοδιατηρημένα τρόφιμα Στην αλλαντίαση ο θάνατος επέρχεται από αναπνευστική ανεπάρκεια λόγω πα-ράλυσης των αναπνευστικών μυών Το C tetani αναπτύσ-σεται σε βαθιές πληγές του σώματος που καθίστανται ανο-ξικές και παρrsquo ότι παραμένει στην αρχική εστία προσβολής και δεν διασπείρεται στο σώμα η τοξίνη την οποία παράγει μπορεί να εξαπλωθεί μέσω του νευρικού συστήματος και να προκαλέσει τέτανο δηλαδή σπαστική παράλυση που μπορεί επίσης να οδηγήσει στον θάνατο

Η τοξίνη της αλλαντίασης αποτελείται στην πραγματι-κότητα από μια ομάδα τοξινών Α-Β που συνιστούν τις πιο

2110 ΕξΩΤΟξΙΝΕΣ 855

A B

Κυτταρική microεmicroβράνη Κυτταρική microεmicroβράνη

B BA

A

AEFmdash2 EFmdash2

Πρωτεϊνοσύνθεση σε αναστολήΦυσιολογική πρωτεϊνοσύνθεση

Τοξίνη

Κλείδα

Αmicroινοξύ

Ριβόσωmicroα

(β)

t-RNA

(α)

EFmdash2

t-RNA

EFmdash2

Med

Ia T

uTo

rIal

M

edIa

Tu

TorI

al D

ipht

heri

aTo

xin

Εικόνα 2118 δράσητηςτοξίνηςτηςδιφθερίτιδαςτηνοποίαπαράγειτοCorynebacterium diphtheriae(α)υπόφυσιολογικέςσυνθήκεςοπαράγονταςεπι-μήκυνσης2(EF-2)συνδέεταιμετοριβόσωμακαιτοφέρνεισεεπαφήμεέναφορτισμένοtRNA(β)ητοξίνητηςδιφθερίτιδαςσυνδέεταιμετηνκυτταρικήμεμβράνηόπουδιασπάταιηυπομονάδααπουπροκύπτειαπότηδιάσπασηαυτήμεταφέρεταιστονενδοκυτταρικόχώροόπουκαταλύειτηνπροσθήκηρι-βοζυλιωμένουADPστονπαράγονταεπιμήκυνσης2(EF-2)οτροποποιημένοςπαράγονταςεπιμήκυνσης2δενμπορείπλέοννασυμμετάσχειστηνπροσθήκηαμινοξέωνστηναυξανόμενηπεπτιδικήαλυσίδαηδιαδικασίατηςπρωτεϊνοσύνθεσηςσταματάκαιεπέρχεταιθάνατοςτουκυττάρου

856Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

ισχυρές βιολογικές τοξίνες στη φύση Ένα χιλιοστογραμμά-ριο (mg) καθαρής αλλαντοτοξίνης αρκεί για να σκοτώσει πάνω από ένα εκατομμύριο ινδικά χοιρίδια Από τις επτά δι-αφορετικές αλλαντοτοξίνες που γνωρίζουμε δύο τουλάχι-στον κωδικεύονται από εξειδικευμένους λυσιγόνους βακτη-ριοφάγους του Clostridium botulinum Η κυριότερη τοξίνη είναι μια πρωτεΐνη με ΜΒ 150000 η οποία εύκολα σχηματί-ζει συμπλέγματα με άλλες μη τοξικές πρωτεΐνες του C bot-ulinum δημιουργώντας βιοενεργές τοξίνες με ΜΒ που αγγί-ζει το 106 Η τοξικότητά της οφείλεται στο ότι αυτή δεσμεύε-ται στις νευρομυϊκές συνάψεις (και συγκεκριμένα στις προ-συναπτικές μεμβράνες των απολήξεων των κινητικών νευ-ρώνων) όπου παρεμποδίζει την απελευθέρωση ακετυλοχο-λίνης Υπενθυμίζεται ότι η μετάδοση της νευρικής ώσης από τα νευρικά κύτταρα στα μυϊκά γίνεται μέσω της ακετυλοχο-λίνης η οποία δεσμεύεται σε ειδικούς υποδοχείς των μυϊκών κυττάρων Έτσι ένας μυς που έχει δηλητηριαστεί με αλλα-ντοτοξίνη αδυνατεί να προσλάβει το διεγερτικό σήμα (την ακετυλοχολίνη) άρα αδυνατεί να συσταλεί προκαλώντας γενικευμένη παράλυση (Εικόνα 2119)

Η τετανοτοξίνη είναι μια πρωτεΐνη με ΜΒ 150000 η οποία αποτελείται από συνδεδεμένα πολυπεπτίδια Α-Β Η τοξίνη μόλις έρθει σε επαφή με το νευρικό σύστημα μετα-φέρεται μέσω των κινητικών νευρώνων μέχρι τον νωτιαίο μυελό όπου συνδέεται εξειδικευμένα με γαγγλιοζιτικά λιπί-δια των αξονικών απολήξεων ορισμένων ανασταλτικών νευ-ρώνων του νωτιαίου μυελού Κατά τη φυσιολογική λειτουρ-

γία τους αυτοί οι διάμεσοι νευρώνες απελευθερώνουν κά-ποιον ανασταλτικό νευροδιαβιβαστή (συνήθως γλυκίνη) ο οποίος συνδέεται με ειδικούς υποδοχείς πάνω στη μεμβρά-νη του κινητικού νευρώνα και προκαλεί αποδιέγερση δη-λαδή άρση της διέγερσης του κινητικού νευρώνα Αυτός εί-ναι ο κυριότερος μηχανισμός για να σταματήσει η διέγερση ενός κινητικού νευρώνα και πρακτικά σημαίνει ότι η δρά-ση της γλυκίνης αναστέλλει την απελευθέρωση ακετυλοχο-λίνης στην τελική κινητική πλάκα και επομένως επιτρέπει τη χάλαση των μυών Η παρουσία όμως τετανοτοξίνης στον νωτιαίο μυελό εξουδετερώνει τη δράση των διάμεσων ανα-σταλτικών νευρώνων και επομένως διακόπτει την απελευθέ-ρωση και δράση της γλυκίνης επί των κινητικών νευρώνων Υπrsquo αυτές τις συνθήκες οι κινητικοί νευρώνες συνεχίζουν να παραμένουν σε κατάσταση διέγερσης εκφορτίζονται αστα-μάτητα και απελευθερώνουν συνεχώς ακετυλοχολίνη στη νευρομυϊκή σύναψη προκαλώντας συνεχείς και ανεξέλε-γκτες συστολές των αντίστοιχων μυών (Εικόνα 2120) Τε-λικό αποτέλεσμα είναι η σπαστική παράλυση δηλαδή μια κατάσταση κατά την οποία οι προσβεβλημένοι μύες βρίσκο-νται σε διαρκή συστολή Αν η προσβολή αφορά τους μυς του στόματος τότε ο παρατεταμένος σπασμός παραμορφώ-νει το στόμα προκαλώντας το φαινόμενο του τρισμού Αν η προσβολή συμβεί στους αναπνευστικούς μυς τότε μπορεί να επέλθει θάνατος από ασφυξία

Και οι δύο τοξίνες που μόλις εξετάσαμε εμποδίζουν την απελευθέρωση νευροδιαβιβαστών για τον έλεγχο των μυών

Φυσιολογικές συνθήκεςΗ ακετυλοχολίνη (A) προκαλείσυστολή των microυϊκών ινών

∆ιεγερτικό σήmicroααπό το κεντρικόνευρικό σύστηmicroα

Μυς

ΑλλαντίασηΗ αλλαντοτοξίνη εmicroποδίζει τηναπελευθέρωση της Α αναστέλλοντας έτσιτη microυϊκή συστολή

AA A

AAA

A AA

AAAAA

A

AA A

AA A

AA

A A

AAA

AAA AA

A AAA

A A A A A A A A AA A A A

(α) (β)

Εικόνα 2119 δράσητηςαλλαντοτοξίνηςηοποίαπαράγεταιαπότοClostridium botulinum (α)υπόφυσιολογικέςσυνθήκεςηδιέγερσηαπότοκεντρικόνευρικόσύστημακαταλήγειστηνευρομυϊκήσύναψηκαιέχειωςαποτέλεσματηναπελευθέρωσηακετυλοχολίνης(α)απότακυστίδιατωννευρικώναπολήξεωνστηντελικήκινητικήπλάκαΣτησυνέχειαηακετυλοχολίνησυνδέεταιμεειδικούςυποδοχείςστημεμβράνητουμυϊκούκυττάρουπροκαλώνταςσυστολήτουτελευταίου(β)ηαλλαντοτοξίνηδραστηντελικήκινητικήπλάκαπαρεμποδίζονταςτηναπελευθέρωσηακετυλοχολίνης(α)απότακυστίδιαlaquoκαταργώνταςraquoστηνπράξητηνευρικήδιέγερσηαποτέλεσματηςδράσηςαυτήςείναιημηαντιστρεπτήχάλασητουμυόςκαιτελικάημυϊκήπαράλυση(f

Τμήμα295)

Ωστόσο το τελικό αποτέλεσμα διαφέρει ανάλογα με το ποι-ος ακριβώς νευροδιαβιβαστής αναστέλλεται

2110 Έλεγχος εννοιών

Οι εξωτοξίνες τις οποίες παράγουν ορισμένοι μικροοργανισμοί εί-ναι οι ισχυρότερες βιολογικές τοξίνες που γνωρίζουμε Κάθε εξω-τοξίνη δρα σε εξειδικευμένα κύτταρα ή μόρια του ξενιστή επιφέ-ροντας βλάβες σε κάποια μείζονα (κυτταρική ή συστηματική) λει-τουργία του

Ποιες μείζονος σημασίας ιδιότητες είναι κοινές σε όλες τις εξωτοξίνες Σε όλες τις τοξίνες Α-Β

Είναι απαραίτητο να λάβει χώρα πολλαπλασιασμός των βακτη-ρίων και λοίμωξη προκειμένου να παραχθούν τοξίνες

2111 Εντεροτοξίνες

Οι εντεροτοξίνες είναι εξωτοξίνες που δρουν στο λεπτό έντερο και προκαλούν μαζική έκκριση υγρών στον εντερικό αυλό και κατά συνέπεια εμετό και διάρροια Εντεροτοξίνες

παράγουν πολλά βακτήρια όπως τα Staphylococcus aureus Clostridium perfringens και Bacillus cereus (που ευθύνονται συνήθως για τις τροφικές δηλητηριάσεις) αλλά και τα εντε-ροπαθογόνα Vibrio cholerae Escherichia coli και Salmonel-la enteritidis

Η τοξίνη της χολέρας

Η εντεροτοξίνη την οποία παράγει το Vibrio cholerae είναι ο αιτιολογικός παράγοντας της χολέρας και έχει μελετηθεί περισσότερο από οποιαδήποτε άλλη εντεροτοξίνη Η τοξί-νη της χολέρας ανήκει στις τοξίνες της κατηγορίας Α-Β (βλ Τμήμα 2110) και αποτελείται από μία υπομονάδα Α μορι-ακού βάρους 27200 και πέντε υπομονάδες Β καθεμιά από τις οποίες έχει ΜΒ 11600 (επομένως ολόκληρο το σύμπλεγ-μα της τοξίνης έχει ΜΒ 82200) Η υπομονάδα Β αποτελεί το τμήμα με το οποίο η τοξίνη δεσμεύεται εξειδικευμένα στον γαγγλιοζίτη GM1 που βρίσκεται στην κυτταροπλασματική μεμβράνη των κυττάρων του εντερικού επιθηλίου (Εικόνα 2121)Oslash ωστόσο η ίδια η υπομονάδα Β δεν προκαλεί κάποια μεταβολή στη διαπερατότητα της μεμβράνης Για την τοξι-κή δράση της τοξίνης της χολέρας υπεύθυνη είναι η υπομο-

AA

AA

A

AA A

AA

A AAA

AAA

A

AAA

A

AAAAAAAA

AAA

A

G

GGG

GGGGGGG

G

G

G G

G

G

G

GG G

G

GG

A A

A

A A

A

A

A

A

A AA A A A A A A A AA A A A

∆ιεγερτικά σήmicroατααπό το κεντρικόνευρικό σύστηmicroα

Ανασταλτικόςδιάmicroεσος νευρώνας

Αναστολή

Μυς

Φυσιολογικές συνθήκεςΗ γλυκίνη (G) που απελευθερώνεται από τουςανασταλτικούς διάmicroεσους νευρώνες σταmicroατάτην απελευθέρωση ακετυλοχολίνης (A)και επιφέρει χάλαση των microυών

ΤέτανοςΗ τετανοτοξίνη δεσmicroεύεται στουςανασταλτικούς διάmicroεσους νευρώνεςεmicroποδίζοντας την απελευθέρωση γλυκίνηςκαι τη χάλαση των microυών

(α) (β)

Τοξίνητουτετάνου

Εικόνα 2120 δράσητηςτετανοτοξίνηςτηνοποίαπαράγειτοClostridium tetani(α)υπόφυσιολογικέςσυνθήκεςηχάλασητωνμυώνοφείλεταιστηγλυ-κίνη(G)πουαπελευθερώνουνορισμένοιδιάμεσοιανασταλτικοίνευρώνεςηγλυκίνηαποδιεγείρειτουςκινητικούςνευρώνεςκάτιπουμετησειράτουση-μαίνειότιδιακόπτεταιηαπελευθέρωσηακετυλοχολίνης(α)στηνευρομυϊκήσύναψη(β)ητετανοτοξίνηδεσμεύεταισεδιάμεσουςανασταλτικούςνευρώνεςεμποδίζονταςτηναπελευθέρωσηγλυκίνηςαπότασυναπτικάκυστίδιαΈτσιδιακόπτεταιηροήανασταλτικώνσημάτωνπροςτουςκινητικούςνευρώνεςκαιηαπελευθέρωσηακετυλοχολίνηςστηνευρομυϊκήσύναψηείναισυνεχήςκαιαδιάκοπημεαποτέλεσμαναπροκαλείταιμηαντιστρεπτήσυστολήτωνμυώνκαισπαστικήπαράλυση(fΤμήμα278καιεικόνα2719)

2111 ΕΝΤΕΡΟΤΟξΙΝΕΣ 857

858Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

νάδα Α η οποία ενεργοποιεί το κυτταρικό ένζυμο αδενυλι-κή κυκλάση που με τη σειρά του μετατρέπει την τριφωσφο-ρική αδενοσίνη (ΑΤΡ) σε κυκλική μονοφωσφορική αδενοσί-νη (cAMP)

Όπως έχουμε ήδη δει στο Τμήμα 87 το κυκλικό ΑΜΡ είναι ένα ειδικό μόριο που συνδέει στα κύτταρα διάφο-ρους ρυθμιστικούς μηχανισμούς Στα θηλαστικά το κυκλι-κό ΑΜΡ συμμετέχει στον μηχανισμό δράσης αρκετών ορμο-

νών σε συναπτικές διαβιβάσεις του κεντρικού νευρικού συ-στήματος αλλά και στις φλεγμονώδεις και ανοσιακές αντι-δράσεις των ιστών συμπεριλαμβανομένων των αλλεργιών Όμως για να μπορέσει η υπομονάδα Α της τοξίνης της χολέ-ρας να ενεργοποιήσει την αδενυλική κυκλάση πρέπει πρώτα να ενεργοποιηθεί από ένα κυτταρικό ένζυμο που χρειάζεται NAD+ και ATP Κατά τη δράση της εντεροτοξίνης της χολέ-ρας τα αυξημένα επίπεδα κυκλικού ΑΜΡ προκαλούν ενερ-γητική έκκριση διττανθρακικών και ιόντων χλωρίου από τα επιθηλιακά κύτταρα προς τον εντερικό αυλό (Εικόνα 2121) Κατά την οξεία φάση της νόσου η απώλεια νερού στο λε-πτό έντερο υπερβαίνει τον ρυθμό απορρόφησής του στο πα-χύ έντερο με αποτέλεσμα τη μαζική καθαρή απώλεια νε-ρού Κατά κανόνα τα θύματα της χολέρας πεθαίνουν από ακραία αφυδάτωση Καλύτερη θεραπεία είναι η πρόσληψη από το στόμα μεγάλων ποσοτήτων από διαλύματα ηλεκτρο-λυτών προκειμένου να αναπληρωθούν τα απολεσθέντα υγρά και ιόντα

Η εντεροτοξίνη της χολέρας μπορεί να ενεργοποιήσει την αδενυλική κυκλάση σε μεγάλη ποικιλία κυττάρων και ιστών γιrsquo αυτό και οι παθολογικές εκδηλώσεις της τοξίνης αφορούν μάλλον την ειδική θέση όπου αυτή δεσμεύεται δη-λαδή τα κύτταρα του επιθηλίου του λεπτού εντέρου παρά την τοξική ενεργοποίηση της αδενυλικής κυκλάσης Πράγ-ματι η προσθήκη διαλύματος με απομονωμένες υπομονάδες Β (οι οποίες δεν διαθέτουν δραστικότητα αδενυλικής κυκλά-σης) στον αυλό του εντέρου μπορεί να εμποδίσει τη δράση της εντεροτοξίνης της χολέρας αρκεί να χορηγηθεί πριν την εκδήλωσή της Αυτό συμβαίνει διότι οι υπομονάδες Β κατα-λαμβάνουν τις ίδιες θέσεις δέσμευσης που χρησιμοποιούν και τα πλήρη μόρια (Α-Β) της τοξίνης στερώντας από τα τελευταία τη δυνατότητα δέσμευσης αλλά και δράσης κα-θώς μόνο τα πλήρη μόρια διαθέτουν δραστικότητα αδενυλι-κής κυκλάσης

Η εντεροτοξίνη της χολέρας κωδικεύεται από δύο γο-νίδια τα ctxA και ctxB Η έκφραση των εν λόγω γονιδίων ελέγχεται από έναν μηχανισμό θετικής ρύθμισης στον οποίο καθοριστικό ρόλο παίζει η πρωτεΐνη που κωδικεύει το γονί-διο toxR Το προϊόν του γονιδίου toxR είναι μια διαμεμβρα-νική πρωτεΐνη η οποία ελέγχει τόσο την παραγωγή της τοξί-νης όσο και άλλων σημαντικών παραγόντων μολυσματικό-

Εικόνα 2121 δράσητηςεντεροτοξίνηςτηςχολέρας(1)Φυσιολογικήδι-αδικασίακίνησηςτωνιόντωνστοέντεροκαιαποικισμόςτουεπιθηλίουαπότοVibrio choleraeακολουθούμενοςαπόδέσμευσητηςεντεροτοξίνηςμετουςγαγγλιοζίτεςGM1τωνκυττάρωντουξενιστή(2)ηδράσητηςτοξίνηςα-βέγκειταιστηνενσωμάτωσηστοκυτταρόπλασματωνξενιστικώνκυττάρωντηςυπομονάδαςαηοποίαενεργοποιείτηναδενυλικήκυκλάσηΤογεγονόςαυτόοδηγεί(3)στηδιακοπήτηςφυσιολογικήςροήςνa+προςταέσωκαι(4)στηναπώλειανερούπροςτοναυλόκαιτηνεμφάνισηδιάρροιαςηαντιμετώπισητηςχολέραςγίνεταιμεαναπλήρωσηιόντωνκαιενυδάτωσηηχρήσηαντιβι-οτικώνμπορείναπεριορίσειτηνανάπτυξητουV choleraeκαιναμειώσειτηδιάρκειατηςνόσουαλλάδενεπηρεάζεικαθόλουτηντοξίνηπουέχειήδηπαραχθεί

Κύτταρο GM1

Επιθήλιο

Τοξίνη του Vibrio cholerae

Κύτταρο του Vibrio cholerae

Ενεργοποίηση της επιθηλιακήςαδενυλικής κυκλάσης από τηντοξίνη της χολέρας

Τοξίνη τηςχολέρας

Αδενυλική κυκλάση

Αυλός

Αυλός

ATP κυκλικό AMP

Αίmicroα

Αίmicroα

Αίmicroα

Αυλός τουλεπτού εντέρου

Κύτταρο GM1Na+

Επιθηλιακά κύτταρα του εντέρου

Na+

Na+

Αναστολή microεταφοράς Na+ καθαρήροή Clndash προς τον αυλό

Clndash

Clndash

Μαζική microετακίνησηνερού προς τον αυλό

Φυσιολογική κίνηση ιόντων Na+ κινείται από τοναυλό προς το αίmicroαmiddot δεν υπάρχει καθαρή ροή Clndash

H2O

Αποικισmicroός καιπαραγωγή τοξινών

1

3

2

4

τητας του Vibrio cholerae (πχ πρωτεΐνες και τριχίδια της εξωτερικής μεμβράνης) που είναι απαραίτητοι για τον επι-τυχή αποικισμό του λεπτού εντέρου από το συγκεκριμένο εντεροπαθογόνο

Άλλες εντεροτοξίνες

Αρκετές εντεροτοξίνες που παράγονται από άλλα εντεροπα-θογόνα όπως είναι η Escherichia και η Salmonella δρουν παρόμοια με την τοξίνη της χολέρας Αυτό επιβεβαιώνεται από το ότι οι τοξίνες και των δύο βακτηρίων εξουδετερώνο-νται με τη χορήγηση αντισωμάτων κατά της εντεροτοξίνης της χολέρας γεγονός που υποδηλώνει ότι οι συγκεκριμένες τοξίνες έχουν παραπλήσια δομή Σε αυτό συνηγορεί και η ανάλυση της αλληλουχίας βάσεων στα γονίδια ctxA και ctxB τα οποία παρουσιάζουν ομολογία μεγαλύτερη του 75 με τα γονίδια που κωδικεύουν τη θερμοασταθή εντεροτοξίνη την οποία παράγουν τα εντεροπαθογόνα στελέχη της Escherich-ia και της Salmonella Ωστόσο υπάρχουν και εντεροτοξί-νες με διαφορετικό τρόπο δράσης τις οποίες παράγουν άλ-λα εντεροπαθογόνα των τροφίμων (Staphylococcus aureus Clostridium perfringens Bacillus cereus) Πχ η τοξίνη του Clostridium perfringens είναι μια κυτταροτοξίνη ενώ του Staphylococcus aureus μια υπεραντιγονική τοξίνη (Πίνακας 214) Τα υπεραντιγόνα έχουν έναν εντελώς διαφορετικό μη-χανισμό δράσηςOslash διεγείρουν μεγάλο αριθμό λεμφοκυττάρων προκαλώντας φλεγμονώδεις αντιδράσεις όχι μόνο τοπικά στο έντερο αλλά και διασυστηματικά σε όλο το σώμα (f Τμήμα 2214)

2111 Έλεγχος εννοιών

Οι εντεροτοξίνες είναι εξωτοξίνες που δρουν εξειδικευμένα στο λε-πτό έντερο προκαλώντας μεταβολές στη διαπερατότητα του εντε-ρικού επιθηλίου οι οποίες οδηγούν στην εμφάνιση διάρροιας Οι

εντεροτοξίνες διακρίνονται στις τοξίνες Α-Β στις κυτταροτοξίνες και στα υπεραντιγόνα

Ποια μείζονα χαρακτηριστικά είναι κοινά σε όλες τις εντεροτο-ξίνες Σε όλες τις εξωτοξίνες Α-Β

Πώς δρα η τοξίνη του Vibrio cholerae στο λεπτό έντερο Γιατί προκαλεί η τοξίνη αυτή μαζική απώλεια νερού

2112 Ενδοτοξίνες

Τα αρνητικά κατά Gram βακτήρια παράγουν λιποπολυσακ-χαρίτες για την εξωτερική στιβάδα του κυτταρικού τους τοι-χώματος (f Τμήμα 49) οι οποίοι σε πολλές περιπτώσεις είναι τοξικοί Οι πολυσακχαρίτες αυτοί ονομάζονται ενδο-τοξίνες διότι είναι σταθερά συνδεδεμένοι με το βακτηριακό κύτταρο και απελευθερώνονται σε μεγάλες ποσότητες μόνο αν συμβεί λύση του κυττάρου Οι ενδοτοξίνες έχουν μελε-τηθεί κυρίως στην περίπτωση των Escherichia Shigella και Salmonella Οι κυριότερες διαφορές μεταξύ εξωτοξινών και ενδοτοξινών παρατίθενται στον Πίνακα 215

Δομή και λειτουργία των ενδοτοξινών

Οι ενδοτοξίνες ασκούν ποικίλες επιδράσεις στη φυσιολο-γία Ο πυρετός είναι σχεδόν καθολικό σύμπτωμα της δρά-σης τους διότι οι τοξίνες αυτές διεγείρουν την απελευθέρω-ση ειδικών πρωτεϊνών από τα ξενιστικά κύτταρα οι οποίες ονομάζονται ενδογενή πυρετογόνα και επιδρούν στο θερμορ-ρυθμιστικό κέντρο του εγκεφάλου Επιπλέον οι ενδοτοξίνες προκαλούν διάρροια ταχεία μείωση του αριθμού των λεμ-φοκυττάρων και των αιμοπεταλίων και γενικευμένη φλεγ-μονή Μεγάλες ποσότητες ενδοτοξίνης μπορεί να επιφέρουν ακόμη και τον θάνατο κυρίως μέσω αιμορραγικής καταπλη-ξίας και ιστικής νέκρωσης Η τοξικότητα των ενδοτοξινών

2112 ΕΝΔΟΤΟξΙΝΕΣ 859

ΠΙΝΑΚΑΣ 215 Ιδιότητεςεξωτοξινώνκαιενδοτοξινών

Ιδιότητα Εξωτοξίνες Ενδοτοξίνες

Χημικέςιδιότητες πρωτεΐνεςπουεκκρίνονταιαπόορισμένα Σύμπλοκαλιποπολυσακχαριτών-λιποπρωτεϊνών(fεικόνα435) αρνητικάκατάGramβακτήριαενγένει ωςτμήματατηςεξωτερικήςμεμβράνηςτωναρνητικώνκατά θερμοασταθείς Gramβακτηρίωναπελευθερώνονταιμετηλύσητουκυττάρου πολύμεγάληθερμοσταθερότηταΤρόποςδράσης εξειδικευμένοςσυνήθωςδεσμεύονται μηειδικός σεειδικούςυποδοχείςήδομέςΣυμπτώματα είναικυτταροτοξίνεςεντεροτοξίνεςή πυρετόςδιάρροιαεμετός νευροτοξίνεςμεεξειδικευμένοτρόπο δράσηςσεκύτταραήιστούς Τοξικότητα Συχνάπολύμεγάληενίοτεθανατηφόρος μικρήσπάνιαθανατηφόροςανοσογονικότητα Ιδιαιτέρωςανοσοδιεγερτικέςδιεγείρουν Ήπιαανοσογόναηανοσοαπόκρισηείναι τηνπαραγωγήαντισωμάτων(αντιτοξινών) ανεπαρκήςγιατηνεξουδετέρωσητηςτοξίνηςδράσητοξοειδών ηαντιμετώπισητηςτοξίνηςμεφορμαλδεΰδη καμία καταστρέφειτηντοξικότητααλλάτα τοξοειδήπουπροκύπτουνεξακολουθούν ναέχουνανοσοδιεγερτικήδράσηπυρετογονία δενπροκαλούνπυρετόστονξενιστή πυρετογόνεςσυχνάπροκαλούνπυρετόστονξενιστή

860Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

πάντως είναι πολύ χαμηλότερη εκείνης των εξωτοξινών Στα ποντίκια επί παραδείγματι η ποσότητα ενδοτοξίνης που απαιτείται για να θανατωθεί το 50 ενός πληθυσμού πειρα-ματοζώων (δηλαδή η LD50) είναι κατά προσέγγιση 200-400 μg (μικρογραμμάρια) ανά άτομο ενώ η LD50 της αλλαντοτο-ξίνης είναι περίπου 25 pg (πικογραμμάρια) ανά άτομο δηλα-δή 10 εκατομμύρια φορές μικρότερη

Η γενική δομή των λιποπολυσακχαριτών (LPS) παρου-σιάζεται στην Εικόνα 435 Οι λιποπολυσακχαρίτες αποτε-λούνται από το λιπίδιο Α έναν κεντρικό πολυσακχαρίτη που περιέχει κετοδεοξυοκτονικό λίγα σάκχαρα με επτά άτομα άνθρακα (επτόζες) γλυκόζη γαλακτόζη Ν-ακετυλογλυκο-ζαμίνη και τον πολυσακχαρίτη Ο ένα ιδιαίτερα μεταβλητό πολυμερές που συνήθως περιέχει γαλακτόζη γλυκόζη ρα-μνόζη μαννόζη και ένα ή περισσότερα ασυνήθιστα διδεο-ξυ-σάκχαρα όπως αμπεκουόζη κολιτόζη παρατόζη ή τυβε-λόζη Τα σάκχαρα του πολυσακχαρίτη Ο σχηματίζουν αλυ-σίδες των τεσσάρων ή πέντε σακχάρων (συνήθως διακλαδι-σμένες) οι οποίες επαναλαμβάνονται αρκετές φορές για τον σχηματισμό του πλήρους μορίου (f Τμήμα 49) Το λιπί-διο Α αποτελείται από λιπαρά οξέα που συνδέονται με εστε-ρικούς δεσμούς στο μόριο της Ν-ακετυλογλυκοζαμίνης Συ-νηθέστερα τέτοια οξέα είναι το β-υδροξυμυριστικό το λαυ-ρικό (δαφνικό) το μυριστικό και το παλμιτικό (φοινικικό) Από τη μελέτη επιμέρους λιποπολυσακχαριτικών τμημάτων συνάγεται ότι το λιπίδιο ευθύνεται για την τοξικότητα και ο πολυσακχαρίτης για την υδατοδιαλυτότητα και την ανοσο-γονικότητα του συμπλόκου (f Τμήμα 223) Επίσης με-λέτες σε ζώα υποδεικνύουν ότι για τις in vivo τοξικές επι-δράσεις είναι απαραίτητο το λιπίδιο και ο πολυσακχαρίτης να συνυπάρχουν

Ανίχνευση ενδοτοξινών με τη μέθοδο Limulus

Επειδή οι ενδοτοξίνες έχουν πυρετογόνο δράση θα πρέπει τα διάφορα φάρμακα (πχ αντιβιοτικά ή σκευάσματα που χορηγούνται ενδοφλεβίως) να μην περιέχουν καθόλου εν-δοτοξίνες Για τον σκοπό αυτό έχει αναπτυχθεί μια ιδιαίτε-ρα ευαίσθητη μέθοδος ανίχνευσης ενδοτοξινών η οποία βα-σίζεται στη χρήση των αμοιβαδοκυττάρων Limulus polyphe-mus που παρασιτούν στις οπλές των αλόγων Η μέθοδος στη-ρίζεται στο γεγονός ότι οι ενδοτοξίνες προκαλούν εξειδικευ-μένα λύση αυτών των αμοιβαδοκυττάρων (Εικόνα 2122) Κατά τον εργαστηριακό έλεγχο αναμειγνύονται εκχυλίσμα-τα αμοιβαδοκύτταρων με το υπό έλεγχο διάλυμα Αν υπάρ-χει ενδοτοξίνη το εκχύλισμα των αμοιβαδοκυττάρων σχη-ματίζει πήγμα και καθιζάνει μεταβάλλοντας τη διαύγεια του διαλύματος Αυτή η αντίδραση μπορεί κατόπιν να ποσοτι-κοποιηθεί με τη χρήση φασματοφωτομέτρου Είναι εφικτή η εκτέλεση μετρήσιμης αντίδρασης με μόλις 10 pgml λιπο-πολυσακχαρίτη Η μέθοδος Limulus χρησιμοποιείται για την ανίχνευση απειροελάχιστων ποσοτήτων ενδοτοξίνης στους ορούς στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό στο πόσιμο νερό και σε όλα τα διαλύματα που χρησιμοποιούνται για την παρασκευή φαρμάκων και ενέσιμων σκευασμάτων

Επειδή η μέθοδος Limulus είναι πάρα πολύ ευαίσθητη χρειάζεται ιδιαίτερη προσοχή στην τήρηση μέτρων αποτρο-πής της μόλυνσης των εργαστηριακών οργάνων των διαλυ-μάτων και των αντιδραστηρίων από αρνητικά κατά Gram βακτήρια που υπάρχουν στο περιβάλλον του εργαστηρίου ή της κλινικής πχ στο απεσταγμένο νερό Ενδεχόμενη ανί-χνευση ενδοτοξινών με τη μέθοδο Limulus στο πλάσμα ή στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό συνιστά σοβαρή ένδειξη μόλυν-σης των συγκεκριμένων σωματικών υγρών με αρνητικά κα-τά Gram βακτήρια

2112 Έλεγχος εννοιών

Οι ενδοτοξίνες είναι λιποπολυσακχαρίτες προερχόμενοι από την εξωτερική στιβάδα των αρνητικών κατά Gram βακτηρίων Οι εν-δοτοξίνες απελευθερώνονται στο περιβάλλον με τη λύση του βα-κτηρικού κυττάρου προκαλώντας πυρετό και ορισμένες άλλες το-

(α)

(β)

A O

Tzi

anab

os a

nd R

D M

illha

mA

O T

zian

abos

and

R D

Mill

ham

Εικόνα 2122 μικροφωτογραφίεςαμοιβαδοκυττάρωνLimulus(α)Φυσι-ολογικάαμοιβαδοκύτταρα(β)αμοιβαδοκύτταραπουέχουνεκτεθείσεβα-κτηριακόλιποπολυσακχαρίτηηπαρουσίαλιποπολυσακχαρίτηπροκαλείαπο-κοκκίωσητωνκυττάρωνιδιότηταπουμπορείναχρησιμοποιηθείγιατηνανί-χνευσηλιποπολυσακχαριτώνσεκάποιουπόέλεγχοδιάλυμα

ξικές αντιδράσεις στον ξενιστή Κατά κανόνα οι ενδοτοξίνες είναι λιγότερο τοξικές από τις εξωτοξίνες

Γιατί δεν παράγουν ενδοτοξίνες τα θετικά κατά Gram βακτή-ρια

Γιατί είναι απαραίτητο να ελέγχονται τα διαλύματα των διαφό-ρων φαρμάκων ως προς την παρουσία ενδοτοξινών

ΙV ΓΕΝΙΚΟΙ ΜΗχΑΝΙΣΜΟΙ ΑΜΥΝΑΣ ΤΟΥ ξΕΝΙΣΤΗ

Οι εγγενείς laquoαμυντικοί μηχανισμοίraquo που είναι υπεύθυνοι για την καταστολή των παθογόνων μπορούν να χωριστούν σε δύο κατηγορίες στους μη ειδικούς ή γενικούς μηχανισμούς άμυνας που επιστρατεύονται έναντι μεγάλης ποικιλίας πα-θογόνων και στους ειδικούς αμυντικούς μηχανισμούς που χρησιμοποιούνται έναντι μεμονωμένων ειδών ή στελεχών παθογόνων Εδώ θα εξετάσουμε ορισμένους γενικούς αμυ-ντικούς μηχανισμούς που χρησιμοποιούνται για τον περιο-ρισμό των λοιμώξεων και τη διατήρηση της υγείας του ξε-νιστή ενώ στο επόμενο κεφάλαιο θα μελετήσουμε τους συ-γκεκριμένους μηχανισμούς άμυνας του ξενιστή έναντι μεμο-νωμένων παθογόνων δηλαδή την ανοσοαπόκριση

2113 Μη ειδική εγγενής αντίσταση στις

μολύνσεις

Η πρώτη γραμμή άμυνας του ξενιστή κατά των παθογόνων περιλαμβάνει μια σειρά φυσικών και χημικών φραγμών εγ-γενών στα περισσότερα ζώα οι οποίοι αντιδρούν με μη ει-δικό τρόπο στην εισβολή των παθογόνων Αυτοί οι γενικού χαρακτήρα μηχανισμοί εξουδετερώνουν όλα σχεδόν τα πα-θογόνα με τα οποία ερχόμαστε σε επαφή

Φυσική αντίσταση του ξενιστή

Η ικανότητα των παθογόνων να προκαλούν νόσο σε μεμο-νωμένα ζωικά είδη ποικίλλει σε πολύ μεγάλο βαθμό Για παράδειγμα η λύσσα εφόσον αρχίσει η εκδήλωση των συ-μπτωμάτων επιφέρει κατά κανόνα τον θάνατο σε οποιοδή-ποτε είδος θηλαστικού Βεβαίως ορισμένα είδη ζώων είναι πολύ πιο ευαίσθητα στη λύσσα από άλλα Τα ρακούν και τα κουνάβια πχ είναι εξαιρετικά ευαίσθητα στη μόλυνση από τον ιό της λύσσας σε αντίθεση με τα οπόσσουμ που σπανί-ως αρρωσταίνουν από την ασθένεια αυτή Ο άνθρακας μπο-ρεί να μολύνει πολλά είδη ζώων αλλά τα συμπτώματα που προκαλεί ποικίλλουν σημαντικά καθώς στον μεν άνθρω-πο εκδηλώνονται ως απλές φλύκταινες ενώ στις αγελάδες προκαλεί θανατηφόρο δηλητηρίαση του αίματος Αντίθετα ο πνευμονικός άνθρακας είναι θανατηφόρος για τον άνθρω-πο (f Τμήμα 2511) ενώ ιδιαίτερη σημασία έχει επίσης

το γεγονός ότι τα πουλιά είναι πλήρως ανθεκτικά στον άν-θρακα Επιπλέον οι ασθένειες των θερμόαιμων ζώων σπα-νίως μεταδίδονται στα ψυχρόαιμα (ποικιλόθερμα) ζώα και αντιστρόφως

Σε συγκεκριμένες συνθήκες συγγενικά είδη ή ακόμη και μέλη του ίδιου είδους ενδέχεται να παρουσιάζουν αρκε-τά διαφορετική ευαισθησία σε δεδομένο παθογόνο

Ηλικία στρες και δίαιτα

Η ηλικία είναι σημαντικός παράγοντας όσον αφορά την ευαι-σθησία έναντι μολυσματικών ασθενειών Τα λοιμώδη νοσή-ματα είναι πολύ πιο συχνά στα πολύ νεαρά και πολύ ηλικι-ωμένα άτομα Στα νεογέννητα πχ ο σχηματισμός της εντε-ρικής χλωρίδας γίνεται αρκετά γρήγορα αλλά η φυσιολογι-κή χλωρίδα του νεογέννητου δεν είναι ίδια με τη φυσιολο-γική χλωρίδα ενός ενήλικα Πριν τη δημιουργία της χλωρί-δας ενήλικα ιδιαίτερα τις πρώτες μέρες μετά τη γέννηση τα παθογόνα έχουν περισσότερες ευκαιρίες να εγκατασταθούν και να προκαλέσουν νόσο Έτσι η διάρροια που προκαλεί-ται από παθογονικά στελέχη της Escherichia coli (f Τμή-μα 297) ή του Pseudomonas aeruginosa εμφανίζεται πολύ συχνά σε νεογνά μικρότερα του ενός έτους Η νεογνική αλ-λαντίαση απαντά μόνο σε νεογνά πολύ μικρής ηλικίας επει-δή η φυσιολογική χλωρίδα που έχει δημιουργθεί στα μεγα-λύτερα παιδιά τα προφυλάσσει από εντερική λοίμωξη λόγω του Clostridium botulinum (f Τμήμα 295)

Σε άτομα μεγαλύτερα των 65 ετών τα λοιμώδη νοσήμα-τα εμφανίζονται πολύ συχνότερα απrsquo ότι σε νεότερους ενή-λικες Επί παραδείγματι οι ηλικιωμένοι είναι πολύ πιο ευ-αίσθητοι σε αναπνευστικές λοιμώξεις ιδιαίτερα στη γρίπ-πη (f Τμήμα 268) ίσως επειδή μειώνεται η αποτελεσμα-τικότητα της ανοσιακής τους απόκρισης στα παθογόνα του αναπνευστικού Επιπλέον διάφορες ανατομικές μεταβολές που συνοδεύουν το γήρας μπορεί να συμβάλλουν στην ανά-πτυξη λοιμώξεων Φερrsquo ειπείν η διόγκωση του προστάτη (συνηθισμένη πάθηση στους άνδρες άνω των 50 ετών) προ-καλεί συχνά μείωση της ροής των ούρων γεγονός που με τη σειρά του καθιστά ευκολότερο τον αποικισμό της ουροποιη-τικής οδού με παθογόνα (Εικόνα 2111) και αυξάνει τις σχε-τικές λοιμώξεις στους άνδρες μεγαλύτερης ηλικίας

Το στρες μπορεί να οδηγήσει σε προδιάθεση ενός ατό-μου που υπό φυσιολογικές συνθήκες θα ήταν υγιές στο να νοσήσει Σε σχετικές μελέτες με αρουραίους και ποντίκια η κόπωση η υπερπροσπάθεια η ελλειπής διατροφή η αφυδά-τωση και οι κλιματικές αλλαγές (όλα συνιστούν πηγές φυ-σιολογικού στρες) αυξάνουν όχι μόνο τον επιπολασμό αλλά και τη βαρύτητα των λοιμώξεων Επί παραδείγματι αρου-ραίοι που υποβάλλονται σε έντονη φυσική δραστηριότη-τα για μεγάλες χρονικές περιόδους εμφανίζουν μεγαλύτερη θνησιμότητα αν προσβληθούν από Salmonella σε σχέση με ζώα που αναπαύονται επαρκώς Επομένως οι ορμόνες που παράγονται υπό συνθήκες στρες επηρεάζουν το ανοσοποιη-τικό σύστημα και παίζουν κάποιο ρόλο στις σχετικές ασθέ-νειες Η ορμόνη κορτιζόνη πχ ένας ιδιαίτερα αποτελεσμα-

2113 ΜΗ ΕΙΔΙΚΗ ΕΓΓΕΝΗΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΣΤΙΣ ΜΟΛΥΝΣΕΙΣ 861

862Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

τικός αντιφλεγμονώδης παράγοντας παράγεται σε πολύ με-γαλύτερες ποσότητες κατά τη διάρκεια περιόδων στρες πα-ρά σε φυσιολογικές περιόδους Έτσι η καταστολή των φλεγ-μονωδών αντιδράσεων του οργανισμού στερεί το σώμα από έναν φυσιολογικό μηχανισμό άμυνας έναντι των λοιμώξεων (βλ Τμήμα 2114)

Η δίαιτα παίζει επίσης σημαντικό ρόλο στην αντίσταση του ξενιστή Η συσχέτιση μεταξύ πείνας και μολυσματικών ασθενειών είναι γνωστή εδώ και αιώνες Δίαιτες φτωχές σε πρωτεΐνη επηρεάζουν τη φυσιολογική χλωρίδα και προσφέ-ρουν μεγαλύτερες πιθανότητες ανάπτυξης σε διάφορα ευκαι-ριακά παθογόνα Για παράδειγμα ο αριθμός των κυττάρων Vibrio cholerae που απαιτούνται για να προκαλέσουν χολέ-ρα είναι πολύ μικρότερος όταν το προσβαλλόμενο άτομο υποσιτίζεται Επίσης ο αριθμός αυτός είναι πολύ μικρότε-ρος και όταν το V cholerae λαμβάνεται με την τροφή ίσως επειδή η τροφή εξουδετερώνει τα στομαχικά οξέα που υπό φυσιολογικές συνθήκες θα κατέστρεφαν το παθογόνο (f Τμήμα 285)

Σε ορισμένες περιπτώσεις η απουσία συγκεκριμένης ουσίας από τη διατροφή μπορεί να προστατεύσει από κάποια νόσο καθώς το αντίστοιχο παθογόνο στερείται τα απαραίτη-τα θρεπτικά υλικά Καλύτερο τέτοιο παράδειγμα είναι η επί-δραση της σακχαρόζης στην εμφάνιση της οδοντικής τερη-δόνας Όπως είδαμε στο Τμήμα 213 η απουσία σακχαρόζης από τη διατροφή (μαζί με τη σωστή στοματική υγιεινή) μπο-ρεί να εξαφανίσει την τερηδόνα καθώς χωρίς τη σακχαρό-ζη των τροφών τα ιδιαιτέρως τερηδονογόνα Streptococcus mutans και S sobrinus αδυνατούν να συνθέσουν τον κολ-λώδη πολυσακχαρίτη που είναι απαραίτητος για να παρα-μείνουν τα βακτηριακά κύτταρα κολλημένα στις επιφάνει-ες των δοντιών

Φυσικοί και χημικοί αμυντικοί μηχανισμοίΗ δομική ακεραιότητα των ιστικών επιφανειών συνιστά φραγμό στην είσοδο μικροοργανισμών Στο δέρμα και στις βλεννογόνους επιφάνειες τα δυνητικά παθογόνα πρέπει όχι μόνο να προσκολληθούν στην επιφάνεια του ιστού αλλά και να αναπτυχθούν σε αυτή τη θέση πριν μεταφερθούν σε κά-ποια άλλη περιοχή του σώματος Η ακεραιότητα μιας ιστι-κής επιφάνειας συνήθως αρκεί για την προστασία της από ενδεχόμενο μόνιμο αποικισμό από παθογόνα Ωστόσο μια τραυματισμένη ιστική επιφάνεια (πχ ένα γδάρσιμο στο δέρ-μα) αποικίζεται εύκολα και επιτρέπει την εισβολή μικροορ-γανισμών Η αντίσταση στον αποικισμό και στην εισβολή γίνεται αφrsquo ενός με ειδικές ουσίες που παράγει το αμυντικό σύστημα του ξενιστή και αφrsquo ετέρου με διάφορους μηχανι-σμούς ανατομικού χαρακτήρα που παρεμποδίζουν έναν πι-θανό αποικισμό Μια σύνοψη των σημαντικότερων ανατο-μικών μηχανισμών άμυνας του ανθρώπινου οργανισμού πα-ρουσιάζεται στην Εικόνα 2123

Το δέρμα συνιστά αποτελεσματικό εμπόδιο στη διείσδυ-ση μικροοργανισμών Οι σμηγματογόνοι αδένες του δέρμα-τος (Εικόνα 212) εκκρίνουν λιπαρά οξέα και γαλακτικό οξύ τα οποία μειώνουν το pH του δέρματος και αναστέλλουν τον αποικισμό από παθογόνα βακτήρια Όσοι μικροοργανι-σμοί εισπνέονται από τη μύτη ή το στόμα απομακρύνονται με τη δράση των βλεφαριδοφόρων επιθηλιακών κυττάρων των βλεννογόνων επιφανειών του ρινοφάρυγγα και της τρα-χείας Οι βλεφαρίδες ωθούν με τις κινήσεις τους τη βλέννη και τα παγιδευμένα σε αυτήν βακτήρια προς τα άνω μέχρι αυτή να ενσωματωθεί στις εκκρίσεις της στοματικής κοιλό-τητας και είτε να καταπωθεί (οπότε τα βακτήρια πεθαίνουν στο όξινο περιβάλλον του στομάχου) είτε να απομακρυνθεί με την απόχρεμψη Τα δυνητικά παθογόνα που εισέρχονται

Η λυσοζύmicroη στα δάκρυακαι σε άλλες εκκρίσεις διασπάτο κυτταρικό τοίχωmicroα τωνβακτηρίων

Αποmicroάκρυνση σωmicroατιδίων καιmicroικροοργανισmicroών microε την ταχείαδιέλευση αέρα πάνω από τα τριχίδια και τους κροσσούς τουρινοφάρυγγα

Η φυσιολογική χλωρίδαανταγωνίζεται τα παθογόνα

Η βλέννη και τα φαγοκύτταρα στους πνεύmicroονες αποτρέπουν τον αποικισmicroό

Η βλέννη και το κροσσωτό επιθήλιο στην τραχεία παγιδεύουνκαι ωθούν microικροοργανισmicroούςέξω από το σώmicroα

Το δέρmicroα είναι ένας φυσικόςφραγmicroός παράγει λιπαράοξέα microε αντιmicroικροβιακή δράση και η φυσιολογική χλωρίδα του εmicroποδίζει τοναποικισmicroό παθογόνων

Η ταχεία microεταβολή τουpH αναστέλλει τον πολλαπλασιασmicroό microικροβίων

Η περιοδική έκπλυση της ουροποιητικής οδού microε τα ούρα τηνπροφυλάσσει απότον αποικισmicroό

Η φυσιολογική χλωρίδαανταγωνίζεται τα παθογόνα

Η οξύτητα του περιβάλλοντος στο στοmicroάχι (pH 2) αναστέλλει τον πολλαπλασιασmicroό τωνmicroικροβίων

∆ιάφορες πρωτεΐνες του αίmicroατος αναστέλλουν τη microικροβιακή ανάπτυξη

Εικόνα 2123 Φυσικοίχημικοίκαιανατομικοίφραγμοίπροστασίαςέναντιτωνλοιμώξεων

στο στομάχι πρέπει να ανταπεξέλθουν αφrsquo ενός στην οξύτη-τα του στομάχου (που μπορεί να φθάσει και σε pH 2) και αφrsquo ετέρου στον ανταγωνισμό με τη διαρκώς αυξανόμενη μικρο-χλωρίδα του λεπτού (pH 5 περίπου) και του παχέος εντέρου (pH 6-7) Υπενθυμίζεται ότι στο παχύ έντερο ενός φυσιολο-γικού ενήλικα ο αριθμός των βακτηρίων προσεγγίζει το 1010 ανά γραμμάριο εντερικού περιεχομένου (βλ Τμήμα 214) Με όλους αυτούς τους αποτρεπτικούς μηχανισμούς γίνεται σαφές ότι η μόνιμη εγκατάσταση ενός νέου μικροοργανι-σμού είναι ιδιαίτερα δύσκολη

Οι νεφροί και η επιφάνεια των οφθαλμών λούονται συ-νεχώς με εκκρίσεις που περιέχουν λυσοζύμη ένζυμο το οποίο μειώνει δραστικά τους μικροβιακούς πληθυσμούς Βακτηρι-οκτόνες ουσίες υπάρχουν επίσης στα εξωκυτταρικά υγρά όπως στο πλάσμα του αίματος Οι β-λυσίνες επί παραδείγ-ματι είναι πρωτεΐνες του αίματος που έχουν την ιδιότητα να προσδένονται και να ανοίγουν ρήγματα στην κυτταρική μεμ-βράνη των βακτηρίων προκαλώντας εκροή του κυτταρο-πλάσματος άρα και λύση του βακτηριακού κυττάρου

Ιστική εξειδίκευση

Τα περισσότερα παθογόνα πρέπει αρχικά να προσκολληθούν και να αποικίσουν τη θέση που τους προσφέρεται Αν η θέ-ση αυτή δεν είναι συμβατή με τις διατροφικές και περιβαλ-λοντικές ανάγκες τους τότε είναι αδύνατο να πολλαπλασι-αστούν Επομένως αν το Clostridium tetani προσληφθεί με την τροφή δεν θα προκαλέσει τέτανο διότι πεθαίνει στο όξι-νο περιβάλλον του στομάχου Αν όμως εισχωρήσει σε μια βαθειά πληγή ενδέχεται να πολλαπλασιαστεί στις ανοξικές ζώνες που δημιουργούνται με την τοπική νέκρωση του ιστού και να αρχίσει την παραγωγή τετανοτοξίνης (βλ Τμήματα 2110 και 278) Αντίθετα τα εντεροβακτήρια όπως η Sal-monella και η Shigella δεν προκαλούν λοιμώξεις στις πλη-γές αλλά αποικίζουν επιτυχώς τον εντερικό σωλήνα Ορι-σμένες περιπτώσεις ιστικής εξειδίκευσης παρατίθενται στον Πίνακα 216

Ο καταβεβλημένος ξενιστής

Ο όρος καταβεβλημένος ξενιστής αφορά ξενιστές στους οποί-ους έχει αδρανοποιηθεί ένα ή περισσότερα τμήματα του ανο-

σοποιητικού τους συστήματος με συνέπεια να αυξάνονται σημαντικά οι πιθανότητες λοίμωξης

Πολλοί νοσοκομειακοί ασθενείς που πάσχουν από μη λοιμώδες νόσημα (πχ καρκίνο ή καρδιοπάθεια) προσβάλ-λονται σχετικά εύκολα από λοιμώξεις επειδή είναι καταβε-βλημένοι (f Τμήμα 257) Διάφορες συνήθεις νοσοκομει-ακές πράξεις όπως ο καθετηριασμός οι υποδόριες ενέσεις η λήψη εγκεφαλονωτιαίου υγρού οι βιοψίες και οι χειρουρ-γικές επεμβάσεις μπορούν ακούσια να εισαγάγουν μικροορ-γανισμούς στους ασθενείς Το προεγχειρητικό άγχος μπορεί επίσης να μειώσει τις αντιστάσεις του ασθενούς Τα διάφο-ρα αντιφλεγμονώδη φάρμακα που χορηγούνται για τον περι-ορισμό του πόνου και των οιδημάτων μειώνουν επίσης την ανοσιακή άμυνα του ξενιστή (βλ Τμήμα 2113) Στους ασθε-νείς που έχουν δεχθεί κάποιο μόσχευμα χορηγούνται ανοσο-κατασταλτικά φάρμακα τα οποία καταστέλλουν τον μηχα-νισμό απόρριψης του μοσχεύματος αλλά ταυτόχρονα μειώ-νουν την αμυντική ικανότητα του ασθενούς έναντι των λοι-μώξεων

Καταβεβλημένοι ξενιστές υπάρχουν και εκτός νοσο-κομείων Το κάπνισμα η υπέρμετρη κατανάλωση αλκοόλ η ενδοφλέβια λήψη ναρκωτικών ουσιών η έλλειψη ύπνου η ανεπαρκής διατροφή ή η λοίμωξη από κάποιον άλλο πα-ράγοντα αποτελούν συνθήκες που καταβάλλουν την άμυνα του ξενιστή έναντι των λοιμώξεων Επί παραδείγματι η μό-λυνση με τον ιό HIV (ιό της ανθρώπινης ανοσοανεπάρκειας) καθιστά τον ασθενή ευάλωτο σε πληθώρα μικροβιακών λοι-μώξεων κατά κανόνα ακίνδυνων για τα μη προσβεβλημένα άτομα Ο HIV προκαλεί το σύνδρομο της επίκτητης ανοσοα-νεπάρκειας (AIDS) επειδή καταστρέφει έναν τύπο κυττάρων του ανοσοποιητικού συστήματος τα λεμφοκύτταρα Τ-CD4 (f Τμήμα 227) που συμμετέχουν στην ανοσιακή απόκρι-ση του οργανισμού Εξαιτίας αυτής της βλάβης που προκα-λεί ο HIV στον ξενιστή οι ασθενείς με AIDS δεν διαθέτουν επαρκή άμυνα έναντι των λοιμώξεων και συχνά πεθαίνουν από κάποια λοίμωξη (f Τμήματα 256 και 2614)

Τέλος ένας ξενιστής μπορεί να είναι καταβεβλημένος εξαιτίας συγκεκριμένων γενετικών παραγόντων όπως πχ από διάφορες γενετικές ασθένειες που αναστέλλουν τη λει-τουργία ή καταστρέφουν ολόκληρα τμήματα του ανοσοποιη-τικού συστήματος Τα άτομα που υποφέρουν από τέτοιες πα-

2113 ΜΗ ΕΙΔΙΚΗ ΕΓΓΕΝΗΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΣΤΙΣ ΜΟΛΥΝΣΕΙΣ 863

ΠΙΝΑΚΑΣ 216 λοιμώξειςκαιιστικήεξειδίκευση

Νόσος Ιστός που μολύνεται Οργανισμός

αλλαντίαση Τελικήκινητικήπλάκα Clostridium botulinumαυτόματηαποβολή(βοοειδή) πλακούντας Brucella abortusΓονόρροια επιθήλιοτουουρογεννητικού Neisseria gonorrhoeaeδιφθερίτιδα επιθήλιοτουλάρυγγα Corynebacterum diphtheriaeελονοσία αίμα(ερυθροκύτταρα) είδηPlasmodiumπυελονεφρίτιδα μυελόςτωννεφρών είδηProteusΣύνδρομοεπίκτητηςανοσοανεπάρκειας(AIDS) βοηθητικάλεμφοκύτταραΤ Ιόςτηςανθρώπινηςανοσοανεπάρκειας(HIV)Τερηδόνα Στοματικόεπιθήλιο Streptococcus mutans S sobrinus S sanguisS mitisΤέτανος ανασταλτικοίδιάμεσοινευρώνες Clostridium tetani Χολέρα επιθήλιοτουλεπτούεντέρου Vibrio cholerae

864Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

θήσεις συνήθως πεθαίνουν σε νεαρή ηλικία όχι από την ίδια τη γενετική νόσο αλλά από κάποια μικροβιακή λοίμωξη

2113 Έλεγχος εννοιών

Ο αποικισμός ενός ξενιστή από παθογόνα παρεμποδίζεται από μη ειδικούς φραγμούς φυσικής ανατομικής και χημικής φύσεως Η κατάρρευση των μηχανισμών άμυνας οδηγεί σε καταβεβλημένους ξενιστές δηλαδή σε ασθενείς πιο ευάλωτους στις λοιμώξεις

Με ποιον τρόπο μπορούν το κάπνισμα και η δίαιτα να επηρεά-σουν την αντίσταση του ξενιστή σε κάποιο παθογόνο

Πώς θα μπορούσε μια προϋπάρχουσα λοίμωξη να καταβάλει έναν υγιή κατά τα άλλα ξενιστή

2114 Φλεγμονή και πυρετός

Φλεγμονή ονομάζεται η μη ειδική αντίδραση του οργανι-σμού σε διαφόρα επιβλαβή ερεθίσματα όπως είναι οι το-ξίνες και τα παθογόνα Χαρακτηριστικά της φλεγμονώδους αντίδρασης είναι η ερυθρότητα το οίδημα ο πόνος και η υψηλή θερμοκρασία που αναπτύσσεται τοπικά στο σημείο της λοίμωξης Στις ουσίες που παράγουν αυτό το αποτέλε-σμα ανήκει και μια ομάδα πρωτεϊνών που ονομάζονται κυ-τοκίνες (f Τμήμα 2310) ουσίες τις οποίες παράγουν τα λευκά αιμοσφαίρια ή λευκοκύτταρα (f Τμήμα 221) Τα λευκοκύτταρα συνδέονται επίσης με τις εξειδικευμένες αποκρίσεις του οργανισμού σε συγκεκριμένα παθογόνα τις οποίες θα εξετάσουμε στο Κεφάλαιο 22 Σπουδαιότερο απο-τέλεσμα μιας φλεγμονώδους αντίδρασης του οργανισμού εί-ναι ο άμεσος περιορισμός του παθογόνου κάτι που συνήθως επιτυγχάνεται με τον σχηματισμό ενός θρόμβου (δηλαδή ενός πλέγματος από ίνες) στο σημείο της φλεγμονής

Η φλεγμονή είναι ένας από τους σημαντικότερους και πιο διαδεδομένους αμυντικούς μηχανισμούς του ξενιστή έναντι των εισερχόμενων μικροοργανισμών Σε ορισμένες περιπτώσεις όμως η φλεγμονή μπορεί να αυξήσει την πα-θογονικότητα ενός μικροβίου Για παράδειγμα ορισμένοι μι-κροοργανισμοί επάγουν φλεγμονώδεις αντιδράσεις οι οποί-ες επειδή είναι υπερβολικά έντονες προξενούν σημαντικές βλάβες στους ιστούς δημιουργώντας laquoνεκρωμένεςraquo ζώνες πλούσιες σε θρεπτικά υλικά άρα και κατάλληλες για εγκα-τάσταση και πολλαπλασιασμό

Σε ορισμένες περιπτώσεις εκδηλώνεται μια ανεξέλεγκτη διασυστηματική φλεγμονή που ονομάζεται σηπτική κατα-πληξία (σοκ) η οποία οδηγεί σε ακόμη πιο γενικευμένα συ-μπτώματα όπως εντονότατο οίδημα και ανεξέλεγκτο πυρε-τό Η σηπτική καταπληξία είναι μια κατάσταση απειλητική για την ανθρώπινη ζωή που εμφανίζεται όταν οι λοιμώξεις και οι αντίστοιχες φλεγμονώδεις αντιδράσεις δεν περιορίζο-νται σε συγκεκριμένη θέση του σώματος αλλά διασπείρονται σε όλο το σώμα μέσω του κυκλοφορικού ή λεμφικού συστή-ματος (f Τμήμα 221)

Πυρετός

Το σώμα ενός υγιούς ατόμου διατηρεί αξιοθαύμαστα σταθε-ρή τη θερμοκρασία στο εσωτερικό του Σε μια μέση περίοδο 24 ωρών η θερμοκρασία του σώματος αυξομειώνεται σε ένα πολύ στενό εύρος τιμών που δεν υπερβαίνει τον 1ο-15οC Σε κάθε άτομο η μέση θερμοκρασία μπορεί να ποικίλλει ελα-φρά Ως laquoφυσιολογικήraquo θεωρείται μια μέση θερμοκρασία 37οC αλλά σε ορισμένα άτομα η φυσιολογική θερμοκρασία μπορεί να είναι 36οC ή 38οC Η θερμοκρασία του σώματος εξαρτάται πολύ από τη σωματική δραστηριότητα και μπορεί να φτάσει μέχρι και 4οC πάνω από το φυσιολογικό κατά τη διάρκεια έντονης σωματικής καταπόνησης και μέχρι 2οC κά-τω από το φυσιολογικό κατά τη διάρκεια του ύπνου

Πυρετός ονομάζεται η ανώμαλη αύξηση της θερμοκρα-σίας του σώματος Ο πυρετός προκαλείται ενίοτε και από μη λοιμώδη νοσήματα αλλά στις περισσότερες περιπτώσεις ευ-θύνεται κάποια λοίμωξη Το γεγονός ότι πολλές λοιμώξεις προκαλούν πυρετό οφείλεται σε ορισμένα πυρετογόνα προϊ-όντα των παθογόνων μικροοργανισμών Οι καλύτερα μελε-τημένοι πυρετογόνοι παράγοντες είναι οι ενδοτοξίνες των αρνητικών κατά Gram βακτηρίων (βλ Τμήμα 2112) Ωστό-σο υπάρχουν και οργανισμοί που προκαλούν πυρετό χωρίς να παράγουν ενδοτοξίνες Αυτοί οι οργανισμοί θανατώνο-νται από τα λευκοκύτταρα και καθώς συμβαίνει αυτό επά-γουν την απελευθέρωση λευκοκυτταρικών πρωτεϊνών που ονομάζονται ενδογενή πυρετογόνα (f Τμήμα 222) Ενίο-τε ο πυρετός ωφελεί τον ξενιστή Ο χαμηλός πυρετός επιτα-χύνει τις διαδικασίες της φαγοκυττάρωσης και της παραγω-γής αντισωμάτων Ωστόσο ο υψηλός πυρετός πχ 40οC ή και περισσότερο συνήθως λειτουργεί προς όφελος του πα-θογόνου διότι προκαλεί περαιτέρω καταστροφή των ιστών του ξενιστή

Οι πυρετοί των λοιμώξεων κατατάσσονται σε τρεις κα-τηγορίες (1) στον συνεχόμενο ή αδιάλειπτο πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώματος παραμένει αυξημένη καθrsquo όλο το 24ωρο και η διακύμανσή της γύρω από την αυ-ξημένη τιμή δεν υπερβαίνει τον 1οCOslash συνεχόμενος πυρετός εμφανίζεται στον τύφο (f Τμήμα 273) και στον τυφοει-δή πυρετό (f Τμήμα 288)Oslash (2) στον υφέσιμο πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώματος παραμένει αυξημένη καθrsquo όλο το 24ωρο αλλά παρουσιάζει διακυμάνσεις μεγαλύ-τερες του 1οCOslash αυτό το είδος πυρετού χαρακτηρίζει τις πυο-γενείς λοιμώξεις (f Τμήματα 262 και 269) και τη φυμα-τίωση (f Τμήμα 265)Oslash (3) στον διαλείποντα πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία είναι φυσιολογική ορισμένες περι-όδους της ημέρας αλλά κατά διαστήματα αυξάνεται πάνω από το φυσιολογικό Οι περισσότερες λοιμώξεις προκαλούν κάποια μορφή διαλείποντος πυρετού Ο διαλείπων πυρετός εμφανίζεται με πολύ χαρακτηριστικό τρόπο στην ελονοσία (f Τμήμα 275) η οποία οφείλεται σε λοίμωξη από πρω-τόζωο Ο υπόστροφος πυρετός που προκαλούν ορισμένα είδη του γένους Borrelia (f Τμήμα 273) είναι μια μορφή δια-λείποντος πυρετού κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώ-ματος παραμένει φυσιολογική για μεγάλο χρονικό διάστημα

αλλά διακόπτεται από εμπύρετες κρίσεις Ο υπόστροφος πυ-ρετός εμφανίζεται στις περιπτώσεις ατελούς ανάρρωσης από λοίμωξη και εκδηλώνεται περιοδικά κάθε φορά που ο λοιμώ-δης παράγοντας επανεγκαθίσταται

2114 Έλεγχος εννοιών

Η φλεγμονή και ο πυρετός αποτελούν γενικές αντιδράσεις του ορ-γανισμού σε επιβλαβή ερεθίσματα Οι αποκρίσεις του ξενιστή εί-

ναι σχεδιασμένες έτσι ώστε να απομονώνουν ταχύτατα και να κα-ταστρέφουν το παθογόνο αλλά μπορεί να προκαλέσουν περαιτέρω βλάβες στους ιστούς του ξενιστή

Περιγράψτε τα κυριότερα συμπτώματα της φλεγμονής Περιγράψτε τους τρεις τύπους πυρετού

νότητα εισβολής Ποιοι παράγοντες προσδίδουν τέτοιου είδους ικανότητες σε έναν μικροοργανισμό

9 Σε τι διαφέρουν μεταξύ τους οι τοξίνες Α-Β οι κυτταρο-τοξίνες και τα υπεραντιγόνα Δώστε ένα παράδειγμα από κάθε κατηγορία τοξινών Με ποιον τρόπο προκαλεί νόσο κάθε κατηγορία τοξίνης

10 Περιγράψτε τους μηχανισμούς δράσης της τετανοτοξί-νης και της αλλαντοτοξίνης Αναφορικά με τον μηχανι-σμό δράσης τους γιατί είναι τόσο επικίνδυνες οι εν λόγω τοξίνες

11 Περιγράψτε συνοπτικά τον μηχανισμό δράσης της εντε-ροτοξίνης της χολέρας Ποια είναι η κατάλληλη θερα-πεία για την ασθένεια αυτή και γιατί η χορήγηση αντιβι-οτικών δεν έχει κατά κανόνα αποτέλεσμα Περιγράψτε συνοπτικά τον μηχανισμό δράσης της εντεροτοξίνης του σταφυλόκοκκου Ποια είναι η κατάλληλη θεραπεία για την ασθένεια αυτή και γιατί η χορήγηση αντιβιοτικών δεν έχει κατά κανόνα αποτέλεσμα

12 Περιγράψτε τη δομή μιας τυπικής ενδοτοξίνης Με ποιον τρόπο προκαλεί η ενδοτοξίνη πυρετό Ποιοι μικροοργα-νισμοί παράγουν ενδοτοξίνες

13 Με ποιον τρόπο περιορίζουν τις βακτηριακές λοιμώξεις το pH και η θερμοκρασία Σε ποια σημεία πάνω ή μέσα στο σώμα μπορεί να είναι διαφορετικές οι τιμές της θερ-μοκρασίας και του pH από τις αντίστοιχες μέσες σωμα-τικές τιμές Ποιοι οργανισμοί θα μπορούσαν να ωφελού-νται από τις υφιστάμενες διαφορές στη θερμοκρασία και στο pH

14 Σε τι διαφέρουν ο συνεχόμενος ο υφέσιμος και ο διαλεί-πων πυρετός Αναφέρετε τουλάχιστον έναν λοιμώδη πα-ράγοντα για κάθε τύπο πυρετού Ποιος τύπος πυρετού εί-ναι συνηθέστερος στις λοιμώξεις

1 Σε τι διαφέρουν ένα παράσιτο από ένα παθογόνο Σε τι δι-αφέρει η λοίμωξη από τη νόσο

2 Ποια όργανα του ανθρώπινου σώματος αποικίζονται φυ-σιολογικά από μικροοργανισμούς Τι κοινό έχουν αυτά τα όργανα μεταξύ τους Ποια όργανα είναι εντελώς ελεύ-θερα από μικροοργανισμούς Τι κοινό έχουν αυτά τα όρ-γανα μεταξύ τους

3 Σε τι διαφέρουν οι μόνιμοι από τους περιστασιακούς πλη-θυσμούς μικροοργανισμών που αναπτύσσονται σε κά-ποια θέση του σώματος

4 Γιατί είναι καθοριστική η συμμετοχή των ειδών του γέ-νους Streptococcus στον σχηματισμό της τερηδόνας Γι-ατί είναι τα είδη αυτά ικανότερα στη δημιουργία τερηδό-νας από άλλους οργανισμούς

5 Με ποιον τρόπο επηρεάζει το pH τους οργανισμούς που αναπτύσσονται στα επιμέρους τμήματα του γαστρεντερι-κού σωλήνα Με ποιον τρόπο επηρεάζει η συγκέντρωση οξυγόνου τη σύσταση της μικροβιακής χλωρίδας στα δι-άφορα επιμέρους τμήματα του γαστρεντερικού σωλήνα

6 Περιγράψτε τη σχέση μεταξύ Lactobacillus acidophilus και γλυκογόνου στον κολπικό σωλήνα Γιατί είναι διαφο-ρετική η φυσιολογική χλωρίδα στον κόλπο μιας ενήλικης γυναίκας σε σχέση με εκείνην μιας πολύ νέας

7 Υποδείξτε σε τι διαφέρουν μεταξύ τους ο γλυκοκάλυκας η κάψα και η βλεννοστιβάδα Με ποιον τρόπο συνει-σφέρουν οι προαναφερθείσες δομές στη διαδικασία προ-σκόλλησης των βακτηρίων

8 Δώστε ένα παράδειγμα μικροοργανισμού του οποίου η παθογονικότητα οφείλεται στην ικανότητα παραγωγής τοξίνης Προσδιορίστε τη συγκεκριμένη τοξίνη και τον τρόπο δράσης της Δώστε ένα παράδειγμα μικροοργανι-σμού του οποίου η παθογονικότητα οφείλεται στην ικα-

Ερωτήσεις επανάληψης

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΕΠΑΝΑΛΗψΗΣ 865

866Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

θανές εξελικτικές πιέσεις που να προκαλούν αύξηση της μολυσματικότητας και της παθογονικότητας του Clos-tridium tetani Θα προσέδιδε επιλεκτικά πλεονεκτήματα σε αυτούς τους οργανισμούς μια ενδεχόμενη αύξηση της μολυσματικότητας Στον συλλογισμό σας βεβαιωθείτε ότι έχετε λάβει υπrsquo όψιν σας και το φυσικό ενδιαίτημα κάθε οργανισμού

9 Το ένζυμο πήξης του αίματος (coagulase) είναι ένας πα-ράγοντας μολυσματικότητας του Staphylococcus aure-us ο οποίος προκαλεί τον σχηματισμό θρόμβων στη θέ-ση ανάπτυξης του S aureus Η στρεπτοκινάση είναι ένας παράγοντας μολυσματικότητας του Staphylococcus pyo-genes που διασπά τους θρόμβους στη θέση ανάπτυξης του S pyogenes Υπάρχει κάποιος συνδυασμός αυτών των δύο αλληλοαναιρούμενων στρατηγικών που να αυ-ξάνει την παθογονικότητα

10 Τα είδη του γένους Salmonella παράγουν τουλάχιστον 10 διαφορετικά γονιδιακά προϊόντα τα οποία δρουν ως πα-ράγοντες μολυσματικότητας και αυξάνουν τη μολυσματι-κή δράση του παθογόνου Το Streptococcus pneumoniae ένα παθογόνο με κατά τεκμήριο μεγαλύτερη μολυσματι-κότητα (βλ Εικόνα 2115) χρησιμοποιεί μόνο έναν πα-ράγοντα μολυσματικότητας Ανατρέξτε στους κρίσιμους παράγοντες μολυσματικότητας για καθέναν από αυτούς τους δύο οργανισμούς και εξηγήστε γιατί είναι τόσο ση-μαντικός και αποτελεσματικός ένας συγκεκριμένος πα-ράγοντας του S pneumoniae Γιατί δεν χρησιμοποιούν όλα τα παθογόνα του ανθρώπου στρατηγικές μολυσματι-κότητας παρόμοιες με εκείνη του S pneumoniae

11 Τα εμβόλια κατά των εξωτοξινών πχ της τοξίνης της διφθερίτιδας και της τετανοτοξίνης χρησιμεύουν στην πρόληψη εκδήλωσης των αντίστοιχων νόσων (f Τμή-μα 2211) Γιατί δεν παρασκευάζονται εμβόλια και κατά των ενδοτοξινών

12 Αν και είναι σχετικά εύκολο να απομονωθούν μεταλλάγ-ματα μικροοργανισμών με ικανότητα παραγωγής ενδοτο-ξινών η απομόνωση μεταλλαγμάτων που δεν έχουν αυ-τή την ικανότητα είναι πολύ δυσκολότερη Με βάση όσα ξέρετε για τη δομή και τη λειτουργία αυτών των τοξινών εξηγήστε γιατί συμβαίνει αυτό

13 Τα εγκαύματα είναι από τις δυσκολότερες πληγές σε ότι αφορά τη θεραπεία τους καθώς μολύνονται εύκολα από ευκαιριακά συνήθως παθογόνα Εξηγήστε γιατί συμ-βαίνει αυτό με βάση τις γνώσεις σας για τους φυσικούς ανατομικούς και χημικούς μηχανισμούς που διαθέτει ο οργανισμός για την πρόληψη των λοιμώξεων

14 Πρέπει ο πυρετός να αντιμετωπίζεται θεραπευτικά σε κάθε περίπτωση Στην απάντησή σας λάβετε υπrsquo όψιν τη σημασία που έχουν οι φλεγμονώδεις αποκρίσεις του ξε-νιστή στον περιορισμό των λοιμώξεων

1 Με ποιον τρόπο αναστέλλει η βλέννη τον πολλαπλασι-ασμό των περισσότερων μικροοργανισμών Περιγράψ-τε πειράματα τα οποία καταδεικνύουν την προστατευτι-κή επίδραση της βλέννης έναντι του βακτηριακού αποι-κισμού

2 Οι βλεννογόνοι υμένες αποτελούν αποτελεσματικό φραγ-μό κατά του αποικισμού και της ανάπτυξης μικροοργανι-σμών Ωστόσο οι βλεννογόνοι του λάρυγγα και του φά-ρυγγα αποικίζονται από ποικίλους μικροοργανισμούς που μερικοί προκαλούν ενίοτε νόσο Εξηγήστε πώς μπο-ρεί υπό συγκεκριμένες συνθήκες να μετατραπεί σε παθο-γόνο ένας μικροοργανισμός που φυσιολογικά δεν είναι παθογόνος Περιγράψτε τουλάχιστον ένα σύνολο συνθη-κών που δυνητικά ευνοεί την παθογονικότητα

3 Ποια στάδια περιλαμβάνει ο σχηματισμός της οδοντικής πλάκας Περιγράψτε και αναλύστε τα πειράματα που κα-ταδεικνύουν ότι οδοντική πλάκα μπορεί να σχηματιστεί και σε απομιμήσεις οδοντικών επιφανειών και σχεδιάστε άλλα πειράματα σχετικά με τη χρήση βιολογικών μεθό-δων καταπολέμησης της πλάκας

4 Συμβάλλει η χρήση ενός αντιμικροβιακού σκευάσματος (οδοντόπαστα) στην πρόληψη της τερηδόνας Ποια εί-ναι τα πλεονεκτήματα ή τα μειονεκτήματα μιας τέτοιας στρατηγικής για την πρόληψη της τερηδόνας Πώς μπο-ρείτε να ελέγξετε εργαστηριακά την αποτελεσματικότη-τα αυτής της στρατηγικής

5 Η λήψη αντιβιοτικών μπορεί να μειώσει σημαντικά τον αριθμό των μικροοργανισμών της γαστρεντερικής οδού Ποια συμπτώματα σε επίπεδο φυσιολογίας μπορεί να προκαλέσει στον ξενιστή η μείωση της φυσιολογικής χλωρίδας Οι μακροχρόνιες θεραπείες με αντιβιοτικά συ-χνά συνοδεύονται από λοιμώξεις ευκαιριακών παθογό-νων πολλά από τα οποία είναι τα ίδια με αυτά που προ-καλούν ευκαιριακές λοιμώξεις σε άτομα με AIDS (f Τμήμα 2614) Ποια παθογόνα μπορεί να είναι αυτά Γι-ατί είναι ευάλωτα στα συγκεκριμένα παθογόνα όσα άτο-μα έχουν ακολουθήσει αντιβιοτική θεραπεία

6 Περιγράψτε σε τι διαφέρουν τα παθογόνα από τα μη πα-θογόνα στελέχη της Escherichia coli Συμπεριλάβετε στην επιχειρηματολογία σας δομικές και οικολογικές συ-νιστώσες

7 Αναφέρετε τρεις τουλάχιστον ξενιστικούς παράγοντες οι οποίοι περιορίζουν ή ευνοούν τον αποικισμό και την ανάπτυξη μικροοργανισμών σε δεδομένη θέση Συμπερι-λάβετε κάθε έναν από αυτούς τους παράγοντες σε in vi-tro πειράματα για τον έλεγχο της ισχύος των υποθέσεών σας

8 Προσδιορίστε πιθανές εξελικτικές πιέσεις που προκα-λούν αύξηση της μολυσματικότητας και της παθογονικό-τητας του Streptococcus pneumoniae Προσδιορίστε πι-

Ερωτήσεις εφαρμογής

Page 15: Ο Streptococcus mutans 21 - WordPress.com...838 Kεφάλαιο 21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ μικροοργανισμοί στα όργανα,

και ανάπτυξη των παθογόνων μπορεί να γίνει σε θέσεις πο-λύ απομακρυσμένες από τη θέση εισόδου Η μετάβαση στις θέσεις αυτές γίνεται συνήθως μέσω του αίματος ή του λεμ-φικού συστήματος (f Τμήμα 221)

216 Έλεγχος εννοιών

Η είσοδος των παθογόνων στους ιστούς του ξενιστή γίνεται συνή-θως με προσκόλληση σε εξειδικευμένα μόρια του ξενιστή συχνά σε βλεννογόνους επιφάνειες Η εισβολή ξεκινά στη θέση προσκόλ-λησης και μπορεί να εξαπλωθεί σε όλο τον ξενιστή μέσω του κυ-κλοφορικού συστήματος

Με ποιον τρόπο επηρεάζουν τα μόρια CFA της Escherichia co-li την προσκόλληση στους βλεννογόνους ιστούς

Με ποιον τρόπο η προσκόλληση εκκινεί τη διείσδυση

217 Αποικισμός και αύξηση

Εφόσον κάποιο παθογόνο αποκτήσει πρόσβαση σε έναν ιστό έχει κατόπιν πιθανότητες να πολλαπλασιαστεί διαδι-κασία που ονομάζεται αποικισμός Τα παθογόνα που εισέρ-χονται σε έναν ιστό σπανίως είναι αρκετά σε αριθμό ώστε να προκαλέσουν βλάβες επομένως θα πρέπει να βρουν θρε-πτικά υλικά και κατάλληλες συνθήκες για να πολλαπλασι-αστούν Η ανάπτυξη ενός παθογόνου επηρεάζεται από πε-

ριβαλλοντικούς παράγοντες όπως είναι η θερμοκρασία το pH και το δυναμικό αναγωγής αλλά ακόμη σημαντικότερος παράγοντας είναι η διαθεσιμότητα θρεπτικών υλικών στον ιστό του ξενιστή Εκ πρώτης όψεως θα πίστευε κανείς ότι τα σπονδυλωτά αποτελούν ένα είδος διατροφικού παραδεί-σου για τους μικροοργανισμούς αλλά στην πραγματικότητα δεν διαθέτουν σε επάρκεια όλες τις απαραίτητες θρεπτικές ουσίες Διάφορα ευδιάλυτα θρεπτικά υλικά όπως τα σάκχα-ρα τα αμινοξέα και τα οργανικά οξέα δεν απαντούν πάντο-τε σε επάρκεια με αποτέλεσμα να ευνοούνται εκείνοι οι ορ-γανισμοί που μπορούν να αξιοποιήσουν περίπλοκες θρεπτι-κές πηγές όπως είναι το γλυκογόνο Επίσης δεν υπάρχουν σε όλους τους ιστούς και σε κάθε δεδομένη χρονική στιγ-μή επαρκείς ποσότητες των βιταμινών και των αυξητικών παραγόντων που απαιτούν τα παθογόνα Επί παραδείγμα-τι το Brucella abortus που μολύνει τα βοοειδή αναπτύσσε-ται πολύ αργά στους περισσότερους ιστούς αλλά ταχύτατα στον πλακούντα προκαλώντας αποβολή των εμβρύων Αυ-τό οφείλεται στην αυξημένη συγκέντρωση της ουσίας ερυ-θριόλη που παράγεται από τον πλακούντα και η οποία επι-ταχύνει σημαντικά τον πολλαπλασιασμό του B abortus (βλ Πίνακα 216)

Άλλες φορές η εγκατάσταση ενός παθογόνου καθορί-ζεται επίσης από την περιορισμένη διαθεσιμότητα ιχνοστοι-χείων Για παράδειγμα υπάρχει πληθώρα αποδείξεων σχετι-κά με την επίδραση του σιδήρου στη μικροβιακή αύξηση Οι ζωικές πρωτεΐνες τρανσφερρίνη και λακτοφερρίνη δεσμεύουν ισχυρά τον σίδηρο και τον μεταφέρουν σε όλο το σώμα μέ-σω της κυκλοφορίας Οι πρωτεΐνες αυτές έχουν τόσο στενή συγγένεια με τον σίδηρο ώστε πολύ συχνά προκαλούν ανε-πάρκεια σιδήρου στα μικρόβια Έτσι αν σε ένα ζώο με λοί-μωξη χορηγηθούν διατροφικώς ευδιάλυτα άλατα σιδήρου αυξάνεται δραστικά η μολυσματικότητα ορισμένων παθογό-νων Όπως είδαμε στο Τμήμα 51 πολλά βακτήρια (τα επο-νομαζόμενα σιδηροφορείς) παράγουν σιδηροχηλικές ενώσεις προκειμένου να ενισχυθεί η ικανότητα πρόσληψης σιδήρου από το περιβάλλον Μερικοί σιδηροχηλικοί παράγοντες που έχουν απομονωθεί από παθογόνα βακτήρια είναι τόσο απο-τελεσματικοί ώστε μπορούν να laquoυποκλέψουνraquo σίδηρο ακό-μη και από ζωικές σιδηροσυζευκτικές πρωτεΐνες Για παρά-δειγμα ο σιδηροφορέας αεροβακτίνη τον οποίο παράγουν ορισμένα στελέχη Escherichia coli κωδικεύεται από το πλα-σμίδιο Col V (f Τμήμα 108) και απομακρύνει με μεγάλη ευκολία τον σίδηρο από την τρανσφερρίνη

Εντοπισμός στο σώμα

Μετά την αρχική του είσοδο στο σώμα ο παθογόνος μικροορ-γανισμός παραμένει συνήθως τοπικά εντοπισμένος και πολ-λαπλασιάζεται δημιουργώντας μια μικρή εστία μόλυνσης Αυτό συμβαίνει πχ στους δοθιήνες (laquoκαλογήρουςraquo) τον ψευδάνθρακα και τα εξανθήματα που δημιουργούνται από τις τοπικές μολύνσεις του δέρματος με Staphylococcus (f Τμήμα 269) Εναλλακτικά ο οργανισμός μπορεί να περάσει στα λεμφικά αγγεία και να εναποτεθεί στους λεμφαδένες

ΠΙΝΑΚΑΣ 213 Σημαντικοίπαράγοντεςπροσκόλλησης μικροβιακώνπαθογόνωνσειστούς ξενιστώνα

Παράγοντας Παράδειγμα

Γλυκοκάλυκαςκάψα παθογόναστελέχηEscherichia colindashογλυκοκάλυκας βλεννοστιβάδα ευνοείτηνπροσκόλλησηστηνψηκτροειδή (fΤμήμα413 παρυφήτωνεντερικώνλαχνών καιεικόνα2113) Streptococcus mutansndashοδεξτρανικόςγλυκοκάλυκας ευνοείτηνπρόσδεσηστιςοδοντικέςεπιφάνειεςπρωτεΐνες Streptococcus pyogenesndashηπρωτεΐνημτης προσκόλλησης βακτηριακήςεπιφάνειαςδεσμεύεταισευποδοχείς τωνβλεννογόνωνυμένωντηςαναπνευστικήςοδού Neisseria gonorrhoeae ndash ηπρωτεΐνηOpaτηςβακτη- ριακήςεπιφάνειαςδεσμεύεταισευποδοχείςτου ουρογεννητικούεπιθηλίουλιποτειχικόοξύ Streptococcus pyogenesndashευνοεί(μαζίμετηνπρω- (fΤμήμα48 τεΐνημ)τηδέσμευσησευποδοχείςτηςαναπνευ- καιεικόνα432) στικήςβλεννογόνουστιβάδαςκροσσοί(ινίδια) Neisseria gonorrhoeae ndash οικροσσοίτύπουΙευνοούν (fΤμήμα413 τηνπρόσδεσηστοουρογεννητικόεπιθήλιο καιεικόνα2114) είδητουγένουςSalmonellandashινίδιατύπουΙδιευκο- λύνουντηνπρόσδεσηστοεπιθήλιοτουλεπτού εντέρου παθογόναστελέχηEscherichia colindashοιινώδειςπρω- τεΐνεςπουσυνιστούντουςαντιγονικούςπαράγο- ντεςαποικισμού(CFA)ευνοούντηνπρόσδεσηστο επιθήλιοτουλεπτούεντέρου

αοιπερισσότερεςθέσειςυποδοχήςστουςξενιστικούςιστούςείναιδιάφορεςγλυ-κοπρωτεΐνεςήσύνθεταλιπίδιαπχγαγγλιοζίτεςήγλοβοζίτες

217 ΑΠΟΙΚΙΣΜΟΣ ΚΑΙ ΑΥξΗΣΗ 849

850Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

Αν ο μικροοργανισμός φθάσει στο αίμα τότε μεταφέρεται σε απομακρυσμένες περιοχές του σώματος αν και συνήθως συγκεντρώνεται στο ήπαρ ή στον σπλήνα Η διασπορά του παθογόνου μέσω του αίματος και του λεμφικού συστήματος μπορεί να οδηγήσει σε γενικευμένη (διασυστηματική) λοί-μωξη του σώματος και πολλαπλασιασμό του παθογόνου σε πολλούς ιστούς Αν η ανάπτυξη του βακτηρίου στους ιστούς είναι πολύ εκτεταμένη τότε διαχέεται στο αίμα σημαντικός αριθμός μικροοργανισμών με συνέπεια την εκδήλωση βα-κτηριαιμίας Στις εκτεταμένες λοιμώξεις αυτού του τύπου η αρχή γίνεται σχεδόν πάντοτε από κάποια τοπική λοίμωξη σε συγκεκριμένο όργανο

217 Έλεγχος εννοιών

Για να μπορέσει κάποιο παθογόνο να αποικίσει έναν ξενιστικό ιστό και να πολλαπλασιαστεί σε σημαντικό βαθμό θα πρέπει πρώτα να αποκτήσει πρόσβαση σε θρεπτικές ουσίες και κατάλληλες αναπτυ-ξιακές συνθήκες Τα παθογόνα είτε αναπτύσσονται τοπικά στον τό-πο αρχικής προσβολής είτε διασπείρονται στο σώμα

Γιατί αποτελούν ο αποικισμός και ο πολλαπλασιασμός απαραί-τητη προϋπόθεση για την επιτυχία των περισσότερων παθογό-νων

Ποιοι ξενιστικοί παράγοντες περιορίζουν ή επιταχύνουν τον αποικισμό και την ανάπτυξη ενός μικροοργανισμού σε συγκε-κριμένη θέση

218 Μολυσματικότητα

Μολυσματικότητα ονομάζεται η σχετική ικανότητα ενός παρασίτου να προκαλεί νόσο Εδώ θα εξετάσουμε μερικές από τις κύριες μεθόδους που χρησιμοποιούνται για τη μέ-τρηση της μολυσματικότητας και στη συνέχεια θα δώσουμε ορισμένα παραδείγματα οργανισμών υψηλής μολυσματικό-τητας καθώς και των μηχανισμών που αυτοί χρησιμοποιούν για να αυξήσουν τη μολυσματικότητά τους

Μέτρηση της μολυσματικότητας

Η μολυσματικότητα ενός παθογόνου μπορεί να προσδιο-ριστεί με πειραματικές μελέτες της LD50 Η LD50 (lethal dose50) δηλαδή η θανατηφόρος δόση50 είναι εκείνη η δόση ενός μολυσματικού παράγοντα η οποία θανατώνει το 50 των ζώων μιας ομάδας ελέγχου Η LD50 των παθογόνων υψηλής μολυσματικότητας συνήθως δεν διαφέρει πολύ από το LD100 με άλλα λόγια ο αριθμός των απαιτούμενων πα-θογόνων για να θανατωθεί το 50 των πειραματοζώων δεν απέχει πολύ από τον αριθμό των κυττάρων που θανατώνει το σύνολο των πειραματοζώων Αυτό φαίνεται στην Εικόνα 2115 σε ότι αφορά την πειραματική μόλυνση ποντικών με Streptococcus και Salmonella Ακόμη και λίγα κύτταρα του Streptococcus pneumoniae σε ένα πειραματόζωο αρκούν για να προκαλέσουν θανατηφόρο λοίμωξη και να εξοντώσουν

όλα τα μέλη της ομάδας ελέγχου Για τον συγκεκριμένο ορ-γανισμό μάλιστα είναι δύσκολο να προσδιοριστεί η LD50 ακριβώς επειδή είναι τόσο λίγα τα κύτταρα που χρειάζονται για να προκληθεί η θανατηφόρος λοίμωξη Αντίθετα η LD50 ενός ηπιότερου παθογόνου των ποντικών της Salmonella ty-phimurium είναι πολύ υψηλότερη από εκείνη του S pneu-moniae και ο αριθμός των κυττάρων που απαιτούνται για να θανατωθεί το 100 της ομάδας ελέγχου είναι υπερεκατοντα-πλάσιος εκείνου της LD50

Η μολυσματικότητα παθογόνων που διατηρούνται σε εργαστηριακές καλλιέργειες και δεν αναπτύσσονται σε ζώα είναι συχνά μειωμένη ή και εκλείπει εντελώς Τέτοιοι οργα-νισμοί αποκαλούνται εξασθενημένοι Η εξασθένηση μπορεί να οφείλεται στην ταχύτερη ανάπτυξη στελεχών χαμηλότε-ρης μολυσματικότητας τα οποία ενδεχομένως ευνοούνται επιλεκτικά από τη διαδοχική μεταφορά τους σε νέα καλλι-εργητικά υλικά Σε πολλές περιπτώσεις η εξασθένηση είναι εντονότερη όταν οι καλλιεργητικές συνθήκες δεν είναι ιδα-νικές για το είδος Αν σε ένα ζώο χορηγηθεί εξασθενημένη καλλιέργεια τότε τα παθογόνα ενίοτε ανακτούν την αρχική μολυσματικότητά τους αλλά στις περισσότερες περιπτώσεις η απώλεια είναι μόνιμη Τα εξασθενημένα στελέχη χρησιμο-ποιούνται συχνά για την παραγωγή εμβολίων ιδιαίτερα ιι-κών εμβολίων (f Τμήμα 2211) Για παράδειγμα τα εμ-βόλια της ιλαράς και της παρωτίτιδας αποτελούνται από εξα-σθενημένα ιικά στελέχη

Τοξικότητα και ικανότητα εισβολής

Η μολυσματικότητα ενός παθογόνου οφείλεται στην ικανό-τητά του να προκαλεί βλάβες μέσω δύο μηχανισμών της το-ξικότητας και της ικανότητας εισβολής Όλα τα παθογόνα

101 102 103 104 105 106 107

20

40

60

80

100

Οργανισmicroός υψηλήςmicroολυσmicroατικότητας(Streptococcuspneumoniae)

Οργανισmicroός microέτριαςmicroολυσmicroατικότητας(Salmonella typhimurium)

Ποσ

οστό

πον

τικώ

ν π

ου π

εθα

ίνου

ν

Αριθmicroός χορηγούmicroενων κυττάρων ανά πειραmicroατόζωο (ποντίκι)

Εικόνα 2115 ΣυγκριτικέςδιαφορέςστημικροβιακήμολυσματικότηταμεβάσητοναριθμότωνκυττάρωνStreptococcus pneumoniaeκαιSalmonella ty-phimurium πουαπαιτούνταιγιαναθανατωθούνπειραματόζωα

χρησιμοποιούν αυτούς τους δύο μηχανισμούς για την πρό-κληση παθολογικών εκδηλώσεων

Τοξικότητα ονομάζεται η ικανότητα ενός οργανισμού να προκαλεί παθολογικές καταστάσεις μέσω μιας προσχημα-τισθείσας τοξίνης που αναστέλλει τη λειτουργία ή προκαλεί τον θάνατο των κυττάρων του ξενιστή Για παράδειγμα ο τέ-τανος οφείλεται στην ισχυρή εξωτοξίνη που παράγει το Clos-tridium tetani (βλ Τμήμα 2110) Τα κύτταρα του C tetani παραμένουν στις αρχικές θέσεις εισόδου τους (συνήθως κά-ποια πληγή) όπου αναπτύσσονται αργάOslash σπάνια μετακινού-νται μακριά από τις θέσεις αυτές Ωστόσο το C tetani είναι εξαιρετικά νοσογόνο καθώς παράγει την τετανική τοξίνη η οποία μεταφέρεται μέσω της κυκλοφορίας σε απομακρυσμέ-να σημεία του οργανισμού και προκαλεί ανεξέλεγκτες μυϊκές συσπάσεις που συχνά οδηγούν στον θάνατο του ξενιστή

Ικανότητα εισβολής ονομάζεται η δυνατότητα ενός πα-θογόνου να αναπτύσσεται σε ξενιστικούς ιστούς και να φθά-νει σε τόσο μεγάλους αριθμούς ώστε να αναστέλλει μία ή περισσότερες λειτουργίες του ξενιστή Η ικανότητα εισβολής επιτρέπει σε έναν μικροοργανισμό να είναι νοσογόνος ακό-μα κι όταν δεν παράγει τοξίνες Επί παραδείγματι ο σημα-ντικότερος παράγοντας μολυσματικότητας του Streptococcus pneumoniae είναι το γεγονός ότι διαθέτει μια πολυσακχαρι-τική κάψα που τον προστατεύει από τη φαγοκυττάρωση (βλ Τμήμα 216Oslash f Τμήμα 222 και Εικόνα 225) εξουδετερώ-νοντας έτσι έναν από τους κυριότερους αμυντικούς μηχανι-σμούς των ξενιστών έναντι της διείσδυσης παθογόνων Τα συγκεκριμένα στελέχη του S pneumoniae μπορούν να προ-καλέσουν εκτεταμένες βλάβες στον ξενιστή λόγω της με-γάλης ικανότητας εισβολής που τα χαρακτηρίζει αναπτύσ-σονται σε τεράστιους αριθμούς στον πνευμονικό ιστό όπου επάγουν ξενιστικές αντιδράσεις οι οποίες καταλήγουν στην εκδήλωση πνευμονίας (f Τμήμα 262) Αντίθετα τα στε-λέχη χωρίς κάψα δεσμεύονται γρήγορα και αποτελεσματικά από τον ξενιστή και καταστρέφονται από τα φαγοκύτταρα

Τα Clostridium tetani και Streptococcus pneumoniae συνιστούν χαρακτηριστικά παραδείγματα ακραίας τοξικό-τητας και ακραίας ικανότητας εισβολής αντιστοίχως Τα πε-ρισσότερα επιτυχή παθογόνα πάντως κατατάσσονται κάπου ενδιάμεσα όσον αφορά αυτές τις δύο ιδιότητες χρησιμοποι-ώντας και τους δύο μηχανισμούς (τοξίνες και εισβολή) για να προκαλέσουν νόσο

Μολυσματικότητα του γένους Salmonella

Τα είδη του γένους Salmonella χρησιμοποιούν έναν συνδυ-ασμό τοξινών εισβολής και άλλων μολυσματικών παραγό-ντων κατά την παθογονική δράση τους Αρχικά η Salmonel-la παράγει τρεις τουλάχιστον τοξίνες που συμβάλλουν στη μολυσματικότητά της την εντεροτοξίνη (Πίνακας 214) την ενδοτοξίνη (f Τμήμα 49 και Εικόνα 435) και την κυττα-ροτοξίνη Η κυτταροτοξίνη αναστέλλει την πρωτεϊνοσύνθε-ση στα κύτταρα του ξενιστή και αποτρέπει τη διαφυγή του ενδοκυτταρικού Ca2+ από αυτά Επίσης στην προσβολή συμ-μετέχουν διάφοροι παράγοντες μολυσματικότητας Παράγο-

ντες προσκόλλησης είναι το πολυσακχαριτικό αντιγόνο Ο της κυτταρικής επιφάνειας και το αντιγόνο Η των μαστιγί-ων ενώ ενισχυτικό ρόλο μπορεί να παίξουν και οι κροσσοί της κυτταρικής επιφάνειας Ο πολυσακχαρίτης Vi της κά-ψας αναστέλλει τόσο τη δράση του συμπληρώματος όσο και την αντιγονικά διαμεσολαβούμενη θανάτωση των κυττάρων Salmonella (f Τμήμα 2210) Τα γονίδια inv στα είδη του γένους Salmonella κωδικεύουν τουλάχιστον είκοσι πρωτεΐ-νες που συμμετέχουν στη διαδικασία προσβολής Για παρά-δειγμα το invΗ κωδικεύει μια επιφανειακή πρωτεΐνη προ-σκόλλησης ενώ τα invC invG και invI κωδικεύουν πρωτε-ΐνες που συμμετέχουν στη συναρμολόγηση ενός εξειδικευ-μένου επιφανειακού προσαρτήματος που ονομάζεται βελό-νη (needle) ή ενεσίσωμα (injectisome) [Βλ Παράρτημα 3 ΣτΕΕ 5]

Η ευκολία με την οποία όρισμένα είδη Salmonella προ-καλούν λοιμώξεις έγκειται στο γεγονός ότι παρασιτούν και πολλαπλασιάζονται ενδοκυτταρικά όχι μόνο σε κύτταρα του εντερικού τοιχώματος αλλά ακόμη και στα μακροφάγα μια ομάδα λευκοκυττάρων που υπό φυσιολογικές συνθήκες φα-γοκυτταρώνουν βακτήρια (f Τμήμα 222) Ένας από τους τρόπους δράσης των φαγοκυττάρων είναι η παραγωγή ειδι-κών τοξικών ενώσεων του οξυγόνου τα οποία όμως η Sal-monella εξουδετερώνει με το προϊόν του γονιδίου oxyR Επί-σης τα μακροφάγα παράγουν ειδικά αμυντικά μόρια τις ντε-φενσίνες που κι αυτά όμως εξουδετερώνονται από τη Salmo-nella με τα προϊόντα των γονιδίων phoP και phoQ Η Sal-monella επομένως διαθέτει γονίδια (oxy και pho) που της επιτρέπουν να γίνει ενδοκυτταρικό παράσιτο καθώς τα προ-ϊόντα αυτών των γονιδίων εξουδετερώνουν τους αμυντικούς μηχανισμούς του ξενιστή που θα περιόριζαν την ενδοκυττα-ρική της ανάπτυξη Επίσης ορισμένοι παράγοντες μολυσμα-τικότητας οι οποίοι συμβάλλουν στην αντοχή και τη διασπο-ρά των περισσότερων παθογόνων στελεχών της Salmonella είναι πλασμιδιακής προέλευσης Τέλος για να αποθηκεύσει τον αναπτυξιακά πολύτιμο σίδηρο η Salmonella παράγει ειδικές σιδηροχηλικές πρωτεΐνες τους σιδηροφορείς (f Τμήμα 51 και Τμήμα 217) Βλέπουμε δηλαδή ότι η Salmo-nella και ενδεχομένως τα περισσότερα παθογόνα διαθέτουν αρκετούς παράγοντες αύξησης της μολυσματικότητάς τους που συμβάλλουν στην εκδήλωση νόσου Οι διάφοροι γνω-στοί παράγοντες μολυσματικότητας της Salmonella παρατί-θενται στην Εικόνα 2116

218 Έλεγχος εννοιών

Η μολυσματικότητα ενός παθογόνου καθορίζεται από την ικανότη-τα εισβολής την τοξικότητα και μερικούς άλλους παράγοντες του παθογόνου Στα περισσότερα παθογόνα η μολυσματικότητα καθο-ρίζεται από πολλούς παράγοντες Εξασθένηση ενός παθογόνου εί-ναι η απώλεια μολυσματικότητας

Σε τι διαφέρουν η τοξικότητα από την ικανότητα εισβολής Εξηγήστε με ποιον τρόπο μπορεί να επέλθει εξασθένηση ενός

παθογόνου οργανισμού Αναλύστε τον ρόλο των εξασθενημέ-νων μικροοργανισμών στην παραγωγή εμβολίων

218 ΜΟΛΥΣΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑ 851

852Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

ΙII ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΜΟΛΥΣΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΚΑΙ ΤΟξΙΝΕΣ

Η παθογονικότητα των μικροοργανισμών ευνοείται σημαντι-κά από τοξίνες και εξωκυτταρικούς παράγοντες μολυσματι-κότητας που οι ίδιοι οι μικροοργανισμοί παράγουν και απε-λευθερώνουν Αν και οι πρωτεΐνες αυτές εμφανίζουν μεγάλη ποικιλία και παράγονται από πολλά και διάφορα παθογόνα πολλές έχουν κοινά μοριακά χαρακτηριστικά και παρόμοιους

μηχανισμούς δράσης Σε αυτή την ενότητα θα εξετάσουμε ορισμένα χαρακτηριστικά παραδείγματα τοξινών και παρα-γόντων μολυσματικότητας σε επίπεδο μηχανισμού δράσης

219 Παράγοντες μολυσματικότητας

Ορισμένες εξωκυτταρικές πρωτεΐνες που παράγονται από πα-θογόνα συντελούν στην ενίσχυση και διατήρηση των νόσων Αυτές οι πρωτεΐνες ονομάζονται παράγοντες μολυσματικότη-

ΠΙΝΑΚΑΣ 214 εξωτοξίνεςκαιεξωκυτταρικοίπαράγοντεςμολυσματικότηταςπου προέρχονταιαπόπαθογόνουςμικροοργανισμούςτουανθρώπου

Οργανισμός Νόσος Τοξίνη ή παράγονταςα Δράση

Bacillus anthracis Άνθρακας θανατηφόροςπαράγοντας(θπ) ΤοπAείναιοπαράγονταςβπουσυνδέεται παράγονταςοιδήματος(πο) στοκύτταροοποπροκαλείοίδημα προστατευτικόαντιγόνο(πA)(αβ) οθππροκαλείκυτταρικόθάνατο Bacillus cereus Τροφικήδηλητηρίαση εντεροτοξίνη() προκαλείαπώλειαυγρώναπόταεντερικάκύτταρα Bordetella pertussis κοκκύτης Τοξίνητουκοκκύτη(αβ) Σταματάτημεταγωγήσήματοςμέσωτηςπρωτεΐ- νηςGεπιφέρεικυτταρικόθάνατο Clostridium botulinum αλλαντίαση νευροτοξίνη(αβ) μυϊκήπαράλυση(βλεικόνα2119) Clostridium tetani Τέτανος νευροτοξίνη(αβ) Σπαστικήπαράλυση(βλεικόνα2120) Clostridium perfringens αεριογόνοςγάγγραινα Τοξίνηα(κΤ) αιμόλυση(λεκιθινάσηβλεικόνα2117β) τροφικήδηλητηρίαση Τοξίνηβ(κΤ) αιμόλυση Τοξίνηγ(κΤ) αιμόλυση Τοξίνηδ(κΤ) αιμόλυση(καρδιοτοξίνη) Τοξίνηκ(ε) κολλαγενάση Τοξίνηλ(ε) πρωτεάση εντεροτοξίνη(κT) μεταβάλλειτηδιαπερατότητατουεντερικού επιθηλίου Corynebacterium diphtheriae διφθερίτιδα Τοξίνητηςδιφθερίτιδας(αβ) αναστέλλειτηνπρωτεϊνοσύνθεσηστουςευκα- ρυώτες(εικόνα2118) Escherichia coli(μόνοτα Γαστρεντερίτιδα εντεροτοξίνη(αβ) επάγειαπώλειαυγρώναπόταεντερικάκύτταρα εντεροπαθογόναστελέχη) Pseudomonas aeruginosa μολύνσειςαπό εξωτοξίνηα(αβ) αναστέλλειτηνπρωτεϊνοσύνθεση P aeruginosa είδη Salmonella Σαλμονέλλωσητυφο- εντεροτοξίνη(αβ) αναστέλλειτηνπρωτεϊνοσύνθεσηκαιπροκαλεί ειδήςπυρετόςπαρα- λύσητωνξενιστικώνκυττάρων τυφοειδήςπυρετός κυτταροτοξίνη(κΤ) επάγειαπώλειαυγρώναπόταεντερικάκύτταρα Shigella dysenteriae βακτηριακήδυσεντερία Σιγκατοξίνη(αβ) αναστέλλειτηνπρωτεϊνοσύνθεση Staphylococcus aureus πυρετογόνεςμολύνσεις Τοξίνηα(κΤ) αιμόλυση (εξανθήματακλπ) Τοξίνησυνδρόμουτοξικής διασυστηματικήκαταπληξία λοιμώξειςτουανα- καταπληξίας(υα) πνευστικούτροφική αποφολιδωτικέςτοξίνεςα απολέπισηδέρματοςκαταπληξία δηλητηρίασησύνδρομο καιβ(υα) τοξικήςκαταπληξίας λευκοσιδίνη(κΤ) καταστρέφειλευκοκύτταρα τοξικήεπιδερμική Τοξίνηβ(κΤ) αιμόλυση νεκρόλυση Τοξίνηγ(κΤ) θανατώνεικύτταρα Τοξίνηδ(κΤ) αιμόλυσηλευκόλυση εντεροτοξίνηαβCD προκαλείεμετούςδιάρροιακαταπληξία καιε(υα) Ένζυμοπήξηςαίματος(ε) επάγειθρόμβωσητουινώδους Streptococcus pyogenes πυρετογόνεςμολύνσεις Στρεπτολυσίνηο(κΤ) αιμόλυση αμυγδαλίτιδαοστρακιά ΣτρεπτολυσίνηS(κΤ) αιμόλυση(βλεικόνα2117) ερυθρογόνοςτοξίνη(υα) προκαλείτοεξάνθηματηςοστρακιάς Στρεπτοκινάση(ε) διασπάτουςθρόμβουςτουινώδους υαλουρονιδάση(ε) διασπάτουαλουρονικόοξύστονσυνδετικόιστό Vibrio cholerae Χολέρα εντεροτοξίνη(αβ) επάγειαπώλειαυγρώναπότα εντερικάκύτταρα(εικόνα2121)

ααβτοξίνηα-βKTκυτταρολυτικήτοξίνηεενζυμικόςπαράγονταςμολυσματικότηταςυαυπεραντιγονικήτοξίνηαταξινόμητοςπαράγοντας

τας Οι περισσότεροι τέτοιοι παράγοντες είναι ένζυμα που βο-ηθούν τα παθογόνα να δημιουργήσουν αποικίες και να ανα-πτυχθούν Επί παραδείγματι οι στρεπτόκοκκοι οι σταφυλό-κοκκοι και ορισμένα είδη του γένους Clostridium παράγουν το ένζυμο υαλουρονιδάση (Πίνακας 214) Η υαλουρονιδάση ευνοεί τη διασπορά των μικροοργανισμών στους διάφορους ιστούς καθώς διασπά το υαλουρονικό οξύ έναν πολυσακχα-ρίτη που λειτουργεί ως στερεωτικό υλικό στον χώρο μεταξύ των κυττάρων Η παραγωγή της υαλουρονιδάσης επιτρέπει τη διασπορά των παθογόνων μικροοργανισμών από την αρ-χική θέση προσβολής στους διάφορους ιστούς του ξενιστή Οι στρεπτόκοκκοι και οι σταφυλόκοκκοι παράγουν επίσης ευρύτατη ποικιλία πρωτεασών νουκλεασών και λιπασών που χρησιμεύουν στον αποπολυμερισμό των πρωτεϊνών των νουκλεϊκών οξέων και των λιπιδίων του ξενιστή Τα είδη του Clostridium που προκαλούν την αεριογόνο γάγγραινα παρά-γουν επιπλέον το ένζυμο κολλαγονάση γνωστή και ως τοξί-νη κ (Πίνακας 214) η οποία αποικοδομεί το υποστηρικτικό δίκτυο των ιστών που αποτελείται από κολλαγόνο επιτρέπο-ντας τη διασπορά του παθογόνου στους ιστούς του ξενιστή

Ινώδες θρόμβοι και μολυσματικότητα

Στις περισσότερες περιπτώσεις η εισβολή ενός μικροβιακού παθογόνου στον ξενιστή αντιμετωπίζεται άμεσα με τον σχη-ματισμό θρόμβων ινώδους Ο μηχανισμός της θρόμβωσης ενεργοποιείται από τον τραυματισμό του ιστού και έχει ως αποτέλεσμα την απομόνωση του παθογόνου και τον περιορι-σμό της λοίμωξης σε μια μικρή περιοχή του σώματος Ορι-σμένοι οργανισμοί έχουν την ικανότητα να παράγουν ινωδο-λυτικά ένζυμα που διασπούν τους θρόμβους επιτρέποντας

έτσι την περαιτέρω διασπορά της λοίμωξης Μια τέτοια ινω-δολυτική ουσία γνωστή ως στρεπτοκινάση παράγεται από τον Streptococcus pyogenes (Πίνακας 214)

Άλλοι οργανισμοί όμως μπορούν να παράγουν ένζυμα που ευνοούν τον σχηματισμό θρόμβων ινώδουςOslash έτσι αδυνα-τούν μεν να εξαπλωθούν αλλά διασφαλίζουν την προστασία τους από το ανοσοποιητικό σύστημα του ξενιστή Το καλύ-τερα μελετημένο ένζυμο που προκαλεί θρόμβους ινώδους εί-ναι το ένζυμο πήξης του αίματος (Πίνακας 214) που παράγε-ται από το παθογόνο Staphylococcus aureus Το ένζυμο αυτό προκαλεί την εναπόθεση ινώδους πάνω στους μικροβιακούς κόκκους παρέχοντάς τους κάλυμμα προστασίας από τις επι-θέσεις των κυττάρων του ξενιστή Το πλέγμα ινώδους που παράγεται από τη δράση του ενζύμου πήξης του αίματος εί-ναι μάλλον η αιτία για την εξαιρετικά εντοπισμένη φύση πολ-λών σταφυλοκοκκικών λοιμώξεων όπως πχ οι δοθιήνες και οι φλύκταινες (f Εικόνα 2623)

219 Έλεγχος εννοιών

Οι παθογόνοι μικροοργανισμοί παράγουν μια ποικιλία ενζύμων που αυξάνουν τη μολυσματικότητά τους άλλοτε διασπώντας τους ιστούς του ξενιστή και άλλοτε μεταβάλλοντας το περιβάλλον τους προκειμένου να εξασφαλίσουν θρεπτικές ουσίες Σε άλλες περι-πτώσεις οι παράγοντες μολυσματικότητας που εκκρίνονται από τα παθογόνα παρέχουν προστασία από την επαφή με τους φυσιο-λογικούς μηχανισμούς άμυνας του ξενιστή Όλοι αυτοί οι παράγο-ντες αποσκοπούν στο να ενισχύσουν τον αποικισμό και την ανά-πτυξη των παθογόνων

Τι πλεονέκτημα παρέχει στο παθογόνο η παραγωγή ενζύμων που πέπτουν τα δομικά στοιχεία των ξενιστικών ιστών

Κροσσοί τύπου 1(προσκόλληση)

Ενδοτοξίνη στολιποπολυσακχαριτικόστρώmicroα (πυρετός)

Πλασmicroίδιοmicroολυσmicroατικότητας

Αντιγόνο Ο(αναστέλλει τηφαγοκυτταρικήθανάτωση)

Κυτταροτοξίνη(αναστέλλει τησύνθεση πρωτεϊνών στακύτταρα του ξενιστήmiddotείσοδος ασβεστίουστο ξενιστικό κύτταροmiddotπροσκόλληση)

Μαστίγιο(αυτοκινησία)Αντιγόνο Η(προσκόλλησηmiddotαναστολή φαγοκυτταρικήςθανάτωσης)

Εντεροτοξίνη (διάρροια)

Επιφανειακάπροσαρτήmicroατα πουκωδικεύονται απόγονίδια invπροσκόλληση

Σιδηροφορείς

Αντιφαγοκυτταρικέςπρωτεΐνες πουκωδικεύονται απότο γονίδιο oxyR

Αντιγόνο τηςκάψας Vimiddotαναστέλλει τηνπρόσδεση τουσυmicroπληρώmicroατοςτου microαστιγίου

Εικόνα 2116 παράγοντες πουαυξάνουν τη μολυσματικότητα τηςSalmonella παρουσιάζονται εκείνατα δομικά στοιχεία που γνωρίζουμεότιείναιπαθογονικώςσημαντικάΤαπρωτεϊνικάπροϊόντατουγονιδιακούσυστήματοςphoδενέχουνταυτοποι-ηθείαλλάείναιγνωστόότιεξουδε-τερώνουντιςεπιπτώσειςτωνλιποδια-σπαστικώνντεφενσινώνπουπαράγουνταμακροφάγα

219 ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΜΟΛΥΣΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑΣ 853

854Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

Η δράση του ενζύμου πήξης του αίματος βοηθά ή εμποδίζει τη βακτηριακή ανάπτυξη και με ποιον τρόπο Δώστε συγκεκριμέ-να παραδείγματα

2110 Εξωτοξίνες

Οι εξωτοξίνες είναι πρωτεΐνες που απελευθερώνονται στον εξωκυτταρικό χώρο κατά την ανάπτυξη του οργανισμού Αυ-τές οι τοξίνες είναι δυνατόν να διασπαρούν σε μεγάλες απο-στάσεις μέσα στο σώμα και να προκαλέσουν βλάβες σε πε-ριοχές πολύ μακριά από την αρχική εστία της λοίμωξης Ο Πίνακας 214 συνοψίζει τις ιδιότητες και τη δράση μερικών από τις γνωστότερες εξωτοξίνες καθώς και ορισμένων άλ-λων εξωκυτταρικών παραγόντων μολυσματικότητας

Οι περισσότερες εξωτοξίνες ανήκουν σε μία από τις τρεις ακόλουθες κατηγορίες τις κυτταρολυτικές τοξίνες τις τοξίνες Α-Β και τις υπεραντιγονικές τοξίνες Οι κυτταρολυτι-κές τοξίνες είναι ένζυμα που επιτίθενται σε κάποιο δομικό συστατικό των κυττάρων και προκαλούν λύση Οι τοξίνες Α-Β αποτελούνται από δύο ομοιοπολικά συνδεδεμένες υπομο-νάδες Α και Β Η μία από αυτές η Β συνδέεται σε κάποιον επιφανειακό υποδοχέα των ξενιστικών κυττάρων και επιτρέ-πει τη μεταφορά της Α στο εσωτερικό του κυττάρου όπου αυτή επιφέρει διάφορες βλάβες Τα υπεραντιγόνα είναι τοξί-νες που διεγείρουν μεγάλο αριθμό κυττάρων του ανοσοποι-ητικού συστήματος του ξενιστή προκαλώντας εκτεταμένες φλεγμονώδεις αποκρίσεις (f Τμήμα 2214)

Κυτταρολυτικές τοξίνες

Πολλά παθογόνα παράγουν πρωτεΐνες που δρουν στην κυτ-ταροπλασματική μεμβράνη προκαλώντας λύση άρα και θά-νατο των ζωικών κυττάρων Οι τοξίνες αυτές ονομάζονται επίσης αιμολυσίνες διότι η δράση τους παρατηρείται πολύ εύκολα στα ερυθρά αιμοσφαίρια (Πίνακας 214) Οι επιδρά-σεις τους ωστόσο δεν περιορίζονται μόνο στα ερυθροκύτ-ταρα αλλά αφορούν και πολλά άλλα κύτταρα του ξενιστή Η παραγωγή αιμολυσινών διαπιστώνεται εύκολα στο εργα-στήριο με γραμμική επίστρωση του οργανισμού σε τρυβλίο

άγαρ-αίματος Η αιμολυσίνη απελευθερώνεται κατά την ανά-πτυξη των αποικιών και λύει τα περιβάλλοντα ερυθροκύττα-ρα δημιουργώντας έτσι ζώνες αιμόλυσης (Εικόνα 2117α) Ορισμένες αιμολυσίνες επιτίθενται στα φωσφολιπίδια της κυτταροπλασματικής μεμβράνης των ξενιστικών κυττάρων Συνηθέστερο υπόστρωμα των αιμολυσινών είναι το φωσφο-λιπίδιο λεκιθίνη (φωσφατιδυλοχολίνη) και γιrsquo αυτό τα συγκε-κριμένα ένζυμα ονομάζονται λεκιθινάσες ή φωσφολιπάσες (Εικόνα 2117β) Χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι η τοξίνη α του Clostridium perfringens μια λεκιθινάση που διασπά τα μεμβρανικά λιπίδια και προκαλεί κυτταρική λύση (Πίνακας 214) Επειδή τα φωσφολιπίδια είναι συστατικά των κυττα-ρικών μεμβρανών όλων των οργανισμών μερικές φορές οι φωσφολιπάσες λύουν την κυτταροπλασματική μεμβράνη όχι μόνο των ξενιστικών αλλά και των βακτηριακών κυττάρων Υπάρχουν ωστόσο αιμολυσίνες που δεν είναι φωσφολιπάσες Για παράδειγμα η στρεπτολυσίνη Ο την οποία παράγουν οι στρεπτόκοκκοι επιδρά στις στερόλες της κυτταροπλασματι-κής μεμβράνης Οι λευκοσιδίνες (Πίνακας 214) είναι λυτικοί παράγοντες που λύουν επιλεκτικά τη μεμβράνη των λευκών αιμοσφαιρίων γεγονός που μπορεί να προκαλέσει μείωση της αντίστασης του ξενιστή (f Τμήμα 221)

Τοξίνη της διφθερίτιδας

Όπως θα δούμε εκτενέστερα στο Τμήμα 263 η τοξίνη της διφθερίτιδας παράγεται από το Corynebacterium diphtheriae και αποτελεί σημαντικό παράγοντα παθογένεσης για τη νόσο της διφθερίτιδας Τα ποντίκια και οι αρουραίοι είναι σχετι-κά ανθεκτικοί οργανισμοί στην τοξίνη της διφθερίτιδας αλ-λά οι άνθρωποι τα κουνέλια και τα πτηνά έχουν μεγάλη ευ-αισθησία καθώς ένα και μόνο μόριο της τοξίνης μπορεί να προκαλέσει στα είδη αυτά κυτταρική λύση Η τοξίνη της δι-φθερίτιδας που εκκρίνεται από τα κύτταρα του C diphtheri-ae ανήκει στην κατηγορία των τοξινών Α-Β και το πολυπε-πτίδιό της έχει μοριακό βάρος (ΜΒ) 62000 Η υπομονάδα Β δεσμεύεται εξειδικευμένα σε έναν υποδοχέα της κυτταρο-πλασματικής μεμβράνης του ξενιστικού κυττάρου (Εικόνα 2118) Μετά τη δέσμευση οι υπομονάδες Α και Β αλληλε-πιδρούν πρωτεολυτικά μεταξύ τους με τελικό αποτέλεσμα την είσοδο της υπομονάδας Α (που έχει ΜΒ 21000) στο κυτ-

(α) (β)

T D

Bro

ck

Leon

J L

eBea

u

Εικόνα 2117 (α)ΖώνεςαιμόλυσηςγύρωαπόαποικίεςStreptococcus pyogenesπουανα-πτύσσονταισετρυβλίοάγαρ-αίματος(β)δρά-σητηςλεκιθινάσηςμιαςφωσφολιπάσηςγύ-ρωαπόαποικίεςClostridium perfringensπουαναπτύσσονται σεκαλλιεργητικόμέσοαγαρό-ζηςεμπλουτισμένομεκρόκοαυγού(πηγήλεκι-θίνης)ηλεκιθινάσηδιασπάτιςμεμβράνεςτωνερυθροκυττάρωνδημιουργώνταςτιςδιαυγείςζώνεςπουφαίνονταιστηφωτογραφία

ταρόπλασμα του ξενιστικού κυττάρου Εκεί η υπομονάδα Α παρεμποδίζει τη μεταφορά αμινοξέων από το tRNA στην αυξανόμενη πολυπεπτιδική αλυσίδα με αποτέλεσμα να ανα-στέλλεται η διαδικασία της πρωτεϊνοσύνθεσης Πιο συγκε-κριμένα η τοξίνη αδρανοποιεί τον παράγοντα επιμήκυνσης 2 (μια πρωτεΐνη που συμμετέχει στην επιμήκυνση της πολυ-πεπτιδικής αλυσίδας) καταλύοντας τη σύνδεση ενός μορίου ριβόζης στη διφωσφορική αδενοσίνη (ADP) από το NAD+ Μετά την προσθήκη της ριβόζης στο μόριο του ADP η δρα-στικότητα του παράγοντα επιμήκυνσης 2 μειώνεται θεαμα-τικά και η πρωτεϊνοσύνθεση αναστέλλεται

Η τοξίνη της διφθερίτιδας σχηματίζεται μόνον από στε-λέχη του C diphtheriae που προσβάλλονται λυσιγονικά από τον βακτηριοφάγο β ο οποίος μεταφέρει το γονίδιο για την παραγωγή της τοξίνης Έτσι ένα μη τοξινοπαραγωγικό (άρα μη παθογόνο) στέλεχος του C diphtheriae μπορεί να μετα-τραπεί σε παθογονικό αν μολυνθεί με τον φάγο β Η διαδικα-σία αυτή ονομάζεται μετατροπή φάγου (f Τμήμα 107)

Ένας άλλος παράγοντας που επηρεάζει την παραγωγή της τοξίνης της διφθερίτιδας είναι η ύπαρξη διαθέσιμου σι-δήρου Όταν το καλλιεργητικό μέσο περιέχει ποσότητες σι-δήρου που επαρκούν για την αύξηση του βακτηρίου η το-ξίνη δεν παράγεται Αν όμως η συγκέντρωση σιδήρου μειω-θεί σε περιοριστικά για την αύξηση του βακτηρίου επίπεδα τότε αρχίζει η παραγωγή της τοξίνης Ο σίδηρος δεσμεύεται από ειδικές ρυθμιστικές πρωτεΐνες του C diphtheriae συμ-μετέχοντας με τον τρόπο αυτό σε έναν μηχανισμό αρνητικού ελέγχου (f Τμήμα 85) Αυτή η σιδηροσυζευτική πρωτεΐ-νη συνδυάζεται κατόπιν με μια ρυθμιστική περιοχή του DNA

του φάγου β και παρεμποδίζει την έκφραση της τοξίνης της διφθερίτιδας Όταν η συγκέντρωση σιδήρου είναι χαμηλή η δράση της ρυθμιστικής πρωτεΐνης εξασθενεί με αποτέλεσμα να αρχίσει η σύνθεση της τοξίνης

Η εξωτοξίνη Α του Pseudomonas aeruginosa (Πίνακας 214) δρα κατά παρόμοιο τρόπο με την τοξίνη της διφθερίτι-δας αφού και αυτή τροποποιεί τον παράγοντα επιμήκυνσης 2 μέσω ριβοζυλίωσης του ADP

Τοξίνες του τετάνου και της αλλαντίασης

Αυτές οι τοξίνες παράγονται από τα υποχρεωτικώς αναερό-βια βακτήρια Clostridium tetani και Clostridium botulinum Υπό φυσιολογικές συνθήκες τα βακτήρια αυτά είναι εδαφό-βιοι οργανισμοί που ενίοτε προκαλούν ασθένειες στα ζώα (f Τμήματα 278 και 295) Το C botulinum σπανίως ανα-πτύσσεται άμεσα στο σώμαOslash συνηθέστερη εστία πολλαπλα-σιασμού του αλλά και τόπος παραγωγής της αλλαντοτοξί-νης είναι τα κακοδιατηρημένα τρόφιμα Στην αλλαντίαση ο θάνατος επέρχεται από αναπνευστική ανεπάρκεια λόγω πα-ράλυσης των αναπνευστικών μυών Το C tetani αναπτύσ-σεται σε βαθιές πληγές του σώματος που καθίστανται ανο-ξικές και παρrsquo ότι παραμένει στην αρχική εστία προσβολής και δεν διασπείρεται στο σώμα η τοξίνη την οποία παράγει μπορεί να εξαπλωθεί μέσω του νευρικού συστήματος και να προκαλέσει τέτανο δηλαδή σπαστική παράλυση που μπορεί επίσης να οδηγήσει στον θάνατο

Η τοξίνη της αλλαντίασης αποτελείται στην πραγματι-κότητα από μια ομάδα τοξινών Α-Β που συνιστούν τις πιο

2110 ΕξΩΤΟξΙΝΕΣ 855

A B

Κυτταρική microεmicroβράνη Κυτταρική microεmicroβράνη

B BA

A

AEFmdash2 EFmdash2

Πρωτεϊνοσύνθεση σε αναστολήΦυσιολογική πρωτεϊνοσύνθεση

Τοξίνη

Κλείδα

Αmicroινοξύ

Ριβόσωmicroα

(β)

t-RNA

(α)

EFmdash2

t-RNA

EFmdash2

Med

Ia T

uTo

rIal

M

edIa

Tu

TorI

al D

ipht

heri

aTo

xin

Εικόνα 2118 δράσητηςτοξίνηςτηςδιφθερίτιδαςτηνοποίαπαράγειτοCorynebacterium diphtheriae(α)υπόφυσιολογικέςσυνθήκεςοπαράγονταςεπι-μήκυνσης2(EF-2)συνδέεταιμετοριβόσωμακαιτοφέρνεισεεπαφήμεέναφορτισμένοtRNA(β)ητοξίνητηςδιφθερίτιδαςσυνδέεταιμετηνκυτταρικήμεμβράνηόπουδιασπάταιηυπομονάδααπουπροκύπτειαπότηδιάσπασηαυτήμεταφέρεταιστονενδοκυτταρικόχώροόπουκαταλύειτηνπροσθήκηρι-βοζυλιωμένουADPστονπαράγονταεπιμήκυνσης2(EF-2)οτροποποιημένοςπαράγονταςεπιμήκυνσης2δενμπορείπλέοννασυμμετάσχειστηνπροσθήκηαμινοξέωνστηναυξανόμενηπεπτιδικήαλυσίδαηδιαδικασίατηςπρωτεϊνοσύνθεσηςσταματάκαιεπέρχεταιθάνατοςτουκυττάρου

856Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

ισχυρές βιολογικές τοξίνες στη φύση Ένα χιλιοστογραμμά-ριο (mg) καθαρής αλλαντοτοξίνης αρκεί για να σκοτώσει πάνω από ένα εκατομμύριο ινδικά χοιρίδια Από τις επτά δι-αφορετικές αλλαντοτοξίνες που γνωρίζουμε δύο τουλάχι-στον κωδικεύονται από εξειδικευμένους λυσιγόνους βακτη-ριοφάγους του Clostridium botulinum Η κυριότερη τοξίνη είναι μια πρωτεΐνη με ΜΒ 150000 η οποία εύκολα σχηματί-ζει συμπλέγματα με άλλες μη τοξικές πρωτεΐνες του C bot-ulinum δημιουργώντας βιοενεργές τοξίνες με ΜΒ που αγγί-ζει το 106 Η τοξικότητά της οφείλεται στο ότι αυτή δεσμεύε-ται στις νευρομυϊκές συνάψεις (και συγκεκριμένα στις προ-συναπτικές μεμβράνες των απολήξεων των κινητικών νευ-ρώνων) όπου παρεμποδίζει την απελευθέρωση ακετυλοχο-λίνης Υπενθυμίζεται ότι η μετάδοση της νευρικής ώσης από τα νευρικά κύτταρα στα μυϊκά γίνεται μέσω της ακετυλοχο-λίνης η οποία δεσμεύεται σε ειδικούς υποδοχείς των μυϊκών κυττάρων Έτσι ένας μυς που έχει δηλητηριαστεί με αλλα-ντοτοξίνη αδυνατεί να προσλάβει το διεγερτικό σήμα (την ακετυλοχολίνη) άρα αδυνατεί να συσταλεί προκαλώντας γενικευμένη παράλυση (Εικόνα 2119)

Η τετανοτοξίνη είναι μια πρωτεΐνη με ΜΒ 150000 η οποία αποτελείται από συνδεδεμένα πολυπεπτίδια Α-Β Η τοξίνη μόλις έρθει σε επαφή με το νευρικό σύστημα μετα-φέρεται μέσω των κινητικών νευρώνων μέχρι τον νωτιαίο μυελό όπου συνδέεται εξειδικευμένα με γαγγλιοζιτικά λιπί-δια των αξονικών απολήξεων ορισμένων ανασταλτικών νευ-ρώνων του νωτιαίου μυελού Κατά τη φυσιολογική λειτουρ-

γία τους αυτοί οι διάμεσοι νευρώνες απελευθερώνουν κά-ποιον ανασταλτικό νευροδιαβιβαστή (συνήθως γλυκίνη) ο οποίος συνδέεται με ειδικούς υποδοχείς πάνω στη μεμβρά-νη του κινητικού νευρώνα και προκαλεί αποδιέγερση δη-λαδή άρση της διέγερσης του κινητικού νευρώνα Αυτός εί-ναι ο κυριότερος μηχανισμός για να σταματήσει η διέγερση ενός κινητικού νευρώνα και πρακτικά σημαίνει ότι η δρά-ση της γλυκίνης αναστέλλει την απελευθέρωση ακετυλοχο-λίνης στην τελική κινητική πλάκα και επομένως επιτρέπει τη χάλαση των μυών Η παρουσία όμως τετανοτοξίνης στον νωτιαίο μυελό εξουδετερώνει τη δράση των διάμεσων ανα-σταλτικών νευρώνων και επομένως διακόπτει την απελευθέ-ρωση και δράση της γλυκίνης επί των κινητικών νευρώνων Υπrsquo αυτές τις συνθήκες οι κινητικοί νευρώνες συνεχίζουν να παραμένουν σε κατάσταση διέγερσης εκφορτίζονται αστα-μάτητα και απελευθερώνουν συνεχώς ακετυλοχολίνη στη νευρομυϊκή σύναψη προκαλώντας συνεχείς και ανεξέλε-γκτες συστολές των αντίστοιχων μυών (Εικόνα 2120) Τε-λικό αποτέλεσμα είναι η σπαστική παράλυση δηλαδή μια κατάσταση κατά την οποία οι προσβεβλημένοι μύες βρίσκο-νται σε διαρκή συστολή Αν η προσβολή αφορά τους μυς του στόματος τότε ο παρατεταμένος σπασμός παραμορφώ-νει το στόμα προκαλώντας το φαινόμενο του τρισμού Αν η προσβολή συμβεί στους αναπνευστικούς μυς τότε μπορεί να επέλθει θάνατος από ασφυξία

Και οι δύο τοξίνες που μόλις εξετάσαμε εμποδίζουν την απελευθέρωση νευροδιαβιβαστών για τον έλεγχο των μυών

Φυσιολογικές συνθήκεςΗ ακετυλοχολίνη (A) προκαλείσυστολή των microυϊκών ινών

∆ιεγερτικό σήmicroααπό το κεντρικόνευρικό σύστηmicroα

Μυς

ΑλλαντίασηΗ αλλαντοτοξίνη εmicroποδίζει τηναπελευθέρωση της Α αναστέλλοντας έτσιτη microυϊκή συστολή

AA A

AAA

A AA

AAAAA

A

AA A

AA A

AA

A A

AAA

AAA AA

A AAA

A A A A A A A A AA A A A

(α) (β)

Εικόνα 2119 δράσητηςαλλαντοτοξίνηςηοποίαπαράγεταιαπότοClostridium botulinum (α)υπόφυσιολογικέςσυνθήκεςηδιέγερσηαπότοκεντρικόνευρικόσύστημακαταλήγειστηνευρομυϊκήσύναψηκαιέχειωςαποτέλεσματηναπελευθέρωσηακετυλοχολίνης(α)απότακυστίδιατωννευρικώναπολήξεωνστηντελικήκινητικήπλάκαΣτησυνέχειαηακετυλοχολίνησυνδέεταιμεειδικούςυποδοχείςστημεμβράνητουμυϊκούκυττάρουπροκαλώνταςσυστολήτουτελευταίου(β)ηαλλαντοτοξίνηδραστηντελικήκινητικήπλάκαπαρεμποδίζονταςτηναπελευθέρωσηακετυλοχολίνης(α)απότακυστίδιαlaquoκαταργώνταςraquoστηνπράξητηνευρικήδιέγερσηαποτέλεσματηςδράσηςαυτήςείναιημηαντιστρεπτήχάλασητουμυόςκαιτελικάημυϊκήπαράλυση(f

Τμήμα295)

Ωστόσο το τελικό αποτέλεσμα διαφέρει ανάλογα με το ποι-ος ακριβώς νευροδιαβιβαστής αναστέλλεται

2110 Έλεγχος εννοιών

Οι εξωτοξίνες τις οποίες παράγουν ορισμένοι μικροοργανισμοί εί-ναι οι ισχυρότερες βιολογικές τοξίνες που γνωρίζουμε Κάθε εξω-τοξίνη δρα σε εξειδικευμένα κύτταρα ή μόρια του ξενιστή επιφέ-ροντας βλάβες σε κάποια μείζονα (κυτταρική ή συστηματική) λει-τουργία του

Ποιες μείζονος σημασίας ιδιότητες είναι κοινές σε όλες τις εξωτοξίνες Σε όλες τις τοξίνες Α-Β

Είναι απαραίτητο να λάβει χώρα πολλαπλασιασμός των βακτη-ρίων και λοίμωξη προκειμένου να παραχθούν τοξίνες

2111 Εντεροτοξίνες

Οι εντεροτοξίνες είναι εξωτοξίνες που δρουν στο λεπτό έντερο και προκαλούν μαζική έκκριση υγρών στον εντερικό αυλό και κατά συνέπεια εμετό και διάρροια Εντεροτοξίνες

παράγουν πολλά βακτήρια όπως τα Staphylococcus aureus Clostridium perfringens και Bacillus cereus (που ευθύνονται συνήθως για τις τροφικές δηλητηριάσεις) αλλά και τα εντε-ροπαθογόνα Vibrio cholerae Escherichia coli και Salmonel-la enteritidis

Η τοξίνη της χολέρας

Η εντεροτοξίνη την οποία παράγει το Vibrio cholerae είναι ο αιτιολογικός παράγοντας της χολέρας και έχει μελετηθεί περισσότερο από οποιαδήποτε άλλη εντεροτοξίνη Η τοξί-νη της χολέρας ανήκει στις τοξίνες της κατηγορίας Α-Β (βλ Τμήμα 2110) και αποτελείται από μία υπομονάδα Α μορι-ακού βάρους 27200 και πέντε υπομονάδες Β καθεμιά από τις οποίες έχει ΜΒ 11600 (επομένως ολόκληρο το σύμπλεγ-μα της τοξίνης έχει ΜΒ 82200) Η υπομονάδα Β αποτελεί το τμήμα με το οποίο η τοξίνη δεσμεύεται εξειδικευμένα στον γαγγλιοζίτη GM1 που βρίσκεται στην κυτταροπλασματική μεμβράνη των κυττάρων του εντερικού επιθηλίου (Εικόνα 2121)Oslash ωστόσο η ίδια η υπομονάδα Β δεν προκαλεί κάποια μεταβολή στη διαπερατότητα της μεμβράνης Για την τοξι-κή δράση της τοξίνης της χολέρας υπεύθυνη είναι η υπομο-

AA

AA

A

AA A

AA

A AAA

AAA

A

AAA

A

AAAAAAAA

AAA

A

G

GGG

GGGGGGG

G

G

G G

G

G

G

GG G

G

GG

A A

A

A A

A

A

A

A

A AA A A A A A A A AA A A A

∆ιεγερτικά σήmicroατααπό το κεντρικόνευρικό σύστηmicroα

Ανασταλτικόςδιάmicroεσος νευρώνας

Αναστολή

Μυς

Φυσιολογικές συνθήκεςΗ γλυκίνη (G) που απελευθερώνεται από τουςανασταλτικούς διάmicroεσους νευρώνες σταmicroατάτην απελευθέρωση ακετυλοχολίνης (A)και επιφέρει χάλαση των microυών

ΤέτανοςΗ τετανοτοξίνη δεσmicroεύεται στουςανασταλτικούς διάmicroεσους νευρώνεςεmicroποδίζοντας την απελευθέρωση γλυκίνηςκαι τη χάλαση των microυών

(α) (β)

Τοξίνητουτετάνου

Εικόνα 2120 δράσητηςτετανοτοξίνηςτηνοποίαπαράγειτοClostridium tetani(α)υπόφυσιολογικέςσυνθήκεςηχάλασητωνμυώνοφείλεταιστηγλυ-κίνη(G)πουαπελευθερώνουνορισμένοιδιάμεσοιανασταλτικοίνευρώνεςηγλυκίνηαποδιεγείρειτουςκινητικούςνευρώνεςκάτιπουμετησειράτουση-μαίνειότιδιακόπτεταιηαπελευθέρωσηακετυλοχολίνης(α)στηνευρομυϊκήσύναψη(β)ητετανοτοξίνηδεσμεύεταισεδιάμεσουςανασταλτικούςνευρώνεςεμποδίζονταςτηναπελευθέρωσηγλυκίνηςαπότασυναπτικάκυστίδιαΈτσιδιακόπτεταιηροήανασταλτικώνσημάτωνπροςτουςκινητικούςνευρώνεςκαιηαπελευθέρωσηακετυλοχολίνηςστηνευρομυϊκήσύναψηείναισυνεχήςκαιαδιάκοπημεαποτέλεσμαναπροκαλείταιμηαντιστρεπτήσυστολήτωνμυώνκαισπαστικήπαράλυση(fΤμήμα278καιεικόνα2719)

2111 ΕΝΤΕΡΟΤΟξΙΝΕΣ 857

858Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

νάδα Α η οποία ενεργοποιεί το κυτταρικό ένζυμο αδενυλι-κή κυκλάση που με τη σειρά του μετατρέπει την τριφωσφο-ρική αδενοσίνη (ΑΤΡ) σε κυκλική μονοφωσφορική αδενοσί-νη (cAMP)

Όπως έχουμε ήδη δει στο Τμήμα 87 το κυκλικό ΑΜΡ είναι ένα ειδικό μόριο που συνδέει στα κύτταρα διάφο-ρους ρυθμιστικούς μηχανισμούς Στα θηλαστικά το κυκλι-κό ΑΜΡ συμμετέχει στον μηχανισμό δράσης αρκετών ορμο-

νών σε συναπτικές διαβιβάσεις του κεντρικού νευρικού συ-στήματος αλλά και στις φλεγμονώδεις και ανοσιακές αντι-δράσεις των ιστών συμπεριλαμβανομένων των αλλεργιών Όμως για να μπορέσει η υπομονάδα Α της τοξίνης της χολέ-ρας να ενεργοποιήσει την αδενυλική κυκλάση πρέπει πρώτα να ενεργοποιηθεί από ένα κυτταρικό ένζυμο που χρειάζεται NAD+ και ATP Κατά τη δράση της εντεροτοξίνης της χολέ-ρας τα αυξημένα επίπεδα κυκλικού ΑΜΡ προκαλούν ενερ-γητική έκκριση διττανθρακικών και ιόντων χλωρίου από τα επιθηλιακά κύτταρα προς τον εντερικό αυλό (Εικόνα 2121) Κατά την οξεία φάση της νόσου η απώλεια νερού στο λε-πτό έντερο υπερβαίνει τον ρυθμό απορρόφησής του στο πα-χύ έντερο με αποτέλεσμα τη μαζική καθαρή απώλεια νε-ρού Κατά κανόνα τα θύματα της χολέρας πεθαίνουν από ακραία αφυδάτωση Καλύτερη θεραπεία είναι η πρόσληψη από το στόμα μεγάλων ποσοτήτων από διαλύματα ηλεκτρο-λυτών προκειμένου να αναπληρωθούν τα απολεσθέντα υγρά και ιόντα

Η εντεροτοξίνη της χολέρας μπορεί να ενεργοποιήσει την αδενυλική κυκλάση σε μεγάλη ποικιλία κυττάρων και ιστών γιrsquo αυτό και οι παθολογικές εκδηλώσεις της τοξίνης αφορούν μάλλον την ειδική θέση όπου αυτή δεσμεύεται δη-λαδή τα κύτταρα του επιθηλίου του λεπτού εντέρου παρά την τοξική ενεργοποίηση της αδενυλικής κυκλάσης Πράγ-ματι η προσθήκη διαλύματος με απομονωμένες υπομονάδες Β (οι οποίες δεν διαθέτουν δραστικότητα αδενυλικής κυκλά-σης) στον αυλό του εντέρου μπορεί να εμποδίσει τη δράση της εντεροτοξίνης της χολέρας αρκεί να χορηγηθεί πριν την εκδήλωσή της Αυτό συμβαίνει διότι οι υπομονάδες Β κατα-λαμβάνουν τις ίδιες θέσεις δέσμευσης που χρησιμοποιούν και τα πλήρη μόρια (Α-Β) της τοξίνης στερώντας από τα τελευταία τη δυνατότητα δέσμευσης αλλά και δράσης κα-θώς μόνο τα πλήρη μόρια διαθέτουν δραστικότητα αδενυλι-κής κυκλάσης

Η εντεροτοξίνη της χολέρας κωδικεύεται από δύο γο-νίδια τα ctxA και ctxB Η έκφραση των εν λόγω γονιδίων ελέγχεται από έναν μηχανισμό θετικής ρύθμισης στον οποίο καθοριστικό ρόλο παίζει η πρωτεΐνη που κωδικεύει το γονί-διο toxR Το προϊόν του γονιδίου toxR είναι μια διαμεμβρα-νική πρωτεΐνη η οποία ελέγχει τόσο την παραγωγή της τοξί-νης όσο και άλλων σημαντικών παραγόντων μολυσματικό-

Εικόνα 2121 δράσητηςεντεροτοξίνηςτηςχολέρας(1)Φυσιολογικήδι-αδικασίακίνησηςτωνιόντωνστοέντεροκαιαποικισμόςτουεπιθηλίουαπότοVibrio choleraeακολουθούμενοςαπόδέσμευσητηςεντεροτοξίνηςμετουςγαγγλιοζίτεςGM1τωνκυττάρωντουξενιστή(2)ηδράσητηςτοξίνηςα-βέγκειταιστηνενσωμάτωσηστοκυτταρόπλασματωνξενιστικώνκυττάρωντηςυπομονάδαςαηοποίαενεργοποιείτηναδενυλικήκυκλάσηΤογεγονόςαυτόοδηγεί(3)στηδιακοπήτηςφυσιολογικήςροήςνa+προςταέσωκαι(4)στηναπώλειανερούπροςτοναυλόκαιτηνεμφάνισηδιάρροιαςηαντιμετώπισητηςχολέραςγίνεταιμεαναπλήρωσηιόντωνκαιενυδάτωσηηχρήσηαντιβι-οτικώνμπορείναπεριορίσειτηνανάπτυξητουV choleraeκαιναμειώσειτηδιάρκειατηςνόσουαλλάδενεπηρεάζεικαθόλουτηντοξίνηπουέχειήδηπαραχθεί

Κύτταρο GM1

Επιθήλιο

Τοξίνη του Vibrio cholerae

Κύτταρο του Vibrio cholerae

Ενεργοποίηση της επιθηλιακήςαδενυλικής κυκλάσης από τηντοξίνη της χολέρας

Τοξίνη τηςχολέρας

Αδενυλική κυκλάση

Αυλός

Αυλός

ATP κυκλικό AMP

Αίmicroα

Αίmicroα

Αίmicroα

Αυλός τουλεπτού εντέρου

Κύτταρο GM1Na+

Επιθηλιακά κύτταρα του εντέρου

Na+

Na+

Αναστολή microεταφοράς Na+ καθαρήροή Clndash προς τον αυλό

Clndash

Clndash

Μαζική microετακίνησηνερού προς τον αυλό

Φυσιολογική κίνηση ιόντων Na+ κινείται από τοναυλό προς το αίmicroαmiddot δεν υπάρχει καθαρή ροή Clndash

H2O

Αποικισmicroός καιπαραγωγή τοξινών

1

3

2

4

τητας του Vibrio cholerae (πχ πρωτεΐνες και τριχίδια της εξωτερικής μεμβράνης) που είναι απαραίτητοι για τον επι-τυχή αποικισμό του λεπτού εντέρου από το συγκεκριμένο εντεροπαθογόνο

Άλλες εντεροτοξίνες

Αρκετές εντεροτοξίνες που παράγονται από άλλα εντεροπα-θογόνα όπως είναι η Escherichia και η Salmonella δρουν παρόμοια με την τοξίνη της χολέρας Αυτό επιβεβαιώνεται από το ότι οι τοξίνες και των δύο βακτηρίων εξουδετερώνο-νται με τη χορήγηση αντισωμάτων κατά της εντεροτοξίνης της χολέρας γεγονός που υποδηλώνει ότι οι συγκεκριμένες τοξίνες έχουν παραπλήσια δομή Σε αυτό συνηγορεί και η ανάλυση της αλληλουχίας βάσεων στα γονίδια ctxA και ctxB τα οποία παρουσιάζουν ομολογία μεγαλύτερη του 75 με τα γονίδια που κωδικεύουν τη θερμοασταθή εντεροτοξίνη την οποία παράγουν τα εντεροπαθογόνα στελέχη της Escherich-ia και της Salmonella Ωστόσο υπάρχουν και εντεροτοξί-νες με διαφορετικό τρόπο δράσης τις οποίες παράγουν άλ-λα εντεροπαθογόνα των τροφίμων (Staphylococcus aureus Clostridium perfringens Bacillus cereus) Πχ η τοξίνη του Clostridium perfringens είναι μια κυτταροτοξίνη ενώ του Staphylococcus aureus μια υπεραντιγονική τοξίνη (Πίνακας 214) Τα υπεραντιγόνα έχουν έναν εντελώς διαφορετικό μη-χανισμό δράσηςOslash διεγείρουν μεγάλο αριθμό λεμφοκυττάρων προκαλώντας φλεγμονώδεις αντιδράσεις όχι μόνο τοπικά στο έντερο αλλά και διασυστηματικά σε όλο το σώμα (f Τμήμα 2214)

2111 Έλεγχος εννοιών

Οι εντεροτοξίνες είναι εξωτοξίνες που δρουν εξειδικευμένα στο λε-πτό έντερο προκαλώντας μεταβολές στη διαπερατότητα του εντε-ρικού επιθηλίου οι οποίες οδηγούν στην εμφάνιση διάρροιας Οι

εντεροτοξίνες διακρίνονται στις τοξίνες Α-Β στις κυτταροτοξίνες και στα υπεραντιγόνα

Ποια μείζονα χαρακτηριστικά είναι κοινά σε όλες τις εντεροτο-ξίνες Σε όλες τις εξωτοξίνες Α-Β

Πώς δρα η τοξίνη του Vibrio cholerae στο λεπτό έντερο Γιατί προκαλεί η τοξίνη αυτή μαζική απώλεια νερού

2112 Ενδοτοξίνες

Τα αρνητικά κατά Gram βακτήρια παράγουν λιποπολυσακ-χαρίτες για την εξωτερική στιβάδα του κυτταρικού τους τοι-χώματος (f Τμήμα 49) οι οποίοι σε πολλές περιπτώσεις είναι τοξικοί Οι πολυσακχαρίτες αυτοί ονομάζονται ενδο-τοξίνες διότι είναι σταθερά συνδεδεμένοι με το βακτηριακό κύτταρο και απελευθερώνονται σε μεγάλες ποσότητες μόνο αν συμβεί λύση του κυττάρου Οι ενδοτοξίνες έχουν μελε-τηθεί κυρίως στην περίπτωση των Escherichia Shigella και Salmonella Οι κυριότερες διαφορές μεταξύ εξωτοξινών και ενδοτοξινών παρατίθενται στον Πίνακα 215

Δομή και λειτουργία των ενδοτοξινών

Οι ενδοτοξίνες ασκούν ποικίλες επιδράσεις στη φυσιολο-γία Ο πυρετός είναι σχεδόν καθολικό σύμπτωμα της δρά-σης τους διότι οι τοξίνες αυτές διεγείρουν την απελευθέρω-ση ειδικών πρωτεϊνών από τα ξενιστικά κύτταρα οι οποίες ονομάζονται ενδογενή πυρετογόνα και επιδρούν στο θερμορ-ρυθμιστικό κέντρο του εγκεφάλου Επιπλέον οι ενδοτοξίνες προκαλούν διάρροια ταχεία μείωση του αριθμού των λεμ-φοκυττάρων και των αιμοπεταλίων και γενικευμένη φλεγ-μονή Μεγάλες ποσότητες ενδοτοξίνης μπορεί να επιφέρουν ακόμη και τον θάνατο κυρίως μέσω αιμορραγικής καταπλη-ξίας και ιστικής νέκρωσης Η τοξικότητα των ενδοτοξινών

2112 ΕΝΔΟΤΟξΙΝΕΣ 859

ΠΙΝΑΚΑΣ 215 Ιδιότητεςεξωτοξινώνκαιενδοτοξινών

Ιδιότητα Εξωτοξίνες Ενδοτοξίνες

Χημικέςιδιότητες πρωτεΐνεςπουεκκρίνονταιαπόορισμένα Σύμπλοκαλιποπολυσακχαριτών-λιποπρωτεϊνών(fεικόνα435) αρνητικάκατάGramβακτήριαενγένει ωςτμήματατηςεξωτερικήςμεμβράνηςτωναρνητικώνκατά θερμοασταθείς Gramβακτηρίωναπελευθερώνονταιμετηλύσητουκυττάρου πολύμεγάληθερμοσταθερότηταΤρόποςδράσης εξειδικευμένοςσυνήθωςδεσμεύονται μηειδικός σεειδικούςυποδοχείςήδομέςΣυμπτώματα είναικυτταροτοξίνεςεντεροτοξίνεςή πυρετόςδιάρροιαεμετός νευροτοξίνεςμεεξειδικευμένοτρόπο δράσηςσεκύτταραήιστούς Τοξικότητα Συχνάπολύμεγάληενίοτεθανατηφόρος μικρήσπάνιαθανατηφόροςανοσογονικότητα Ιδιαιτέρωςανοσοδιεγερτικέςδιεγείρουν Ήπιαανοσογόναηανοσοαπόκρισηείναι τηνπαραγωγήαντισωμάτων(αντιτοξινών) ανεπαρκήςγιατηνεξουδετέρωσητηςτοξίνηςδράσητοξοειδών ηαντιμετώπισητηςτοξίνηςμεφορμαλδεΰδη καμία καταστρέφειτηντοξικότητααλλάτα τοξοειδήπουπροκύπτουνεξακολουθούν ναέχουνανοσοδιεγερτικήδράσηπυρετογονία δενπροκαλούνπυρετόστονξενιστή πυρετογόνεςσυχνάπροκαλούνπυρετόστονξενιστή

860Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

πάντως είναι πολύ χαμηλότερη εκείνης των εξωτοξινών Στα ποντίκια επί παραδείγματι η ποσότητα ενδοτοξίνης που απαιτείται για να θανατωθεί το 50 ενός πληθυσμού πειρα-ματοζώων (δηλαδή η LD50) είναι κατά προσέγγιση 200-400 μg (μικρογραμμάρια) ανά άτομο ενώ η LD50 της αλλαντοτο-ξίνης είναι περίπου 25 pg (πικογραμμάρια) ανά άτομο δηλα-δή 10 εκατομμύρια φορές μικρότερη

Η γενική δομή των λιποπολυσακχαριτών (LPS) παρου-σιάζεται στην Εικόνα 435 Οι λιποπολυσακχαρίτες αποτε-λούνται από το λιπίδιο Α έναν κεντρικό πολυσακχαρίτη που περιέχει κετοδεοξυοκτονικό λίγα σάκχαρα με επτά άτομα άνθρακα (επτόζες) γλυκόζη γαλακτόζη Ν-ακετυλογλυκο-ζαμίνη και τον πολυσακχαρίτη Ο ένα ιδιαίτερα μεταβλητό πολυμερές που συνήθως περιέχει γαλακτόζη γλυκόζη ρα-μνόζη μαννόζη και ένα ή περισσότερα ασυνήθιστα διδεο-ξυ-σάκχαρα όπως αμπεκουόζη κολιτόζη παρατόζη ή τυβε-λόζη Τα σάκχαρα του πολυσακχαρίτη Ο σχηματίζουν αλυ-σίδες των τεσσάρων ή πέντε σακχάρων (συνήθως διακλαδι-σμένες) οι οποίες επαναλαμβάνονται αρκετές φορές για τον σχηματισμό του πλήρους μορίου (f Τμήμα 49) Το λιπί-διο Α αποτελείται από λιπαρά οξέα που συνδέονται με εστε-ρικούς δεσμούς στο μόριο της Ν-ακετυλογλυκοζαμίνης Συ-νηθέστερα τέτοια οξέα είναι το β-υδροξυμυριστικό το λαυ-ρικό (δαφνικό) το μυριστικό και το παλμιτικό (φοινικικό) Από τη μελέτη επιμέρους λιποπολυσακχαριτικών τμημάτων συνάγεται ότι το λιπίδιο ευθύνεται για την τοξικότητα και ο πολυσακχαρίτης για την υδατοδιαλυτότητα και την ανοσο-γονικότητα του συμπλόκου (f Τμήμα 223) Επίσης με-λέτες σε ζώα υποδεικνύουν ότι για τις in vivo τοξικές επι-δράσεις είναι απαραίτητο το λιπίδιο και ο πολυσακχαρίτης να συνυπάρχουν

Ανίχνευση ενδοτοξινών με τη μέθοδο Limulus

Επειδή οι ενδοτοξίνες έχουν πυρετογόνο δράση θα πρέπει τα διάφορα φάρμακα (πχ αντιβιοτικά ή σκευάσματα που χορηγούνται ενδοφλεβίως) να μην περιέχουν καθόλου εν-δοτοξίνες Για τον σκοπό αυτό έχει αναπτυχθεί μια ιδιαίτε-ρα ευαίσθητη μέθοδος ανίχνευσης ενδοτοξινών η οποία βα-σίζεται στη χρήση των αμοιβαδοκυττάρων Limulus polyphe-mus που παρασιτούν στις οπλές των αλόγων Η μέθοδος στη-ρίζεται στο γεγονός ότι οι ενδοτοξίνες προκαλούν εξειδικευ-μένα λύση αυτών των αμοιβαδοκυττάρων (Εικόνα 2122) Κατά τον εργαστηριακό έλεγχο αναμειγνύονται εκχυλίσμα-τα αμοιβαδοκύτταρων με το υπό έλεγχο διάλυμα Αν υπάρ-χει ενδοτοξίνη το εκχύλισμα των αμοιβαδοκυττάρων σχη-ματίζει πήγμα και καθιζάνει μεταβάλλοντας τη διαύγεια του διαλύματος Αυτή η αντίδραση μπορεί κατόπιν να ποσοτι-κοποιηθεί με τη χρήση φασματοφωτομέτρου Είναι εφικτή η εκτέλεση μετρήσιμης αντίδρασης με μόλις 10 pgml λιπο-πολυσακχαρίτη Η μέθοδος Limulus χρησιμοποιείται για την ανίχνευση απειροελάχιστων ποσοτήτων ενδοτοξίνης στους ορούς στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό στο πόσιμο νερό και σε όλα τα διαλύματα που χρησιμοποιούνται για την παρασκευή φαρμάκων και ενέσιμων σκευασμάτων

Επειδή η μέθοδος Limulus είναι πάρα πολύ ευαίσθητη χρειάζεται ιδιαίτερη προσοχή στην τήρηση μέτρων αποτρο-πής της μόλυνσης των εργαστηριακών οργάνων των διαλυ-μάτων και των αντιδραστηρίων από αρνητικά κατά Gram βακτήρια που υπάρχουν στο περιβάλλον του εργαστηρίου ή της κλινικής πχ στο απεσταγμένο νερό Ενδεχόμενη ανί-χνευση ενδοτοξινών με τη μέθοδο Limulus στο πλάσμα ή στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό συνιστά σοβαρή ένδειξη μόλυν-σης των συγκεκριμένων σωματικών υγρών με αρνητικά κα-τά Gram βακτήρια

2112 Έλεγχος εννοιών

Οι ενδοτοξίνες είναι λιποπολυσακχαρίτες προερχόμενοι από την εξωτερική στιβάδα των αρνητικών κατά Gram βακτηρίων Οι εν-δοτοξίνες απελευθερώνονται στο περιβάλλον με τη λύση του βα-κτηρικού κυττάρου προκαλώντας πυρετό και ορισμένες άλλες το-

(α)

(β)

A O

Tzi

anab

os a

nd R

D M

illha

mA

O T

zian

abos

and

R D

Mill

ham

Εικόνα 2122 μικροφωτογραφίεςαμοιβαδοκυττάρωνLimulus(α)Φυσι-ολογικάαμοιβαδοκύτταρα(β)αμοιβαδοκύτταραπουέχουνεκτεθείσεβα-κτηριακόλιποπολυσακχαρίτηηπαρουσίαλιποπολυσακχαρίτηπροκαλείαπο-κοκκίωσητωνκυττάρωνιδιότηταπουμπορείναχρησιμοποιηθείγιατηνανί-χνευσηλιποπολυσακχαριτώνσεκάποιουπόέλεγχοδιάλυμα

ξικές αντιδράσεις στον ξενιστή Κατά κανόνα οι ενδοτοξίνες είναι λιγότερο τοξικές από τις εξωτοξίνες

Γιατί δεν παράγουν ενδοτοξίνες τα θετικά κατά Gram βακτή-ρια

Γιατί είναι απαραίτητο να ελέγχονται τα διαλύματα των διαφό-ρων φαρμάκων ως προς την παρουσία ενδοτοξινών

ΙV ΓΕΝΙΚΟΙ ΜΗχΑΝΙΣΜΟΙ ΑΜΥΝΑΣ ΤΟΥ ξΕΝΙΣΤΗ

Οι εγγενείς laquoαμυντικοί μηχανισμοίraquo που είναι υπεύθυνοι για την καταστολή των παθογόνων μπορούν να χωριστούν σε δύο κατηγορίες στους μη ειδικούς ή γενικούς μηχανισμούς άμυνας που επιστρατεύονται έναντι μεγάλης ποικιλίας πα-θογόνων και στους ειδικούς αμυντικούς μηχανισμούς που χρησιμοποιούνται έναντι μεμονωμένων ειδών ή στελεχών παθογόνων Εδώ θα εξετάσουμε ορισμένους γενικούς αμυ-ντικούς μηχανισμούς που χρησιμοποιούνται για τον περιο-ρισμό των λοιμώξεων και τη διατήρηση της υγείας του ξε-νιστή ενώ στο επόμενο κεφάλαιο θα μελετήσουμε τους συ-γκεκριμένους μηχανισμούς άμυνας του ξενιστή έναντι μεμο-νωμένων παθογόνων δηλαδή την ανοσοαπόκριση

2113 Μη ειδική εγγενής αντίσταση στις

μολύνσεις

Η πρώτη γραμμή άμυνας του ξενιστή κατά των παθογόνων περιλαμβάνει μια σειρά φυσικών και χημικών φραγμών εγ-γενών στα περισσότερα ζώα οι οποίοι αντιδρούν με μη ει-δικό τρόπο στην εισβολή των παθογόνων Αυτοί οι γενικού χαρακτήρα μηχανισμοί εξουδετερώνουν όλα σχεδόν τα πα-θογόνα με τα οποία ερχόμαστε σε επαφή

Φυσική αντίσταση του ξενιστή

Η ικανότητα των παθογόνων να προκαλούν νόσο σε μεμο-νωμένα ζωικά είδη ποικίλλει σε πολύ μεγάλο βαθμό Για παράδειγμα η λύσσα εφόσον αρχίσει η εκδήλωση των συ-μπτωμάτων επιφέρει κατά κανόνα τον θάνατο σε οποιοδή-ποτε είδος θηλαστικού Βεβαίως ορισμένα είδη ζώων είναι πολύ πιο ευαίσθητα στη λύσσα από άλλα Τα ρακούν και τα κουνάβια πχ είναι εξαιρετικά ευαίσθητα στη μόλυνση από τον ιό της λύσσας σε αντίθεση με τα οπόσσουμ που σπανί-ως αρρωσταίνουν από την ασθένεια αυτή Ο άνθρακας μπο-ρεί να μολύνει πολλά είδη ζώων αλλά τα συμπτώματα που προκαλεί ποικίλλουν σημαντικά καθώς στον μεν άνθρω-πο εκδηλώνονται ως απλές φλύκταινες ενώ στις αγελάδες προκαλεί θανατηφόρο δηλητηρίαση του αίματος Αντίθετα ο πνευμονικός άνθρακας είναι θανατηφόρος για τον άνθρω-πο (f Τμήμα 2511) ενώ ιδιαίτερη σημασία έχει επίσης

το γεγονός ότι τα πουλιά είναι πλήρως ανθεκτικά στον άν-θρακα Επιπλέον οι ασθένειες των θερμόαιμων ζώων σπα-νίως μεταδίδονται στα ψυχρόαιμα (ποικιλόθερμα) ζώα και αντιστρόφως

Σε συγκεκριμένες συνθήκες συγγενικά είδη ή ακόμη και μέλη του ίδιου είδους ενδέχεται να παρουσιάζουν αρκε-τά διαφορετική ευαισθησία σε δεδομένο παθογόνο

Ηλικία στρες και δίαιτα

Η ηλικία είναι σημαντικός παράγοντας όσον αφορά την ευαι-σθησία έναντι μολυσματικών ασθενειών Τα λοιμώδη νοσή-ματα είναι πολύ πιο συχνά στα πολύ νεαρά και πολύ ηλικι-ωμένα άτομα Στα νεογέννητα πχ ο σχηματισμός της εντε-ρικής χλωρίδας γίνεται αρκετά γρήγορα αλλά η φυσιολογι-κή χλωρίδα του νεογέννητου δεν είναι ίδια με τη φυσιολο-γική χλωρίδα ενός ενήλικα Πριν τη δημιουργία της χλωρί-δας ενήλικα ιδιαίτερα τις πρώτες μέρες μετά τη γέννηση τα παθογόνα έχουν περισσότερες ευκαιρίες να εγκατασταθούν και να προκαλέσουν νόσο Έτσι η διάρροια που προκαλεί-ται από παθογονικά στελέχη της Escherichia coli (f Τμή-μα 297) ή του Pseudomonas aeruginosa εμφανίζεται πολύ συχνά σε νεογνά μικρότερα του ενός έτους Η νεογνική αλ-λαντίαση απαντά μόνο σε νεογνά πολύ μικρής ηλικίας επει-δή η φυσιολογική χλωρίδα που έχει δημιουργθεί στα μεγα-λύτερα παιδιά τα προφυλάσσει από εντερική λοίμωξη λόγω του Clostridium botulinum (f Τμήμα 295)

Σε άτομα μεγαλύτερα των 65 ετών τα λοιμώδη νοσήμα-τα εμφανίζονται πολύ συχνότερα απrsquo ότι σε νεότερους ενή-λικες Επί παραδείγματι οι ηλικιωμένοι είναι πολύ πιο ευ-αίσθητοι σε αναπνευστικές λοιμώξεις ιδιαίτερα στη γρίπ-πη (f Τμήμα 268) ίσως επειδή μειώνεται η αποτελεσμα-τικότητα της ανοσιακής τους απόκρισης στα παθογόνα του αναπνευστικού Επιπλέον διάφορες ανατομικές μεταβολές που συνοδεύουν το γήρας μπορεί να συμβάλλουν στην ανά-πτυξη λοιμώξεων Φερrsquo ειπείν η διόγκωση του προστάτη (συνηθισμένη πάθηση στους άνδρες άνω των 50 ετών) προ-καλεί συχνά μείωση της ροής των ούρων γεγονός που με τη σειρά του καθιστά ευκολότερο τον αποικισμό της ουροποιη-τικής οδού με παθογόνα (Εικόνα 2111) και αυξάνει τις σχε-τικές λοιμώξεις στους άνδρες μεγαλύτερης ηλικίας

Το στρες μπορεί να οδηγήσει σε προδιάθεση ενός ατό-μου που υπό φυσιολογικές συνθήκες θα ήταν υγιές στο να νοσήσει Σε σχετικές μελέτες με αρουραίους και ποντίκια η κόπωση η υπερπροσπάθεια η ελλειπής διατροφή η αφυδά-τωση και οι κλιματικές αλλαγές (όλα συνιστούν πηγές φυ-σιολογικού στρες) αυξάνουν όχι μόνο τον επιπολασμό αλλά και τη βαρύτητα των λοιμώξεων Επί παραδείγματι αρου-ραίοι που υποβάλλονται σε έντονη φυσική δραστηριότη-τα για μεγάλες χρονικές περιόδους εμφανίζουν μεγαλύτερη θνησιμότητα αν προσβληθούν από Salmonella σε σχέση με ζώα που αναπαύονται επαρκώς Επομένως οι ορμόνες που παράγονται υπό συνθήκες στρες επηρεάζουν το ανοσοποιη-τικό σύστημα και παίζουν κάποιο ρόλο στις σχετικές ασθέ-νειες Η ορμόνη κορτιζόνη πχ ένας ιδιαίτερα αποτελεσμα-

2113 ΜΗ ΕΙΔΙΚΗ ΕΓΓΕΝΗΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΣΤΙΣ ΜΟΛΥΝΣΕΙΣ 861

862Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

τικός αντιφλεγμονώδης παράγοντας παράγεται σε πολύ με-γαλύτερες ποσότητες κατά τη διάρκεια περιόδων στρες πα-ρά σε φυσιολογικές περιόδους Έτσι η καταστολή των φλεγ-μονωδών αντιδράσεων του οργανισμού στερεί το σώμα από έναν φυσιολογικό μηχανισμό άμυνας έναντι των λοιμώξεων (βλ Τμήμα 2114)

Η δίαιτα παίζει επίσης σημαντικό ρόλο στην αντίσταση του ξενιστή Η συσχέτιση μεταξύ πείνας και μολυσματικών ασθενειών είναι γνωστή εδώ και αιώνες Δίαιτες φτωχές σε πρωτεΐνη επηρεάζουν τη φυσιολογική χλωρίδα και προσφέ-ρουν μεγαλύτερες πιθανότητες ανάπτυξης σε διάφορα ευκαι-ριακά παθογόνα Για παράδειγμα ο αριθμός των κυττάρων Vibrio cholerae που απαιτούνται για να προκαλέσουν χολέ-ρα είναι πολύ μικρότερος όταν το προσβαλλόμενο άτομο υποσιτίζεται Επίσης ο αριθμός αυτός είναι πολύ μικρότε-ρος και όταν το V cholerae λαμβάνεται με την τροφή ίσως επειδή η τροφή εξουδετερώνει τα στομαχικά οξέα που υπό φυσιολογικές συνθήκες θα κατέστρεφαν το παθογόνο (f Τμήμα 285)

Σε ορισμένες περιπτώσεις η απουσία συγκεκριμένης ουσίας από τη διατροφή μπορεί να προστατεύσει από κάποια νόσο καθώς το αντίστοιχο παθογόνο στερείται τα απαραίτη-τα θρεπτικά υλικά Καλύτερο τέτοιο παράδειγμα είναι η επί-δραση της σακχαρόζης στην εμφάνιση της οδοντικής τερη-δόνας Όπως είδαμε στο Τμήμα 213 η απουσία σακχαρόζης από τη διατροφή (μαζί με τη σωστή στοματική υγιεινή) μπο-ρεί να εξαφανίσει την τερηδόνα καθώς χωρίς τη σακχαρό-ζη των τροφών τα ιδιαιτέρως τερηδονογόνα Streptococcus mutans και S sobrinus αδυνατούν να συνθέσουν τον κολ-λώδη πολυσακχαρίτη που είναι απαραίτητος για να παρα-μείνουν τα βακτηριακά κύτταρα κολλημένα στις επιφάνει-ες των δοντιών

Φυσικοί και χημικοί αμυντικοί μηχανισμοίΗ δομική ακεραιότητα των ιστικών επιφανειών συνιστά φραγμό στην είσοδο μικροοργανισμών Στο δέρμα και στις βλεννογόνους επιφάνειες τα δυνητικά παθογόνα πρέπει όχι μόνο να προσκολληθούν στην επιφάνεια του ιστού αλλά και να αναπτυχθούν σε αυτή τη θέση πριν μεταφερθούν σε κά-ποια άλλη περιοχή του σώματος Η ακεραιότητα μιας ιστι-κής επιφάνειας συνήθως αρκεί για την προστασία της από ενδεχόμενο μόνιμο αποικισμό από παθογόνα Ωστόσο μια τραυματισμένη ιστική επιφάνεια (πχ ένα γδάρσιμο στο δέρ-μα) αποικίζεται εύκολα και επιτρέπει την εισβολή μικροορ-γανισμών Η αντίσταση στον αποικισμό και στην εισβολή γίνεται αφrsquo ενός με ειδικές ουσίες που παράγει το αμυντικό σύστημα του ξενιστή και αφrsquo ετέρου με διάφορους μηχανι-σμούς ανατομικού χαρακτήρα που παρεμποδίζουν έναν πι-θανό αποικισμό Μια σύνοψη των σημαντικότερων ανατο-μικών μηχανισμών άμυνας του ανθρώπινου οργανισμού πα-ρουσιάζεται στην Εικόνα 2123

Το δέρμα συνιστά αποτελεσματικό εμπόδιο στη διείσδυ-ση μικροοργανισμών Οι σμηγματογόνοι αδένες του δέρμα-τος (Εικόνα 212) εκκρίνουν λιπαρά οξέα και γαλακτικό οξύ τα οποία μειώνουν το pH του δέρματος και αναστέλλουν τον αποικισμό από παθογόνα βακτήρια Όσοι μικροοργανι-σμοί εισπνέονται από τη μύτη ή το στόμα απομακρύνονται με τη δράση των βλεφαριδοφόρων επιθηλιακών κυττάρων των βλεννογόνων επιφανειών του ρινοφάρυγγα και της τρα-χείας Οι βλεφαρίδες ωθούν με τις κινήσεις τους τη βλέννη και τα παγιδευμένα σε αυτήν βακτήρια προς τα άνω μέχρι αυτή να ενσωματωθεί στις εκκρίσεις της στοματικής κοιλό-τητας και είτε να καταπωθεί (οπότε τα βακτήρια πεθαίνουν στο όξινο περιβάλλον του στομάχου) είτε να απομακρυνθεί με την απόχρεμψη Τα δυνητικά παθογόνα που εισέρχονται

Η λυσοζύmicroη στα δάκρυακαι σε άλλες εκκρίσεις διασπάτο κυτταρικό τοίχωmicroα τωνβακτηρίων

Αποmicroάκρυνση σωmicroατιδίων καιmicroικροοργανισmicroών microε την ταχείαδιέλευση αέρα πάνω από τα τριχίδια και τους κροσσούς τουρινοφάρυγγα

Η φυσιολογική χλωρίδαανταγωνίζεται τα παθογόνα

Η βλέννη και τα φαγοκύτταρα στους πνεύmicroονες αποτρέπουν τον αποικισmicroό

Η βλέννη και το κροσσωτό επιθήλιο στην τραχεία παγιδεύουνκαι ωθούν microικροοργανισmicroούςέξω από το σώmicroα

Το δέρmicroα είναι ένας φυσικόςφραγmicroός παράγει λιπαράοξέα microε αντιmicroικροβιακή δράση και η φυσιολογική χλωρίδα του εmicroποδίζει τοναποικισmicroό παθογόνων

Η ταχεία microεταβολή τουpH αναστέλλει τον πολλαπλασιασmicroό microικροβίων

Η περιοδική έκπλυση της ουροποιητικής οδού microε τα ούρα τηνπροφυλάσσει απότον αποικισmicroό

Η φυσιολογική χλωρίδαανταγωνίζεται τα παθογόνα

Η οξύτητα του περιβάλλοντος στο στοmicroάχι (pH 2) αναστέλλει τον πολλαπλασιασmicroό τωνmicroικροβίων

∆ιάφορες πρωτεΐνες του αίmicroατος αναστέλλουν τη microικροβιακή ανάπτυξη

Εικόνα 2123 Φυσικοίχημικοίκαιανατομικοίφραγμοίπροστασίαςέναντιτωνλοιμώξεων

στο στομάχι πρέπει να ανταπεξέλθουν αφrsquo ενός στην οξύτη-τα του στομάχου (που μπορεί να φθάσει και σε pH 2) και αφrsquo ετέρου στον ανταγωνισμό με τη διαρκώς αυξανόμενη μικρο-χλωρίδα του λεπτού (pH 5 περίπου) και του παχέος εντέρου (pH 6-7) Υπενθυμίζεται ότι στο παχύ έντερο ενός φυσιολο-γικού ενήλικα ο αριθμός των βακτηρίων προσεγγίζει το 1010 ανά γραμμάριο εντερικού περιεχομένου (βλ Τμήμα 214) Με όλους αυτούς τους αποτρεπτικούς μηχανισμούς γίνεται σαφές ότι η μόνιμη εγκατάσταση ενός νέου μικροοργανι-σμού είναι ιδιαίτερα δύσκολη

Οι νεφροί και η επιφάνεια των οφθαλμών λούονται συ-νεχώς με εκκρίσεις που περιέχουν λυσοζύμη ένζυμο το οποίο μειώνει δραστικά τους μικροβιακούς πληθυσμούς Βακτηρι-οκτόνες ουσίες υπάρχουν επίσης στα εξωκυτταρικά υγρά όπως στο πλάσμα του αίματος Οι β-λυσίνες επί παραδείγ-ματι είναι πρωτεΐνες του αίματος που έχουν την ιδιότητα να προσδένονται και να ανοίγουν ρήγματα στην κυτταρική μεμ-βράνη των βακτηρίων προκαλώντας εκροή του κυτταρο-πλάσματος άρα και λύση του βακτηριακού κυττάρου

Ιστική εξειδίκευση

Τα περισσότερα παθογόνα πρέπει αρχικά να προσκολληθούν και να αποικίσουν τη θέση που τους προσφέρεται Αν η θέ-ση αυτή δεν είναι συμβατή με τις διατροφικές και περιβαλ-λοντικές ανάγκες τους τότε είναι αδύνατο να πολλαπλασι-αστούν Επομένως αν το Clostridium tetani προσληφθεί με την τροφή δεν θα προκαλέσει τέτανο διότι πεθαίνει στο όξι-νο περιβάλλον του στομάχου Αν όμως εισχωρήσει σε μια βαθειά πληγή ενδέχεται να πολλαπλασιαστεί στις ανοξικές ζώνες που δημιουργούνται με την τοπική νέκρωση του ιστού και να αρχίσει την παραγωγή τετανοτοξίνης (βλ Τμήματα 2110 και 278) Αντίθετα τα εντεροβακτήρια όπως η Sal-monella και η Shigella δεν προκαλούν λοιμώξεις στις πλη-γές αλλά αποικίζουν επιτυχώς τον εντερικό σωλήνα Ορι-σμένες περιπτώσεις ιστικής εξειδίκευσης παρατίθενται στον Πίνακα 216

Ο καταβεβλημένος ξενιστής

Ο όρος καταβεβλημένος ξενιστής αφορά ξενιστές στους οποί-ους έχει αδρανοποιηθεί ένα ή περισσότερα τμήματα του ανο-

σοποιητικού τους συστήματος με συνέπεια να αυξάνονται σημαντικά οι πιθανότητες λοίμωξης

Πολλοί νοσοκομειακοί ασθενείς που πάσχουν από μη λοιμώδες νόσημα (πχ καρκίνο ή καρδιοπάθεια) προσβάλ-λονται σχετικά εύκολα από λοιμώξεις επειδή είναι καταβε-βλημένοι (f Τμήμα 257) Διάφορες συνήθεις νοσοκομει-ακές πράξεις όπως ο καθετηριασμός οι υποδόριες ενέσεις η λήψη εγκεφαλονωτιαίου υγρού οι βιοψίες και οι χειρουρ-γικές επεμβάσεις μπορούν ακούσια να εισαγάγουν μικροορ-γανισμούς στους ασθενείς Το προεγχειρητικό άγχος μπορεί επίσης να μειώσει τις αντιστάσεις του ασθενούς Τα διάφο-ρα αντιφλεγμονώδη φάρμακα που χορηγούνται για τον περι-ορισμό του πόνου και των οιδημάτων μειώνουν επίσης την ανοσιακή άμυνα του ξενιστή (βλ Τμήμα 2113) Στους ασθε-νείς που έχουν δεχθεί κάποιο μόσχευμα χορηγούνται ανοσο-κατασταλτικά φάρμακα τα οποία καταστέλλουν τον μηχα-νισμό απόρριψης του μοσχεύματος αλλά ταυτόχρονα μειώ-νουν την αμυντική ικανότητα του ασθενούς έναντι των λοι-μώξεων

Καταβεβλημένοι ξενιστές υπάρχουν και εκτός νοσο-κομείων Το κάπνισμα η υπέρμετρη κατανάλωση αλκοόλ η ενδοφλέβια λήψη ναρκωτικών ουσιών η έλλειψη ύπνου η ανεπαρκής διατροφή ή η λοίμωξη από κάποιον άλλο πα-ράγοντα αποτελούν συνθήκες που καταβάλλουν την άμυνα του ξενιστή έναντι των λοιμώξεων Επί παραδείγματι η μό-λυνση με τον ιό HIV (ιό της ανθρώπινης ανοσοανεπάρκειας) καθιστά τον ασθενή ευάλωτο σε πληθώρα μικροβιακών λοι-μώξεων κατά κανόνα ακίνδυνων για τα μη προσβεβλημένα άτομα Ο HIV προκαλεί το σύνδρομο της επίκτητης ανοσοα-νεπάρκειας (AIDS) επειδή καταστρέφει έναν τύπο κυττάρων του ανοσοποιητικού συστήματος τα λεμφοκύτταρα Τ-CD4 (f Τμήμα 227) που συμμετέχουν στην ανοσιακή απόκρι-ση του οργανισμού Εξαιτίας αυτής της βλάβης που προκα-λεί ο HIV στον ξενιστή οι ασθενείς με AIDS δεν διαθέτουν επαρκή άμυνα έναντι των λοιμώξεων και συχνά πεθαίνουν από κάποια λοίμωξη (f Τμήματα 256 και 2614)

Τέλος ένας ξενιστής μπορεί να είναι καταβεβλημένος εξαιτίας συγκεκριμένων γενετικών παραγόντων όπως πχ από διάφορες γενετικές ασθένειες που αναστέλλουν τη λει-τουργία ή καταστρέφουν ολόκληρα τμήματα του ανοσοποιη-τικού συστήματος Τα άτομα που υποφέρουν από τέτοιες πα-

2113 ΜΗ ΕΙΔΙΚΗ ΕΓΓΕΝΗΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΣΤΙΣ ΜΟΛΥΝΣΕΙΣ 863

ΠΙΝΑΚΑΣ 216 λοιμώξειςκαιιστικήεξειδίκευση

Νόσος Ιστός που μολύνεται Οργανισμός

αλλαντίαση Τελικήκινητικήπλάκα Clostridium botulinumαυτόματηαποβολή(βοοειδή) πλακούντας Brucella abortusΓονόρροια επιθήλιοτουουρογεννητικού Neisseria gonorrhoeaeδιφθερίτιδα επιθήλιοτουλάρυγγα Corynebacterum diphtheriaeελονοσία αίμα(ερυθροκύτταρα) είδηPlasmodiumπυελονεφρίτιδα μυελόςτωννεφρών είδηProteusΣύνδρομοεπίκτητηςανοσοανεπάρκειας(AIDS) βοηθητικάλεμφοκύτταραΤ Ιόςτηςανθρώπινηςανοσοανεπάρκειας(HIV)Τερηδόνα Στοματικόεπιθήλιο Streptococcus mutans S sobrinus S sanguisS mitisΤέτανος ανασταλτικοίδιάμεσοινευρώνες Clostridium tetani Χολέρα επιθήλιοτουλεπτούεντέρου Vibrio cholerae

864Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

θήσεις συνήθως πεθαίνουν σε νεαρή ηλικία όχι από την ίδια τη γενετική νόσο αλλά από κάποια μικροβιακή λοίμωξη

2113 Έλεγχος εννοιών

Ο αποικισμός ενός ξενιστή από παθογόνα παρεμποδίζεται από μη ειδικούς φραγμούς φυσικής ανατομικής και χημικής φύσεως Η κατάρρευση των μηχανισμών άμυνας οδηγεί σε καταβεβλημένους ξενιστές δηλαδή σε ασθενείς πιο ευάλωτους στις λοιμώξεις

Με ποιον τρόπο μπορούν το κάπνισμα και η δίαιτα να επηρεά-σουν την αντίσταση του ξενιστή σε κάποιο παθογόνο

Πώς θα μπορούσε μια προϋπάρχουσα λοίμωξη να καταβάλει έναν υγιή κατά τα άλλα ξενιστή

2114 Φλεγμονή και πυρετός

Φλεγμονή ονομάζεται η μη ειδική αντίδραση του οργανι-σμού σε διαφόρα επιβλαβή ερεθίσματα όπως είναι οι το-ξίνες και τα παθογόνα Χαρακτηριστικά της φλεγμονώδους αντίδρασης είναι η ερυθρότητα το οίδημα ο πόνος και η υψηλή θερμοκρασία που αναπτύσσεται τοπικά στο σημείο της λοίμωξης Στις ουσίες που παράγουν αυτό το αποτέλε-σμα ανήκει και μια ομάδα πρωτεϊνών που ονομάζονται κυ-τοκίνες (f Τμήμα 2310) ουσίες τις οποίες παράγουν τα λευκά αιμοσφαίρια ή λευκοκύτταρα (f Τμήμα 221) Τα λευκοκύτταρα συνδέονται επίσης με τις εξειδικευμένες αποκρίσεις του οργανισμού σε συγκεκριμένα παθογόνα τις οποίες θα εξετάσουμε στο Κεφάλαιο 22 Σπουδαιότερο απο-τέλεσμα μιας φλεγμονώδους αντίδρασης του οργανισμού εί-ναι ο άμεσος περιορισμός του παθογόνου κάτι που συνήθως επιτυγχάνεται με τον σχηματισμό ενός θρόμβου (δηλαδή ενός πλέγματος από ίνες) στο σημείο της φλεγμονής

Η φλεγμονή είναι ένας από τους σημαντικότερους και πιο διαδεδομένους αμυντικούς μηχανισμούς του ξενιστή έναντι των εισερχόμενων μικροοργανισμών Σε ορισμένες περιπτώσεις όμως η φλεγμονή μπορεί να αυξήσει την πα-θογονικότητα ενός μικροβίου Για παράδειγμα ορισμένοι μι-κροοργανισμοί επάγουν φλεγμονώδεις αντιδράσεις οι οποί-ες επειδή είναι υπερβολικά έντονες προξενούν σημαντικές βλάβες στους ιστούς δημιουργώντας laquoνεκρωμένεςraquo ζώνες πλούσιες σε θρεπτικά υλικά άρα και κατάλληλες για εγκα-τάσταση και πολλαπλασιασμό

Σε ορισμένες περιπτώσεις εκδηλώνεται μια ανεξέλεγκτη διασυστηματική φλεγμονή που ονομάζεται σηπτική κατα-πληξία (σοκ) η οποία οδηγεί σε ακόμη πιο γενικευμένα συ-μπτώματα όπως εντονότατο οίδημα και ανεξέλεγκτο πυρε-τό Η σηπτική καταπληξία είναι μια κατάσταση απειλητική για την ανθρώπινη ζωή που εμφανίζεται όταν οι λοιμώξεις και οι αντίστοιχες φλεγμονώδεις αντιδράσεις δεν περιορίζο-νται σε συγκεκριμένη θέση του σώματος αλλά διασπείρονται σε όλο το σώμα μέσω του κυκλοφορικού ή λεμφικού συστή-ματος (f Τμήμα 221)

Πυρετός

Το σώμα ενός υγιούς ατόμου διατηρεί αξιοθαύμαστα σταθε-ρή τη θερμοκρασία στο εσωτερικό του Σε μια μέση περίοδο 24 ωρών η θερμοκρασία του σώματος αυξομειώνεται σε ένα πολύ στενό εύρος τιμών που δεν υπερβαίνει τον 1ο-15οC Σε κάθε άτομο η μέση θερμοκρασία μπορεί να ποικίλλει ελα-φρά Ως laquoφυσιολογικήraquo θεωρείται μια μέση θερμοκρασία 37οC αλλά σε ορισμένα άτομα η φυσιολογική θερμοκρασία μπορεί να είναι 36οC ή 38οC Η θερμοκρασία του σώματος εξαρτάται πολύ από τη σωματική δραστηριότητα και μπορεί να φτάσει μέχρι και 4οC πάνω από το φυσιολογικό κατά τη διάρκεια έντονης σωματικής καταπόνησης και μέχρι 2οC κά-τω από το φυσιολογικό κατά τη διάρκεια του ύπνου

Πυρετός ονομάζεται η ανώμαλη αύξηση της θερμοκρα-σίας του σώματος Ο πυρετός προκαλείται ενίοτε και από μη λοιμώδη νοσήματα αλλά στις περισσότερες περιπτώσεις ευ-θύνεται κάποια λοίμωξη Το γεγονός ότι πολλές λοιμώξεις προκαλούν πυρετό οφείλεται σε ορισμένα πυρετογόνα προϊ-όντα των παθογόνων μικροοργανισμών Οι καλύτερα μελε-τημένοι πυρετογόνοι παράγοντες είναι οι ενδοτοξίνες των αρνητικών κατά Gram βακτηρίων (βλ Τμήμα 2112) Ωστό-σο υπάρχουν και οργανισμοί που προκαλούν πυρετό χωρίς να παράγουν ενδοτοξίνες Αυτοί οι οργανισμοί θανατώνο-νται από τα λευκοκύτταρα και καθώς συμβαίνει αυτό επά-γουν την απελευθέρωση λευκοκυτταρικών πρωτεϊνών που ονομάζονται ενδογενή πυρετογόνα (f Τμήμα 222) Ενίο-τε ο πυρετός ωφελεί τον ξενιστή Ο χαμηλός πυρετός επιτα-χύνει τις διαδικασίες της φαγοκυττάρωσης και της παραγω-γής αντισωμάτων Ωστόσο ο υψηλός πυρετός πχ 40οC ή και περισσότερο συνήθως λειτουργεί προς όφελος του πα-θογόνου διότι προκαλεί περαιτέρω καταστροφή των ιστών του ξενιστή

Οι πυρετοί των λοιμώξεων κατατάσσονται σε τρεις κα-τηγορίες (1) στον συνεχόμενο ή αδιάλειπτο πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώματος παραμένει αυξημένη καθrsquo όλο το 24ωρο και η διακύμανσή της γύρω από την αυ-ξημένη τιμή δεν υπερβαίνει τον 1οCOslash συνεχόμενος πυρετός εμφανίζεται στον τύφο (f Τμήμα 273) και στον τυφοει-δή πυρετό (f Τμήμα 288)Oslash (2) στον υφέσιμο πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώματος παραμένει αυξημένη καθrsquo όλο το 24ωρο αλλά παρουσιάζει διακυμάνσεις μεγαλύ-τερες του 1οCOslash αυτό το είδος πυρετού χαρακτηρίζει τις πυο-γενείς λοιμώξεις (f Τμήματα 262 και 269) και τη φυμα-τίωση (f Τμήμα 265)Oslash (3) στον διαλείποντα πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία είναι φυσιολογική ορισμένες περι-όδους της ημέρας αλλά κατά διαστήματα αυξάνεται πάνω από το φυσιολογικό Οι περισσότερες λοιμώξεις προκαλούν κάποια μορφή διαλείποντος πυρετού Ο διαλείπων πυρετός εμφανίζεται με πολύ χαρακτηριστικό τρόπο στην ελονοσία (f Τμήμα 275) η οποία οφείλεται σε λοίμωξη από πρω-τόζωο Ο υπόστροφος πυρετός που προκαλούν ορισμένα είδη του γένους Borrelia (f Τμήμα 273) είναι μια μορφή δια-λείποντος πυρετού κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώ-ματος παραμένει φυσιολογική για μεγάλο χρονικό διάστημα

αλλά διακόπτεται από εμπύρετες κρίσεις Ο υπόστροφος πυ-ρετός εμφανίζεται στις περιπτώσεις ατελούς ανάρρωσης από λοίμωξη και εκδηλώνεται περιοδικά κάθε φορά που ο λοιμώ-δης παράγοντας επανεγκαθίσταται

2114 Έλεγχος εννοιών

Η φλεγμονή και ο πυρετός αποτελούν γενικές αντιδράσεις του ορ-γανισμού σε επιβλαβή ερεθίσματα Οι αποκρίσεις του ξενιστή εί-

ναι σχεδιασμένες έτσι ώστε να απομονώνουν ταχύτατα και να κα-ταστρέφουν το παθογόνο αλλά μπορεί να προκαλέσουν περαιτέρω βλάβες στους ιστούς του ξενιστή

Περιγράψτε τα κυριότερα συμπτώματα της φλεγμονής Περιγράψτε τους τρεις τύπους πυρετού

νότητα εισβολής Ποιοι παράγοντες προσδίδουν τέτοιου είδους ικανότητες σε έναν μικροοργανισμό

9 Σε τι διαφέρουν μεταξύ τους οι τοξίνες Α-Β οι κυτταρο-τοξίνες και τα υπεραντιγόνα Δώστε ένα παράδειγμα από κάθε κατηγορία τοξινών Με ποιον τρόπο προκαλεί νόσο κάθε κατηγορία τοξίνης

10 Περιγράψτε τους μηχανισμούς δράσης της τετανοτοξί-νης και της αλλαντοτοξίνης Αναφορικά με τον μηχανι-σμό δράσης τους γιατί είναι τόσο επικίνδυνες οι εν λόγω τοξίνες

11 Περιγράψτε συνοπτικά τον μηχανισμό δράσης της εντε-ροτοξίνης της χολέρας Ποια είναι η κατάλληλη θερα-πεία για την ασθένεια αυτή και γιατί η χορήγηση αντιβι-οτικών δεν έχει κατά κανόνα αποτέλεσμα Περιγράψτε συνοπτικά τον μηχανισμό δράσης της εντεροτοξίνης του σταφυλόκοκκου Ποια είναι η κατάλληλη θεραπεία για την ασθένεια αυτή και γιατί η χορήγηση αντιβιοτικών δεν έχει κατά κανόνα αποτέλεσμα

12 Περιγράψτε τη δομή μιας τυπικής ενδοτοξίνης Με ποιον τρόπο προκαλεί η ενδοτοξίνη πυρετό Ποιοι μικροοργα-νισμοί παράγουν ενδοτοξίνες

13 Με ποιον τρόπο περιορίζουν τις βακτηριακές λοιμώξεις το pH και η θερμοκρασία Σε ποια σημεία πάνω ή μέσα στο σώμα μπορεί να είναι διαφορετικές οι τιμές της θερ-μοκρασίας και του pH από τις αντίστοιχες μέσες σωμα-τικές τιμές Ποιοι οργανισμοί θα μπορούσαν να ωφελού-νται από τις υφιστάμενες διαφορές στη θερμοκρασία και στο pH

14 Σε τι διαφέρουν ο συνεχόμενος ο υφέσιμος και ο διαλεί-πων πυρετός Αναφέρετε τουλάχιστον έναν λοιμώδη πα-ράγοντα για κάθε τύπο πυρετού Ποιος τύπος πυρετού εί-ναι συνηθέστερος στις λοιμώξεις

1 Σε τι διαφέρουν ένα παράσιτο από ένα παθογόνο Σε τι δι-αφέρει η λοίμωξη από τη νόσο

2 Ποια όργανα του ανθρώπινου σώματος αποικίζονται φυ-σιολογικά από μικροοργανισμούς Τι κοινό έχουν αυτά τα όργανα μεταξύ τους Ποια όργανα είναι εντελώς ελεύ-θερα από μικροοργανισμούς Τι κοινό έχουν αυτά τα όρ-γανα μεταξύ τους

3 Σε τι διαφέρουν οι μόνιμοι από τους περιστασιακούς πλη-θυσμούς μικροοργανισμών που αναπτύσσονται σε κά-ποια θέση του σώματος

4 Γιατί είναι καθοριστική η συμμετοχή των ειδών του γέ-νους Streptococcus στον σχηματισμό της τερηδόνας Γι-ατί είναι τα είδη αυτά ικανότερα στη δημιουργία τερηδό-νας από άλλους οργανισμούς

5 Με ποιον τρόπο επηρεάζει το pH τους οργανισμούς που αναπτύσσονται στα επιμέρους τμήματα του γαστρεντερι-κού σωλήνα Με ποιον τρόπο επηρεάζει η συγκέντρωση οξυγόνου τη σύσταση της μικροβιακής χλωρίδας στα δι-άφορα επιμέρους τμήματα του γαστρεντερικού σωλήνα

6 Περιγράψτε τη σχέση μεταξύ Lactobacillus acidophilus και γλυκογόνου στον κολπικό σωλήνα Γιατί είναι διαφο-ρετική η φυσιολογική χλωρίδα στον κόλπο μιας ενήλικης γυναίκας σε σχέση με εκείνην μιας πολύ νέας

7 Υποδείξτε σε τι διαφέρουν μεταξύ τους ο γλυκοκάλυκας η κάψα και η βλεννοστιβάδα Με ποιον τρόπο συνει-σφέρουν οι προαναφερθείσες δομές στη διαδικασία προ-σκόλλησης των βακτηρίων

8 Δώστε ένα παράδειγμα μικροοργανισμού του οποίου η παθογονικότητα οφείλεται στην ικανότητα παραγωγής τοξίνης Προσδιορίστε τη συγκεκριμένη τοξίνη και τον τρόπο δράσης της Δώστε ένα παράδειγμα μικροοργανι-σμού του οποίου η παθογονικότητα οφείλεται στην ικα-

Ερωτήσεις επανάληψης

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΕΠΑΝΑΛΗψΗΣ 865

866Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

θανές εξελικτικές πιέσεις που να προκαλούν αύξηση της μολυσματικότητας και της παθογονικότητας του Clos-tridium tetani Θα προσέδιδε επιλεκτικά πλεονεκτήματα σε αυτούς τους οργανισμούς μια ενδεχόμενη αύξηση της μολυσματικότητας Στον συλλογισμό σας βεβαιωθείτε ότι έχετε λάβει υπrsquo όψιν σας και το φυσικό ενδιαίτημα κάθε οργανισμού

9 Το ένζυμο πήξης του αίματος (coagulase) είναι ένας πα-ράγοντας μολυσματικότητας του Staphylococcus aure-us ο οποίος προκαλεί τον σχηματισμό θρόμβων στη θέ-ση ανάπτυξης του S aureus Η στρεπτοκινάση είναι ένας παράγοντας μολυσματικότητας του Staphylococcus pyo-genes που διασπά τους θρόμβους στη θέση ανάπτυξης του S pyogenes Υπάρχει κάποιος συνδυασμός αυτών των δύο αλληλοαναιρούμενων στρατηγικών που να αυ-ξάνει την παθογονικότητα

10 Τα είδη του γένους Salmonella παράγουν τουλάχιστον 10 διαφορετικά γονιδιακά προϊόντα τα οποία δρουν ως πα-ράγοντες μολυσματικότητας και αυξάνουν τη μολυσματι-κή δράση του παθογόνου Το Streptococcus pneumoniae ένα παθογόνο με κατά τεκμήριο μεγαλύτερη μολυσματι-κότητα (βλ Εικόνα 2115) χρησιμοποιεί μόνο έναν πα-ράγοντα μολυσματικότητας Ανατρέξτε στους κρίσιμους παράγοντες μολυσματικότητας για καθέναν από αυτούς τους δύο οργανισμούς και εξηγήστε γιατί είναι τόσο ση-μαντικός και αποτελεσματικός ένας συγκεκριμένος πα-ράγοντας του S pneumoniae Γιατί δεν χρησιμοποιούν όλα τα παθογόνα του ανθρώπου στρατηγικές μολυσματι-κότητας παρόμοιες με εκείνη του S pneumoniae

11 Τα εμβόλια κατά των εξωτοξινών πχ της τοξίνης της διφθερίτιδας και της τετανοτοξίνης χρησιμεύουν στην πρόληψη εκδήλωσης των αντίστοιχων νόσων (f Τμή-μα 2211) Γιατί δεν παρασκευάζονται εμβόλια και κατά των ενδοτοξινών

12 Αν και είναι σχετικά εύκολο να απομονωθούν μεταλλάγ-ματα μικροοργανισμών με ικανότητα παραγωγής ενδοτο-ξινών η απομόνωση μεταλλαγμάτων που δεν έχουν αυ-τή την ικανότητα είναι πολύ δυσκολότερη Με βάση όσα ξέρετε για τη δομή και τη λειτουργία αυτών των τοξινών εξηγήστε γιατί συμβαίνει αυτό

13 Τα εγκαύματα είναι από τις δυσκολότερες πληγές σε ότι αφορά τη θεραπεία τους καθώς μολύνονται εύκολα από ευκαιριακά συνήθως παθογόνα Εξηγήστε γιατί συμ-βαίνει αυτό με βάση τις γνώσεις σας για τους φυσικούς ανατομικούς και χημικούς μηχανισμούς που διαθέτει ο οργανισμός για την πρόληψη των λοιμώξεων

14 Πρέπει ο πυρετός να αντιμετωπίζεται θεραπευτικά σε κάθε περίπτωση Στην απάντησή σας λάβετε υπrsquo όψιν τη σημασία που έχουν οι φλεγμονώδεις αποκρίσεις του ξε-νιστή στον περιορισμό των λοιμώξεων

1 Με ποιον τρόπο αναστέλλει η βλέννη τον πολλαπλασι-ασμό των περισσότερων μικροοργανισμών Περιγράψ-τε πειράματα τα οποία καταδεικνύουν την προστατευτι-κή επίδραση της βλέννης έναντι του βακτηριακού αποι-κισμού

2 Οι βλεννογόνοι υμένες αποτελούν αποτελεσματικό φραγ-μό κατά του αποικισμού και της ανάπτυξης μικροοργανι-σμών Ωστόσο οι βλεννογόνοι του λάρυγγα και του φά-ρυγγα αποικίζονται από ποικίλους μικροοργανισμούς που μερικοί προκαλούν ενίοτε νόσο Εξηγήστε πώς μπο-ρεί υπό συγκεκριμένες συνθήκες να μετατραπεί σε παθο-γόνο ένας μικροοργανισμός που φυσιολογικά δεν είναι παθογόνος Περιγράψτε τουλάχιστον ένα σύνολο συνθη-κών που δυνητικά ευνοεί την παθογονικότητα

3 Ποια στάδια περιλαμβάνει ο σχηματισμός της οδοντικής πλάκας Περιγράψτε και αναλύστε τα πειράματα που κα-ταδεικνύουν ότι οδοντική πλάκα μπορεί να σχηματιστεί και σε απομιμήσεις οδοντικών επιφανειών και σχεδιάστε άλλα πειράματα σχετικά με τη χρήση βιολογικών μεθό-δων καταπολέμησης της πλάκας

4 Συμβάλλει η χρήση ενός αντιμικροβιακού σκευάσματος (οδοντόπαστα) στην πρόληψη της τερηδόνας Ποια εί-ναι τα πλεονεκτήματα ή τα μειονεκτήματα μιας τέτοιας στρατηγικής για την πρόληψη της τερηδόνας Πώς μπο-ρείτε να ελέγξετε εργαστηριακά την αποτελεσματικότη-τα αυτής της στρατηγικής

5 Η λήψη αντιβιοτικών μπορεί να μειώσει σημαντικά τον αριθμό των μικροοργανισμών της γαστρεντερικής οδού Ποια συμπτώματα σε επίπεδο φυσιολογίας μπορεί να προκαλέσει στον ξενιστή η μείωση της φυσιολογικής χλωρίδας Οι μακροχρόνιες θεραπείες με αντιβιοτικά συ-χνά συνοδεύονται από λοιμώξεις ευκαιριακών παθογό-νων πολλά από τα οποία είναι τα ίδια με αυτά που προ-καλούν ευκαιριακές λοιμώξεις σε άτομα με AIDS (f Τμήμα 2614) Ποια παθογόνα μπορεί να είναι αυτά Γι-ατί είναι ευάλωτα στα συγκεκριμένα παθογόνα όσα άτο-μα έχουν ακολουθήσει αντιβιοτική θεραπεία

6 Περιγράψτε σε τι διαφέρουν τα παθογόνα από τα μη πα-θογόνα στελέχη της Escherichia coli Συμπεριλάβετε στην επιχειρηματολογία σας δομικές και οικολογικές συ-νιστώσες

7 Αναφέρετε τρεις τουλάχιστον ξενιστικούς παράγοντες οι οποίοι περιορίζουν ή ευνοούν τον αποικισμό και την ανάπτυξη μικροοργανισμών σε δεδομένη θέση Συμπερι-λάβετε κάθε έναν από αυτούς τους παράγοντες σε in vi-tro πειράματα για τον έλεγχο της ισχύος των υποθέσεών σας

8 Προσδιορίστε πιθανές εξελικτικές πιέσεις που προκα-λούν αύξηση της μολυσματικότητας και της παθογονικό-τητας του Streptococcus pneumoniae Προσδιορίστε πι-

Ερωτήσεις εφαρμογής

Page 16: Ο Streptococcus mutans 21 - WordPress.com...838 Kεφάλαιο 21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ μικροοργανισμοί στα όργανα,

850Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

Αν ο μικροοργανισμός φθάσει στο αίμα τότε μεταφέρεται σε απομακρυσμένες περιοχές του σώματος αν και συνήθως συγκεντρώνεται στο ήπαρ ή στον σπλήνα Η διασπορά του παθογόνου μέσω του αίματος και του λεμφικού συστήματος μπορεί να οδηγήσει σε γενικευμένη (διασυστηματική) λοί-μωξη του σώματος και πολλαπλασιασμό του παθογόνου σε πολλούς ιστούς Αν η ανάπτυξη του βακτηρίου στους ιστούς είναι πολύ εκτεταμένη τότε διαχέεται στο αίμα σημαντικός αριθμός μικροοργανισμών με συνέπεια την εκδήλωση βα-κτηριαιμίας Στις εκτεταμένες λοιμώξεις αυτού του τύπου η αρχή γίνεται σχεδόν πάντοτε από κάποια τοπική λοίμωξη σε συγκεκριμένο όργανο

217 Έλεγχος εννοιών

Για να μπορέσει κάποιο παθογόνο να αποικίσει έναν ξενιστικό ιστό και να πολλαπλασιαστεί σε σημαντικό βαθμό θα πρέπει πρώτα να αποκτήσει πρόσβαση σε θρεπτικές ουσίες και κατάλληλες αναπτυ-ξιακές συνθήκες Τα παθογόνα είτε αναπτύσσονται τοπικά στον τό-πο αρχικής προσβολής είτε διασπείρονται στο σώμα

Γιατί αποτελούν ο αποικισμός και ο πολλαπλασιασμός απαραί-τητη προϋπόθεση για την επιτυχία των περισσότερων παθογό-νων

Ποιοι ξενιστικοί παράγοντες περιορίζουν ή επιταχύνουν τον αποικισμό και την ανάπτυξη ενός μικροοργανισμού σε συγκε-κριμένη θέση

218 Μολυσματικότητα

Μολυσματικότητα ονομάζεται η σχετική ικανότητα ενός παρασίτου να προκαλεί νόσο Εδώ θα εξετάσουμε μερικές από τις κύριες μεθόδους που χρησιμοποιούνται για τη μέ-τρηση της μολυσματικότητας και στη συνέχεια θα δώσουμε ορισμένα παραδείγματα οργανισμών υψηλής μολυσματικό-τητας καθώς και των μηχανισμών που αυτοί χρησιμοποιούν για να αυξήσουν τη μολυσματικότητά τους

Μέτρηση της μολυσματικότητας

Η μολυσματικότητα ενός παθογόνου μπορεί να προσδιο-ριστεί με πειραματικές μελέτες της LD50 Η LD50 (lethal dose50) δηλαδή η θανατηφόρος δόση50 είναι εκείνη η δόση ενός μολυσματικού παράγοντα η οποία θανατώνει το 50 των ζώων μιας ομάδας ελέγχου Η LD50 των παθογόνων υψηλής μολυσματικότητας συνήθως δεν διαφέρει πολύ από το LD100 με άλλα λόγια ο αριθμός των απαιτούμενων πα-θογόνων για να θανατωθεί το 50 των πειραματοζώων δεν απέχει πολύ από τον αριθμό των κυττάρων που θανατώνει το σύνολο των πειραματοζώων Αυτό φαίνεται στην Εικόνα 2115 σε ότι αφορά την πειραματική μόλυνση ποντικών με Streptococcus και Salmonella Ακόμη και λίγα κύτταρα του Streptococcus pneumoniae σε ένα πειραματόζωο αρκούν για να προκαλέσουν θανατηφόρο λοίμωξη και να εξοντώσουν

όλα τα μέλη της ομάδας ελέγχου Για τον συγκεκριμένο ορ-γανισμό μάλιστα είναι δύσκολο να προσδιοριστεί η LD50 ακριβώς επειδή είναι τόσο λίγα τα κύτταρα που χρειάζονται για να προκληθεί η θανατηφόρος λοίμωξη Αντίθετα η LD50 ενός ηπιότερου παθογόνου των ποντικών της Salmonella ty-phimurium είναι πολύ υψηλότερη από εκείνη του S pneu-moniae και ο αριθμός των κυττάρων που απαιτούνται για να θανατωθεί το 100 της ομάδας ελέγχου είναι υπερεκατοντα-πλάσιος εκείνου της LD50

Η μολυσματικότητα παθογόνων που διατηρούνται σε εργαστηριακές καλλιέργειες και δεν αναπτύσσονται σε ζώα είναι συχνά μειωμένη ή και εκλείπει εντελώς Τέτοιοι οργα-νισμοί αποκαλούνται εξασθενημένοι Η εξασθένηση μπορεί να οφείλεται στην ταχύτερη ανάπτυξη στελεχών χαμηλότε-ρης μολυσματικότητας τα οποία ενδεχομένως ευνοούνται επιλεκτικά από τη διαδοχική μεταφορά τους σε νέα καλλι-εργητικά υλικά Σε πολλές περιπτώσεις η εξασθένηση είναι εντονότερη όταν οι καλλιεργητικές συνθήκες δεν είναι ιδα-νικές για το είδος Αν σε ένα ζώο χορηγηθεί εξασθενημένη καλλιέργεια τότε τα παθογόνα ενίοτε ανακτούν την αρχική μολυσματικότητά τους αλλά στις περισσότερες περιπτώσεις η απώλεια είναι μόνιμη Τα εξασθενημένα στελέχη χρησιμο-ποιούνται συχνά για την παραγωγή εμβολίων ιδιαίτερα ιι-κών εμβολίων (f Τμήμα 2211) Για παράδειγμα τα εμ-βόλια της ιλαράς και της παρωτίτιδας αποτελούνται από εξα-σθενημένα ιικά στελέχη

Τοξικότητα και ικανότητα εισβολής

Η μολυσματικότητα ενός παθογόνου οφείλεται στην ικανό-τητά του να προκαλεί βλάβες μέσω δύο μηχανισμών της το-ξικότητας και της ικανότητας εισβολής Όλα τα παθογόνα

101 102 103 104 105 106 107

20

40

60

80

100

Οργανισmicroός υψηλήςmicroολυσmicroατικότητας(Streptococcuspneumoniae)

Οργανισmicroός microέτριαςmicroολυσmicroατικότητας(Salmonella typhimurium)

Ποσ

οστό

πον

τικώ

ν π

ου π

εθα

ίνου

ν

Αριθmicroός χορηγούmicroενων κυττάρων ανά πειραmicroατόζωο (ποντίκι)

Εικόνα 2115 ΣυγκριτικέςδιαφορέςστημικροβιακήμολυσματικότηταμεβάσητοναριθμότωνκυττάρωνStreptococcus pneumoniaeκαιSalmonella ty-phimurium πουαπαιτούνταιγιαναθανατωθούνπειραματόζωα

χρησιμοποιούν αυτούς τους δύο μηχανισμούς για την πρό-κληση παθολογικών εκδηλώσεων

Τοξικότητα ονομάζεται η ικανότητα ενός οργανισμού να προκαλεί παθολογικές καταστάσεις μέσω μιας προσχημα-τισθείσας τοξίνης που αναστέλλει τη λειτουργία ή προκαλεί τον θάνατο των κυττάρων του ξενιστή Για παράδειγμα ο τέ-τανος οφείλεται στην ισχυρή εξωτοξίνη που παράγει το Clos-tridium tetani (βλ Τμήμα 2110) Τα κύτταρα του C tetani παραμένουν στις αρχικές θέσεις εισόδου τους (συνήθως κά-ποια πληγή) όπου αναπτύσσονται αργάOslash σπάνια μετακινού-νται μακριά από τις θέσεις αυτές Ωστόσο το C tetani είναι εξαιρετικά νοσογόνο καθώς παράγει την τετανική τοξίνη η οποία μεταφέρεται μέσω της κυκλοφορίας σε απομακρυσμέ-να σημεία του οργανισμού και προκαλεί ανεξέλεγκτες μυϊκές συσπάσεις που συχνά οδηγούν στον θάνατο του ξενιστή

Ικανότητα εισβολής ονομάζεται η δυνατότητα ενός πα-θογόνου να αναπτύσσεται σε ξενιστικούς ιστούς και να φθά-νει σε τόσο μεγάλους αριθμούς ώστε να αναστέλλει μία ή περισσότερες λειτουργίες του ξενιστή Η ικανότητα εισβολής επιτρέπει σε έναν μικροοργανισμό να είναι νοσογόνος ακό-μα κι όταν δεν παράγει τοξίνες Επί παραδείγματι ο σημα-ντικότερος παράγοντας μολυσματικότητας του Streptococcus pneumoniae είναι το γεγονός ότι διαθέτει μια πολυσακχαρι-τική κάψα που τον προστατεύει από τη φαγοκυττάρωση (βλ Τμήμα 216Oslash f Τμήμα 222 και Εικόνα 225) εξουδετερώ-νοντας έτσι έναν από τους κυριότερους αμυντικούς μηχανι-σμούς των ξενιστών έναντι της διείσδυσης παθογόνων Τα συγκεκριμένα στελέχη του S pneumoniae μπορούν να προ-καλέσουν εκτεταμένες βλάβες στον ξενιστή λόγω της με-γάλης ικανότητας εισβολής που τα χαρακτηρίζει αναπτύσ-σονται σε τεράστιους αριθμούς στον πνευμονικό ιστό όπου επάγουν ξενιστικές αντιδράσεις οι οποίες καταλήγουν στην εκδήλωση πνευμονίας (f Τμήμα 262) Αντίθετα τα στε-λέχη χωρίς κάψα δεσμεύονται γρήγορα και αποτελεσματικά από τον ξενιστή και καταστρέφονται από τα φαγοκύτταρα

Τα Clostridium tetani και Streptococcus pneumoniae συνιστούν χαρακτηριστικά παραδείγματα ακραίας τοξικό-τητας και ακραίας ικανότητας εισβολής αντιστοίχως Τα πε-ρισσότερα επιτυχή παθογόνα πάντως κατατάσσονται κάπου ενδιάμεσα όσον αφορά αυτές τις δύο ιδιότητες χρησιμοποι-ώντας και τους δύο μηχανισμούς (τοξίνες και εισβολή) για να προκαλέσουν νόσο

Μολυσματικότητα του γένους Salmonella

Τα είδη του γένους Salmonella χρησιμοποιούν έναν συνδυ-ασμό τοξινών εισβολής και άλλων μολυσματικών παραγό-ντων κατά την παθογονική δράση τους Αρχικά η Salmonel-la παράγει τρεις τουλάχιστον τοξίνες που συμβάλλουν στη μολυσματικότητά της την εντεροτοξίνη (Πίνακας 214) την ενδοτοξίνη (f Τμήμα 49 και Εικόνα 435) και την κυττα-ροτοξίνη Η κυτταροτοξίνη αναστέλλει την πρωτεϊνοσύνθε-ση στα κύτταρα του ξενιστή και αποτρέπει τη διαφυγή του ενδοκυτταρικού Ca2+ από αυτά Επίσης στην προσβολή συμ-μετέχουν διάφοροι παράγοντες μολυσματικότητας Παράγο-

ντες προσκόλλησης είναι το πολυσακχαριτικό αντιγόνο Ο της κυτταρικής επιφάνειας και το αντιγόνο Η των μαστιγί-ων ενώ ενισχυτικό ρόλο μπορεί να παίξουν και οι κροσσοί της κυτταρικής επιφάνειας Ο πολυσακχαρίτης Vi της κά-ψας αναστέλλει τόσο τη δράση του συμπληρώματος όσο και την αντιγονικά διαμεσολαβούμενη θανάτωση των κυττάρων Salmonella (f Τμήμα 2210) Τα γονίδια inv στα είδη του γένους Salmonella κωδικεύουν τουλάχιστον είκοσι πρωτεΐ-νες που συμμετέχουν στη διαδικασία προσβολής Για παρά-δειγμα το invΗ κωδικεύει μια επιφανειακή πρωτεΐνη προ-σκόλλησης ενώ τα invC invG και invI κωδικεύουν πρωτε-ΐνες που συμμετέχουν στη συναρμολόγηση ενός εξειδικευ-μένου επιφανειακού προσαρτήματος που ονομάζεται βελό-νη (needle) ή ενεσίσωμα (injectisome) [Βλ Παράρτημα 3 ΣτΕΕ 5]

Η ευκολία με την οποία όρισμένα είδη Salmonella προ-καλούν λοιμώξεις έγκειται στο γεγονός ότι παρασιτούν και πολλαπλασιάζονται ενδοκυτταρικά όχι μόνο σε κύτταρα του εντερικού τοιχώματος αλλά ακόμη και στα μακροφάγα μια ομάδα λευκοκυττάρων που υπό φυσιολογικές συνθήκες φα-γοκυτταρώνουν βακτήρια (f Τμήμα 222) Ένας από τους τρόπους δράσης των φαγοκυττάρων είναι η παραγωγή ειδι-κών τοξικών ενώσεων του οξυγόνου τα οποία όμως η Sal-monella εξουδετερώνει με το προϊόν του γονιδίου oxyR Επί-σης τα μακροφάγα παράγουν ειδικά αμυντικά μόρια τις ντε-φενσίνες που κι αυτά όμως εξουδετερώνονται από τη Salmo-nella με τα προϊόντα των γονιδίων phoP και phoQ Η Sal-monella επομένως διαθέτει γονίδια (oxy και pho) που της επιτρέπουν να γίνει ενδοκυτταρικό παράσιτο καθώς τα προ-ϊόντα αυτών των γονιδίων εξουδετερώνουν τους αμυντικούς μηχανισμούς του ξενιστή που θα περιόριζαν την ενδοκυττα-ρική της ανάπτυξη Επίσης ορισμένοι παράγοντες μολυσμα-τικότητας οι οποίοι συμβάλλουν στην αντοχή και τη διασπο-ρά των περισσότερων παθογόνων στελεχών της Salmonella είναι πλασμιδιακής προέλευσης Τέλος για να αποθηκεύσει τον αναπτυξιακά πολύτιμο σίδηρο η Salmonella παράγει ειδικές σιδηροχηλικές πρωτεΐνες τους σιδηροφορείς (f Τμήμα 51 και Τμήμα 217) Βλέπουμε δηλαδή ότι η Salmo-nella και ενδεχομένως τα περισσότερα παθογόνα διαθέτουν αρκετούς παράγοντες αύξησης της μολυσματικότητάς τους που συμβάλλουν στην εκδήλωση νόσου Οι διάφοροι γνω-στοί παράγοντες μολυσματικότητας της Salmonella παρατί-θενται στην Εικόνα 2116

218 Έλεγχος εννοιών

Η μολυσματικότητα ενός παθογόνου καθορίζεται από την ικανότη-τα εισβολής την τοξικότητα και μερικούς άλλους παράγοντες του παθογόνου Στα περισσότερα παθογόνα η μολυσματικότητα καθο-ρίζεται από πολλούς παράγοντες Εξασθένηση ενός παθογόνου εί-ναι η απώλεια μολυσματικότητας

Σε τι διαφέρουν η τοξικότητα από την ικανότητα εισβολής Εξηγήστε με ποιον τρόπο μπορεί να επέλθει εξασθένηση ενός

παθογόνου οργανισμού Αναλύστε τον ρόλο των εξασθενημέ-νων μικροοργανισμών στην παραγωγή εμβολίων

218 ΜΟΛΥΣΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑ 851

852Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

ΙII ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΜΟΛΥΣΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΚΑΙ ΤΟξΙΝΕΣ

Η παθογονικότητα των μικροοργανισμών ευνοείται σημαντι-κά από τοξίνες και εξωκυτταρικούς παράγοντες μολυσματι-κότητας που οι ίδιοι οι μικροοργανισμοί παράγουν και απε-λευθερώνουν Αν και οι πρωτεΐνες αυτές εμφανίζουν μεγάλη ποικιλία και παράγονται από πολλά και διάφορα παθογόνα πολλές έχουν κοινά μοριακά χαρακτηριστικά και παρόμοιους

μηχανισμούς δράσης Σε αυτή την ενότητα θα εξετάσουμε ορισμένα χαρακτηριστικά παραδείγματα τοξινών και παρα-γόντων μολυσματικότητας σε επίπεδο μηχανισμού δράσης

219 Παράγοντες μολυσματικότητας

Ορισμένες εξωκυτταρικές πρωτεΐνες που παράγονται από πα-θογόνα συντελούν στην ενίσχυση και διατήρηση των νόσων Αυτές οι πρωτεΐνες ονομάζονται παράγοντες μολυσματικότη-

ΠΙΝΑΚΑΣ 214 εξωτοξίνεςκαιεξωκυτταρικοίπαράγοντεςμολυσματικότηταςπου προέρχονταιαπόπαθογόνουςμικροοργανισμούςτουανθρώπου

Οργανισμός Νόσος Τοξίνη ή παράγονταςα Δράση

Bacillus anthracis Άνθρακας θανατηφόροςπαράγοντας(θπ) ΤοπAείναιοπαράγονταςβπουσυνδέεται παράγονταςοιδήματος(πο) στοκύτταροοποπροκαλείοίδημα προστατευτικόαντιγόνο(πA)(αβ) οθππροκαλείκυτταρικόθάνατο Bacillus cereus Τροφικήδηλητηρίαση εντεροτοξίνη() προκαλείαπώλειαυγρώναπόταεντερικάκύτταρα Bordetella pertussis κοκκύτης Τοξίνητουκοκκύτη(αβ) Σταματάτημεταγωγήσήματοςμέσωτηςπρωτεΐ- νηςGεπιφέρεικυτταρικόθάνατο Clostridium botulinum αλλαντίαση νευροτοξίνη(αβ) μυϊκήπαράλυση(βλεικόνα2119) Clostridium tetani Τέτανος νευροτοξίνη(αβ) Σπαστικήπαράλυση(βλεικόνα2120) Clostridium perfringens αεριογόνοςγάγγραινα Τοξίνηα(κΤ) αιμόλυση(λεκιθινάσηβλεικόνα2117β) τροφικήδηλητηρίαση Τοξίνηβ(κΤ) αιμόλυση Τοξίνηγ(κΤ) αιμόλυση Τοξίνηδ(κΤ) αιμόλυση(καρδιοτοξίνη) Τοξίνηκ(ε) κολλαγενάση Τοξίνηλ(ε) πρωτεάση εντεροτοξίνη(κT) μεταβάλλειτηδιαπερατότητατουεντερικού επιθηλίου Corynebacterium diphtheriae διφθερίτιδα Τοξίνητηςδιφθερίτιδας(αβ) αναστέλλειτηνπρωτεϊνοσύνθεσηστουςευκα- ρυώτες(εικόνα2118) Escherichia coli(μόνοτα Γαστρεντερίτιδα εντεροτοξίνη(αβ) επάγειαπώλειαυγρώναπόταεντερικάκύτταρα εντεροπαθογόναστελέχη) Pseudomonas aeruginosa μολύνσειςαπό εξωτοξίνηα(αβ) αναστέλλειτηνπρωτεϊνοσύνθεση P aeruginosa είδη Salmonella Σαλμονέλλωσητυφο- εντεροτοξίνη(αβ) αναστέλλειτηνπρωτεϊνοσύνθεσηκαιπροκαλεί ειδήςπυρετόςπαρα- λύσητωνξενιστικώνκυττάρων τυφοειδήςπυρετός κυτταροτοξίνη(κΤ) επάγειαπώλειαυγρώναπόταεντερικάκύτταρα Shigella dysenteriae βακτηριακήδυσεντερία Σιγκατοξίνη(αβ) αναστέλλειτηνπρωτεϊνοσύνθεση Staphylococcus aureus πυρετογόνεςμολύνσεις Τοξίνηα(κΤ) αιμόλυση (εξανθήματακλπ) Τοξίνησυνδρόμουτοξικής διασυστηματικήκαταπληξία λοιμώξειςτουανα- καταπληξίας(υα) πνευστικούτροφική αποφολιδωτικέςτοξίνεςα απολέπισηδέρματοςκαταπληξία δηλητηρίασησύνδρομο καιβ(υα) τοξικήςκαταπληξίας λευκοσιδίνη(κΤ) καταστρέφειλευκοκύτταρα τοξικήεπιδερμική Τοξίνηβ(κΤ) αιμόλυση νεκρόλυση Τοξίνηγ(κΤ) θανατώνεικύτταρα Τοξίνηδ(κΤ) αιμόλυσηλευκόλυση εντεροτοξίνηαβCD προκαλείεμετούςδιάρροιακαταπληξία καιε(υα) Ένζυμοπήξηςαίματος(ε) επάγειθρόμβωσητουινώδους Streptococcus pyogenes πυρετογόνεςμολύνσεις Στρεπτολυσίνηο(κΤ) αιμόλυση αμυγδαλίτιδαοστρακιά ΣτρεπτολυσίνηS(κΤ) αιμόλυση(βλεικόνα2117) ερυθρογόνοςτοξίνη(υα) προκαλείτοεξάνθηματηςοστρακιάς Στρεπτοκινάση(ε) διασπάτουςθρόμβουςτουινώδους υαλουρονιδάση(ε) διασπάτουαλουρονικόοξύστονσυνδετικόιστό Vibrio cholerae Χολέρα εντεροτοξίνη(αβ) επάγειαπώλειαυγρώναπότα εντερικάκύτταρα(εικόνα2121)

ααβτοξίνηα-βKTκυτταρολυτικήτοξίνηεενζυμικόςπαράγονταςμολυσματικότηταςυαυπεραντιγονικήτοξίνηαταξινόμητοςπαράγοντας

τας Οι περισσότεροι τέτοιοι παράγοντες είναι ένζυμα που βο-ηθούν τα παθογόνα να δημιουργήσουν αποικίες και να ανα-πτυχθούν Επί παραδείγματι οι στρεπτόκοκκοι οι σταφυλό-κοκκοι και ορισμένα είδη του γένους Clostridium παράγουν το ένζυμο υαλουρονιδάση (Πίνακας 214) Η υαλουρονιδάση ευνοεί τη διασπορά των μικροοργανισμών στους διάφορους ιστούς καθώς διασπά το υαλουρονικό οξύ έναν πολυσακχα-ρίτη που λειτουργεί ως στερεωτικό υλικό στον χώρο μεταξύ των κυττάρων Η παραγωγή της υαλουρονιδάσης επιτρέπει τη διασπορά των παθογόνων μικροοργανισμών από την αρ-χική θέση προσβολής στους διάφορους ιστούς του ξενιστή Οι στρεπτόκοκκοι και οι σταφυλόκοκκοι παράγουν επίσης ευρύτατη ποικιλία πρωτεασών νουκλεασών και λιπασών που χρησιμεύουν στον αποπολυμερισμό των πρωτεϊνών των νουκλεϊκών οξέων και των λιπιδίων του ξενιστή Τα είδη του Clostridium που προκαλούν την αεριογόνο γάγγραινα παρά-γουν επιπλέον το ένζυμο κολλαγονάση γνωστή και ως τοξί-νη κ (Πίνακας 214) η οποία αποικοδομεί το υποστηρικτικό δίκτυο των ιστών που αποτελείται από κολλαγόνο επιτρέπο-ντας τη διασπορά του παθογόνου στους ιστούς του ξενιστή

Ινώδες θρόμβοι και μολυσματικότητα

Στις περισσότερες περιπτώσεις η εισβολή ενός μικροβιακού παθογόνου στον ξενιστή αντιμετωπίζεται άμεσα με τον σχη-ματισμό θρόμβων ινώδους Ο μηχανισμός της θρόμβωσης ενεργοποιείται από τον τραυματισμό του ιστού και έχει ως αποτέλεσμα την απομόνωση του παθογόνου και τον περιορι-σμό της λοίμωξης σε μια μικρή περιοχή του σώματος Ορι-σμένοι οργανισμοί έχουν την ικανότητα να παράγουν ινωδο-λυτικά ένζυμα που διασπούν τους θρόμβους επιτρέποντας

έτσι την περαιτέρω διασπορά της λοίμωξης Μια τέτοια ινω-δολυτική ουσία γνωστή ως στρεπτοκινάση παράγεται από τον Streptococcus pyogenes (Πίνακας 214)

Άλλοι οργανισμοί όμως μπορούν να παράγουν ένζυμα που ευνοούν τον σχηματισμό θρόμβων ινώδουςOslash έτσι αδυνα-τούν μεν να εξαπλωθούν αλλά διασφαλίζουν την προστασία τους από το ανοσοποιητικό σύστημα του ξενιστή Το καλύ-τερα μελετημένο ένζυμο που προκαλεί θρόμβους ινώδους εί-ναι το ένζυμο πήξης του αίματος (Πίνακας 214) που παράγε-ται από το παθογόνο Staphylococcus aureus Το ένζυμο αυτό προκαλεί την εναπόθεση ινώδους πάνω στους μικροβιακούς κόκκους παρέχοντάς τους κάλυμμα προστασίας από τις επι-θέσεις των κυττάρων του ξενιστή Το πλέγμα ινώδους που παράγεται από τη δράση του ενζύμου πήξης του αίματος εί-ναι μάλλον η αιτία για την εξαιρετικά εντοπισμένη φύση πολ-λών σταφυλοκοκκικών λοιμώξεων όπως πχ οι δοθιήνες και οι φλύκταινες (f Εικόνα 2623)

219 Έλεγχος εννοιών

Οι παθογόνοι μικροοργανισμοί παράγουν μια ποικιλία ενζύμων που αυξάνουν τη μολυσματικότητά τους άλλοτε διασπώντας τους ιστούς του ξενιστή και άλλοτε μεταβάλλοντας το περιβάλλον τους προκειμένου να εξασφαλίσουν θρεπτικές ουσίες Σε άλλες περι-πτώσεις οι παράγοντες μολυσματικότητας που εκκρίνονται από τα παθογόνα παρέχουν προστασία από την επαφή με τους φυσιο-λογικούς μηχανισμούς άμυνας του ξενιστή Όλοι αυτοί οι παράγο-ντες αποσκοπούν στο να ενισχύσουν τον αποικισμό και την ανά-πτυξη των παθογόνων

Τι πλεονέκτημα παρέχει στο παθογόνο η παραγωγή ενζύμων που πέπτουν τα δομικά στοιχεία των ξενιστικών ιστών

Κροσσοί τύπου 1(προσκόλληση)

Ενδοτοξίνη στολιποπολυσακχαριτικόστρώmicroα (πυρετός)

Πλασmicroίδιοmicroολυσmicroατικότητας

Αντιγόνο Ο(αναστέλλει τηφαγοκυτταρικήθανάτωση)

Κυτταροτοξίνη(αναστέλλει τησύνθεση πρωτεϊνών στακύτταρα του ξενιστήmiddotείσοδος ασβεστίουστο ξενιστικό κύτταροmiddotπροσκόλληση)

Μαστίγιο(αυτοκινησία)Αντιγόνο Η(προσκόλλησηmiddotαναστολή φαγοκυτταρικήςθανάτωσης)

Εντεροτοξίνη (διάρροια)

Επιφανειακάπροσαρτήmicroατα πουκωδικεύονται απόγονίδια invπροσκόλληση

Σιδηροφορείς

Αντιφαγοκυτταρικέςπρωτεΐνες πουκωδικεύονται απότο γονίδιο oxyR

Αντιγόνο τηςκάψας Vimiddotαναστέλλει τηνπρόσδεση τουσυmicroπληρώmicroατοςτου microαστιγίου

Εικόνα 2116 παράγοντες πουαυξάνουν τη μολυσματικότητα τηςSalmonella παρουσιάζονται εκείνατα δομικά στοιχεία που γνωρίζουμεότιείναιπαθογονικώςσημαντικάΤαπρωτεϊνικάπροϊόντατουγονιδιακούσυστήματοςphoδενέχουνταυτοποι-ηθείαλλάείναιγνωστόότιεξουδε-τερώνουντιςεπιπτώσειςτωνλιποδια-σπαστικώνντεφενσινώνπουπαράγουνταμακροφάγα

219 ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΜΟΛΥΣΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑΣ 853

854Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

Η δράση του ενζύμου πήξης του αίματος βοηθά ή εμποδίζει τη βακτηριακή ανάπτυξη και με ποιον τρόπο Δώστε συγκεκριμέ-να παραδείγματα

2110 Εξωτοξίνες

Οι εξωτοξίνες είναι πρωτεΐνες που απελευθερώνονται στον εξωκυτταρικό χώρο κατά την ανάπτυξη του οργανισμού Αυ-τές οι τοξίνες είναι δυνατόν να διασπαρούν σε μεγάλες απο-στάσεις μέσα στο σώμα και να προκαλέσουν βλάβες σε πε-ριοχές πολύ μακριά από την αρχική εστία της λοίμωξης Ο Πίνακας 214 συνοψίζει τις ιδιότητες και τη δράση μερικών από τις γνωστότερες εξωτοξίνες καθώς και ορισμένων άλ-λων εξωκυτταρικών παραγόντων μολυσματικότητας

Οι περισσότερες εξωτοξίνες ανήκουν σε μία από τις τρεις ακόλουθες κατηγορίες τις κυτταρολυτικές τοξίνες τις τοξίνες Α-Β και τις υπεραντιγονικές τοξίνες Οι κυτταρολυτι-κές τοξίνες είναι ένζυμα που επιτίθενται σε κάποιο δομικό συστατικό των κυττάρων και προκαλούν λύση Οι τοξίνες Α-Β αποτελούνται από δύο ομοιοπολικά συνδεδεμένες υπομο-νάδες Α και Β Η μία από αυτές η Β συνδέεται σε κάποιον επιφανειακό υποδοχέα των ξενιστικών κυττάρων και επιτρέ-πει τη μεταφορά της Α στο εσωτερικό του κυττάρου όπου αυτή επιφέρει διάφορες βλάβες Τα υπεραντιγόνα είναι τοξί-νες που διεγείρουν μεγάλο αριθμό κυττάρων του ανοσοποι-ητικού συστήματος του ξενιστή προκαλώντας εκτεταμένες φλεγμονώδεις αποκρίσεις (f Τμήμα 2214)

Κυτταρολυτικές τοξίνες

Πολλά παθογόνα παράγουν πρωτεΐνες που δρουν στην κυτ-ταροπλασματική μεμβράνη προκαλώντας λύση άρα και θά-νατο των ζωικών κυττάρων Οι τοξίνες αυτές ονομάζονται επίσης αιμολυσίνες διότι η δράση τους παρατηρείται πολύ εύκολα στα ερυθρά αιμοσφαίρια (Πίνακας 214) Οι επιδρά-σεις τους ωστόσο δεν περιορίζονται μόνο στα ερυθροκύτ-ταρα αλλά αφορούν και πολλά άλλα κύτταρα του ξενιστή Η παραγωγή αιμολυσινών διαπιστώνεται εύκολα στο εργα-στήριο με γραμμική επίστρωση του οργανισμού σε τρυβλίο

άγαρ-αίματος Η αιμολυσίνη απελευθερώνεται κατά την ανά-πτυξη των αποικιών και λύει τα περιβάλλοντα ερυθροκύττα-ρα δημιουργώντας έτσι ζώνες αιμόλυσης (Εικόνα 2117α) Ορισμένες αιμολυσίνες επιτίθενται στα φωσφολιπίδια της κυτταροπλασματικής μεμβράνης των ξενιστικών κυττάρων Συνηθέστερο υπόστρωμα των αιμολυσινών είναι το φωσφο-λιπίδιο λεκιθίνη (φωσφατιδυλοχολίνη) και γιrsquo αυτό τα συγκε-κριμένα ένζυμα ονομάζονται λεκιθινάσες ή φωσφολιπάσες (Εικόνα 2117β) Χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι η τοξίνη α του Clostridium perfringens μια λεκιθινάση που διασπά τα μεμβρανικά λιπίδια και προκαλεί κυτταρική λύση (Πίνακας 214) Επειδή τα φωσφολιπίδια είναι συστατικά των κυττα-ρικών μεμβρανών όλων των οργανισμών μερικές φορές οι φωσφολιπάσες λύουν την κυτταροπλασματική μεμβράνη όχι μόνο των ξενιστικών αλλά και των βακτηριακών κυττάρων Υπάρχουν ωστόσο αιμολυσίνες που δεν είναι φωσφολιπάσες Για παράδειγμα η στρεπτολυσίνη Ο την οποία παράγουν οι στρεπτόκοκκοι επιδρά στις στερόλες της κυτταροπλασματι-κής μεμβράνης Οι λευκοσιδίνες (Πίνακας 214) είναι λυτικοί παράγοντες που λύουν επιλεκτικά τη μεμβράνη των λευκών αιμοσφαιρίων γεγονός που μπορεί να προκαλέσει μείωση της αντίστασης του ξενιστή (f Τμήμα 221)

Τοξίνη της διφθερίτιδας

Όπως θα δούμε εκτενέστερα στο Τμήμα 263 η τοξίνη της διφθερίτιδας παράγεται από το Corynebacterium diphtheriae και αποτελεί σημαντικό παράγοντα παθογένεσης για τη νόσο της διφθερίτιδας Τα ποντίκια και οι αρουραίοι είναι σχετι-κά ανθεκτικοί οργανισμοί στην τοξίνη της διφθερίτιδας αλ-λά οι άνθρωποι τα κουνέλια και τα πτηνά έχουν μεγάλη ευ-αισθησία καθώς ένα και μόνο μόριο της τοξίνης μπορεί να προκαλέσει στα είδη αυτά κυτταρική λύση Η τοξίνη της δι-φθερίτιδας που εκκρίνεται από τα κύτταρα του C diphtheri-ae ανήκει στην κατηγορία των τοξινών Α-Β και το πολυπε-πτίδιό της έχει μοριακό βάρος (ΜΒ) 62000 Η υπομονάδα Β δεσμεύεται εξειδικευμένα σε έναν υποδοχέα της κυτταρο-πλασματικής μεμβράνης του ξενιστικού κυττάρου (Εικόνα 2118) Μετά τη δέσμευση οι υπομονάδες Α και Β αλληλε-πιδρούν πρωτεολυτικά μεταξύ τους με τελικό αποτέλεσμα την είσοδο της υπομονάδας Α (που έχει ΜΒ 21000) στο κυτ-

(α) (β)

T D

Bro

ck

Leon

J L

eBea

u

Εικόνα 2117 (α)ΖώνεςαιμόλυσηςγύρωαπόαποικίεςStreptococcus pyogenesπουανα-πτύσσονταισετρυβλίοάγαρ-αίματος(β)δρά-σητηςλεκιθινάσηςμιαςφωσφολιπάσηςγύ-ρωαπόαποικίεςClostridium perfringensπουαναπτύσσονται σεκαλλιεργητικόμέσοαγαρό-ζηςεμπλουτισμένομεκρόκοαυγού(πηγήλεκι-θίνης)ηλεκιθινάσηδιασπάτιςμεμβράνεςτωνερυθροκυττάρωνδημιουργώνταςτιςδιαυγείςζώνεςπουφαίνονταιστηφωτογραφία

ταρόπλασμα του ξενιστικού κυττάρου Εκεί η υπομονάδα Α παρεμποδίζει τη μεταφορά αμινοξέων από το tRNA στην αυξανόμενη πολυπεπτιδική αλυσίδα με αποτέλεσμα να ανα-στέλλεται η διαδικασία της πρωτεϊνοσύνθεσης Πιο συγκε-κριμένα η τοξίνη αδρανοποιεί τον παράγοντα επιμήκυνσης 2 (μια πρωτεΐνη που συμμετέχει στην επιμήκυνση της πολυ-πεπτιδικής αλυσίδας) καταλύοντας τη σύνδεση ενός μορίου ριβόζης στη διφωσφορική αδενοσίνη (ADP) από το NAD+ Μετά την προσθήκη της ριβόζης στο μόριο του ADP η δρα-στικότητα του παράγοντα επιμήκυνσης 2 μειώνεται θεαμα-τικά και η πρωτεϊνοσύνθεση αναστέλλεται

Η τοξίνη της διφθερίτιδας σχηματίζεται μόνον από στε-λέχη του C diphtheriae που προσβάλλονται λυσιγονικά από τον βακτηριοφάγο β ο οποίος μεταφέρει το γονίδιο για την παραγωγή της τοξίνης Έτσι ένα μη τοξινοπαραγωγικό (άρα μη παθογόνο) στέλεχος του C diphtheriae μπορεί να μετα-τραπεί σε παθογονικό αν μολυνθεί με τον φάγο β Η διαδικα-σία αυτή ονομάζεται μετατροπή φάγου (f Τμήμα 107)

Ένας άλλος παράγοντας που επηρεάζει την παραγωγή της τοξίνης της διφθερίτιδας είναι η ύπαρξη διαθέσιμου σι-δήρου Όταν το καλλιεργητικό μέσο περιέχει ποσότητες σι-δήρου που επαρκούν για την αύξηση του βακτηρίου η το-ξίνη δεν παράγεται Αν όμως η συγκέντρωση σιδήρου μειω-θεί σε περιοριστικά για την αύξηση του βακτηρίου επίπεδα τότε αρχίζει η παραγωγή της τοξίνης Ο σίδηρος δεσμεύεται από ειδικές ρυθμιστικές πρωτεΐνες του C diphtheriae συμ-μετέχοντας με τον τρόπο αυτό σε έναν μηχανισμό αρνητικού ελέγχου (f Τμήμα 85) Αυτή η σιδηροσυζευτική πρωτεΐ-νη συνδυάζεται κατόπιν με μια ρυθμιστική περιοχή του DNA

του φάγου β και παρεμποδίζει την έκφραση της τοξίνης της διφθερίτιδας Όταν η συγκέντρωση σιδήρου είναι χαμηλή η δράση της ρυθμιστικής πρωτεΐνης εξασθενεί με αποτέλεσμα να αρχίσει η σύνθεση της τοξίνης

Η εξωτοξίνη Α του Pseudomonas aeruginosa (Πίνακας 214) δρα κατά παρόμοιο τρόπο με την τοξίνη της διφθερίτι-δας αφού και αυτή τροποποιεί τον παράγοντα επιμήκυνσης 2 μέσω ριβοζυλίωσης του ADP

Τοξίνες του τετάνου και της αλλαντίασης

Αυτές οι τοξίνες παράγονται από τα υποχρεωτικώς αναερό-βια βακτήρια Clostridium tetani και Clostridium botulinum Υπό φυσιολογικές συνθήκες τα βακτήρια αυτά είναι εδαφό-βιοι οργανισμοί που ενίοτε προκαλούν ασθένειες στα ζώα (f Τμήματα 278 και 295) Το C botulinum σπανίως ανα-πτύσσεται άμεσα στο σώμαOslash συνηθέστερη εστία πολλαπλα-σιασμού του αλλά και τόπος παραγωγής της αλλαντοτοξί-νης είναι τα κακοδιατηρημένα τρόφιμα Στην αλλαντίαση ο θάνατος επέρχεται από αναπνευστική ανεπάρκεια λόγω πα-ράλυσης των αναπνευστικών μυών Το C tetani αναπτύσ-σεται σε βαθιές πληγές του σώματος που καθίστανται ανο-ξικές και παρrsquo ότι παραμένει στην αρχική εστία προσβολής και δεν διασπείρεται στο σώμα η τοξίνη την οποία παράγει μπορεί να εξαπλωθεί μέσω του νευρικού συστήματος και να προκαλέσει τέτανο δηλαδή σπαστική παράλυση που μπορεί επίσης να οδηγήσει στον θάνατο

Η τοξίνη της αλλαντίασης αποτελείται στην πραγματι-κότητα από μια ομάδα τοξινών Α-Β που συνιστούν τις πιο

2110 ΕξΩΤΟξΙΝΕΣ 855

A B

Κυτταρική microεmicroβράνη Κυτταρική microεmicroβράνη

B BA

A

AEFmdash2 EFmdash2

Πρωτεϊνοσύνθεση σε αναστολήΦυσιολογική πρωτεϊνοσύνθεση

Τοξίνη

Κλείδα

Αmicroινοξύ

Ριβόσωmicroα

(β)

t-RNA

(α)

EFmdash2

t-RNA

EFmdash2

Med

Ia T

uTo

rIal

M

edIa

Tu

TorI

al D

ipht

heri

aTo

xin

Εικόνα 2118 δράσητηςτοξίνηςτηςδιφθερίτιδαςτηνοποίαπαράγειτοCorynebacterium diphtheriae(α)υπόφυσιολογικέςσυνθήκεςοπαράγονταςεπι-μήκυνσης2(EF-2)συνδέεταιμετοριβόσωμακαιτοφέρνεισεεπαφήμεέναφορτισμένοtRNA(β)ητοξίνητηςδιφθερίτιδαςσυνδέεταιμετηνκυτταρικήμεμβράνηόπουδιασπάταιηυπομονάδααπουπροκύπτειαπότηδιάσπασηαυτήμεταφέρεταιστονενδοκυτταρικόχώροόπουκαταλύειτηνπροσθήκηρι-βοζυλιωμένουADPστονπαράγονταεπιμήκυνσης2(EF-2)οτροποποιημένοςπαράγονταςεπιμήκυνσης2δενμπορείπλέοννασυμμετάσχειστηνπροσθήκηαμινοξέωνστηναυξανόμενηπεπτιδικήαλυσίδαηδιαδικασίατηςπρωτεϊνοσύνθεσηςσταματάκαιεπέρχεταιθάνατοςτουκυττάρου

856Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

ισχυρές βιολογικές τοξίνες στη φύση Ένα χιλιοστογραμμά-ριο (mg) καθαρής αλλαντοτοξίνης αρκεί για να σκοτώσει πάνω από ένα εκατομμύριο ινδικά χοιρίδια Από τις επτά δι-αφορετικές αλλαντοτοξίνες που γνωρίζουμε δύο τουλάχι-στον κωδικεύονται από εξειδικευμένους λυσιγόνους βακτη-ριοφάγους του Clostridium botulinum Η κυριότερη τοξίνη είναι μια πρωτεΐνη με ΜΒ 150000 η οποία εύκολα σχηματί-ζει συμπλέγματα με άλλες μη τοξικές πρωτεΐνες του C bot-ulinum δημιουργώντας βιοενεργές τοξίνες με ΜΒ που αγγί-ζει το 106 Η τοξικότητά της οφείλεται στο ότι αυτή δεσμεύε-ται στις νευρομυϊκές συνάψεις (και συγκεκριμένα στις προ-συναπτικές μεμβράνες των απολήξεων των κινητικών νευ-ρώνων) όπου παρεμποδίζει την απελευθέρωση ακετυλοχο-λίνης Υπενθυμίζεται ότι η μετάδοση της νευρικής ώσης από τα νευρικά κύτταρα στα μυϊκά γίνεται μέσω της ακετυλοχο-λίνης η οποία δεσμεύεται σε ειδικούς υποδοχείς των μυϊκών κυττάρων Έτσι ένας μυς που έχει δηλητηριαστεί με αλλα-ντοτοξίνη αδυνατεί να προσλάβει το διεγερτικό σήμα (την ακετυλοχολίνη) άρα αδυνατεί να συσταλεί προκαλώντας γενικευμένη παράλυση (Εικόνα 2119)

Η τετανοτοξίνη είναι μια πρωτεΐνη με ΜΒ 150000 η οποία αποτελείται από συνδεδεμένα πολυπεπτίδια Α-Β Η τοξίνη μόλις έρθει σε επαφή με το νευρικό σύστημα μετα-φέρεται μέσω των κινητικών νευρώνων μέχρι τον νωτιαίο μυελό όπου συνδέεται εξειδικευμένα με γαγγλιοζιτικά λιπί-δια των αξονικών απολήξεων ορισμένων ανασταλτικών νευ-ρώνων του νωτιαίου μυελού Κατά τη φυσιολογική λειτουρ-

γία τους αυτοί οι διάμεσοι νευρώνες απελευθερώνουν κά-ποιον ανασταλτικό νευροδιαβιβαστή (συνήθως γλυκίνη) ο οποίος συνδέεται με ειδικούς υποδοχείς πάνω στη μεμβρά-νη του κινητικού νευρώνα και προκαλεί αποδιέγερση δη-λαδή άρση της διέγερσης του κινητικού νευρώνα Αυτός εί-ναι ο κυριότερος μηχανισμός για να σταματήσει η διέγερση ενός κινητικού νευρώνα και πρακτικά σημαίνει ότι η δρά-ση της γλυκίνης αναστέλλει την απελευθέρωση ακετυλοχο-λίνης στην τελική κινητική πλάκα και επομένως επιτρέπει τη χάλαση των μυών Η παρουσία όμως τετανοτοξίνης στον νωτιαίο μυελό εξουδετερώνει τη δράση των διάμεσων ανα-σταλτικών νευρώνων και επομένως διακόπτει την απελευθέ-ρωση και δράση της γλυκίνης επί των κινητικών νευρώνων Υπrsquo αυτές τις συνθήκες οι κινητικοί νευρώνες συνεχίζουν να παραμένουν σε κατάσταση διέγερσης εκφορτίζονται αστα-μάτητα και απελευθερώνουν συνεχώς ακετυλοχολίνη στη νευρομυϊκή σύναψη προκαλώντας συνεχείς και ανεξέλε-γκτες συστολές των αντίστοιχων μυών (Εικόνα 2120) Τε-λικό αποτέλεσμα είναι η σπαστική παράλυση δηλαδή μια κατάσταση κατά την οποία οι προσβεβλημένοι μύες βρίσκο-νται σε διαρκή συστολή Αν η προσβολή αφορά τους μυς του στόματος τότε ο παρατεταμένος σπασμός παραμορφώ-νει το στόμα προκαλώντας το φαινόμενο του τρισμού Αν η προσβολή συμβεί στους αναπνευστικούς μυς τότε μπορεί να επέλθει θάνατος από ασφυξία

Και οι δύο τοξίνες που μόλις εξετάσαμε εμποδίζουν την απελευθέρωση νευροδιαβιβαστών για τον έλεγχο των μυών

Φυσιολογικές συνθήκεςΗ ακετυλοχολίνη (A) προκαλείσυστολή των microυϊκών ινών

∆ιεγερτικό σήmicroααπό το κεντρικόνευρικό σύστηmicroα

Μυς

ΑλλαντίασηΗ αλλαντοτοξίνη εmicroποδίζει τηναπελευθέρωση της Α αναστέλλοντας έτσιτη microυϊκή συστολή

AA A

AAA

A AA

AAAAA

A

AA A

AA A

AA

A A

AAA

AAA AA

A AAA

A A A A A A A A AA A A A

(α) (β)

Εικόνα 2119 δράσητηςαλλαντοτοξίνηςηοποίαπαράγεταιαπότοClostridium botulinum (α)υπόφυσιολογικέςσυνθήκεςηδιέγερσηαπότοκεντρικόνευρικόσύστημακαταλήγειστηνευρομυϊκήσύναψηκαιέχειωςαποτέλεσματηναπελευθέρωσηακετυλοχολίνης(α)απότακυστίδιατωννευρικώναπολήξεωνστηντελικήκινητικήπλάκαΣτησυνέχειαηακετυλοχολίνησυνδέεταιμεειδικούςυποδοχείςστημεμβράνητουμυϊκούκυττάρουπροκαλώνταςσυστολήτουτελευταίου(β)ηαλλαντοτοξίνηδραστηντελικήκινητικήπλάκαπαρεμποδίζονταςτηναπελευθέρωσηακετυλοχολίνης(α)απότακυστίδιαlaquoκαταργώνταςraquoστηνπράξητηνευρικήδιέγερσηαποτέλεσματηςδράσηςαυτήςείναιημηαντιστρεπτήχάλασητουμυόςκαιτελικάημυϊκήπαράλυση(f

Τμήμα295)

Ωστόσο το τελικό αποτέλεσμα διαφέρει ανάλογα με το ποι-ος ακριβώς νευροδιαβιβαστής αναστέλλεται

2110 Έλεγχος εννοιών

Οι εξωτοξίνες τις οποίες παράγουν ορισμένοι μικροοργανισμοί εί-ναι οι ισχυρότερες βιολογικές τοξίνες που γνωρίζουμε Κάθε εξω-τοξίνη δρα σε εξειδικευμένα κύτταρα ή μόρια του ξενιστή επιφέ-ροντας βλάβες σε κάποια μείζονα (κυτταρική ή συστηματική) λει-τουργία του

Ποιες μείζονος σημασίας ιδιότητες είναι κοινές σε όλες τις εξωτοξίνες Σε όλες τις τοξίνες Α-Β

Είναι απαραίτητο να λάβει χώρα πολλαπλασιασμός των βακτη-ρίων και λοίμωξη προκειμένου να παραχθούν τοξίνες

2111 Εντεροτοξίνες

Οι εντεροτοξίνες είναι εξωτοξίνες που δρουν στο λεπτό έντερο και προκαλούν μαζική έκκριση υγρών στον εντερικό αυλό και κατά συνέπεια εμετό και διάρροια Εντεροτοξίνες

παράγουν πολλά βακτήρια όπως τα Staphylococcus aureus Clostridium perfringens και Bacillus cereus (που ευθύνονται συνήθως για τις τροφικές δηλητηριάσεις) αλλά και τα εντε-ροπαθογόνα Vibrio cholerae Escherichia coli και Salmonel-la enteritidis

Η τοξίνη της χολέρας

Η εντεροτοξίνη την οποία παράγει το Vibrio cholerae είναι ο αιτιολογικός παράγοντας της χολέρας και έχει μελετηθεί περισσότερο από οποιαδήποτε άλλη εντεροτοξίνη Η τοξί-νη της χολέρας ανήκει στις τοξίνες της κατηγορίας Α-Β (βλ Τμήμα 2110) και αποτελείται από μία υπομονάδα Α μορι-ακού βάρους 27200 και πέντε υπομονάδες Β καθεμιά από τις οποίες έχει ΜΒ 11600 (επομένως ολόκληρο το σύμπλεγ-μα της τοξίνης έχει ΜΒ 82200) Η υπομονάδα Β αποτελεί το τμήμα με το οποίο η τοξίνη δεσμεύεται εξειδικευμένα στον γαγγλιοζίτη GM1 που βρίσκεται στην κυτταροπλασματική μεμβράνη των κυττάρων του εντερικού επιθηλίου (Εικόνα 2121)Oslash ωστόσο η ίδια η υπομονάδα Β δεν προκαλεί κάποια μεταβολή στη διαπερατότητα της μεμβράνης Για την τοξι-κή δράση της τοξίνης της χολέρας υπεύθυνη είναι η υπομο-

AA

AA

A

AA A

AA

A AAA

AAA

A

AAA

A

AAAAAAAA

AAA

A

G

GGG

GGGGGGG

G

G

G G

G

G

G

GG G

G

GG

A A

A

A A

A

A

A

A

A AA A A A A A A A AA A A A

∆ιεγερτικά σήmicroατααπό το κεντρικόνευρικό σύστηmicroα

Ανασταλτικόςδιάmicroεσος νευρώνας

Αναστολή

Μυς

Φυσιολογικές συνθήκεςΗ γλυκίνη (G) που απελευθερώνεται από τουςανασταλτικούς διάmicroεσους νευρώνες σταmicroατάτην απελευθέρωση ακετυλοχολίνης (A)και επιφέρει χάλαση των microυών

ΤέτανοςΗ τετανοτοξίνη δεσmicroεύεται στουςανασταλτικούς διάmicroεσους νευρώνεςεmicroποδίζοντας την απελευθέρωση γλυκίνηςκαι τη χάλαση των microυών

(α) (β)

Τοξίνητουτετάνου

Εικόνα 2120 δράσητηςτετανοτοξίνηςτηνοποίαπαράγειτοClostridium tetani(α)υπόφυσιολογικέςσυνθήκεςηχάλασητωνμυώνοφείλεταιστηγλυ-κίνη(G)πουαπελευθερώνουνορισμένοιδιάμεσοιανασταλτικοίνευρώνεςηγλυκίνηαποδιεγείρειτουςκινητικούςνευρώνεςκάτιπουμετησειράτουση-μαίνειότιδιακόπτεταιηαπελευθέρωσηακετυλοχολίνης(α)στηνευρομυϊκήσύναψη(β)ητετανοτοξίνηδεσμεύεταισεδιάμεσουςανασταλτικούςνευρώνεςεμποδίζονταςτηναπελευθέρωσηγλυκίνηςαπότασυναπτικάκυστίδιαΈτσιδιακόπτεταιηροήανασταλτικώνσημάτωνπροςτουςκινητικούςνευρώνεςκαιηαπελευθέρωσηακετυλοχολίνηςστηνευρομυϊκήσύναψηείναισυνεχήςκαιαδιάκοπημεαποτέλεσμαναπροκαλείταιμηαντιστρεπτήσυστολήτωνμυώνκαισπαστικήπαράλυση(fΤμήμα278καιεικόνα2719)

2111 ΕΝΤΕΡΟΤΟξΙΝΕΣ 857

858Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

νάδα Α η οποία ενεργοποιεί το κυτταρικό ένζυμο αδενυλι-κή κυκλάση που με τη σειρά του μετατρέπει την τριφωσφο-ρική αδενοσίνη (ΑΤΡ) σε κυκλική μονοφωσφορική αδενοσί-νη (cAMP)

Όπως έχουμε ήδη δει στο Τμήμα 87 το κυκλικό ΑΜΡ είναι ένα ειδικό μόριο που συνδέει στα κύτταρα διάφο-ρους ρυθμιστικούς μηχανισμούς Στα θηλαστικά το κυκλι-κό ΑΜΡ συμμετέχει στον μηχανισμό δράσης αρκετών ορμο-

νών σε συναπτικές διαβιβάσεις του κεντρικού νευρικού συ-στήματος αλλά και στις φλεγμονώδεις και ανοσιακές αντι-δράσεις των ιστών συμπεριλαμβανομένων των αλλεργιών Όμως για να μπορέσει η υπομονάδα Α της τοξίνης της χολέ-ρας να ενεργοποιήσει την αδενυλική κυκλάση πρέπει πρώτα να ενεργοποιηθεί από ένα κυτταρικό ένζυμο που χρειάζεται NAD+ και ATP Κατά τη δράση της εντεροτοξίνης της χολέ-ρας τα αυξημένα επίπεδα κυκλικού ΑΜΡ προκαλούν ενερ-γητική έκκριση διττανθρακικών και ιόντων χλωρίου από τα επιθηλιακά κύτταρα προς τον εντερικό αυλό (Εικόνα 2121) Κατά την οξεία φάση της νόσου η απώλεια νερού στο λε-πτό έντερο υπερβαίνει τον ρυθμό απορρόφησής του στο πα-χύ έντερο με αποτέλεσμα τη μαζική καθαρή απώλεια νε-ρού Κατά κανόνα τα θύματα της χολέρας πεθαίνουν από ακραία αφυδάτωση Καλύτερη θεραπεία είναι η πρόσληψη από το στόμα μεγάλων ποσοτήτων από διαλύματα ηλεκτρο-λυτών προκειμένου να αναπληρωθούν τα απολεσθέντα υγρά και ιόντα

Η εντεροτοξίνη της χολέρας μπορεί να ενεργοποιήσει την αδενυλική κυκλάση σε μεγάλη ποικιλία κυττάρων και ιστών γιrsquo αυτό και οι παθολογικές εκδηλώσεις της τοξίνης αφορούν μάλλον την ειδική θέση όπου αυτή δεσμεύεται δη-λαδή τα κύτταρα του επιθηλίου του λεπτού εντέρου παρά την τοξική ενεργοποίηση της αδενυλικής κυκλάσης Πράγ-ματι η προσθήκη διαλύματος με απομονωμένες υπομονάδες Β (οι οποίες δεν διαθέτουν δραστικότητα αδενυλικής κυκλά-σης) στον αυλό του εντέρου μπορεί να εμποδίσει τη δράση της εντεροτοξίνης της χολέρας αρκεί να χορηγηθεί πριν την εκδήλωσή της Αυτό συμβαίνει διότι οι υπομονάδες Β κατα-λαμβάνουν τις ίδιες θέσεις δέσμευσης που χρησιμοποιούν και τα πλήρη μόρια (Α-Β) της τοξίνης στερώντας από τα τελευταία τη δυνατότητα δέσμευσης αλλά και δράσης κα-θώς μόνο τα πλήρη μόρια διαθέτουν δραστικότητα αδενυλι-κής κυκλάσης

Η εντεροτοξίνη της χολέρας κωδικεύεται από δύο γο-νίδια τα ctxA και ctxB Η έκφραση των εν λόγω γονιδίων ελέγχεται από έναν μηχανισμό θετικής ρύθμισης στον οποίο καθοριστικό ρόλο παίζει η πρωτεΐνη που κωδικεύει το γονί-διο toxR Το προϊόν του γονιδίου toxR είναι μια διαμεμβρα-νική πρωτεΐνη η οποία ελέγχει τόσο την παραγωγή της τοξί-νης όσο και άλλων σημαντικών παραγόντων μολυσματικό-

Εικόνα 2121 δράσητηςεντεροτοξίνηςτηςχολέρας(1)Φυσιολογικήδι-αδικασίακίνησηςτωνιόντωνστοέντεροκαιαποικισμόςτουεπιθηλίουαπότοVibrio choleraeακολουθούμενοςαπόδέσμευσητηςεντεροτοξίνηςμετουςγαγγλιοζίτεςGM1τωνκυττάρωντουξενιστή(2)ηδράσητηςτοξίνηςα-βέγκειταιστηνενσωμάτωσηστοκυτταρόπλασματωνξενιστικώνκυττάρωντηςυπομονάδαςαηοποίαενεργοποιείτηναδενυλικήκυκλάσηΤογεγονόςαυτόοδηγεί(3)στηδιακοπήτηςφυσιολογικήςροήςνa+προςταέσωκαι(4)στηναπώλειανερούπροςτοναυλόκαιτηνεμφάνισηδιάρροιαςηαντιμετώπισητηςχολέραςγίνεταιμεαναπλήρωσηιόντωνκαιενυδάτωσηηχρήσηαντιβι-οτικώνμπορείναπεριορίσειτηνανάπτυξητουV choleraeκαιναμειώσειτηδιάρκειατηςνόσουαλλάδενεπηρεάζεικαθόλουτηντοξίνηπουέχειήδηπαραχθεί

Κύτταρο GM1

Επιθήλιο

Τοξίνη του Vibrio cholerae

Κύτταρο του Vibrio cholerae

Ενεργοποίηση της επιθηλιακήςαδενυλικής κυκλάσης από τηντοξίνη της χολέρας

Τοξίνη τηςχολέρας

Αδενυλική κυκλάση

Αυλός

Αυλός

ATP κυκλικό AMP

Αίmicroα

Αίmicroα

Αίmicroα

Αυλός τουλεπτού εντέρου

Κύτταρο GM1Na+

Επιθηλιακά κύτταρα του εντέρου

Na+

Na+

Αναστολή microεταφοράς Na+ καθαρήροή Clndash προς τον αυλό

Clndash

Clndash

Μαζική microετακίνησηνερού προς τον αυλό

Φυσιολογική κίνηση ιόντων Na+ κινείται από τοναυλό προς το αίmicroαmiddot δεν υπάρχει καθαρή ροή Clndash

H2O

Αποικισmicroός καιπαραγωγή τοξινών

1

3

2

4

τητας του Vibrio cholerae (πχ πρωτεΐνες και τριχίδια της εξωτερικής μεμβράνης) που είναι απαραίτητοι για τον επι-τυχή αποικισμό του λεπτού εντέρου από το συγκεκριμένο εντεροπαθογόνο

Άλλες εντεροτοξίνες

Αρκετές εντεροτοξίνες που παράγονται από άλλα εντεροπα-θογόνα όπως είναι η Escherichia και η Salmonella δρουν παρόμοια με την τοξίνη της χολέρας Αυτό επιβεβαιώνεται από το ότι οι τοξίνες και των δύο βακτηρίων εξουδετερώνο-νται με τη χορήγηση αντισωμάτων κατά της εντεροτοξίνης της χολέρας γεγονός που υποδηλώνει ότι οι συγκεκριμένες τοξίνες έχουν παραπλήσια δομή Σε αυτό συνηγορεί και η ανάλυση της αλληλουχίας βάσεων στα γονίδια ctxA και ctxB τα οποία παρουσιάζουν ομολογία μεγαλύτερη του 75 με τα γονίδια που κωδικεύουν τη θερμοασταθή εντεροτοξίνη την οποία παράγουν τα εντεροπαθογόνα στελέχη της Escherich-ia και της Salmonella Ωστόσο υπάρχουν και εντεροτοξί-νες με διαφορετικό τρόπο δράσης τις οποίες παράγουν άλ-λα εντεροπαθογόνα των τροφίμων (Staphylococcus aureus Clostridium perfringens Bacillus cereus) Πχ η τοξίνη του Clostridium perfringens είναι μια κυτταροτοξίνη ενώ του Staphylococcus aureus μια υπεραντιγονική τοξίνη (Πίνακας 214) Τα υπεραντιγόνα έχουν έναν εντελώς διαφορετικό μη-χανισμό δράσηςOslash διεγείρουν μεγάλο αριθμό λεμφοκυττάρων προκαλώντας φλεγμονώδεις αντιδράσεις όχι μόνο τοπικά στο έντερο αλλά και διασυστηματικά σε όλο το σώμα (f Τμήμα 2214)

2111 Έλεγχος εννοιών

Οι εντεροτοξίνες είναι εξωτοξίνες που δρουν εξειδικευμένα στο λε-πτό έντερο προκαλώντας μεταβολές στη διαπερατότητα του εντε-ρικού επιθηλίου οι οποίες οδηγούν στην εμφάνιση διάρροιας Οι

εντεροτοξίνες διακρίνονται στις τοξίνες Α-Β στις κυτταροτοξίνες και στα υπεραντιγόνα

Ποια μείζονα χαρακτηριστικά είναι κοινά σε όλες τις εντεροτο-ξίνες Σε όλες τις εξωτοξίνες Α-Β

Πώς δρα η τοξίνη του Vibrio cholerae στο λεπτό έντερο Γιατί προκαλεί η τοξίνη αυτή μαζική απώλεια νερού

2112 Ενδοτοξίνες

Τα αρνητικά κατά Gram βακτήρια παράγουν λιποπολυσακ-χαρίτες για την εξωτερική στιβάδα του κυτταρικού τους τοι-χώματος (f Τμήμα 49) οι οποίοι σε πολλές περιπτώσεις είναι τοξικοί Οι πολυσακχαρίτες αυτοί ονομάζονται ενδο-τοξίνες διότι είναι σταθερά συνδεδεμένοι με το βακτηριακό κύτταρο και απελευθερώνονται σε μεγάλες ποσότητες μόνο αν συμβεί λύση του κυττάρου Οι ενδοτοξίνες έχουν μελε-τηθεί κυρίως στην περίπτωση των Escherichia Shigella και Salmonella Οι κυριότερες διαφορές μεταξύ εξωτοξινών και ενδοτοξινών παρατίθενται στον Πίνακα 215

Δομή και λειτουργία των ενδοτοξινών

Οι ενδοτοξίνες ασκούν ποικίλες επιδράσεις στη φυσιολο-γία Ο πυρετός είναι σχεδόν καθολικό σύμπτωμα της δρά-σης τους διότι οι τοξίνες αυτές διεγείρουν την απελευθέρω-ση ειδικών πρωτεϊνών από τα ξενιστικά κύτταρα οι οποίες ονομάζονται ενδογενή πυρετογόνα και επιδρούν στο θερμορ-ρυθμιστικό κέντρο του εγκεφάλου Επιπλέον οι ενδοτοξίνες προκαλούν διάρροια ταχεία μείωση του αριθμού των λεμ-φοκυττάρων και των αιμοπεταλίων και γενικευμένη φλεγ-μονή Μεγάλες ποσότητες ενδοτοξίνης μπορεί να επιφέρουν ακόμη και τον θάνατο κυρίως μέσω αιμορραγικής καταπλη-ξίας και ιστικής νέκρωσης Η τοξικότητα των ενδοτοξινών

2112 ΕΝΔΟΤΟξΙΝΕΣ 859

ΠΙΝΑΚΑΣ 215 Ιδιότητεςεξωτοξινώνκαιενδοτοξινών

Ιδιότητα Εξωτοξίνες Ενδοτοξίνες

Χημικέςιδιότητες πρωτεΐνεςπουεκκρίνονταιαπόορισμένα Σύμπλοκαλιποπολυσακχαριτών-λιποπρωτεϊνών(fεικόνα435) αρνητικάκατάGramβακτήριαενγένει ωςτμήματατηςεξωτερικήςμεμβράνηςτωναρνητικώνκατά θερμοασταθείς Gramβακτηρίωναπελευθερώνονταιμετηλύσητουκυττάρου πολύμεγάληθερμοσταθερότηταΤρόποςδράσης εξειδικευμένοςσυνήθωςδεσμεύονται μηειδικός σεειδικούςυποδοχείςήδομέςΣυμπτώματα είναικυτταροτοξίνεςεντεροτοξίνεςή πυρετόςδιάρροιαεμετός νευροτοξίνεςμεεξειδικευμένοτρόπο δράσηςσεκύτταραήιστούς Τοξικότητα Συχνάπολύμεγάληενίοτεθανατηφόρος μικρήσπάνιαθανατηφόροςανοσογονικότητα Ιδιαιτέρωςανοσοδιεγερτικέςδιεγείρουν Ήπιαανοσογόναηανοσοαπόκρισηείναι τηνπαραγωγήαντισωμάτων(αντιτοξινών) ανεπαρκήςγιατηνεξουδετέρωσητηςτοξίνηςδράσητοξοειδών ηαντιμετώπισητηςτοξίνηςμεφορμαλδεΰδη καμία καταστρέφειτηντοξικότητααλλάτα τοξοειδήπουπροκύπτουνεξακολουθούν ναέχουνανοσοδιεγερτικήδράσηπυρετογονία δενπροκαλούνπυρετόστονξενιστή πυρετογόνεςσυχνάπροκαλούνπυρετόστονξενιστή

860Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

πάντως είναι πολύ χαμηλότερη εκείνης των εξωτοξινών Στα ποντίκια επί παραδείγματι η ποσότητα ενδοτοξίνης που απαιτείται για να θανατωθεί το 50 ενός πληθυσμού πειρα-ματοζώων (δηλαδή η LD50) είναι κατά προσέγγιση 200-400 μg (μικρογραμμάρια) ανά άτομο ενώ η LD50 της αλλαντοτο-ξίνης είναι περίπου 25 pg (πικογραμμάρια) ανά άτομο δηλα-δή 10 εκατομμύρια φορές μικρότερη

Η γενική δομή των λιποπολυσακχαριτών (LPS) παρου-σιάζεται στην Εικόνα 435 Οι λιποπολυσακχαρίτες αποτε-λούνται από το λιπίδιο Α έναν κεντρικό πολυσακχαρίτη που περιέχει κετοδεοξυοκτονικό λίγα σάκχαρα με επτά άτομα άνθρακα (επτόζες) γλυκόζη γαλακτόζη Ν-ακετυλογλυκο-ζαμίνη και τον πολυσακχαρίτη Ο ένα ιδιαίτερα μεταβλητό πολυμερές που συνήθως περιέχει γαλακτόζη γλυκόζη ρα-μνόζη μαννόζη και ένα ή περισσότερα ασυνήθιστα διδεο-ξυ-σάκχαρα όπως αμπεκουόζη κολιτόζη παρατόζη ή τυβε-λόζη Τα σάκχαρα του πολυσακχαρίτη Ο σχηματίζουν αλυ-σίδες των τεσσάρων ή πέντε σακχάρων (συνήθως διακλαδι-σμένες) οι οποίες επαναλαμβάνονται αρκετές φορές για τον σχηματισμό του πλήρους μορίου (f Τμήμα 49) Το λιπί-διο Α αποτελείται από λιπαρά οξέα που συνδέονται με εστε-ρικούς δεσμούς στο μόριο της Ν-ακετυλογλυκοζαμίνης Συ-νηθέστερα τέτοια οξέα είναι το β-υδροξυμυριστικό το λαυ-ρικό (δαφνικό) το μυριστικό και το παλμιτικό (φοινικικό) Από τη μελέτη επιμέρους λιποπολυσακχαριτικών τμημάτων συνάγεται ότι το λιπίδιο ευθύνεται για την τοξικότητα και ο πολυσακχαρίτης για την υδατοδιαλυτότητα και την ανοσο-γονικότητα του συμπλόκου (f Τμήμα 223) Επίσης με-λέτες σε ζώα υποδεικνύουν ότι για τις in vivo τοξικές επι-δράσεις είναι απαραίτητο το λιπίδιο και ο πολυσακχαρίτης να συνυπάρχουν

Ανίχνευση ενδοτοξινών με τη μέθοδο Limulus

Επειδή οι ενδοτοξίνες έχουν πυρετογόνο δράση θα πρέπει τα διάφορα φάρμακα (πχ αντιβιοτικά ή σκευάσματα που χορηγούνται ενδοφλεβίως) να μην περιέχουν καθόλου εν-δοτοξίνες Για τον σκοπό αυτό έχει αναπτυχθεί μια ιδιαίτε-ρα ευαίσθητη μέθοδος ανίχνευσης ενδοτοξινών η οποία βα-σίζεται στη χρήση των αμοιβαδοκυττάρων Limulus polyphe-mus που παρασιτούν στις οπλές των αλόγων Η μέθοδος στη-ρίζεται στο γεγονός ότι οι ενδοτοξίνες προκαλούν εξειδικευ-μένα λύση αυτών των αμοιβαδοκυττάρων (Εικόνα 2122) Κατά τον εργαστηριακό έλεγχο αναμειγνύονται εκχυλίσμα-τα αμοιβαδοκύτταρων με το υπό έλεγχο διάλυμα Αν υπάρ-χει ενδοτοξίνη το εκχύλισμα των αμοιβαδοκυττάρων σχη-ματίζει πήγμα και καθιζάνει μεταβάλλοντας τη διαύγεια του διαλύματος Αυτή η αντίδραση μπορεί κατόπιν να ποσοτι-κοποιηθεί με τη χρήση φασματοφωτομέτρου Είναι εφικτή η εκτέλεση μετρήσιμης αντίδρασης με μόλις 10 pgml λιπο-πολυσακχαρίτη Η μέθοδος Limulus χρησιμοποιείται για την ανίχνευση απειροελάχιστων ποσοτήτων ενδοτοξίνης στους ορούς στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό στο πόσιμο νερό και σε όλα τα διαλύματα που χρησιμοποιούνται για την παρασκευή φαρμάκων και ενέσιμων σκευασμάτων

Επειδή η μέθοδος Limulus είναι πάρα πολύ ευαίσθητη χρειάζεται ιδιαίτερη προσοχή στην τήρηση μέτρων αποτρο-πής της μόλυνσης των εργαστηριακών οργάνων των διαλυ-μάτων και των αντιδραστηρίων από αρνητικά κατά Gram βακτήρια που υπάρχουν στο περιβάλλον του εργαστηρίου ή της κλινικής πχ στο απεσταγμένο νερό Ενδεχόμενη ανί-χνευση ενδοτοξινών με τη μέθοδο Limulus στο πλάσμα ή στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό συνιστά σοβαρή ένδειξη μόλυν-σης των συγκεκριμένων σωματικών υγρών με αρνητικά κα-τά Gram βακτήρια

2112 Έλεγχος εννοιών

Οι ενδοτοξίνες είναι λιποπολυσακχαρίτες προερχόμενοι από την εξωτερική στιβάδα των αρνητικών κατά Gram βακτηρίων Οι εν-δοτοξίνες απελευθερώνονται στο περιβάλλον με τη λύση του βα-κτηρικού κυττάρου προκαλώντας πυρετό και ορισμένες άλλες το-

(α)

(β)

A O

Tzi

anab

os a

nd R

D M

illha

mA

O T

zian

abos

and

R D

Mill

ham

Εικόνα 2122 μικροφωτογραφίεςαμοιβαδοκυττάρωνLimulus(α)Φυσι-ολογικάαμοιβαδοκύτταρα(β)αμοιβαδοκύτταραπουέχουνεκτεθείσεβα-κτηριακόλιποπολυσακχαρίτηηπαρουσίαλιποπολυσακχαρίτηπροκαλείαπο-κοκκίωσητωνκυττάρωνιδιότηταπουμπορείναχρησιμοποιηθείγιατηνανί-χνευσηλιποπολυσακχαριτώνσεκάποιουπόέλεγχοδιάλυμα

ξικές αντιδράσεις στον ξενιστή Κατά κανόνα οι ενδοτοξίνες είναι λιγότερο τοξικές από τις εξωτοξίνες

Γιατί δεν παράγουν ενδοτοξίνες τα θετικά κατά Gram βακτή-ρια

Γιατί είναι απαραίτητο να ελέγχονται τα διαλύματα των διαφό-ρων φαρμάκων ως προς την παρουσία ενδοτοξινών

ΙV ΓΕΝΙΚΟΙ ΜΗχΑΝΙΣΜΟΙ ΑΜΥΝΑΣ ΤΟΥ ξΕΝΙΣΤΗ

Οι εγγενείς laquoαμυντικοί μηχανισμοίraquo που είναι υπεύθυνοι για την καταστολή των παθογόνων μπορούν να χωριστούν σε δύο κατηγορίες στους μη ειδικούς ή γενικούς μηχανισμούς άμυνας που επιστρατεύονται έναντι μεγάλης ποικιλίας πα-θογόνων και στους ειδικούς αμυντικούς μηχανισμούς που χρησιμοποιούνται έναντι μεμονωμένων ειδών ή στελεχών παθογόνων Εδώ θα εξετάσουμε ορισμένους γενικούς αμυ-ντικούς μηχανισμούς που χρησιμοποιούνται για τον περιο-ρισμό των λοιμώξεων και τη διατήρηση της υγείας του ξε-νιστή ενώ στο επόμενο κεφάλαιο θα μελετήσουμε τους συ-γκεκριμένους μηχανισμούς άμυνας του ξενιστή έναντι μεμο-νωμένων παθογόνων δηλαδή την ανοσοαπόκριση

2113 Μη ειδική εγγενής αντίσταση στις

μολύνσεις

Η πρώτη γραμμή άμυνας του ξενιστή κατά των παθογόνων περιλαμβάνει μια σειρά φυσικών και χημικών φραγμών εγ-γενών στα περισσότερα ζώα οι οποίοι αντιδρούν με μη ει-δικό τρόπο στην εισβολή των παθογόνων Αυτοί οι γενικού χαρακτήρα μηχανισμοί εξουδετερώνουν όλα σχεδόν τα πα-θογόνα με τα οποία ερχόμαστε σε επαφή

Φυσική αντίσταση του ξενιστή

Η ικανότητα των παθογόνων να προκαλούν νόσο σε μεμο-νωμένα ζωικά είδη ποικίλλει σε πολύ μεγάλο βαθμό Για παράδειγμα η λύσσα εφόσον αρχίσει η εκδήλωση των συ-μπτωμάτων επιφέρει κατά κανόνα τον θάνατο σε οποιοδή-ποτε είδος θηλαστικού Βεβαίως ορισμένα είδη ζώων είναι πολύ πιο ευαίσθητα στη λύσσα από άλλα Τα ρακούν και τα κουνάβια πχ είναι εξαιρετικά ευαίσθητα στη μόλυνση από τον ιό της λύσσας σε αντίθεση με τα οπόσσουμ που σπανί-ως αρρωσταίνουν από την ασθένεια αυτή Ο άνθρακας μπο-ρεί να μολύνει πολλά είδη ζώων αλλά τα συμπτώματα που προκαλεί ποικίλλουν σημαντικά καθώς στον μεν άνθρω-πο εκδηλώνονται ως απλές φλύκταινες ενώ στις αγελάδες προκαλεί θανατηφόρο δηλητηρίαση του αίματος Αντίθετα ο πνευμονικός άνθρακας είναι θανατηφόρος για τον άνθρω-πο (f Τμήμα 2511) ενώ ιδιαίτερη σημασία έχει επίσης

το γεγονός ότι τα πουλιά είναι πλήρως ανθεκτικά στον άν-θρακα Επιπλέον οι ασθένειες των θερμόαιμων ζώων σπα-νίως μεταδίδονται στα ψυχρόαιμα (ποικιλόθερμα) ζώα και αντιστρόφως

Σε συγκεκριμένες συνθήκες συγγενικά είδη ή ακόμη και μέλη του ίδιου είδους ενδέχεται να παρουσιάζουν αρκε-τά διαφορετική ευαισθησία σε δεδομένο παθογόνο

Ηλικία στρες και δίαιτα

Η ηλικία είναι σημαντικός παράγοντας όσον αφορά την ευαι-σθησία έναντι μολυσματικών ασθενειών Τα λοιμώδη νοσή-ματα είναι πολύ πιο συχνά στα πολύ νεαρά και πολύ ηλικι-ωμένα άτομα Στα νεογέννητα πχ ο σχηματισμός της εντε-ρικής χλωρίδας γίνεται αρκετά γρήγορα αλλά η φυσιολογι-κή χλωρίδα του νεογέννητου δεν είναι ίδια με τη φυσιολο-γική χλωρίδα ενός ενήλικα Πριν τη δημιουργία της χλωρί-δας ενήλικα ιδιαίτερα τις πρώτες μέρες μετά τη γέννηση τα παθογόνα έχουν περισσότερες ευκαιρίες να εγκατασταθούν και να προκαλέσουν νόσο Έτσι η διάρροια που προκαλεί-ται από παθογονικά στελέχη της Escherichia coli (f Τμή-μα 297) ή του Pseudomonas aeruginosa εμφανίζεται πολύ συχνά σε νεογνά μικρότερα του ενός έτους Η νεογνική αλ-λαντίαση απαντά μόνο σε νεογνά πολύ μικρής ηλικίας επει-δή η φυσιολογική χλωρίδα που έχει δημιουργθεί στα μεγα-λύτερα παιδιά τα προφυλάσσει από εντερική λοίμωξη λόγω του Clostridium botulinum (f Τμήμα 295)

Σε άτομα μεγαλύτερα των 65 ετών τα λοιμώδη νοσήμα-τα εμφανίζονται πολύ συχνότερα απrsquo ότι σε νεότερους ενή-λικες Επί παραδείγματι οι ηλικιωμένοι είναι πολύ πιο ευ-αίσθητοι σε αναπνευστικές λοιμώξεις ιδιαίτερα στη γρίπ-πη (f Τμήμα 268) ίσως επειδή μειώνεται η αποτελεσμα-τικότητα της ανοσιακής τους απόκρισης στα παθογόνα του αναπνευστικού Επιπλέον διάφορες ανατομικές μεταβολές που συνοδεύουν το γήρας μπορεί να συμβάλλουν στην ανά-πτυξη λοιμώξεων Φερrsquo ειπείν η διόγκωση του προστάτη (συνηθισμένη πάθηση στους άνδρες άνω των 50 ετών) προ-καλεί συχνά μείωση της ροής των ούρων γεγονός που με τη σειρά του καθιστά ευκολότερο τον αποικισμό της ουροποιη-τικής οδού με παθογόνα (Εικόνα 2111) και αυξάνει τις σχε-τικές λοιμώξεις στους άνδρες μεγαλύτερης ηλικίας

Το στρες μπορεί να οδηγήσει σε προδιάθεση ενός ατό-μου που υπό φυσιολογικές συνθήκες θα ήταν υγιές στο να νοσήσει Σε σχετικές μελέτες με αρουραίους και ποντίκια η κόπωση η υπερπροσπάθεια η ελλειπής διατροφή η αφυδά-τωση και οι κλιματικές αλλαγές (όλα συνιστούν πηγές φυ-σιολογικού στρες) αυξάνουν όχι μόνο τον επιπολασμό αλλά και τη βαρύτητα των λοιμώξεων Επί παραδείγματι αρου-ραίοι που υποβάλλονται σε έντονη φυσική δραστηριότη-τα για μεγάλες χρονικές περιόδους εμφανίζουν μεγαλύτερη θνησιμότητα αν προσβληθούν από Salmonella σε σχέση με ζώα που αναπαύονται επαρκώς Επομένως οι ορμόνες που παράγονται υπό συνθήκες στρες επηρεάζουν το ανοσοποιη-τικό σύστημα και παίζουν κάποιο ρόλο στις σχετικές ασθέ-νειες Η ορμόνη κορτιζόνη πχ ένας ιδιαίτερα αποτελεσμα-

2113 ΜΗ ΕΙΔΙΚΗ ΕΓΓΕΝΗΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΣΤΙΣ ΜΟΛΥΝΣΕΙΣ 861

862Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

τικός αντιφλεγμονώδης παράγοντας παράγεται σε πολύ με-γαλύτερες ποσότητες κατά τη διάρκεια περιόδων στρες πα-ρά σε φυσιολογικές περιόδους Έτσι η καταστολή των φλεγ-μονωδών αντιδράσεων του οργανισμού στερεί το σώμα από έναν φυσιολογικό μηχανισμό άμυνας έναντι των λοιμώξεων (βλ Τμήμα 2114)

Η δίαιτα παίζει επίσης σημαντικό ρόλο στην αντίσταση του ξενιστή Η συσχέτιση μεταξύ πείνας και μολυσματικών ασθενειών είναι γνωστή εδώ και αιώνες Δίαιτες φτωχές σε πρωτεΐνη επηρεάζουν τη φυσιολογική χλωρίδα και προσφέ-ρουν μεγαλύτερες πιθανότητες ανάπτυξης σε διάφορα ευκαι-ριακά παθογόνα Για παράδειγμα ο αριθμός των κυττάρων Vibrio cholerae που απαιτούνται για να προκαλέσουν χολέ-ρα είναι πολύ μικρότερος όταν το προσβαλλόμενο άτομο υποσιτίζεται Επίσης ο αριθμός αυτός είναι πολύ μικρότε-ρος και όταν το V cholerae λαμβάνεται με την τροφή ίσως επειδή η τροφή εξουδετερώνει τα στομαχικά οξέα που υπό φυσιολογικές συνθήκες θα κατέστρεφαν το παθογόνο (f Τμήμα 285)

Σε ορισμένες περιπτώσεις η απουσία συγκεκριμένης ουσίας από τη διατροφή μπορεί να προστατεύσει από κάποια νόσο καθώς το αντίστοιχο παθογόνο στερείται τα απαραίτη-τα θρεπτικά υλικά Καλύτερο τέτοιο παράδειγμα είναι η επί-δραση της σακχαρόζης στην εμφάνιση της οδοντικής τερη-δόνας Όπως είδαμε στο Τμήμα 213 η απουσία σακχαρόζης από τη διατροφή (μαζί με τη σωστή στοματική υγιεινή) μπο-ρεί να εξαφανίσει την τερηδόνα καθώς χωρίς τη σακχαρό-ζη των τροφών τα ιδιαιτέρως τερηδονογόνα Streptococcus mutans και S sobrinus αδυνατούν να συνθέσουν τον κολ-λώδη πολυσακχαρίτη που είναι απαραίτητος για να παρα-μείνουν τα βακτηριακά κύτταρα κολλημένα στις επιφάνει-ες των δοντιών

Φυσικοί και χημικοί αμυντικοί μηχανισμοίΗ δομική ακεραιότητα των ιστικών επιφανειών συνιστά φραγμό στην είσοδο μικροοργανισμών Στο δέρμα και στις βλεννογόνους επιφάνειες τα δυνητικά παθογόνα πρέπει όχι μόνο να προσκολληθούν στην επιφάνεια του ιστού αλλά και να αναπτυχθούν σε αυτή τη θέση πριν μεταφερθούν σε κά-ποια άλλη περιοχή του σώματος Η ακεραιότητα μιας ιστι-κής επιφάνειας συνήθως αρκεί για την προστασία της από ενδεχόμενο μόνιμο αποικισμό από παθογόνα Ωστόσο μια τραυματισμένη ιστική επιφάνεια (πχ ένα γδάρσιμο στο δέρ-μα) αποικίζεται εύκολα και επιτρέπει την εισβολή μικροορ-γανισμών Η αντίσταση στον αποικισμό και στην εισβολή γίνεται αφrsquo ενός με ειδικές ουσίες που παράγει το αμυντικό σύστημα του ξενιστή και αφrsquo ετέρου με διάφορους μηχανι-σμούς ανατομικού χαρακτήρα που παρεμποδίζουν έναν πι-θανό αποικισμό Μια σύνοψη των σημαντικότερων ανατο-μικών μηχανισμών άμυνας του ανθρώπινου οργανισμού πα-ρουσιάζεται στην Εικόνα 2123

Το δέρμα συνιστά αποτελεσματικό εμπόδιο στη διείσδυ-ση μικροοργανισμών Οι σμηγματογόνοι αδένες του δέρμα-τος (Εικόνα 212) εκκρίνουν λιπαρά οξέα και γαλακτικό οξύ τα οποία μειώνουν το pH του δέρματος και αναστέλλουν τον αποικισμό από παθογόνα βακτήρια Όσοι μικροοργανι-σμοί εισπνέονται από τη μύτη ή το στόμα απομακρύνονται με τη δράση των βλεφαριδοφόρων επιθηλιακών κυττάρων των βλεννογόνων επιφανειών του ρινοφάρυγγα και της τρα-χείας Οι βλεφαρίδες ωθούν με τις κινήσεις τους τη βλέννη και τα παγιδευμένα σε αυτήν βακτήρια προς τα άνω μέχρι αυτή να ενσωματωθεί στις εκκρίσεις της στοματικής κοιλό-τητας και είτε να καταπωθεί (οπότε τα βακτήρια πεθαίνουν στο όξινο περιβάλλον του στομάχου) είτε να απομακρυνθεί με την απόχρεμψη Τα δυνητικά παθογόνα που εισέρχονται

Η λυσοζύmicroη στα δάκρυακαι σε άλλες εκκρίσεις διασπάτο κυτταρικό τοίχωmicroα τωνβακτηρίων

Αποmicroάκρυνση σωmicroατιδίων καιmicroικροοργανισmicroών microε την ταχείαδιέλευση αέρα πάνω από τα τριχίδια και τους κροσσούς τουρινοφάρυγγα

Η φυσιολογική χλωρίδαανταγωνίζεται τα παθογόνα

Η βλέννη και τα φαγοκύτταρα στους πνεύmicroονες αποτρέπουν τον αποικισmicroό

Η βλέννη και το κροσσωτό επιθήλιο στην τραχεία παγιδεύουνκαι ωθούν microικροοργανισmicroούςέξω από το σώmicroα

Το δέρmicroα είναι ένας φυσικόςφραγmicroός παράγει λιπαράοξέα microε αντιmicroικροβιακή δράση και η φυσιολογική χλωρίδα του εmicroποδίζει τοναποικισmicroό παθογόνων

Η ταχεία microεταβολή τουpH αναστέλλει τον πολλαπλασιασmicroό microικροβίων

Η περιοδική έκπλυση της ουροποιητικής οδού microε τα ούρα τηνπροφυλάσσει απότον αποικισmicroό

Η φυσιολογική χλωρίδαανταγωνίζεται τα παθογόνα

Η οξύτητα του περιβάλλοντος στο στοmicroάχι (pH 2) αναστέλλει τον πολλαπλασιασmicroό τωνmicroικροβίων

∆ιάφορες πρωτεΐνες του αίmicroατος αναστέλλουν τη microικροβιακή ανάπτυξη

Εικόνα 2123 Φυσικοίχημικοίκαιανατομικοίφραγμοίπροστασίαςέναντιτωνλοιμώξεων

στο στομάχι πρέπει να ανταπεξέλθουν αφrsquo ενός στην οξύτη-τα του στομάχου (που μπορεί να φθάσει και σε pH 2) και αφrsquo ετέρου στον ανταγωνισμό με τη διαρκώς αυξανόμενη μικρο-χλωρίδα του λεπτού (pH 5 περίπου) και του παχέος εντέρου (pH 6-7) Υπενθυμίζεται ότι στο παχύ έντερο ενός φυσιολο-γικού ενήλικα ο αριθμός των βακτηρίων προσεγγίζει το 1010 ανά γραμμάριο εντερικού περιεχομένου (βλ Τμήμα 214) Με όλους αυτούς τους αποτρεπτικούς μηχανισμούς γίνεται σαφές ότι η μόνιμη εγκατάσταση ενός νέου μικροοργανι-σμού είναι ιδιαίτερα δύσκολη

Οι νεφροί και η επιφάνεια των οφθαλμών λούονται συ-νεχώς με εκκρίσεις που περιέχουν λυσοζύμη ένζυμο το οποίο μειώνει δραστικά τους μικροβιακούς πληθυσμούς Βακτηρι-οκτόνες ουσίες υπάρχουν επίσης στα εξωκυτταρικά υγρά όπως στο πλάσμα του αίματος Οι β-λυσίνες επί παραδείγ-ματι είναι πρωτεΐνες του αίματος που έχουν την ιδιότητα να προσδένονται και να ανοίγουν ρήγματα στην κυτταρική μεμ-βράνη των βακτηρίων προκαλώντας εκροή του κυτταρο-πλάσματος άρα και λύση του βακτηριακού κυττάρου

Ιστική εξειδίκευση

Τα περισσότερα παθογόνα πρέπει αρχικά να προσκολληθούν και να αποικίσουν τη θέση που τους προσφέρεται Αν η θέ-ση αυτή δεν είναι συμβατή με τις διατροφικές και περιβαλ-λοντικές ανάγκες τους τότε είναι αδύνατο να πολλαπλασι-αστούν Επομένως αν το Clostridium tetani προσληφθεί με την τροφή δεν θα προκαλέσει τέτανο διότι πεθαίνει στο όξι-νο περιβάλλον του στομάχου Αν όμως εισχωρήσει σε μια βαθειά πληγή ενδέχεται να πολλαπλασιαστεί στις ανοξικές ζώνες που δημιουργούνται με την τοπική νέκρωση του ιστού και να αρχίσει την παραγωγή τετανοτοξίνης (βλ Τμήματα 2110 και 278) Αντίθετα τα εντεροβακτήρια όπως η Sal-monella και η Shigella δεν προκαλούν λοιμώξεις στις πλη-γές αλλά αποικίζουν επιτυχώς τον εντερικό σωλήνα Ορι-σμένες περιπτώσεις ιστικής εξειδίκευσης παρατίθενται στον Πίνακα 216

Ο καταβεβλημένος ξενιστής

Ο όρος καταβεβλημένος ξενιστής αφορά ξενιστές στους οποί-ους έχει αδρανοποιηθεί ένα ή περισσότερα τμήματα του ανο-

σοποιητικού τους συστήματος με συνέπεια να αυξάνονται σημαντικά οι πιθανότητες λοίμωξης

Πολλοί νοσοκομειακοί ασθενείς που πάσχουν από μη λοιμώδες νόσημα (πχ καρκίνο ή καρδιοπάθεια) προσβάλ-λονται σχετικά εύκολα από λοιμώξεις επειδή είναι καταβε-βλημένοι (f Τμήμα 257) Διάφορες συνήθεις νοσοκομει-ακές πράξεις όπως ο καθετηριασμός οι υποδόριες ενέσεις η λήψη εγκεφαλονωτιαίου υγρού οι βιοψίες και οι χειρουρ-γικές επεμβάσεις μπορούν ακούσια να εισαγάγουν μικροορ-γανισμούς στους ασθενείς Το προεγχειρητικό άγχος μπορεί επίσης να μειώσει τις αντιστάσεις του ασθενούς Τα διάφο-ρα αντιφλεγμονώδη φάρμακα που χορηγούνται για τον περι-ορισμό του πόνου και των οιδημάτων μειώνουν επίσης την ανοσιακή άμυνα του ξενιστή (βλ Τμήμα 2113) Στους ασθε-νείς που έχουν δεχθεί κάποιο μόσχευμα χορηγούνται ανοσο-κατασταλτικά φάρμακα τα οποία καταστέλλουν τον μηχα-νισμό απόρριψης του μοσχεύματος αλλά ταυτόχρονα μειώ-νουν την αμυντική ικανότητα του ασθενούς έναντι των λοι-μώξεων

Καταβεβλημένοι ξενιστές υπάρχουν και εκτός νοσο-κομείων Το κάπνισμα η υπέρμετρη κατανάλωση αλκοόλ η ενδοφλέβια λήψη ναρκωτικών ουσιών η έλλειψη ύπνου η ανεπαρκής διατροφή ή η λοίμωξη από κάποιον άλλο πα-ράγοντα αποτελούν συνθήκες που καταβάλλουν την άμυνα του ξενιστή έναντι των λοιμώξεων Επί παραδείγματι η μό-λυνση με τον ιό HIV (ιό της ανθρώπινης ανοσοανεπάρκειας) καθιστά τον ασθενή ευάλωτο σε πληθώρα μικροβιακών λοι-μώξεων κατά κανόνα ακίνδυνων για τα μη προσβεβλημένα άτομα Ο HIV προκαλεί το σύνδρομο της επίκτητης ανοσοα-νεπάρκειας (AIDS) επειδή καταστρέφει έναν τύπο κυττάρων του ανοσοποιητικού συστήματος τα λεμφοκύτταρα Τ-CD4 (f Τμήμα 227) που συμμετέχουν στην ανοσιακή απόκρι-ση του οργανισμού Εξαιτίας αυτής της βλάβης που προκα-λεί ο HIV στον ξενιστή οι ασθενείς με AIDS δεν διαθέτουν επαρκή άμυνα έναντι των λοιμώξεων και συχνά πεθαίνουν από κάποια λοίμωξη (f Τμήματα 256 και 2614)

Τέλος ένας ξενιστής μπορεί να είναι καταβεβλημένος εξαιτίας συγκεκριμένων γενετικών παραγόντων όπως πχ από διάφορες γενετικές ασθένειες που αναστέλλουν τη λει-τουργία ή καταστρέφουν ολόκληρα τμήματα του ανοσοποιη-τικού συστήματος Τα άτομα που υποφέρουν από τέτοιες πα-

2113 ΜΗ ΕΙΔΙΚΗ ΕΓΓΕΝΗΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΣΤΙΣ ΜΟΛΥΝΣΕΙΣ 863

ΠΙΝΑΚΑΣ 216 λοιμώξειςκαιιστικήεξειδίκευση

Νόσος Ιστός που μολύνεται Οργανισμός

αλλαντίαση Τελικήκινητικήπλάκα Clostridium botulinumαυτόματηαποβολή(βοοειδή) πλακούντας Brucella abortusΓονόρροια επιθήλιοτουουρογεννητικού Neisseria gonorrhoeaeδιφθερίτιδα επιθήλιοτουλάρυγγα Corynebacterum diphtheriaeελονοσία αίμα(ερυθροκύτταρα) είδηPlasmodiumπυελονεφρίτιδα μυελόςτωννεφρών είδηProteusΣύνδρομοεπίκτητηςανοσοανεπάρκειας(AIDS) βοηθητικάλεμφοκύτταραΤ Ιόςτηςανθρώπινηςανοσοανεπάρκειας(HIV)Τερηδόνα Στοματικόεπιθήλιο Streptococcus mutans S sobrinus S sanguisS mitisΤέτανος ανασταλτικοίδιάμεσοινευρώνες Clostridium tetani Χολέρα επιθήλιοτουλεπτούεντέρου Vibrio cholerae

864Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

θήσεις συνήθως πεθαίνουν σε νεαρή ηλικία όχι από την ίδια τη γενετική νόσο αλλά από κάποια μικροβιακή λοίμωξη

2113 Έλεγχος εννοιών

Ο αποικισμός ενός ξενιστή από παθογόνα παρεμποδίζεται από μη ειδικούς φραγμούς φυσικής ανατομικής και χημικής φύσεως Η κατάρρευση των μηχανισμών άμυνας οδηγεί σε καταβεβλημένους ξενιστές δηλαδή σε ασθενείς πιο ευάλωτους στις λοιμώξεις

Με ποιον τρόπο μπορούν το κάπνισμα και η δίαιτα να επηρεά-σουν την αντίσταση του ξενιστή σε κάποιο παθογόνο

Πώς θα μπορούσε μια προϋπάρχουσα λοίμωξη να καταβάλει έναν υγιή κατά τα άλλα ξενιστή

2114 Φλεγμονή και πυρετός

Φλεγμονή ονομάζεται η μη ειδική αντίδραση του οργανι-σμού σε διαφόρα επιβλαβή ερεθίσματα όπως είναι οι το-ξίνες και τα παθογόνα Χαρακτηριστικά της φλεγμονώδους αντίδρασης είναι η ερυθρότητα το οίδημα ο πόνος και η υψηλή θερμοκρασία που αναπτύσσεται τοπικά στο σημείο της λοίμωξης Στις ουσίες που παράγουν αυτό το αποτέλε-σμα ανήκει και μια ομάδα πρωτεϊνών που ονομάζονται κυ-τοκίνες (f Τμήμα 2310) ουσίες τις οποίες παράγουν τα λευκά αιμοσφαίρια ή λευκοκύτταρα (f Τμήμα 221) Τα λευκοκύτταρα συνδέονται επίσης με τις εξειδικευμένες αποκρίσεις του οργανισμού σε συγκεκριμένα παθογόνα τις οποίες θα εξετάσουμε στο Κεφάλαιο 22 Σπουδαιότερο απο-τέλεσμα μιας φλεγμονώδους αντίδρασης του οργανισμού εί-ναι ο άμεσος περιορισμός του παθογόνου κάτι που συνήθως επιτυγχάνεται με τον σχηματισμό ενός θρόμβου (δηλαδή ενός πλέγματος από ίνες) στο σημείο της φλεγμονής

Η φλεγμονή είναι ένας από τους σημαντικότερους και πιο διαδεδομένους αμυντικούς μηχανισμούς του ξενιστή έναντι των εισερχόμενων μικροοργανισμών Σε ορισμένες περιπτώσεις όμως η φλεγμονή μπορεί να αυξήσει την πα-θογονικότητα ενός μικροβίου Για παράδειγμα ορισμένοι μι-κροοργανισμοί επάγουν φλεγμονώδεις αντιδράσεις οι οποί-ες επειδή είναι υπερβολικά έντονες προξενούν σημαντικές βλάβες στους ιστούς δημιουργώντας laquoνεκρωμένεςraquo ζώνες πλούσιες σε θρεπτικά υλικά άρα και κατάλληλες για εγκα-τάσταση και πολλαπλασιασμό

Σε ορισμένες περιπτώσεις εκδηλώνεται μια ανεξέλεγκτη διασυστηματική φλεγμονή που ονομάζεται σηπτική κατα-πληξία (σοκ) η οποία οδηγεί σε ακόμη πιο γενικευμένα συ-μπτώματα όπως εντονότατο οίδημα και ανεξέλεγκτο πυρε-τό Η σηπτική καταπληξία είναι μια κατάσταση απειλητική για την ανθρώπινη ζωή που εμφανίζεται όταν οι λοιμώξεις και οι αντίστοιχες φλεγμονώδεις αντιδράσεις δεν περιορίζο-νται σε συγκεκριμένη θέση του σώματος αλλά διασπείρονται σε όλο το σώμα μέσω του κυκλοφορικού ή λεμφικού συστή-ματος (f Τμήμα 221)

Πυρετός

Το σώμα ενός υγιούς ατόμου διατηρεί αξιοθαύμαστα σταθε-ρή τη θερμοκρασία στο εσωτερικό του Σε μια μέση περίοδο 24 ωρών η θερμοκρασία του σώματος αυξομειώνεται σε ένα πολύ στενό εύρος τιμών που δεν υπερβαίνει τον 1ο-15οC Σε κάθε άτομο η μέση θερμοκρασία μπορεί να ποικίλλει ελα-φρά Ως laquoφυσιολογικήraquo θεωρείται μια μέση θερμοκρασία 37οC αλλά σε ορισμένα άτομα η φυσιολογική θερμοκρασία μπορεί να είναι 36οC ή 38οC Η θερμοκρασία του σώματος εξαρτάται πολύ από τη σωματική δραστηριότητα και μπορεί να φτάσει μέχρι και 4οC πάνω από το φυσιολογικό κατά τη διάρκεια έντονης σωματικής καταπόνησης και μέχρι 2οC κά-τω από το φυσιολογικό κατά τη διάρκεια του ύπνου

Πυρετός ονομάζεται η ανώμαλη αύξηση της θερμοκρα-σίας του σώματος Ο πυρετός προκαλείται ενίοτε και από μη λοιμώδη νοσήματα αλλά στις περισσότερες περιπτώσεις ευ-θύνεται κάποια λοίμωξη Το γεγονός ότι πολλές λοιμώξεις προκαλούν πυρετό οφείλεται σε ορισμένα πυρετογόνα προϊ-όντα των παθογόνων μικροοργανισμών Οι καλύτερα μελε-τημένοι πυρετογόνοι παράγοντες είναι οι ενδοτοξίνες των αρνητικών κατά Gram βακτηρίων (βλ Τμήμα 2112) Ωστό-σο υπάρχουν και οργανισμοί που προκαλούν πυρετό χωρίς να παράγουν ενδοτοξίνες Αυτοί οι οργανισμοί θανατώνο-νται από τα λευκοκύτταρα και καθώς συμβαίνει αυτό επά-γουν την απελευθέρωση λευκοκυτταρικών πρωτεϊνών που ονομάζονται ενδογενή πυρετογόνα (f Τμήμα 222) Ενίο-τε ο πυρετός ωφελεί τον ξενιστή Ο χαμηλός πυρετός επιτα-χύνει τις διαδικασίες της φαγοκυττάρωσης και της παραγω-γής αντισωμάτων Ωστόσο ο υψηλός πυρετός πχ 40οC ή και περισσότερο συνήθως λειτουργεί προς όφελος του πα-θογόνου διότι προκαλεί περαιτέρω καταστροφή των ιστών του ξενιστή

Οι πυρετοί των λοιμώξεων κατατάσσονται σε τρεις κα-τηγορίες (1) στον συνεχόμενο ή αδιάλειπτο πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώματος παραμένει αυξημένη καθrsquo όλο το 24ωρο και η διακύμανσή της γύρω από την αυ-ξημένη τιμή δεν υπερβαίνει τον 1οCOslash συνεχόμενος πυρετός εμφανίζεται στον τύφο (f Τμήμα 273) και στον τυφοει-δή πυρετό (f Τμήμα 288)Oslash (2) στον υφέσιμο πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώματος παραμένει αυξημένη καθrsquo όλο το 24ωρο αλλά παρουσιάζει διακυμάνσεις μεγαλύ-τερες του 1οCOslash αυτό το είδος πυρετού χαρακτηρίζει τις πυο-γενείς λοιμώξεις (f Τμήματα 262 και 269) και τη φυμα-τίωση (f Τμήμα 265)Oslash (3) στον διαλείποντα πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία είναι φυσιολογική ορισμένες περι-όδους της ημέρας αλλά κατά διαστήματα αυξάνεται πάνω από το φυσιολογικό Οι περισσότερες λοιμώξεις προκαλούν κάποια μορφή διαλείποντος πυρετού Ο διαλείπων πυρετός εμφανίζεται με πολύ χαρακτηριστικό τρόπο στην ελονοσία (f Τμήμα 275) η οποία οφείλεται σε λοίμωξη από πρω-τόζωο Ο υπόστροφος πυρετός που προκαλούν ορισμένα είδη του γένους Borrelia (f Τμήμα 273) είναι μια μορφή δια-λείποντος πυρετού κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώ-ματος παραμένει φυσιολογική για μεγάλο χρονικό διάστημα

αλλά διακόπτεται από εμπύρετες κρίσεις Ο υπόστροφος πυ-ρετός εμφανίζεται στις περιπτώσεις ατελούς ανάρρωσης από λοίμωξη και εκδηλώνεται περιοδικά κάθε φορά που ο λοιμώ-δης παράγοντας επανεγκαθίσταται

2114 Έλεγχος εννοιών

Η φλεγμονή και ο πυρετός αποτελούν γενικές αντιδράσεις του ορ-γανισμού σε επιβλαβή ερεθίσματα Οι αποκρίσεις του ξενιστή εί-

ναι σχεδιασμένες έτσι ώστε να απομονώνουν ταχύτατα και να κα-ταστρέφουν το παθογόνο αλλά μπορεί να προκαλέσουν περαιτέρω βλάβες στους ιστούς του ξενιστή

Περιγράψτε τα κυριότερα συμπτώματα της φλεγμονής Περιγράψτε τους τρεις τύπους πυρετού

νότητα εισβολής Ποιοι παράγοντες προσδίδουν τέτοιου είδους ικανότητες σε έναν μικροοργανισμό

9 Σε τι διαφέρουν μεταξύ τους οι τοξίνες Α-Β οι κυτταρο-τοξίνες και τα υπεραντιγόνα Δώστε ένα παράδειγμα από κάθε κατηγορία τοξινών Με ποιον τρόπο προκαλεί νόσο κάθε κατηγορία τοξίνης

10 Περιγράψτε τους μηχανισμούς δράσης της τετανοτοξί-νης και της αλλαντοτοξίνης Αναφορικά με τον μηχανι-σμό δράσης τους γιατί είναι τόσο επικίνδυνες οι εν λόγω τοξίνες

11 Περιγράψτε συνοπτικά τον μηχανισμό δράσης της εντε-ροτοξίνης της χολέρας Ποια είναι η κατάλληλη θερα-πεία για την ασθένεια αυτή και γιατί η χορήγηση αντιβι-οτικών δεν έχει κατά κανόνα αποτέλεσμα Περιγράψτε συνοπτικά τον μηχανισμό δράσης της εντεροτοξίνης του σταφυλόκοκκου Ποια είναι η κατάλληλη θεραπεία για την ασθένεια αυτή και γιατί η χορήγηση αντιβιοτικών δεν έχει κατά κανόνα αποτέλεσμα

12 Περιγράψτε τη δομή μιας τυπικής ενδοτοξίνης Με ποιον τρόπο προκαλεί η ενδοτοξίνη πυρετό Ποιοι μικροοργα-νισμοί παράγουν ενδοτοξίνες

13 Με ποιον τρόπο περιορίζουν τις βακτηριακές λοιμώξεις το pH και η θερμοκρασία Σε ποια σημεία πάνω ή μέσα στο σώμα μπορεί να είναι διαφορετικές οι τιμές της θερ-μοκρασίας και του pH από τις αντίστοιχες μέσες σωμα-τικές τιμές Ποιοι οργανισμοί θα μπορούσαν να ωφελού-νται από τις υφιστάμενες διαφορές στη θερμοκρασία και στο pH

14 Σε τι διαφέρουν ο συνεχόμενος ο υφέσιμος και ο διαλεί-πων πυρετός Αναφέρετε τουλάχιστον έναν λοιμώδη πα-ράγοντα για κάθε τύπο πυρετού Ποιος τύπος πυρετού εί-ναι συνηθέστερος στις λοιμώξεις

1 Σε τι διαφέρουν ένα παράσιτο από ένα παθογόνο Σε τι δι-αφέρει η λοίμωξη από τη νόσο

2 Ποια όργανα του ανθρώπινου σώματος αποικίζονται φυ-σιολογικά από μικροοργανισμούς Τι κοινό έχουν αυτά τα όργανα μεταξύ τους Ποια όργανα είναι εντελώς ελεύ-θερα από μικροοργανισμούς Τι κοινό έχουν αυτά τα όρ-γανα μεταξύ τους

3 Σε τι διαφέρουν οι μόνιμοι από τους περιστασιακούς πλη-θυσμούς μικροοργανισμών που αναπτύσσονται σε κά-ποια θέση του σώματος

4 Γιατί είναι καθοριστική η συμμετοχή των ειδών του γέ-νους Streptococcus στον σχηματισμό της τερηδόνας Γι-ατί είναι τα είδη αυτά ικανότερα στη δημιουργία τερηδό-νας από άλλους οργανισμούς

5 Με ποιον τρόπο επηρεάζει το pH τους οργανισμούς που αναπτύσσονται στα επιμέρους τμήματα του γαστρεντερι-κού σωλήνα Με ποιον τρόπο επηρεάζει η συγκέντρωση οξυγόνου τη σύσταση της μικροβιακής χλωρίδας στα δι-άφορα επιμέρους τμήματα του γαστρεντερικού σωλήνα

6 Περιγράψτε τη σχέση μεταξύ Lactobacillus acidophilus και γλυκογόνου στον κολπικό σωλήνα Γιατί είναι διαφο-ρετική η φυσιολογική χλωρίδα στον κόλπο μιας ενήλικης γυναίκας σε σχέση με εκείνην μιας πολύ νέας

7 Υποδείξτε σε τι διαφέρουν μεταξύ τους ο γλυκοκάλυκας η κάψα και η βλεννοστιβάδα Με ποιον τρόπο συνει-σφέρουν οι προαναφερθείσες δομές στη διαδικασία προ-σκόλλησης των βακτηρίων

8 Δώστε ένα παράδειγμα μικροοργανισμού του οποίου η παθογονικότητα οφείλεται στην ικανότητα παραγωγής τοξίνης Προσδιορίστε τη συγκεκριμένη τοξίνη και τον τρόπο δράσης της Δώστε ένα παράδειγμα μικροοργανι-σμού του οποίου η παθογονικότητα οφείλεται στην ικα-

Ερωτήσεις επανάληψης

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΕΠΑΝΑΛΗψΗΣ 865

866Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

θανές εξελικτικές πιέσεις που να προκαλούν αύξηση της μολυσματικότητας και της παθογονικότητας του Clos-tridium tetani Θα προσέδιδε επιλεκτικά πλεονεκτήματα σε αυτούς τους οργανισμούς μια ενδεχόμενη αύξηση της μολυσματικότητας Στον συλλογισμό σας βεβαιωθείτε ότι έχετε λάβει υπrsquo όψιν σας και το φυσικό ενδιαίτημα κάθε οργανισμού

9 Το ένζυμο πήξης του αίματος (coagulase) είναι ένας πα-ράγοντας μολυσματικότητας του Staphylococcus aure-us ο οποίος προκαλεί τον σχηματισμό θρόμβων στη θέ-ση ανάπτυξης του S aureus Η στρεπτοκινάση είναι ένας παράγοντας μολυσματικότητας του Staphylococcus pyo-genes που διασπά τους θρόμβους στη θέση ανάπτυξης του S pyogenes Υπάρχει κάποιος συνδυασμός αυτών των δύο αλληλοαναιρούμενων στρατηγικών που να αυ-ξάνει την παθογονικότητα

10 Τα είδη του γένους Salmonella παράγουν τουλάχιστον 10 διαφορετικά γονιδιακά προϊόντα τα οποία δρουν ως πα-ράγοντες μολυσματικότητας και αυξάνουν τη μολυσματι-κή δράση του παθογόνου Το Streptococcus pneumoniae ένα παθογόνο με κατά τεκμήριο μεγαλύτερη μολυσματι-κότητα (βλ Εικόνα 2115) χρησιμοποιεί μόνο έναν πα-ράγοντα μολυσματικότητας Ανατρέξτε στους κρίσιμους παράγοντες μολυσματικότητας για καθέναν από αυτούς τους δύο οργανισμούς και εξηγήστε γιατί είναι τόσο ση-μαντικός και αποτελεσματικός ένας συγκεκριμένος πα-ράγοντας του S pneumoniae Γιατί δεν χρησιμοποιούν όλα τα παθογόνα του ανθρώπου στρατηγικές μολυσματι-κότητας παρόμοιες με εκείνη του S pneumoniae

11 Τα εμβόλια κατά των εξωτοξινών πχ της τοξίνης της διφθερίτιδας και της τετανοτοξίνης χρησιμεύουν στην πρόληψη εκδήλωσης των αντίστοιχων νόσων (f Τμή-μα 2211) Γιατί δεν παρασκευάζονται εμβόλια και κατά των ενδοτοξινών

12 Αν και είναι σχετικά εύκολο να απομονωθούν μεταλλάγ-ματα μικροοργανισμών με ικανότητα παραγωγής ενδοτο-ξινών η απομόνωση μεταλλαγμάτων που δεν έχουν αυ-τή την ικανότητα είναι πολύ δυσκολότερη Με βάση όσα ξέρετε για τη δομή και τη λειτουργία αυτών των τοξινών εξηγήστε γιατί συμβαίνει αυτό

13 Τα εγκαύματα είναι από τις δυσκολότερες πληγές σε ότι αφορά τη θεραπεία τους καθώς μολύνονται εύκολα από ευκαιριακά συνήθως παθογόνα Εξηγήστε γιατί συμ-βαίνει αυτό με βάση τις γνώσεις σας για τους φυσικούς ανατομικούς και χημικούς μηχανισμούς που διαθέτει ο οργανισμός για την πρόληψη των λοιμώξεων

14 Πρέπει ο πυρετός να αντιμετωπίζεται θεραπευτικά σε κάθε περίπτωση Στην απάντησή σας λάβετε υπrsquo όψιν τη σημασία που έχουν οι φλεγμονώδεις αποκρίσεις του ξε-νιστή στον περιορισμό των λοιμώξεων

1 Με ποιον τρόπο αναστέλλει η βλέννη τον πολλαπλασι-ασμό των περισσότερων μικροοργανισμών Περιγράψ-τε πειράματα τα οποία καταδεικνύουν την προστατευτι-κή επίδραση της βλέννης έναντι του βακτηριακού αποι-κισμού

2 Οι βλεννογόνοι υμένες αποτελούν αποτελεσματικό φραγ-μό κατά του αποικισμού και της ανάπτυξης μικροοργανι-σμών Ωστόσο οι βλεννογόνοι του λάρυγγα και του φά-ρυγγα αποικίζονται από ποικίλους μικροοργανισμούς που μερικοί προκαλούν ενίοτε νόσο Εξηγήστε πώς μπο-ρεί υπό συγκεκριμένες συνθήκες να μετατραπεί σε παθο-γόνο ένας μικροοργανισμός που φυσιολογικά δεν είναι παθογόνος Περιγράψτε τουλάχιστον ένα σύνολο συνθη-κών που δυνητικά ευνοεί την παθογονικότητα

3 Ποια στάδια περιλαμβάνει ο σχηματισμός της οδοντικής πλάκας Περιγράψτε και αναλύστε τα πειράματα που κα-ταδεικνύουν ότι οδοντική πλάκα μπορεί να σχηματιστεί και σε απομιμήσεις οδοντικών επιφανειών και σχεδιάστε άλλα πειράματα σχετικά με τη χρήση βιολογικών μεθό-δων καταπολέμησης της πλάκας

4 Συμβάλλει η χρήση ενός αντιμικροβιακού σκευάσματος (οδοντόπαστα) στην πρόληψη της τερηδόνας Ποια εί-ναι τα πλεονεκτήματα ή τα μειονεκτήματα μιας τέτοιας στρατηγικής για την πρόληψη της τερηδόνας Πώς μπο-ρείτε να ελέγξετε εργαστηριακά την αποτελεσματικότη-τα αυτής της στρατηγικής

5 Η λήψη αντιβιοτικών μπορεί να μειώσει σημαντικά τον αριθμό των μικροοργανισμών της γαστρεντερικής οδού Ποια συμπτώματα σε επίπεδο φυσιολογίας μπορεί να προκαλέσει στον ξενιστή η μείωση της φυσιολογικής χλωρίδας Οι μακροχρόνιες θεραπείες με αντιβιοτικά συ-χνά συνοδεύονται από λοιμώξεις ευκαιριακών παθογό-νων πολλά από τα οποία είναι τα ίδια με αυτά που προ-καλούν ευκαιριακές λοιμώξεις σε άτομα με AIDS (f Τμήμα 2614) Ποια παθογόνα μπορεί να είναι αυτά Γι-ατί είναι ευάλωτα στα συγκεκριμένα παθογόνα όσα άτο-μα έχουν ακολουθήσει αντιβιοτική θεραπεία

6 Περιγράψτε σε τι διαφέρουν τα παθογόνα από τα μη πα-θογόνα στελέχη της Escherichia coli Συμπεριλάβετε στην επιχειρηματολογία σας δομικές και οικολογικές συ-νιστώσες

7 Αναφέρετε τρεις τουλάχιστον ξενιστικούς παράγοντες οι οποίοι περιορίζουν ή ευνοούν τον αποικισμό και την ανάπτυξη μικροοργανισμών σε δεδομένη θέση Συμπερι-λάβετε κάθε έναν από αυτούς τους παράγοντες σε in vi-tro πειράματα για τον έλεγχο της ισχύος των υποθέσεών σας

8 Προσδιορίστε πιθανές εξελικτικές πιέσεις που προκα-λούν αύξηση της μολυσματικότητας και της παθογονικό-τητας του Streptococcus pneumoniae Προσδιορίστε πι-

Ερωτήσεις εφαρμογής

Page 17: Ο Streptococcus mutans 21 - WordPress.com...838 Kεφάλαιο 21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ μικροοργανισμοί στα όργανα,

χρησιμοποιούν αυτούς τους δύο μηχανισμούς για την πρό-κληση παθολογικών εκδηλώσεων

Τοξικότητα ονομάζεται η ικανότητα ενός οργανισμού να προκαλεί παθολογικές καταστάσεις μέσω μιας προσχημα-τισθείσας τοξίνης που αναστέλλει τη λειτουργία ή προκαλεί τον θάνατο των κυττάρων του ξενιστή Για παράδειγμα ο τέ-τανος οφείλεται στην ισχυρή εξωτοξίνη που παράγει το Clos-tridium tetani (βλ Τμήμα 2110) Τα κύτταρα του C tetani παραμένουν στις αρχικές θέσεις εισόδου τους (συνήθως κά-ποια πληγή) όπου αναπτύσσονται αργάOslash σπάνια μετακινού-νται μακριά από τις θέσεις αυτές Ωστόσο το C tetani είναι εξαιρετικά νοσογόνο καθώς παράγει την τετανική τοξίνη η οποία μεταφέρεται μέσω της κυκλοφορίας σε απομακρυσμέ-να σημεία του οργανισμού και προκαλεί ανεξέλεγκτες μυϊκές συσπάσεις που συχνά οδηγούν στον θάνατο του ξενιστή

Ικανότητα εισβολής ονομάζεται η δυνατότητα ενός πα-θογόνου να αναπτύσσεται σε ξενιστικούς ιστούς και να φθά-νει σε τόσο μεγάλους αριθμούς ώστε να αναστέλλει μία ή περισσότερες λειτουργίες του ξενιστή Η ικανότητα εισβολής επιτρέπει σε έναν μικροοργανισμό να είναι νοσογόνος ακό-μα κι όταν δεν παράγει τοξίνες Επί παραδείγματι ο σημα-ντικότερος παράγοντας μολυσματικότητας του Streptococcus pneumoniae είναι το γεγονός ότι διαθέτει μια πολυσακχαρι-τική κάψα που τον προστατεύει από τη φαγοκυττάρωση (βλ Τμήμα 216Oslash f Τμήμα 222 και Εικόνα 225) εξουδετερώ-νοντας έτσι έναν από τους κυριότερους αμυντικούς μηχανι-σμούς των ξενιστών έναντι της διείσδυσης παθογόνων Τα συγκεκριμένα στελέχη του S pneumoniae μπορούν να προ-καλέσουν εκτεταμένες βλάβες στον ξενιστή λόγω της με-γάλης ικανότητας εισβολής που τα χαρακτηρίζει αναπτύσ-σονται σε τεράστιους αριθμούς στον πνευμονικό ιστό όπου επάγουν ξενιστικές αντιδράσεις οι οποίες καταλήγουν στην εκδήλωση πνευμονίας (f Τμήμα 262) Αντίθετα τα στε-λέχη χωρίς κάψα δεσμεύονται γρήγορα και αποτελεσματικά από τον ξενιστή και καταστρέφονται από τα φαγοκύτταρα

Τα Clostridium tetani και Streptococcus pneumoniae συνιστούν χαρακτηριστικά παραδείγματα ακραίας τοξικό-τητας και ακραίας ικανότητας εισβολής αντιστοίχως Τα πε-ρισσότερα επιτυχή παθογόνα πάντως κατατάσσονται κάπου ενδιάμεσα όσον αφορά αυτές τις δύο ιδιότητες χρησιμοποι-ώντας και τους δύο μηχανισμούς (τοξίνες και εισβολή) για να προκαλέσουν νόσο

Μολυσματικότητα του γένους Salmonella

Τα είδη του γένους Salmonella χρησιμοποιούν έναν συνδυ-ασμό τοξινών εισβολής και άλλων μολυσματικών παραγό-ντων κατά την παθογονική δράση τους Αρχικά η Salmonel-la παράγει τρεις τουλάχιστον τοξίνες που συμβάλλουν στη μολυσματικότητά της την εντεροτοξίνη (Πίνακας 214) την ενδοτοξίνη (f Τμήμα 49 και Εικόνα 435) και την κυττα-ροτοξίνη Η κυτταροτοξίνη αναστέλλει την πρωτεϊνοσύνθε-ση στα κύτταρα του ξενιστή και αποτρέπει τη διαφυγή του ενδοκυτταρικού Ca2+ από αυτά Επίσης στην προσβολή συμ-μετέχουν διάφοροι παράγοντες μολυσματικότητας Παράγο-

ντες προσκόλλησης είναι το πολυσακχαριτικό αντιγόνο Ο της κυτταρικής επιφάνειας και το αντιγόνο Η των μαστιγί-ων ενώ ενισχυτικό ρόλο μπορεί να παίξουν και οι κροσσοί της κυτταρικής επιφάνειας Ο πολυσακχαρίτης Vi της κά-ψας αναστέλλει τόσο τη δράση του συμπληρώματος όσο και την αντιγονικά διαμεσολαβούμενη θανάτωση των κυττάρων Salmonella (f Τμήμα 2210) Τα γονίδια inv στα είδη του γένους Salmonella κωδικεύουν τουλάχιστον είκοσι πρωτεΐ-νες που συμμετέχουν στη διαδικασία προσβολής Για παρά-δειγμα το invΗ κωδικεύει μια επιφανειακή πρωτεΐνη προ-σκόλλησης ενώ τα invC invG και invI κωδικεύουν πρωτε-ΐνες που συμμετέχουν στη συναρμολόγηση ενός εξειδικευ-μένου επιφανειακού προσαρτήματος που ονομάζεται βελό-νη (needle) ή ενεσίσωμα (injectisome) [Βλ Παράρτημα 3 ΣτΕΕ 5]

Η ευκολία με την οποία όρισμένα είδη Salmonella προ-καλούν λοιμώξεις έγκειται στο γεγονός ότι παρασιτούν και πολλαπλασιάζονται ενδοκυτταρικά όχι μόνο σε κύτταρα του εντερικού τοιχώματος αλλά ακόμη και στα μακροφάγα μια ομάδα λευκοκυττάρων που υπό φυσιολογικές συνθήκες φα-γοκυτταρώνουν βακτήρια (f Τμήμα 222) Ένας από τους τρόπους δράσης των φαγοκυττάρων είναι η παραγωγή ειδι-κών τοξικών ενώσεων του οξυγόνου τα οποία όμως η Sal-monella εξουδετερώνει με το προϊόν του γονιδίου oxyR Επί-σης τα μακροφάγα παράγουν ειδικά αμυντικά μόρια τις ντε-φενσίνες που κι αυτά όμως εξουδετερώνονται από τη Salmo-nella με τα προϊόντα των γονιδίων phoP και phoQ Η Sal-monella επομένως διαθέτει γονίδια (oxy και pho) που της επιτρέπουν να γίνει ενδοκυτταρικό παράσιτο καθώς τα προ-ϊόντα αυτών των γονιδίων εξουδετερώνουν τους αμυντικούς μηχανισμούς του ξενιστή που θα περιόριζαν την ενδοκυττα-ρική της ανάπτυξη Επίσης ορισμένοι παράγοντες μολυσμα-τικότητας οι οποίοι συμβάλλουν στην αντοχή και τη διασπο-ρά των περισσότερων παθογόνων στελεχών της Salmonella είναι πλασμιδιακής προέλευσης Τέλος για να αποθηκεύσει τον αναπτυξιακά πολύτιμο σίδηρο η Salmonella παράγει ειδικές σιδηροχηλικές πρωτεΐνες τους σιδηροφορείς (f Τμήμα 51 και Τμήμα 217) Βλέπουμε δηλαδή ότι η Salmo-nella και ενδεχομένως τα περισσότερα παθογόνα διαθέτουν αρκετούς παράγοντες αύξησης της μολυσματικότητάς τους που συμβάλλουν στην εκδήλωση νόσου Οι διάφοροι γνω-στοί παράγοντες μολυσματικότητας της Salmonella παρατί-θενται στην Εικόνα 2116

218 Έλεγχος εννοιών

Η μολυσματικότητα ενός παθογόνου καθορίζεται από την ικανότη-τα εισβολής την τοξικότητα και μερικούς άλλους παράγοντες του παθογόνου Στα περισσότερα παθογόνα η μολυσματικότητα καθο-ρίζεται από πολλούς παράγοντες Εξασθένηση ενός παθογόνου εί-ναι η απώλεια μολυσματικότητας

Σε τι διαφέρουν η τοξικότητα από την ικανότητα εισβολής Εξηγήστε με ποιον τρόπο μπορεί να επέλθει εξασθένηση ενός

παθογόνου οργανισμού Αναλύστε τον ρόλο των εξασθενημέ-νων μικροοργανισμών στην παραγωγή εμβολίων

218 ΜΟΛΥΣΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑ 851

852Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

ΙII ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΜΟΛΥΣΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΚΑΙ ΤΟξΙΝΕΣ

Η παθογονικότητα των μικροοργανισμών ευνοείται σημαντι-κά από τοξίνες και εξωκυτταρικούς παράγοντες μολυσματι-κότητας που οι ίδιοι οι μικροοργανισμοί παράγουν και απε-λευθερώνουν Αν και οι πρωτεΐνες αυτές εμφανίζουν μεγάλη ποικιλία και παράγονται από πολλά και διάφορα παθογόνα πολλές έχουν κοινά μοριακά χαρακτηριστικά και παρόμοιους

μηχανισμούς δράσης Σε αυτή την ενότητα θα εξετάσουμε ορισμένα χαρακτηριστικά παραδείγματα τοξινών και παρα-γόντων μολυσματικότητας σε επίπεδο μηχανισμού δράσης

219 Παράγοντες μολυσματικότητας

Ορισμένες εξωκυτταρικές πρωτεΐνες που παράγονται από πα-θογόνα συντελούν στην ενίσχυση και διατήρηση των νόσων Αυτές οι πρωτεΐνες ονομάζονται παράγοντες μολυσματικότη-

ΠΙΝΑΚΑΣ 214 εξωτοξίνεςκαιεξωκυτταρικοίπαράγοντεςμολυσματικότηταςπου προέρχονταιαπόπαθογόνουςμικροοργανισμούςτουανθρώπου

Οργανισμός Νόσος Τοξίνη ή παράγονταςα Δράση

Bacillus anthracis Άνθρακας θανατηφόροςπαράγοντας(θπ) ΤοπAείναιοπαράγονταςβπουσυνδέεται παράγονταςοιδήματος(πο) στοκύτταροοποπροκαλείοίδημα προστατευτικόαντιγόνο(πA)(αβ) οθππροκαλείκυτταρικόθάνατο Bacillus cereus Τροφικήδηλητηρίαση εντεροτοξίνη() προκαλείαπώλειαυγρώναπόταεντερικάκύτταρα Bordetella pertussis κοκκύτης Τοξίνητουκοκκύτη(αβ) Σταματάτημεταγωγήσήματοςμέσωτηςπρωτεΐ- νηςGεπιφέρεικυτταρικόθάνατο Clostridium botulinum αλλαντίαση νευροτοξίνη(αβ) μυϊκήπαράλυση(βλεικόνα2119) Clostridium tetani Τέτανος νευροτοξίνη(αβ) Σπαστικήπαράλυση(βλεικόνα2120) Clostridium perfringens αεριογόνοςγάγγραινα Τοξίνηα(κΤ) αιμόλυση(λεκιθινάσηβλεικόνα2117β) τροφικήδηλητηρίαση Τοξίνηβ(κΤ) αιμόλυση Τοξίνηγ(κΤ) αιμόλυση Τοξίνηδ(κΤ) αιμόλυση(καρδιοτοξίνη) Τοξίνηκ(ε) κολλαγενάση Τοξίνηλ(ε) πρωτεάση εντεροτοξίνη(κT) μεταβάλλειτηδιαπερατότητατουεντερικού επιθηλίου Corynebacterium diphtheriae διφθερίτιδα Τοξίνητηςδιφθερίτιδας(αβ) αναστέλλειτηνπρωτεϊνοσύνθεσηστουςευκα- ρυώτες(εικόνα2118) Escherichia coli(μόνοτα Γαστρεντερίτιδα εντεροτοξίνη(αβ) επάγειαπώλειαυγρώναπόταεντερικάκύτταρα εντεροπαθογόναστελέχη) Pseudomonas aeruginosa μολύνσειςαπό εξωτοξίνηα(αβ) αναστέλλειτηνπρωτεϊνοσύνθεση P aeruginosa είδη Salmonella Σαλμονέλλωσητυφο- εντεροτοξίνη(αβ) αναστέλλειτηνπρωτεϊνοσύνθεσηκαιπροκαλεί ειδήςπυρετόςπαρα- λύσητωνξενιστικώνκυττάρων τυφοειδήςπυρετός κυτταροτοξίνη(κΤ) επάγειαπώλειαυγρώναπόταεντερικάκύτταρα Shigella dysenteriae βακτηριακήδυσεντερία Σιγκατοξίνη(αβ) αναστέλλειτηνπρωτεϊνοσύνθεση Staphylococcus aureus πυρετογόνεςμολύνσεις Τοξίνηα(κΤ) αιμόλυση (εξανθήματακλπ) Τοξίνησυνδρόμουτοξικής διασυστηματικήκαταπληξία λοιμώξειςτουανα- καταπληξίας(υα) πνευστικούτροφική αποφολιδωτικέςτοξίνεςα απολέπισηδέρματοςκαταπληξία δηλητηρίασησύνδρομο καιβ(υα) τοξικήςκαταπληξίας λευκοσιδίνη(κΤ) καταστρέφειλευκοκύτταρα τοξικήεπιδερμική Τοξίνηβ(κΤ) αιμόλυση νεκρόλυση Τοξίνηγ(κΤ) θανατώνεικύτταρα Τοξίνηδ(κΤ) αιμόλυσηλευκόλυση εντεροτοξίνηαβCD προκαλείεμετούςδιάρροιακαταπληξία καιε(υα) Ένζυμοπήξηςαίματος(ε) επάγειθρόμβωσητουινώδους Streptococcus pyogenes πυρετογόνεςμολύνσεις Στρεπτολυσίνηο(κΤ) αιμόλυση αμυγδαλίτιδαοστρακιά ΣτρεπτολυσίνηS(κΤ) αιμόλυση(βλεικόνα2117) ερυθρογόνοςτοξίνη(υα) προκαλείτοεξάνθηματηςοστρακιάς Στρεπτοκινάση(ε) διασπάτουςθρόμβουςτουινώδους υαλουρονιδάση(ε) διασπάτουαλουρονικόοξύστονσυνδετικόιστό Vibrio cholerae Χολέρα εντεροτοξίνη(αβ) επάγειαπώλειαυγρώναπότα εντερικάκύτταρα(εικόνα2121)

ααβτοξίνηα-βKTκυτταρολυτικήτοξίνηεενζυμικόςπαράγονταςμολυσματικότηταςυαυπεραντιγονικήτοξίνηαταξινόμητοςπαράγοντας

τας Οι περισσότεροι τέτοιοι παράγοντες είναι ένζυμα που βο-ηθούν τα παθογόνα να δημιουργήσουν αποικίες και να ανα-πτυχθούν Επί παραδείγματι οι στρεπτόκοκκοι οι σταφυλό-κοκκοι και ορισμένα είδη του γένους Clostridium παράγουν το ένζυμο υαλουρονιδάση (Πίνακας 214) Η υαλουρονιδάση ευνοεί τη διασπορά των μικροοργανισμών στους διάφορους ιστούς καθώς διασπά το υαλουρονικό οξύ έναν πολυσακχα-ρίτη που λειτουργεί ως στερεωτικό υλικό στον χώρο μεταξύ των κυττάρων Η παραγωγή της υαλουρονιδάσης επιτρέπει τη διασπορά των παθογόνων μικροοργανισμών από την αρ-χική θέση προσβολής στους διάφορους ιστούς του ξενιστή Οι στρεπτόκοκκοι και οι σταφυλόκοκκοι παράγουν επίσης ευρύτατη ποικιλία πρωτεασών νουκλεασών και λιπασών που χρησιμεύουν στον αποπολυμερισμό των πρωτεϊνών των νουκλεϊκών οξέων και των λιπιδίων του ξενιστή Τα είδη του Clostridium που προκαλούν την αεριογόνο γάγγραινα παρά-γουν επιπλέον το ένζυμο κολλαγονάση γνωστή και ως τοξί-νη κ (Πίνακας 214) η οποία αποικοδομεί το υποστηρικτικό δίκτυο των ιστών που αποτελείται από κολλαγόνο επιτρέπο-ντας τη διασπορά του παθογόνου στους ιστούς του ξενιστή

Ινώδες θρόμβοι και μολυσματικότητα

Στις περισσότερες περιπτώσεις η εισβολή ενός μικροβιακού παθογόνου στον ξενιστή αντιμετωπίζεται άμεσα με τον σχη-ματισμό θρόμβων ινώδους Ο μηχανισμός της θρόμβωσης ενεργοποιείται από τον τραυματισμό του ιστού και έχει ως αποτέλεσμα την απομόνωση του παθογόνου και τον περιορι-σμό της λοίμωξης σε μια μικρή περιοχή του σώματος Ορι-σμένοι οργανισμοί έχουν την ικανότητα να παράγουν ινωδο-λυτικά ένζυμα που διασπούν τους θρόμβους επιτρέποντας

έτσι την περαιτέρω διασπορά της λοίμωξης Μια τέτοια ινω-δολυτική ουσία γνωστή ως στρεπτοκινάση παράγεται από τον Streptococcus pyogenes (Πίνακας 214)

Άλλοι οργανισμοί όμως μπορούν να παράγουν ένζυμα που ευνοούν τον σχηματισμό θρόμβων ινώδουςOslash έτσι αδυνα-τούν μεν να εξαπλωθούν αλλά διασφαλίζουν την προστασία τους από το ανοσοποιητικό σύστημα του ξενιστή Το καλύ-τερα μελετημένο ένζυμο που προκαλεί θρόμβους ινώδους εί-ναι το ένζυμο πήξης του αίματος (Πίνακας 214) που παράγε-ται από το παθογόνο Staphylococcus aureus Το ένζυμο αυτό προκαλεί την εναπόθεση ινώδους πάνω στους μικροβιακούς κόκκους παρέχοντάς τους κάλυμμα προστασίας από τις επι-θέσεις των κυττάρων του ξενιστή Το πλέγμα ινώδους που παράγεται από τη δράση του ενζύμου πήξης του αίματος εί-ναι μάλλον η αιτία για την εξαιρετικά εντοπισμένη φύση πολ-λών σταφυλοκοκκικών λοιμώξεων όπως πχ οι δοθιήνες και οι φλύκταινες (f Εικόνα 2623)

219 Έλεγχος εννοιών

Οι παθογόνοι μικροοργανισμοί παράγουν μια ποικιλία ενζύμων που αυξάνουν τη μολυσματικότητά τους άλλοτε διασπώντας τους ιστούς του ξενιστή και άλλοτε μεταβάλλοντας το περιβάλλον τους προκειμένου να εξασφαλίσουν θρεπτικές ουσίες Σε άλλες περι-πτώσεις οι παράγοντες μολυσματικότητας που εκκρίνονται από τα παθογόνα παρέχουν προστασία από την επαφή με τους φυσιο-λογικούς μηχανισμούς άμυνας του ξενιστή Όλοι αυτοί οι παράγο-ντες αποσκοπούν στο να ενισχύσουν τον αποικισμό και την ανά-πτυξη των παθογόνων

Τι πλεονέκτημα παρέχει στο παθογόνο η παραγωγή ενζύμων που πέπτουν τα δομικά στοιχεία των ξενιστικών ιστών

Κροσσοί τύπου 1(προσκόλληση)

Ενδοτοξίνη στολιποπολυσακχαριτικόστρώmicroα (πυρετός)

Πλασmicroίδιοmicroολυσmicroατικότητας

Αντιγόνο Ο(αναστέλλει τηφαγοκυτταρικήθανάτωση)

Κυτταροτοξίνη(αναστέλλει τησύνθεση πρωτεϊνών στακύτταρα του ξενιστήmiddotείσοδος ασβεστίουστο ξενιστικό κύτταροmiddotπροσκόλληση)

Μαστίγιο(αυτοκινησία)Αντιγόνο Η(προσκόλλησηmiddotαναστολή φαγοκυτταρικήςθανάτωσης)

Εντεροτοξίνη (διάρροια)

Επιφανειακάπροσαρτήmicroατα πουκωδικεύονται απόγονίδια invπροσκόλληση

Σιδηροφορείς

Αντιφαγοκυτταρικέςπρωτεΐνες πουκωδικεύονται απότο γονίδιο oxyR

Αντιγόνο τηςκάψας Vimiddotαναστέλλει τηνπρόσδεση τουσυmicroπληρώmicroατοςτου microαστιγίου

Εικόνα 2116 παράγοντες πουαυξάνουν τη μολυσματικότητα τηςSalmonella παρουσιάζονται εκείνατα δομικά στοιχεία που γνωρίζουμεότιείναιπαθογονικώςσημαντικάΤαπρωτεϊνικάπροϊόντατουγονιδιακούσυστήματοςphoδενέχουνταυτοποι-ηθείαλλάείναιγνωστόότιεξουδε-τερώνουντιςεπιπτώσειςτωνλιποδια-σπαστικώνντεφενσινώνπουπαράγουνταμακροφάγα

219 ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΜΟΛΥΣΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑΣ 853

854Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

Η δράση του ενζύμου πήξης του αίματος βοηθά ή εμποδίζει τη βακτηριακή ανάπτυξη και με ποιον τρόπο Δώστε συγκεκριμέ-να παραδείγματα

2110 Εξωτοξίνες

Οι εξωτοξίνες είναι πρωτεΐνες που απελευθερώνονται στον εξωκυτταρικό χώρο κατά την ανάπτυξη του οργανισμού Αυ-τές οι τοξίνες είναι δυνατόν να διασπαρούν σε μεγάλες απο-στάσεις μέσα στο σώμα και να προκαλέσουν βλάβες σε πε-ριοχές πολύ μακριά από την αρχική εστία της λοίμωξης Ο Πίνακας 214 συνοψίζει τις ιδιότητες και τη δράση μερικών από τις γνωστότερες εξωτοξίνες καθώς και ορισμένων άλ-λων εξωκυτταρικών παραγόντων μολυσματικότητας

Οι περισσότερες εξωτοξίνες ανήκουν σε μία από τις τρεις ακόλουθες κατηγορίες τις κυτταρολυτικές τοξίνες τις τοξίνες Α-Β και τις υπεραντιγονικές τοξίνες Οι κυτταρολυτι-κές τοξίνες είναι ένζυμα που επιτίθενται σε κάποιο δομικό συστατικό των κυττάρων και προκαλούν λύση Οι τοξίνες Α-Β αποτελούνται από δύο ομοιοπολικά συνδεδεμένες υπομο-νάδες Α και Β Η μία από αυτές η Β συνδέεται σε κάποιον επιφανειακό υποδοχέα των ξενιστικών κυττάρων και επιτρέ-πει τη μεταφορά της Α στο εσωτερικό του κυττάρου όπου αυτή επιφέρει διάφορες βλάβες Τα υπεραντιγόνα είναι τοξί-νες που διεγείρουν μεγάλο αριθμό κυττάρων του ανοσοποι-ητικού συστήματος του ξενιστή προκαλώντας εκτεταμένες φλεγμονώδεις αποκρίσεις (f Τμήμα 2214)

Κυτταρολυτικές τοξίνες

Πολλά παθογόνα παράγουν πρωτεΐνες που δρουν στην κυτ-ταροπλασματική μεμβράνη προκαλώντας λύση άρα και θά-νατο των ζωικών κυττάρων Οι τοξίνες αυτές ονομάζονται επίσης αιμολυσίνες διότι η δράση τους παρατηρείται πολύ εύκολα στα ερυθρά αιμοσφαίρια (Πίνακας 214) Οι επιδρά-σεις τους ωστόσο δεν περιορίζονται μόνο στα ερυθροκύτ-ταρα αλλά αφορούν και πολλά άλλα κύτταρα του ξενιστή Η παραγωγή αιμολυσινών διαπιστώνεται εύκολα στο εργα-στήριο με γραμμική επίστρωση του οργανισμού σε τρυβλίο

άγαρ-αίματος Η αιμολυσίνη απελευθερώνεται κατά την ανά-πτυξη των αποικιών και λύει τα περιβάλλοντα ερυθροκύττα-ρα δημιουργώντας έτσι ζώνες αιμόλυσης (Εικόνα 2117α) Ορισμένες αιμολυσίνες επιτίθενται στα φωσφολιπίδια της κυτταροπλασματικής μεμβράνης των ξενιστικών κυττάρων Συνηθέστερο υπόστρωμα των αιμολυσινών είναι το φωσφο-λιπίδιο λεκιθίνη (φωσφατιδυλοχολίνη) και γιrsquo αυτό τα συγκε-κριμένα ένζυμα ονομάζονται λεκιθινάσες ή φωσφολιπάσες (Εικόνα 2117β) Χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι η τοξίνη α του Clostridium perfringens μια λεκιθινάση που διασπά τα μεμβρανικά λιπίδια και προκαλεί κυτταρική λύση (Πίνακας 214) Επειδή τα φωσφολιπίδια είναι συστατικά των κυττα-ρικών μεμβρανών όλων των οργανισμών μερικές φορές οι φωσφολιπάσες λύουν την κυτταροπλασματική μεμβράνη όχι μόνο των ξενιστικών αλλά και των βακτηριακών κυττάρων Υπάρχουν ωστόσο αιμολυσίνες που δεν είναι φωσφολιπάσες Για παράδειγμα η στρεπτολυσίνη Ο την οποία παράγουν οι στρεπτόκοκκοι επιδρά στις στερόλες της κυτταροπλασματι-κής μεμβράνης Οι λευκοσιδίνες (Πίνακας 214) είναι λυτικοί παράγοντες που λύουν επιλεκτικά τη μεμβράνη των λευκών αιμοσφαιρίων γεγονός που μπορεί να προκαλέσει μείωση της αντίστασης του ξενιστή (f Τμήμα 221)

Τοξίνη της διφθερίτιδας

Όπως θα δούμε εκτενέστερα στο Τμήμα 263 η τοξίνη της διφθερίτιδας παράγεται από το Corynebacterium diphtheriae και αποτελεί σημαντικό παράγοντα παθογένεσης για τη νόσο της διφθερίτιδας Τα ποντίκια και οι αρουραίοι είναι σχετι-κά ανθεκτικοί οργανισμοί στην τοξίνη της διφθερίτιδας αλ-λά οι άνθρωποι τα κουνέλια και τα πτηνά έχουν μεγάλη ευ-αισθησία καθώς ένα και μόνο μόριο της τοξίνης μπορεί να προκαλέσει στα είδη αυτά κυτταρική λύση Η τοξίνη της δι-φθερίτιδας που εκκρίνεται από τα κύτταρα του C diphtheri-ae ανήκει στην κατηγορία των τοξινών Α-Β και το πολυπε-πτίδιό της έχει μοριακό βάρος (ΜΒ) 62000 Η υπομονάδα Β δεσμεύεται εξειδικευμένα σε έναν υποδοχέα της κυτταρο-πλασματικής μεμβράνης του ξενιστικού κυττάρου (Εικόνα 2118) Μετά τη δέσμευση οι υπομονάδες Α και Β αλληλε-πιδρούν πρωτεολυτικά μεταξύ τους με τελικό αποτέλεσμα την είσοδο της υπομονάδας Α (που έχει ΜΒ 21000) στο κυτ-

(α) (β)

T D

Bro

ck

Leon

J L

eBea

u

Εικόνα 2117 (α)ΖώνεςαιμόλυσηςγύρωαπόαποικίεςStreptococcus pyogenesπουανα-πτύσσονταισετρυβλίοάγαρ-αίματος(β)δρά-σητηςλεκιθινάσηςμιαςφωσφολιπάσηςγύ-ρωαπόαποικίεςClostridium perfringensπουαναπτύσσονται σεκαλλιεργητικόμέσοαγαρό-ζηςεμπλουτισμένομεκρόκοαυγού(πηγήλεκι-θίνης)ηλεκιθινάσηδιασπάτιςμεμβράνεςτωνερυθροκυττάρωνδημιουργώνταςτιςδιαυγείςζώνεςπουφαίνονταιστηφωτογραφία

ταρόπλασμα του ξενιστικού κυττάρου Εκεί η υπομονάδα Α παρεμποδίζει τη μεταφορά αμινοξέων από το tRNA στην αυξανόμενη πολυπεπτιδική αλυσίδα με αποτέλεσμα να ανα-στέλλεται η διαδικασία της πρωτεϊνοσύνθεσης Πιο συγκε-κριμένα η τοξίνη αδρανοποιεί τον παράγοντα επιμήκυνσης 2 (μια πρωτεΐνη που συμμετέχει στην επιμήκυνση της πολυ-πεπτιδικής αλυσίδας) καταλύοντας τη σύνδεση ενός μορίου ριβόζης στη διφωσφορική αδενοσίνη (ADP) από το NAD+ Μετά την προσθήκη της ριβόζης στο μόριο του ADP η δρα-στικότητα του παράγοντα επιμήκυνσης 2 μειώνεται θεαμα-τικά και η πρωτεϊνοσύνθεση αναστέλλεται

Η τοξίνη της διφθερίτιδας σχηματίζεται μόνον από στε-λέχη του C diphtheriae που προσβάλλονται λυσιγονικά από τον βακτηριοφάγο β ο οποίος μεταφέρει το γονίδιο για την παραγωγή της τοξίνης Έτσι ένα μη τοξινοπαραγωγικό (άρα μη παθογόνο) στέλεχος του C diphtheriae μπορεί να μετα-τραπεί σε παθογονικό αν μολυνθεί με τον φάγο β Η διαδικα-σία αυτή ονομάζεται μετατροπή φάγου (f Τμήμα 107)

Ένας άλλος παράγοντας που επηρεάζει την παραγωγή της τοξίνης της διφθερίτιδας είναι η ύπαρξη διαθέσιμου σι-δήρου Όταν το καλλιεργητικό μέσο περιέχει ποσότητες σι-δήρου που επαρκούν για την αύξηση του βακτηρίου η το-ξίνη δεν παράγεται Αν όμως η συγκέντρωση σιδήρου μειω-θεί σε περιοριστικά για την αύξηση του βακτηρίου επίπεδα τότε αρχίζει η παραγωγή της τοξίνης Ο σίδηρος δεσμεύεται από ειδικές ρυθμιστικές πρωτεΐνες του C diphtheriae συμ-μετέχοντας με τον τρόπο αυτό σε έναν μηχανισμό αρνητικού ελέγχου (f Τμήμα 85) Αυτή η σιδηροσυζευτική πρωτεΐ-νη συνδυάζεται κατόπιν με μια ρυθμιστική περιοχή του DNA

του φάγου β και παρεμποδίζει την έκφραση της τοξίνης της διφθερίτιδας Όταν η συγκέντρωση σιδήρου είναι χαμηλή η δράση της ρυθμιστικής πρωτεΐνης εξασθενεί με αποτέλεσμα να αρχίσει η σύνθεση της τοξίνης

Η εξωτοξίνη Α του Pseudomonas aeruginosa (Πίνακας 214) δρα κατά παρόμοιο τρόπο με την τοξίνη της διφθερίτι-δας αφού και αυτή τροποποιεί τον παράγοντα επιμήκυνσης 2 μέσω ριβοζυλίωσης του ADP

Τοξίνες του τετάνου και της αλλαντίασης

Αυτές οι τοξίνες παράγονται από τα υποχρεωτικώς αναερό-βια βακτήρια Clostridium tetani και Clostridium botulinum Υπό φυσιολογικές συνθήκες τα βακτήρια αυτά είναι εδαφό-βιοι οργανισμοί που ενίοτε προκαλούν ασθένειες στα ζώα (f Τμήματα 278 και 295) Το C botulinum σπανίως ανα-πτύσσεται άμεσα στο σώμαOslash συνηθέστερη εστία πολλαπλα-σιασμού του αλλά και τόπος παραγωγής της αλλαντοτοξί-νης είναι τα κακοδιατηρημένα τρόφιμα Στην αλλαντίαση ο θάνατος επέρχεται από αναπνευστική ανεπάρκεια λόγω πα-ράλυσης των αναπνευστικών μυών Το C tetani αναπτύσ-σεται σε βαθιές πληγές του σώματος που καθίστανται ανο-ξικές και παρrsquo ότι παραμένει στην αρχική εστία προσβολής και δεν διασπείρεται στο σώμα η τοξίνη την οποία παράγει μπορεί να εξαπλωθεί μέσω του νευρικού συστήματος και να προκαλέσει τέτανο δηλαδή σπαστική παράλυση που μπορεί επίσης να οδηγήσει στον θάνατο

Η τοξίνη της αλλαντίασης αποτελείται στην πραγματι-κότητα από μια ομάδα τοξινών Α-Β που συνιστούν τις πιο

2110 ΕξΩΤΟξΙΝΕΣ 855

A B

Κυτταρική microεmicroβράνη Κυτταρική microεmicroβράνη

B BA

A

AEFmdash2 EFmdash2

Πρωτεϊνοσύνθεση σε αναστολήΦυσιολογική πρωτεϊνοσύνθεση

Τοξίνη

Κλείδα

Αmicroινοξύ

Ριβόσωmicroα

(β)

t-RNA

(α)

EFmdash2

t-RNA

EFmdash2

Med

Ia T

uTo

rIal

M

edIa

Tu

TorI

al D

ipht

heri

aTo

xin

Εικόνα 2118 δράσητηςτοξίνηςτηςδιφθερίτιδαςτηνοποίαπαράγειτοCorynebacterium diphtheriae(α)υπόφυσιολογικέςσυνθήκεςοπαράγονταςεπι-μήκυνσης2(EF-2)συνδέεταιμετοριβόσωμακαιτοφέρνεισεεπαφήμεέναφορτισμένοtRNA(β)ητοξίνητηςδιφθερίτιδαςσυνδέεταιμετηνκυτταρικήμεμβράνηόπουδιασπάταιηυπομονάδααπουπροκύπτειαπότηδιάσπασηαυτήμεταφέρεταιστονενδοκυτταρικόχώροόπουκαταλύειτηνπροσθήκηρι-βοζυλιωμένουADPστονπαράγονταεπιμήκυνσης2(EF-2)οτροποποιημένοςπαράγονταςεπιμήκυνσης2δενμπορείπλέοννασυμμετάσχειστηνπροσθήκηαμινοξέωνστηναυξανόμενηπεπτιδικήαλυσίδαηδιαδικασίατηςπρωτεϊνοσύνθεσηςσταματάκαιεπέρχεταιθάνατοςτουκυττάρου

856Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

ισχυρές βιολογικές τοξίνες στη φύση Ένα χιλιοστογραμμά-ριο (mg) καθαρής αλλαντοτοξίνης αρκεί για να σκοτώσει πάνω από ένα εκατομμύριο ινδικά χοιρίδια Από τις επτά δι-αφορετικές αλλαντοτοξίνες που γνωρίζουμε δύο τουλάχι-στον κωδικεύονται από εξειδικευμένους λυσιγόνους βακτη-ριοφάγους του Clostridium botulinum Η κυριότερη τοξίνη είναι μια πρωτεΐνη με ΜΒ 150000 η οποία εύκολα σχηματί-ζει συμπλέγματα με άλλες μη τοξικές πρωτεΐνες του C bot-ulinum δημιουργώντας βιοενεργές τοξίνες με ΜΒ που αγγί-ζει το 106 Η τοξικότητά της οφείλεται στο ότι αυτή δεσμεύε-ται στις νευρομυϊκές συνάψεις (και συγκεκριμένα στις προ-συναπτικές μεμβράνες των απολήξεων των κινητικών νευ-ρώνων) όπου παρεμποδίζει την απελευθέρωση ακετυλοχο-λίνης Υπενθυμίζεται ότι η μετάδοση της νευρικής ώσης από τα νευρικά κύτταρα στα μυϊκά γίνεται μέσω της ακετυλοχο-λίνης η οποία δεσμεύεται σε ειδικούς υποδοχείς των μυϊκών κυττάρων Έτσι ένας μυς που έχει δηλητηριαστεί με αλλα-ντοτοξίνη αδυνατεί να προσλάβει το διεγερτικό σήμα (την ακετυλοχολίνη) άρα αδυνατεί να συσταλεί προκαλώντας γενικευμένη παράλυση (Εικόνα 2119)

Η τετανοτοξίνη είναι μια πρωτεΐνη με ΜΒ 150000 η οποία αποτελείται από συνδεδεμένα πολυπεπτίδια Α-Β Η τοξίνη μόλις έρθει σε επαφή με το νευρικό σύστημα μετα-φέρεται μέσω των κινητικών νευρώνων μέχρι τον νωτιαίο μυελό όπου συνδέεται εξειδικευμένα με γαγγλιοζιτικά λιπί-δια των αξονικών απολήξεων ορισμένων ανασταλτικών νευ-ρώνων του νωτιαίου μυελού Κατά τη φυσιολογική λειτουρ-

γία τους αυτοί οι διάμεσοι νευρώνες απελευθερώνουν κά-ποιον ανασταλτικό νευροδιαβιβαστή (συνήθως γλυκίνη) ο οποίος συνδέεται με ειδικούς υποδοχείς πάνω στη μεμβρά-νη του κινητικού νευρώνα και προκαλεί αποδιέγερση δη-λαδή άρση της διέγερσης του κινητικού νευρώνα Αυτός εί-ναι ο κυριότερος μηχανισμός για να σταματήσει η διέγερση ενός κινητικού νευρώνα και πρακτικά σημαίνει ότι η δρά-ση της γλυκίνης αναστέλλει την απελευθέρωση ακετυλοχο-λίνης στην τελική κινητική πλάκα και επομένως επιτρέπει τη χάλαση των μυών Η παρουσία όμως τετανοτοξίνης στον νωτιαίο μυελό εξουδετερώνει τη δράση των διάμεσων ανα-σταλτικών νευρώνων και επομένως διακόπτει την απελευθέ-ρωση και δράση της γλυκίνης επί των κινητικών νευρώνων Υπrsquo αυτές τις συνθήκες οι κινητικοί νευρώνες συνεχίζουν να παραμένουν σε κατάσταση διέγερσης εκφορτίζονται αστα-μάτητα και απελευθερώνουν συνεχώς ακετυλοχολίνη στη νευρομυϊκή σύναψη προκαλώντας συνεχείς και ανεξέλε-γκτες συστολές των αντίστοιχων μυών (Εικόνα 2120) Τε-λικό αποτέλεσμα είναι η σπαστική παράλυση δηλαδή μια κατάσταση κατά την οποία οι προσβεβλημένοι μύες βρίσκο-νται σε διαρκή συστολή Αν η προσβολή αφορά τους μυς του στόματος τότε ο παρατεταμένος σπασμός παραμορφώ-νει το στόμα προκαλώντας το φαινόμενο του τρισμού Αν η προσβολή συμβεί στους αναπνευστικούς μυς τότε μπορεί να επέλθει θάνατος από ασφυξία

Και οι δύο τοξίνες που μόλις εξετάσαμε εμποδίζουν την απελευθέρωση νευροδιαβιβαστών για τον έλεγχο των μυών

Φυσιολογικές συνθήκεςΗ ακετυλοχολίνη (A) προκαλείσυστολή των microυϊκών ινών

∆ιεγερτικό σήmicroααπό το κεντρικόνευρικό σύστηmicroα

Μυς

ΑλλαντίασηΗ αλλαντοτοξίνη εmicroποδίζει τηναπελευθέρωση της Α αναστέλλοντας έτσιτη microυϊκή συστολή

AA A

AAA

A AA

AAAAA

A

AA A

AA A

AA

A A

AAA

AAA AA

A AAA

A A A A A A A A AA A A A

(α) (β)

Εικόνα 2119 δράσητηςαλλαντοτοξίνηςηοποίαπαράγεταιαπότοClostridium botulinum (α)υπόφυσιολογικέςσυνθήκεςηδιέγερσηαπότοκεντρικόνευρικόσύστημακαταλήγειστηνευρομυϊκήσύναψηκαιέχειωςαποτέλεσματηναπελευθέρωσηακετυλοχολίνης(α)απότακυστίδιατωννευρικώναπολήξεωνστηντελικήκινητικήπλάκαΣτησυνέχειαηακετυλοχολίνησυνδέεταιμεειδικούςυποδοχείςστημεμβράνητουμυϊκούκυττάρουπροκαλώνταςσυστολήτουτελευταίου(β)ηαλλαντοτοξίνηδραστηντελικήκινητικήπλάκαπαρεμποδίζονταςτηναπελευθέρωσηακετυλοχολίνης(α)απότακυστίδιαlaquoκαταργώνταςraquoστηνπράξητηνευρικήδιέγερσηαποτέλεσματηςδράσηςαυτήςείναιημηαντιστρεπτήχάλασητουμυόςκαιτελικάημυϊκήπαράλυση(f

Τμήμα295)

Ωστόσο το τελικό αποτέλεσμα διαφέρει ανάλογα με το ποι-ος ακριβώς νευροδιαβιβαστής αναστέλλεται

2110 Έλεγχος εννοιών

Οι εξωτοξίνες τις οποίες παράγουν ορισμένοι μικροοργανισμοί εί-ναι οι ισχυρότερες βιολογικές τοξίνες που γνωρίζουμε Κάθε εξω-τοξίνη δρα σε εξειδικευμένα κύτταρα ή μόρια του ξενιστή επιφέ-ροντας βλάβες σε κάποια μείζονα (κυτταρική ή συστηματική) λει-τουργία του

Ποιες μείζονος σημασίας ιδιότητες είναι κοινές σε όλες τις εξωτοξίνες Σε όλες τις τοξίνες Α-Β

Είναι απαραίτητο να λάβει χώρα πολλαπλασιασμός των βακτη-ρίων και λοίμωξη προκειμένου να παραχθούν τοξίνες

2111 Εντεροτοξίνες

Οι εντεροτοξίνες είναι εξωτοξίνες που δρουν στο λεπτό έντερο και προκαλούν μαζική έκκριση υγρών στον εντερικό αυλό και κατά συνέπεια εμετό και διάρροια Εντεροτοξίνες

παράγουν πολλά βακτήρια όπως τα Staphylococcus aureus Clostridium perfringens και Bacillus cereus (που ευθύνονται συνήθως για τις τροφικές δηλητηριάσεις) αλλά και τα εντε-ροπαθογόνα Vibrio cholerae Escherichia coli και Salmonel-la enteritidis

Η τοξίνη της χολέρας

Η εντεροτοξίνη την οποία παράγει το Vibrio cholerae είναι ο αιτιολογικός παράγοντας της χολέρας και έχει μελετηθεί περισσότερο από οποιαδήποτε άλλη εντεροτοξίνη Η τοξί-νη της χολέρας ανήκει στις τοξίνες της κατηγορίας Α-Β (βλ Τμήμα 2110) και αποτελείται από μία υπομονάδα Α μορι-ακού βάρους 27200 και πέντε υπομονάδες Β καθεμιά από τις οποίες έχει ΜΒ 11600 (επομένως ολόκληρο το σύμπλεγ-μα της τοξίνης έχει ΜΒ 82200) Η υπομονάδα Β αποτελεί το τμήμα με το οποίο η τοξίνη δεσμεύεται εξειδικευμένα στον γαγγλιοζίτη GM1 που βρίσκεται στην κυτταροπλασματική μεμβράνη των κυττάρων του εντερικού επιθηλίου (Εικόνα 2121)Oslash ωστόσο η ίδια η υπομονάδα Β δεν προκαλεί κάποια μεταβολή στη διαπερατότητα της μεμβράνης Για την τοξι-κή δράση της τοξίνης της χολέρας υπεύθυνη είναι η υπομο-

AA

AA

A

AA A

AA

A AAA

AAA

A

AAA

A

AAAAAAAA

AAA

A

G

GGG

GGGGGGG

G

G

G G

G

G

G

GG G

G

GG

A A

A

A A

A

A

A

A

A AA A A A A A A A AA A A A

∆ιεγερτικά σήmicroατααπό το κεντρικόνευρικό σύστηmicroα

Ανασταλτικόςδιάmicroεσος νευρώνας

Αναστολή

Μυς

Φυσιολογικές συνθήκεςΗ γλυκίνη (G) που απελευθερώνεται από τουςανασταλτικούς διάmicroεσους νευρώνες σταmicroατάτην απελευθέρωση ακετυλοχολίνης (A)και επιφέρει χάλαση των microυών

ΤέτανοςΗ τετανοτοξίνη δεσmicroεύεται στουςανασταλτικούς διάmicroεσους νευρώνεςεmicroποδίζοντας την απελευθέρωση γλυκίνηςκαι τη χάλαση των microυών

(α) (β)

Τοξίνητουτετάνου

Εικόνα 2120 δράσητηςτετανοτοξίνηςτηνοποίαπαράγειτοClostridium tetani(α)υπόφυσιολογικέςσυνθήκεςηχάλασητωνμυώνοφείλεταιστηγλυ-κίνη(G)πουαπελευθερώνουνορισμένοιδιάμεσοιανασταλτικοίνευρώνεςηγλυκίνηαποδιεγείρειτουςκινητικούςνευρώνεςκάτιπουμετησειράτουση-μαίνειότιδιακόπτεταιηαπελευθέρωσηακετυλοχολίνης(α)στηνευρομυϊκήσύναψη(β)ητετανοτοξίνηδεσμεύεταισεδιάμεσουςανασταλτικούςνευρώνεςεμποδίζονταςτηναπελευθέρωσηγλυκίνηςαπότασυναπτικάκυστίδιαΈτσιδιακόπτεταιηροήανασταλτικώνσημάτωνπροςτουςκινητικούςνευρώνεςκαιηαπελευθέρωσηακετυλοχολίνηςστηνευρομυϊκήσύναψηείναισυνεχήςκαιαδιάκοπημεαποτέλεσμαναπροκαλείταιμηαντιστρεπτήσυστολήτωνμυώνκαισπαστικήπαράλυση(fΤμήμα278καιεικόνα2719)

2111 ΕΝΤΕΡΟΤΟξΙΝΕΣ 857

858Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

νάδα Α η οποία ενεργοποιεί το κυτταρικό ένζυμο αδενυλι-κή κυκλάση που με τη σειρά του μετατρέπει την τριφωσφο-ρική αδενοσίνη (ΑΤΡ) σε κυκλική μονοφωσφορική αδενοσί-νη (cAMP)

Όπως έχουμε ήδη δει στο Τμήμα 87 το κυκλικό ΑΜΡ είναι ένα ειδικό μόριο που συνδέει στα κύτταρα διάφο-ρους ρυθμιστικούς μηχανισμούς Στα θηλαστικά το κυκλι-κό ΑΜΡ συμμετέχει στον μηχανισμό δράσης αρκετών ορμο-

νών σε συναπτικές διαβιβάσεις του κεντρικού νευρικού συ-στήματος αλλά και στις φλεγμονώδεις και ανοσιακές αντι-δράσεις των ιστών συμπεριλαμβανομένων των αλλεργιών Όμως για να μπορέσει η υπομονάδα Α της τοξίνης της χολέ-ρας να ενεργοποιήσει την αδενυλική κυκλάση πρέπει πρώτα να ενεργοποιηθεί από ένα κυτταρικό ένζυμο που χρειάζεται NAD+ και ATP Κατά τη δράση της εντεροτοξίνης της χολέ-ρας τα αυξημένα επίπεδα κυκλικού ΑΜΡ προκαλούν ενερ-γητική έκκριση διττανθρακικών και ιόντων χλωρίου από τα επιθηλιακά κύτταρα προς τον εντερικό αυλό (Εικόνα 2121) Κατά την οξεία φάση της νόσου η απώλεια νερού στο λε-πτό έντερο υπερβαίνει τον ρυθμό απορρόφησής του στο πα-χύ έντερο με αποτέλεσμα τη μαζική καθαρή απώλεια νε-ρού Κατά κανόνα τα θύματα της χολέρας πεθαίνουν από ακραία αφυδάτωση Καλύτερη θεραπεία είναι η πρόσληψη από το στόμα μεγάλων ποσοτήτων από διαλύματα ηλεκτρο-λυτών προκειμένου να αναπληρωθούν τα απολεσθέντα υγρά και ιόντα

Η εντεροτοξίνη της χολέρας μπορεί να ενεργοποιήσει την αδενυλική κυκλάση σε μεγάλη ποικιλία κυττάρων και ιστών γιrsquo αυτό και οι παθολογικές εκδηλώσεις της τοξίνης αφορούν μάλλον την ειδική θέση όπου αυτή δεσμεύεται δη-λαδή τα κύτταρα του επιθηλίου του λεπτού εντέρου παρά την τοξική ενεργοποίηση της αδενυλικής κυκλάσης Πράγ-ματι η προσθήκη διαλύματος με απομονωμένες υπομονάδες Β (οι οποίες δεν διαθέτουν δραστικότητα αδενυλικής κυκλά-σης) στον αυλό του εντέρου μπορεί να εμποδίσει τη δράση της εντεροτοξίνης της χολέρας αρκεί να χορηγηθεί πριν την εκδήλωσή της Αυτό συμβαίνει διότι οι υπομονάδες Β κατα-λαμβάνουν τις ίδιες θέσεις δέσμευσης που χρησιμοποιούν και τα πλήρη μόρια (Α-Β) της τοξίνης στερώντας από τα τελευταία τη δυνατότητα δέσμευσης αλλά και δράσης κα-θώς μόνο τα πλήρη μόρια διαθέτουν δραστικότητα αδενυλι-κής κυκλάσης

Η εντεροτοξίνη της χολέρας κωδικεύεται από δύο γο-νίδια τα ctxA και ctxB Η έκφραση των εν λόγω γονιδίων ελέγχεται από έναν μηχανισμό θετικής ρύθμισης στον οποίο καθοριστικό ρόλο παίζει η πρωτεΐνη που κωδικεύει το γονί-διο toxR Το προϊόν του γονιδίου toxR είναι μια διαμεμβρα-νική πρωτεΐνη η οποία ελέγχει τόσο την παραγωγή της τοξί-νης όσο και άλλων σημαντικών παραγόντων μολυσματικό-

Εικόνα 2121 δράσητηςεντεροτοξίνηςτηςχολέρας(1)Φυσιολογικήδι-αδικασίακίνησηςτωνιόντωνστοέντεροκαιαποικισμόςτουεπιθηλίουαπότοVibrio choleraeακολουθούμενοςαπόδέσμευσητηςεντεροτοξίνηςμετουςγαγγλιοζίτεςGM1τωνκυττάρωντουξενιστή(2)ηδράσητηςτοξίνηςα-βέγκειταιστηνενσωμάτωσηστοκυτταρόπλασματωνξενιστικώνκυττάρωντηςυπομονάδαςαηοποίαενεργοποιείτηναδενυλικήκυκλάσηΤογεγονόςαυτόοδηγεί(3)στηδιακοπήτηςφυσιολογικήςροήςνa+προςταέσωκαι(4)στηναπώλειανερούπροςτοναυλόκαιτηνεμφάνισηδιάρροιαςηαντιμετώπισητηςχολέραςγίνεταιμεαναπλήρωσηιόντωνκαιενυδάτωσηηχρήσηαντιβι-οτικώνμπορείναπεριορίσειτηνανάπτυξητουV choleraeκαιναμειώσειτηδιάρκειατηςνόσουαλλάδενεπηρεάζεικαθόλουτηντοξίνηπουέχειήδηπαραχθεί

Κύτταρο GM1

Επιθήλιο

Τοξίνη του Vibrio cholerae

Κύτταρο του Vibrio cholerae

Ενεργοποίηση της επιθηλιακήςαδενυλικής κυκλάσης από τηντοξίνη της χολέρας

Τοξίνη τηςχολέρας

Αδενυλική κυκλάση

Αυλός

Αυλός

ATP κυκλικό AMP

Αίmicroα

Αίmicroα

Αίmicroα

Αυλός τουλεπτού εντέρου

Κύτταρο GM1Na+

Επιθηλιακά κύτταρα του εντέρου

Na+

Na+

Αναστολή microεταφοράς Na+ καθαρήροή Clndash προς τον αυλό

Clndash

Clndash

Μαζική microετακίνησηνερού προς τον αυλό

Φυσιολογική κίνηση ιόντων Na+ κινείται από τοναυλό προς το αίmicroαmiddot δεν υπάρχει καθαρή ροή Clndash

H2O

Αποικισmicroός καιπαραγωγή τοξινών

1

3

2

4

τητας του Vibrio cholerae (πχ πρωτεΐνες και τριχίδια της εξωτερικής μεμβράνης) που είναι απαραίτητοι για τον επι-τυχή αποικισμό του λεπτού εντέρου από το συγκεκριμένο εντεροπαθογόνο

Άλλες εντεροτοξίνες

Αρκετές εντεροτοξίνες που παράγονται από άλλα εντεροπα-θογόνα όπως είναι η Escherichia και η Salmonella δρουν παρόμοια με την τοξίνη της χολέρας Αυτό επιβεβαιώνεται από το ότι οι τοξίνες και των δύο βακτηρίων εξουδετερώνο-νται με τη χορήγηση αντισωμάτων κατά της εντεροτοξίνης της χολέρας γεγονός που υποδηλώνει ότι οι συγκεκριμένες τοξίνες έχουν παραπλήσια δομή Σε αυτό συνηγορεί και η ανάλυση της αλληλουχίας βάσεων στα γονίδια ctxA και ctxB τα οποία παρουσιάζουν ομολογία μεγαλύτερη του 75 με τα γονίδια που κωδικεύουν τη θερμοασταθή εντεροτοξίνη την οποία παράγουν τα εντεροπαθογόνα στελέχη της Escherich-ia και της Salmonella Ωστόσο υπάρχουν και εντεροτοξί-νες με διαφορετικό τρόπο δράσης τις οποίες παράγουν άλ-λα εντεροπαθογόνα των τροφίμων (Staphylococcus aureus Clostridium perfringens Bacillus cereus) Πχ η τοξίνη του Clostridium perfringens είναι μια κυτταροτοξίνη ενώ του Staphylococcus aureus μια υπεραντιγονική τοξίνη (Πίνακας 214) Τα υπεραντιγόνα έχουν έναν εντελώς διαφορετικό μη-χανισμό δράσηςOslash διεγείρουν μεγάλο αριθμό λεμφοκυττάρων προκαλώντας φλεγμονώδεις αντιδράσεις όχι μόνο τοπικά στο έντερο αλλά και διασυστηματικά σε όλο το σώμα (f Τμήμα 2214)

2111 Έλεγχος εννοιών

Οι εντεροτοξίνες είναι εξωτοξίνες που δρουν εξειδικευμένα στο λε-πτό έντερο προκαλώντας μεταβολές στη διαπερατότητα του εντε-ρικού επιθηλίου οι οποίες οδηγούν στην εμφάνιση διάρροιας Οι

εντεροτοξίνες διακρίνονται στις τοξίνες Α-Β στις κυτταροτοξίνες και στα υπεραντιγόνα

Ποια μείζονα χαρακτηριστικά είναι κοινά σε όλες τις εντεροτο-ξίνες Σε όλες τις εξωτοξίνες Α-Β

Πώς δρα η τοξίνη του Vibrio cholerae στο λεπτό έντερο Γιατί προκαλεί η τοξίνη αυτή μαζική απώλεια νερού

2112 Ενδοτοξίνες

Τα αρνητικά κατά Gram βακτήρια παράγουν λιποπολυσακ-χαρίτες για την εξωτερική στιβάδα του κυτταρικού τους τοι-χώματος (f Τμήμα 49) οι οποίοι σε πολλές περιπτώσεις είναι τοξικοί Οι πολυσακχαρίτες αυτοί ονομάζονται ενδο-τοξίνες διότι είναι σταθερά συνδεδεμένοι με το βακτηριακό κύτταρο και απελευθερώνονται σε μεγάλες ποσότητες μόνο αν συμβεί λύση του κυττάρου Οι ενδοτοξίνες έχουν μελε-τηθεί κυρίως στην περίπτωση των Escherichia Shigella και Salmonella Οι κυριότερες διαφορές μεταξύ εξωτοξινών και ενδοτοξινών παρατίθενται στον Πίνακα 215

Δομή και λειτουργία των ενδοτοξινών

Οι ενδοτοξίνες ασκούν ποικίλες επιδράσεις στη φυσιολο-γία Ο πυρετός είναι σχεδόν καθολικό σύμπτωμα της δρά-σης τους διότι οι τοξίνες αυτές διεγείρουν την απελευθέρω-ση ειδικών πρωτεϊνών από τα ξενιστικά κύτταρα οι οποίες ονομάζονται ενδογενή πυρετογόνα και επιδρούν στο θερμορ-ρυθμιστικό κέντρο του εγκεφάλου Επιπλέον οι ενδοτοξίνες προκαλούν διάρροια ταχεία μείωση του αριθμού των λεμ-φοκυττάρων και των αιμοπεταλίων και γενικευμένη φλεγ-μονή Μεγάλες ποσότητες ενδοτοξίνης μπορεί να επιφέρουν ακόμη και τον θάνατο κυρίως μέσω αιμορραγικής καταπλη-ξίας και ιστικής νέκρωσης Η τοξικότητα των ενδοτοξινών

2112 ΕΝΔΟΤΟξΙΝΕΣ 859

ΠΙΝΑΚΑΣ 215 Ιδιότητεςεξωτοξινώνκαιενδοτοξινών

Ιδιότητα Εξωτοξίνες Ενδοτοξίνες

Χημικέςιδιότητες πρωτεΐνεςπουεκκρίνονταιαπόορισμένα Σύμπλοκαλιποπολυσακχαριτών-λιποπρωτεϊνών(fεικόνα435) αρνητικάκατάGramβακτήριαενγένει ωςτμήματατηςεξωτερικήςμεμβράνηςτωναρνητικώνκατά θερμοασταθείς Gramβακτηρίωναπελευθερώνονταιμετηλύσητουκυττάρου πολύμεγάληθερμοσταθερότηταΤρόποςδράσης εξειδικευμένοςσυνήθωςδεσμεύονται μηειδικός σεειδικούςυποδοχείςήδομέςΣυμπτώματα είναικυτταροτοξίνεςεντεροτοξίνεςή πυρετόςδιάρροιαεμετός νευροτοξίνεςμεεξειδικευμένοτρόπο δράσηςσεκύτταραήιστούς Τοξικότητα Συχνάπολύμεγάληενίοτεθανατηφόρος μικρήσπάνιαθανατηφόροςανοσογονικότητα Ιδιαιτέρωςανοσοδιεγερτικέςδιεγείρουν Ήπιαανοσογόναηανοσοαπόκρισηείναι τηνπαραγωγήαντισωμάτων(αντιτοξινών) ανεπαρκήςγιατηνεξουδετέρωσητηςτοξίνηςδράσητοξοειδών ηαντιμετώπισητηςτοξίνηςμεφορμαλδεΰδη καμία καταστρέφειτηντοξικότητααλλάτα τοξοειδήπουπροκύπτουνεξακολουθούν ναέχουνανοσοδιεγερτικήδράσηπυρετογονία δενπροκαλούνπυρετόστονξενιστή πυρετογόνεςσυχνάπροκαλούνπυρετόστονξενιστή

860Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

πάντως είναι πολύ χαμηλότερη εκείνης των εξωτοξινών Στα ποντίκια επί παραδείγματι η ποσότητα ενδοτοξίνης που απαιτείται για να θανατωθεί το 50 ενός πληθυσμού πειρα-ματοζώων (δηλαδή η LD50) είναι κατά προσέγγιση 200-400 μg (μικρογραμμάρια) ανά άτομο ενώ η LD50 της αλλαντοτο-ξίνης είναι περίπου 25 pg (πικογραμμάρια) ανά άτομο δηλα-δή 10 εκατομμύρια φορές μικρότερη

Η γενική δομή των λιποπολυσακχαριτών (LPS) παρου-σιάζεται στην Εικόνα 435 Οι λιποπολυσακχαρίτες αποτε-λούνται από το λιπίδιο Α έναν κεντρικό πολυσακχαρίτη που περιέχει κετοδεοξυοκτονικό λίγα σάκχαρα με επτά άτομα άνθρακα (επτόζες) γλυκόζη γαλακτόζη Ν-ακετυλογλυκο-ζαμίνη και τον πολυσακχαρίτη Ο ένα ιδιαίτερα μεταβλητό πολυμερές που συνήθως περιέχει γαλακτόζη γλυκόζη ρα-μνόζη μαννόζη και ένα ή περισσότερα ασυνήθιστα διδεο-ξυ-σάκχαρα όπως αμπεκουόζη κολιτόζη παρατόζη ή τυβε-λόζη Τα σάκχαρα του πολυσακχαρίτη Ο σχηματίζουν αλυ-σίδες των τεσσάρων ή πέντε σακχάρων (συνήθως διακλαδι-σμένες) οι οποίες επαναλαμβάνονται αρκετές φορές για τον σχηματισμό του πλήρους μορίου (f Τμήμα 49) Το λιπί-διο Α αποτελείται από λιπαρά οξέα που συνδέονται με εστε-ρικούς δεσμούς στο μόριο της Ν-ακετυλογλυκοζαμίνης Συ-νηθέστερα τέτοια οξέα είναι το β-υδροξυμυριστικό το λαυ-ρικό (δαφνικό) το μυριστικό και το παλμιτικό (φοινικικό) Από τη μελέτη επιμέρους λιποπολυσακχαριτικών τμημάτων συνάγεται ότι το λιπίδιο ευθύνεται για την τοξικότητα και ο πολυσακχαρίτης για την υδατοδιαλυτότητα και την ανοσο-γονικότητα του συμπλόκου (f Τμήμα 223) Επίσης με-λέτες σε ζώα υποδεικνύουν ότι για τις in vivo τοξικές επι-δράσεις είναι απαραίτητο το λιπίδιο και ο πολυσακχαρίτης να συνυπάρχουν

Ανίχνευση ενδοτοξινών με τη μέθοδο Limulus

Επειδή οι ενδοτοξίνες έχουν πυρετογόνο δράση θα πρέπει τα διάφορα φάρμακα (πχ αντιβιοτικά ή σκευάσματα που χορηγούνται ενδοφλεβίως) να μην περιέχουν καθόλου εν-δοτοξίνες Για τον σκοπό αυτό έχει αναπτυχθεί μια ιδιαίτε-ρα ευαίσθητη μέθοδος ανίχνευσης ενδοτοξινών η οποία βα-σίζεται στη χρήση των αμοιβαδοκυττάρων Limulus polyphe-mus που παρασιτούν στις οπλές των αλόγων Η μέθοδος στη-ρίζεται στο γεγονός ότι οι ενδοτοξίνες προκαλούν εξειδικευ-μένα λύση αυτών των αμοιβαδοκυττάρων (Εικόνα 2122) Κατά τον εργαστηριακό έλεγχο αναμειγνύονται εκχυλίσμα-τα αμοιβαδοκύτταρων με το υπό έλεγχο διάλυμα Αν υπάρ-χει ενδοτοξίνη το εκχύλισμα των αμοιβαδοκυττάρων σχη-ματίζει πήγμα και καθιζάνει μεταβάλλοντας τη διαύγεια του διαλύματος Αυτή η αντίδραση μπορεί κατόπιν να ποσοτι-κοποιηθεί με τη χρήση φασματοφωτομέτρου Είναι εφικτή η εκτέλεση μετρήσιμης αντίδρασης με μόλις 10 pgml λιπο-πολυσακχαρίτη Η μέθοδος Limulus χρησιμοποιείται για την ανίχνευση απειροελάχιστων ποσοτήτων ενδοτοξίνης στους ορούς στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό στο πόσιμο νερό και σε όλα τα διαλύματα που χρησιμοποιούνται για την παρασκευή φαρμάκων και ενέσιμων σκευασμάτων

Επειδή η μέθοδος Limulus είναι πάρα πολύ ευαίσθητη χρειάζεται ιδιαίτερη προσοχή στην τήρηση μέτρων αποτρο-πής της μόλυνσης των εργαστηριακών οργάνων των διαλυ-μάτων και των αντιδραστηρίων από αρνητικά κατά Gram βακτήρια που υπάρχουν στο περιβάλλον του εργαστηρίου ή της κλινικής πχ στο απεσταγμένο νερό Ενδεχόμενη ανί-χνευση ενδοτοξινών με τη μέθοδο Limulus στο πλάσμα ή στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό συνιστά σοβαρή ένδειξη μόλυν-σης των συγκεκριμένων σωματικών υγρών με αρνητικά κα-τά Gram βακτήρια

2112 Έλεγχος εννοιών

Οι ενδοτοξίνες είναι λιποπολυσακχαρίτες προερχόμενοι από την εξωτερική στιβάδα των αρνητικών κατά Gram βακτηρίων Οι εν-δοτοξίνες απελευθερώνονται στο περιβάλλον με τη λύση του βα-κτηρικού κυττάρου προκαλώντας πυρετό και ορισμένες άλλες το-

(α)

(β)

A O

Tzi

anab

os a

nd R

D M

illha

mA

O T

zian

abos

and

R D

Mill

ham

Εικόνα 2122 μικροφωτογραφίεςαμοιβαδοκυττάρωνLimulus(α)Φυσι-ολογικάαμοιβαδοκύτταρα(β)αμοιβαδοκύτταραπουέχουνεκτεθείσεβα-κτηριακόλιποπολυσακχαρίτηηπαρουσίαλιποπολυσακχαρίτηπροκαλείαπο-κοκκίωσητωνκυττάρωνιδιότηταπουμπορείναχρησιμοποιηθείγιατηνανί-χνευσηλιποπολυσακχαριτώνσεκάποιουπόέλεγχοδιάλυμα

ξικές αντιδράσεις στον ξενιστή Κατά κανόνα οι ενδοτοξίνες είναι λιγότερο τοξικές από τις εξωτοξίνες

Γιατί δεν παράγουν ενδοτοξίνες τα θετικά κατά Gram βακτή-ρια

Γιατί είναι απαραίτητο να ελέγχονται τα διαλύματα των διαφό-ρων φαρμάκων ως προς την παρουσία ενδοτοξινών

ΙV ΓΕΝΙΚΟΙ ΜΗχΑΝΙΣΜΟΙ ΑΜΥΝΑΣ ΤΟΥ ξΕΝΙΣΤΗ

Οι εγγενείς laquoαμυντικοί μηχανισμοίraquo που είναι υπεύθυνοι για την καταστολή των παθογόνων μπορούν να χωριστούν σε δύο κατηγορίες στους μη ειδικούς ή γενικούς μηχανισμούς άμυνας που επιστρατεύονται έναντι μεγάλης ποικιλίας πα-θογόνων και στους ειδικούς αμυντικούς μηχανισμούς που χρησιμοποιούνται έναντι μεμονωμένων ειδών ή στελεχών παθογόνων Εδώ θα εξετάσουμε ορισμένους γενικούς αμυ-ντικούς μηχανισμούς που χρησιμοποιούνται για τον περιο-ρισμό των λοιμώξεων και τη διατήρηση της υγείας του ξε-νιστή ενώ στο επόμενο κεφάλαιο θα μελετήσουμε τους συ-γκεκριμένους μηχανισμούς άμυνας του ξενιστή έναντι μεμο-νωμένων παθογόνων δηλαδή την ανοσοαπόκριση

2113 Μη ειδική εγγενής αντίσταση στις

μολύνσεις

Η πρώτη γραμμή άμυνας του ξενιστή κατά των παθογόνων περιλαμβάνει μια σειρά φυσικών και χημικών φραγμών εγ-γενών στα περισσότερα ζώα οι οποίοι αντιδρούν με μη ει-δικό τρόπο στην εισβολή των παθογόνων Αυτοί οι γενικού χαρακτήρα μηχανισμοί εξουδετερώνουν όλα σχεδόν τα πα-θογόνα με τα οποία ερχόμαστε σε επαφή

Φυσική αντίσταση του ξενιστή

Η ικανότητα των παθογόνων να προκαλούν νόσο σε μεμο-νωμένα ζωικά είδη ποικίλλει σε πολύ μεγάλο βαθμό Για παράδειγμα η λύσσα εφόσον αρχίσει η εκδήλωση των συ-μπτωμάτων επιφέρει κατά κανόνα τον θάνατο σε οποιοδή-ποτε είδος θηλαστικού Βεβαίως ορισμένα είδη ζώων είναι πολύ πιο ευαίσθητα στη λύσσα από άλλα Τα ρακούν και τα κουνάβια πχ είναι εξαιρετικά ευαίσθητα στη μόλυνση από τον ιό της λύσσας σε αντίθεση με τα οπόσσουμ που σπανί-ως αρρωσταίνουν από την ασθένεια αυτή Ο άνθρακας μπο-ρεί να μολύνει πολλά είδη ζώων αλλά τα συμπτώματα που προκαλεί ποικίλλουν σημαντικά καθώς στον μεν άνθρω-πο εκδηλώνονται ως απλές φλύκταινες ενώ στις αγελάδες προκαλεί θανατηφόρο δηλητηρίαση του αίματος Αντίθετα ο πνευμονικός άνθρακας είναι θανατηφόρος για τον άνθρω-πο (f Τμήμα 2511) ενώ ιδιαίτερη σημασία έχει επίσης

το γεγονός ότι τα πουλιά είναι πλήρως ανθεκτικά στον άν-θρακα Επιπλέον οι ασθένειες των θερμόαιμων ζώων σπα-νίως μεταδίδονται στα ψυχρόαιμα (ποικιλόθερμα) ζώα και αντιστρόφως

Σε συγκεκριμένες συνθήκες συγγενικά είδη ή ακόμη και μέλη του ίδιου είδους ενδέχεται να παρουσιάζουν αρκε-τά διαφορετική ευαισθησία σε δεδομένο παθογόνο

Ηλικία στρες και δίαιτα

Η ηλικία είναι σημαντικός παράγοντας όσον αφορά την ευαι-σθησία έναντι μολυσματικών ασθενειών Τα λοιμώδη νοσή-ματα είναι πολύ πιο συχνά στα πολύ νεαρά και πολύ ηλικι-ωμένα άτομα Στα νεογέννητα πχ ο σχηματισμός της εντε-ρικής χλωρίδας γίνεται αρκετά γρήγορα αλλά η φυσιολογι-κή χλωρίδα του νεογέννητου δεν είναι ίδια με τη φυσιολο-γική χλωρίδα ενός ενήλικα Πριν τη δημιουργία της χλωρί-δας ενήλικα ιδιαίτερα τις πρώτες μέρες μετά τη γέννηση τα παθογόνα έχουν περισσότερες ευκαιρίες να εγκατασταθούν και να προκαλέσουν νόσο Έτσι η διάρροια που προκαλεί-ται από παθογονικά στελέχη της Escherichia coli (f Τμή-μα 297) ή του Pseudomonas aeruginosa εμφανίζεται πολύ συχνά σε νεογνά μικρότερα του ενός έτους Η νεογνική αλ-λαντίαση απαντά μόνο σε νεογνά πολύ μικρής ηλικίας επει-δή η φυσιολογική χλωρίδα που έχει δημιουργθεί στα μεγα-λύτερα παιδιά τα προφυλάσσει από εντερική λοίμωξη λόγω του Clostridium botulinum (f Τμήμα 295)

Σε άτομα μεγαλύτερα των 65 ετών τα λοιμώδη νοσήμα-τα εμφανίζονται πολύ συχνότερα απrsquo ότι σε νεότερους ενή-λικες Επί παραδείγματι οι ηλικιωμένοι είναι πολύ πιο ευ-αίσθητοι σε αναπνευστικές λοιμώξεις ιδιαίτερα στη γρίπ-πη (f Τμήμα 268) ίσως επειδή μειώνεται η αποτελεσμα-τικότητα της ανοσιακής τους απόκρισης στα παθογόνα του αναπνευστικού Επιπλέον διάφορες ανατομικές μεταβολές που συνοδεύουν το γήρας μπορεί να συμβάλλουν στην ανά-πτυξη λοιμώξεων Φερrsquo ειπείν η διόγκωση του προστάτη (συνηθισμένη πάθηση στους άνδρες άνω των 50 ετών) προ-καλεί συχνά μείωση της ροής των ούρων γεγονός που με τη σειρά του καθιστά ευκολότερο τον αποικισμό της ουροποιη-τικής οδού με παθογόνα (Εικόνα 2111) και αυξάνει τις σχε-τικές λοιμώξεις στους άνδρες μεγαλύτερης ηλικίας

Το στρες μπορεί να οδηγήσει σε προδιάθεση ενός ατό-μου που υπό φυσιολογικές συνθήκες θα ήταν υγιές στο να νοσήσει Σε σχετικές μελέτες με αρουραίους και ποντίκια η κόπωση η υπερπροσπάθεια η ελλειπής διατροφή η αφυδά-τωση και οι κλιματικές αλλαγές (όλα συνιστούν πηγές φυ-σιολογικού στρες) αυξάνουν όχι μόνο τον επιπολασμό αλλά και τη βαρύτητα των λοιμώξεων Επί παραδείγματι αρου-ραίοι που υποβάλλονται σε έντονη φυσική δραστηριότη-τα για μεγάλες χρονικές περιόδους εμφανίζουν μεγαλύτερη θνησιμότητα αν προσβληθούν από Salmonella σε σχέση με ζώα που αναπαύονται επαρκώς Επομένως οι ορμόνες που παράγονται υπό συνθήκες στρες επηρεάζουν το ανοσοποιη-τικό σύστημα και παίζουν κάποιο ρόλο στις σχετικές ασθέ-νειες Η ορμόνη κορτιζόνη πχ ένας ιδιαίτερα αποτελεσμα-

2113 ΜΗ ΕΙΔΙΚΗ ΕΓΓΕΝΗΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΣΤΙΣ ΜΟΛΥΝΣΕΙΣ 861

862Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

τικός αντιφλεγμονώδης παράγοντας παράγεται σε πολύ με-γαλύτερες ποσότητες κατά τη διάρκεια περιόδων στρες πα-ρά σε φυσιολογικές περιόδους Έτσι η καταστολή των φλεγ-μονωδών αντιδράσεων του οργανισμού στερεί το σώμα από έναν φυσιολογικό μηχανισμό άμυνας έναντι των λοιμώξεων (βλ Τμήμα 2114)

Η δίαιτα παίζει επίσης σημαντικό ρόλο στην αντίσταση του ξενιστή Η συσχέτιση μεταξύ πείνας και μολυσματικών ασθενειών είναι γνωστή εδώ και αιώνες Δίαιτες φτωχές σε πρωτεΐνη επηρεάζουν τη φυσιολογική χλωρίδα και προσφέ-ρουν μεγαλύτερες πιθανότητες ανάπτυξης σε διάφορα ευκαι-ριακά παθογόνα Για παράδειγμα ο αριθμός των κυττάρων Vibrio cholerae που απαιτούνται για να προκαλέσουν χολέ-ρα είναι πολύ μικρότερος όταν το προσβαλλόμενο άτομο υποσιτίζεται Επίσης ο αριθμός αυτός είναι πολύ μικρότε-ρος και όταν το V cholerae λαμβάνεται με την τροφή ίσως επειδή η τροφή εξουδετερώνει τα στομαχικά οξέα που υπό φυσιολογικές συνθήκες θα κατέστρεφαν το παθογόνο (f Τμήμα 285)

Σε ορισμένες περιπτώσεις η απουσία συγκεκριμένης ουσίας από τη διατροφή μπορεί να προστατεύσει από κάποια νόσο καθώς το αντίστοιχο παθογόνο στερείται τα απαραίτη-τα θρεπτικά υλικά Καλύτερο τέτοιο παράδειγμα είναι η επί-δραση της σακχαρόζης στην εμφάνιση της οδοντικής τερη-δόνας Όπως είδαμε στο Τμήμα 213 η απουσία σακχαρόζης από τη διατροφή (μαζί με τη σωστή στοματική υγιεινή) μπο-ρεί να εξαφανίσει την τερηδόνα καθώς χωρίς τη σακχαρό-ζη των τροφών τα ιδιαιτέρως τερηδονογόνα Streptococcus mutans και S sobrinus αδυνατούν να συνθέσουν τον κολ-λώδη πολυσακχαρίτη που είναι απαραίτητος για να παρα-μείνουν τα βακτηριακά κύτταρα κολλημένα στις επιφάνει-ες των δοντιών

Φυσικοί και χημικοί αμυντικοί μηχανισμοίΗ δομική ακεραιότητα των ιστικών επιφανειών συνιστά φραγμό στην είσοδο μικροοργανισμών Στο δέρμα και στις βλεννογόνους επιφάνειες τα δυνητικά παθογόνα πρέπει όχι μόνο να προσκολληθούν στην επιφάνεια του ιστού αλλά και να αναπτυχθούν σε αυτή τη θέση πριν μεταφερθούν σε κά-ποια άλλη περιοχή του σώματος Η ακεραιότητα μιας ιστι-κής επιφάνειας συνήθως αρκεί για την προστασία της από ενδεχόμενο μόνιμο αποικισμό από παθογόνα Ωστόσο μια τραυματισμένη ιστική επιφάνεια (πχ ένα γδάρσιμο στο δέρ-μα) αποικίζεται εύκολα και επιτρέπει την εισβολή μικροορ-γανισμών Η αντίσταση στον αποικισμό και στην εισβολή γίνεται αφrsquo ενός με ειδικές ουσίες που παράγει το αμυντικό σύστημα του ξενιστή και αφrsquo ετέρου με διάφορους μηχανι-σμούς ανατομικού χαρακτήρα που παρεμποδίζουν έναν πι-θανό αποικισμό Μια σύνοψη των σημαντικότερων ανατο-μικών μηχανισμών άμυνας του ανθρώπινου οργανισμού πα-ρουσιάζεται στην Εικόνα 2123

Το δέρμα συνιστά αποτελεσματικό εμπόδιο στη διείσδυ-ση μικροοργανισμών Οι σμηγματογόνοι αδένες του δέρμα-τος (Εικόνα 212) εκκρίνουν λιπαρά οξέα και γαλακτικό οξύ τα οποία μειώνουν το pH του δέρματος και αναστέλλουν τον αποικισμό από παθογόνα βακτήρια Όσοι μικροοργανι-σμοί εισπνέονται από τη μύτη ή το στόμα απομακρύνονται με τη δράση των βλεφαριδοφόρων επιθηλιακών κυττάρων των βλεννογόνων επιφανειών του ρινοφάρυγγα και της τρα-χείας Οι βλεφαρίδες ωθούν με τις κινήσεις τους τη βλέννη και τα παγιδευμένα σε αυτήν βακτήρια προς τα άνω μέχρι αυτή να ενσωματωθεί στις εκκρίσεις της στοματικής κοιλό-τητας και είτε να καταπωθεί (οπότε τα βακτήρια πεθαίνουν στο όξινο περιβάλλον του στομάχου) είτε να απομακρυνθεί με την απόχρεμψη Τα δυνητικά παθογόνα που εισέρχονται

Η λυσοζύmicroη στα δάκρυακαι σε άλλες εκκρίσεις διασπάτο κυτταρικό τοίχωmicroα τωνβακτηρίων

Αποmicroάκρυνση σωmicroατιδίων καιmicroικροοργανισmicroών microε την ταχείαδιέλευση αέρα πάνω από τα τριχίδια και τους κροσσούς τουρινοφάρυγγα

Η φυσιολογική χλωρίδαανταγωνίζεται τα παθογόνα

Η βλέννη και τα φαγοκύτταρα στους πνεύmicroονες αποτρέπουν τον αποικισmicroό

Η βλέννη και το κροσσωτό επιθήλιο στην τραχεία παγιδεύουνκαι ωθούν microικροοργανισmicroούςέξω από το σώmicroα

Το δέρmicroα είναι ένας φυσικόςφραγmicroός παράγει λιπαράοξέα microε αντιmicroικροβιακή δράση και η φυσιολογική χλωρίδα του εmicroποδίζει τοναποικισmicroό παθογόνων

Η ταχεία microεταβολή τουpH αναστέλλει τον πολλαπλασιασmicroό microικροβίων

Η περιοδική έκπλυση της ουροποιητικής οδού microε τα ούρα τηνπροφυλάσσει απότον αποικισmicroό

Η φυσιολογική χλωρίδαανταγωνίζεται τα παθογόνα

Η οξύτητα του περιβάλλοντος στο στοmicroάχι (pH 2) αναστέλλει τον πολλαπλασιασmicroό τωνmicroικροβίων

∆ιάφορες πρωτεΐνες του αίmicroατος αναστέλλουν τη microικροβιακή ανάπτυξη

Εικόνα 2123 Φυσικοίχημικοίκαιανατομικοίφραγμοίπροστασίαςέναντιτωνλοιμώξεων

στο στομάχι πρέπει να ανταπεξέλθουν αφrsquo ενός στην οξύτη-τα του στομάχου (που μπορεί να φθάσει και σε pH 2) και αφrsquo ετέρου στον ανταγωνισμό με τη διαρκώς αυξανόμενη μικρο-χλωρίδα του λεπτού (pH 5 περίπου) και του παχέος εντέρου (pH 6-7) Υπενθυμίζεται ότι στο παχύ έντερο ενός φυσιολο-γικού ενήλικα ο αριθμός των βακτηρίων προσεγγίζει το 1010 ανά γραμμάριο εντερικού περιεχομένου (βλ Τμήμα 214) Με όλους αυτούς τους αποτρεπτικούς μηχανισμούς γίνεται σαφές ότι η μόνιμη εγκατάσταση ενός νέου μικροοργανι-σμού είναι ιδιαίτερα δύσκολη

Οι νεφροί και η επιφάνεια των οφθαλμών λούονται συ-νεχώς με εκκρίσεις που περιέχουν λυσοζύμη ένζυμο το οποίο μειώνει δραστικά τους μικροβιακούς πληθυσμούς Βακτηρι-οκτόνες ουσίες υπάρχουν επίσης στα εξωκυτταρικά υγρά όπως στο πλάσμα του αίματος Οι β-λυσίνες επί παραδείγ-ματι είναι πρωτεΐνες του αίματος που έχουν την ιδιότητα να προσδένονται και να ανοίγουν ρήγματα στην κυτταρική μεμ-βράνη των βακτηρίων προκαλώντας εκροή του κυτταρο-πλάσματος άρα και λύση του βακτηριακού κυττάρου

Ιστική εξειδίκευση

Τα περισσότερα παθογόνα πρέπει αρχικά να προσκολληθούν και να αποικίσουν τη θέση που τους προσφέρεται Αν η θέ-ση αυτή δεν είναι συμβατή με τις διατροφικές και περιβαλ-λοντικές ανάγκες τους τότε είναι αδύνατο να πολλαπλασι-αστούν Επομένως αν το Clostridium tetani προσληφθεί με την τροφή δεν θα προκαλέσει τέτανο διότι πεθαίνει στο όξι-νο περιβάλλον του στομάχου Αν όμως εισχωρήσει σε μια βαθειά πληγή ενδέχεται να πολλαπλασιαστεί στις ανοξικές ζώνες που δημιουργούνται με την τοπική νέκρωση του ιστού και να αρχίσει την παραγωγή τετανοτοξίνης (βλ Τμήματα 2110 και 278) Αντίθετα τα εντεροβακτήρια όπως η Sal-monella και η Shigella δεν προκαλούν λοιμώξεις στις πλη-γές αλλά αποικίζουν επιτυχώς τον εντερικό σωλήνα Ορι-σμένες περιπτώσεις ιστικής εξειδίκευσης παρατίθενται στον Πίνακα 216

Ο καταβεβλημένος ξενιστής

Ο όρος καταβεβλημένος ξενιστής αφορά ξενιστές στους οποί-ους έχει αδρανοποιηθεί ένα ή περισσότερα τμήματα του ανο-

σοποιητικού τους συστήματος με συνέπεια να αυξάνονται σημαντικά οι πιθανότητες λοίμωξης

Πολλοί νοσοκομειακοί ασθενείς που πάσχουν από μη λοιμώδες νόσημα (πχ καρκίνο ή καρδιοπάθεια) προσβάλ-λονται σχετικά εύκολα από λοιμώξεις επειδή είναι καταβε-βλημένοι (f Τμήμα 257) Διάφορες συνήθεις νοσοκομει-ακές πράξεις όπως ο καθετηριασμός οι υποδόριες ενέσεις η λήψη εγκεφαλονωτιαίου υγρού οι βιοψίες και οι χειρουρ-γικές επεμβάσεις μπορούν ακούσια να εισαγάγουν μικροορ-γανισμούς στους ασθενείς Το προεγχειρητικό άγχος μπορεί επίσης να μειώσει τις αντιστάσεις του ασθενούς Τα διάφο-ρα αντιφλεγμονώδη φάρμακα που χορηγούνται για τον περι-ορισμό του πόνου και των οιδημάτων μειώνουν επίσης την ανοσιακή άμυνα του ξενιστή (βλ Τμήμα 2113) Στους ασθε-νείς που έχουν δεχθεί κάποιο μόσχευμα χορηγούνται ανοσο-κατασταλτικά φάρμακα τα οποία καταστέλλουν τον μηχα-νισμό απόρριψης του μοσχεύματος αλλά ταυτόχρονα μειώ-νουν την αμυντική ικανότητα του ασθενούς έναντι των λοι-μώξεων

Καταβεβλημένοι ξενιστές υπάρχουν και εκτός νοσο-κομείων Το κάπνισμα η υπέρμετρη κατανάλωση αλκοόλ η ενδοφλέβια λήψη ναρκωτικών ουσιών η έλλειψη ύπνου η ανεπαρκής διατροφή ή η λοίμωξη από κάποιον άλλο πα-ράγοντα αποτελούν συνθήκες που καταβάλλουν την άμυνα του ξενιστή έναντι των λοιμώξεων Επί παραδείγματι η μό-λυνση με τον ιό HIV (ιό της ανθρώπινης ανοσοανεπάρκειας) καθιστά τον ασθενή ευάλωτο σε πληθώρα μικροβιακών λοι-μώξεων κατά κανόνα ακίνδυνων για τα μη προσβεβλημένα άτομα Ο HIV προκαλεί το σύνδρομο της επίκτητης ανοσοα-νεπάρκειας (AIDS) επειδή καταστρέφει έναν τύπο κυττάρων του ανοσοποιητικού συστήματος τα λεμφοκύτταρα Τ-CD4 (f Τμήμα 227) που συμμετέχουν στην ανοσιακή απόκρι-ση του οργανισμού Εξαιτίας αυτής της βλάβης που προκα-λεί ο HIV στον ξενιστή οι ασθενείς με AIDS δεν διαθέτουν επαρκή άμυνα έναντι των λοιμώξεων και συχνά πεθαίνουν από κάποια λοίμωξη (f Τμήματα 256 και 2614)

Τέλος ένας ξενιστής μπορεί να είναι καταβεβλημένος εξαιτίας συγκεκριμένων γενετικών παραγόντων όπως πχ από διάφορες γενετικές ασθένειες που αναστέλλουν τη λει-τουργία ή καταστρέφουν ολόκληρα τμήματα του ανοσοποιη-τικού συστήματος Τα άτομα που υποφέρουν από τέτοιες πα-

2113 ΜΗ ΕΙΔΙΚΗ ΕΓΓΕΝΗΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΣΤΙΣ ΜΟΛΥΝΣΕΙΣ 863

ΠΙΝΑΚΑΣ 216 λοιμώξειςκαιιστικήεξειδίκευση

Νόσος Ιστός που μολύνεται Οργανισμός

αλλαντίαση Τελικήκινητικήπλάκα Clostridium botulinumαυτόματηαποβολή(βοοειδή) πλακούντας Brucella abortusΓονόρροια επιθήλιοτουουρογεννητικού Neisseria gonorrhoeaeδιφθερίτιδα επιθήλιοτουλάρυγγα Corynebacterum diphtheriaeελονοσία αίμα(ερυθροκύτταρα) είδηPlasmodiumπυελονεφρίτιδα μυελόςτωννεφρών είδηProteusΣύνδρομοεπίκτητηςανοσοανεπάρκειας(AIDS) βοηθητικάλεμφοκύτταραΤ Ιόςτηςανθρώπινηςανοσοανεπάρκειας(HIV)Τερηδόνα Στοματικόεπιθήλιο Streptococcus mutans S sobrinus S sanguisS mitisΤέτανος ανασταλτικοίδιάμεσοινευρώνες Clostridium tetani Χολέρα επιθήλιοτουλεπτούεντέρου Vibrio cholerae

864Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

θήσεις συνήθως πεθαίνουν σε νεαρή ηλικία όχι από την ίδια τη γενετική νόσο αλλά από κάποια μικροβιακή λοίμωξη

2113 Έλεγχος εννοιών

Ο αποικισμός ενός ξενιστή από παθογόνα παρεμποδίζεται από μη ειδικούς φραγμούς φυσικής ανατομικής και χημικής φύσεως Η κατάρρευση των μηχανισμών άμυνας οδηγεί σε καταβεβλημένους ξενιστές δηλαδή σε ασθενείς πιο ευάλωτους στις λοιμώξεις

Με ποιον τρόπο μπορούν το κάπνισμα και η δίαιτα να επηρεά-σουν την αντίσταση του ξενιστή σε κάποιο παθογόνο

Πώς θα μπορούσε μια προϋπάρχουσα λοίμωξη να καταβάλει έναν υγιή κατά τα άλλα ξενιστή

2114 Φλεγμονή και πυρετός

Φλεγμονή ονομάζεται η μη ειδική αντίδραση του οργανι-σμού σε διαφόρα επιβλαβή ερεθίσματα όπως είναι οι το-ξίνες και τα παθογόνα Χαρακτηριστικά της φλεγμονώδους αντίδρασης είναι η ερυθρότητα το οίδημα ο πόνος και η υψηλή θερμοκρασία που αναπτύσσεται τοπικά στο σημείο της λοίμωξης Στις ουσίες που παράγουν αυτό το αποτέλε-σμα ανήκει και μια ομάδα πρωτεϊνών που ονομάζονται κυ-τοκίνες (f Τμήμα 2310) ουσίες τις οποίες παράγουν τα λευκά αιμοσφαίρια ή λευκοκύτταρα (f Τμήμα 221) Τα λευκοκύτταρα συνδέονται επίσης με τις εξειδικευμένες αποκρίσεις του οργανισμού σε συγκεκριμένα παθογόνα τις οποίες θα εξετάσουμε στο Κεφάλαιο 22 Σπουδαιότερο απο-τέλεσμα μιας φλεγμονώδους αντίδρασης του οργανισμού εί-ναι ο άμεσος περιορισμός του παθογόνου κάτι που συνήθως επιτυγχάνεται με τον σχηματισμό ενός θρόμβου (δηλαδή ενός πλέγματος από ίνες) στο σημείο της φλεγμονής

Η φλεγμονή είναι ένας από τους σημαντικότερους και πιο διαδεδομένους αμυντικούς μηχανισμούς του ξενιστή έναντι των εισερχόμενων μικροοργανισμών Σε ορισμένες περιπτώσεις όμως η φλεγμονή μπορεί να αυξήσει την πα-θογονικότητα ενός μικροβίου Για παράδειγμα ορισμένοι μι-κροοργανισμοί επάγουν φλεγμονώδεις αντιδράσεις οι οποί-ες επειδή είναι υπερβολικά έντονες προξενούν σημαντικές βλάβες στους ιστούς δημιουργώντας laquoνεκρωμένεςraquo ζώνες πλούσιες σε θρεπτικά υλικά άρα και κατάλληλες για εγκα-τάσταση και πολλαπλασιασμό

Σε ορισμένες περιπτώσεις εκδηλώνεται μια ανεξέλεγκτη διασυστηματική φλεγμονή που ονομάζεται σηπτική κατα-πληξία (σοκ) η οποία οδηγεί σε ακόμη πιο γενικευμένα συ-μπτώματα όπως εντονότατο οίδημα και ανεξέλεγκτο πυρε-τό Η σηπτική καταπληξία είναι μια κατάσταση απειλητική για την ανθρώπινη ζωή που εμφανίζεται όταν οι λοιμώξεις και οι αντίστοιχες φλεγμονώδεις αντιδράσεις δεν περιορίζο-νται σε συγκεκριμένη θέση του σώματος αλλά διασπείρονται σε όλο το σώμα μέσω του κυκλοφορικού ή λεμφικού συστή-ματος (f Τμήμα 221)

Πυρετός

Το σώμα ενός υγιούς ατόμου διατηρεί αξιοθαύμαστα σταθε-ρή τη θερμοκρασία στο εσωτερικό του Σε μια μέση περίοδο 24 ωρών η θερμοκρασία του σώματος αυξομειώνεται σε ένα πολύ στενό εύρος τιμών που δεν υπερβαίνει τον 1ο-15οC Σε κάθε άτομο η μέση θερμοκρασία μπορεί να ποικίλλει ελα-φρά Ως laquoφυσιολογικήraquo θεωρείται μια μέση θερμοκρασία 37οC αλλά σε ορισμένα άτομα η φυσιολογική θερμοκρασία μπορεί να είναι 36οC ή 38οC Η θερμοκρασία του σώματος εξαρτάται πολύ από τη σωματική δραστηριότητα και μπορεί να φτάσει μέχρι και 4οC πάνω από το φυσιολογικό κατά τη διάρκεια έντονης σωματικής καταπόνησης και μέχρι 2οC κά-τω από το φυσιολογικό κατά τη διάρκεια του ύπνου

Πυρετός ονομάζεται η ανώμαλη αύξηση της θερμοκρα-σίας του σώματος Ο πυρετός προκαλείται ενίοτε και από μη λοιμώδη νοσήματα αλλά στις περισσότερες περιπτώσεις ευ-θύνεται κάποια λοίμωξη Το γεγονός ότι πολλές λοιμώξεις προκαλούν πυρετό οφείλεται σε ορισμένα πυρετογόνα προϊ-όντα των παθογόνων μικροοργανισμών Οι καλύτερα μελε-τημένοι πυρετογόνοι παράγοντες είναι οι ενδοτοξίνες των αρνητικών κατά Gram βακτηρίων (βλ Τμήμα 2112) Ωστό-σο υπάρχουν και οργανισμοί που προκαλούν πυρετό χωρίς να παράγουν ενδοτοξίνες Αυτοί οι οργανισμοί θανατώνο-νται από τα λευκοκύτταρα και καθώς συμβαίνει αυτό επά-γουν την απελευθέρωση λευκοκυτταρικών πρωτεϊνών που ονομάζονται ενδογενή πυρετογόνα (f Τμήμα 222) Ενίο-τε ο πυρετός ωφελεί τον ξενιστή Ο χαμηλός πυρετός επιτα-χύνει τις διαδικασίες της φαγοκυττάρωσης και της παραγω-γής αντισωμάτων Ωστόσο ο υψηλός πυρετός πχ 40οC ή και περισσότερο συνήθως λειτουργεί προς όφελος του πα-θογόνου διότι προκαλεί περαιτέρω καταστροφή των ιστών του ξενιστή

Οι πυρετοί των λοιμώξεων κατατάσσονται σε τρεις κα-τηγορίες (1) στον συνεχόμενο ή αδιάλειπτο πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώματος παραμένει αυξημένη καθrsquo όλο το 24ωρο και η διακύμανσή της γύρω από την αυ-ξημένη τιμή δεν υπερβαίνει τον 1οCOslash συνεχόμενος πυρετός εμφανίζεται στον τύφο (f Τμήμα 273) και στον τυφοει-δή πυρετό (f Τμήμα 288)Oslash (2) στον υφέσιμο πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώματος παραμένει αυξημένη καθrsquo όλο το 24ωρο αλλά παρουσιάζει διακυμάνσεις μεγαλύ-τερες του 1οCOslash αυτό το είδος πυρετού χαρακτηρίζει τις πυο-γενείς λοιμώξεις (f Τμήματα 262 και 269) και τη φυμα-τίωση (f Τμήμα 265)Oslash (3) στον διαλείποντα πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία είναι φυσιολογική ορισμένες περι-όδους της ημέρας αλλά κατά διαστήματα αυξάνεται πάνω από το φυσιολογικό Οι περισσότερες λοιμώξεις προκαλούν κάποια μορφή διαλείποντος πυρετού Ο διαλείπων πυρετός εμφανίζεται με πολύ χαρακτηριστικό τρόπο στην ελονοσία (f Τμήμα 275) η οποία οφείλεται σε λοίμωξη από πρω-τόζωο Ο υπόστροφος πυρετός που προκαλούν ορισμένα είδη του γένους Borrelia (f Τμήμα 273) είναι μια μορφή δια-λείποντος πυρετού κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώ-ματος παραμένει φυσιολογική για μεγάλο χρονικό διάστημα

αλλά διακόπτεται από εμπύρετες κρίσεις Ο υπόστροφος πυ-ρετός εμφανίζεται στις περιπτώσεις ατελούς ανάρρωσης από λοίμωξη και εκδηλώνεται περιοδικά κάθε φορά που ο λοιμώ-δης παράγοντας επανεγκαθίσταται

2114 Έλεγχος εννοιών

Η φλεγμονή και ο πυρετός αποτελούν γενικές αντιδράσεις του ορ-γανισμού σε επιβλαβή ερεθίσματα Οι αποκρίσεις του ξενιστή εί-

ναι σχεδιασμένες έτσι ώστε να απομονώνουν ταχύτατα και να κα-ταστρέφουν το παθογόνο αλλά μπορεί να προκαλέσουν περαιτέρω βλάβες στους ιστούς του ξενιστή

Περιγράψτε τα κυριότερα συμπτώματα της φλεγμονής Περιγράψτε τους τρεις τύπους πυρετού

νότητα εισβολής Ποιοι παράγοντες προσδίδουν τέτοιου είδους ικανότητες σε έναν μικροοργανισμό

9 Σε τι διαφέρουν μεταξύ τους οι τοξίνες Α-Β οι κυτταρο-τοξίνες και τα υπεραντιγόνα Δώστε ένα παράδειγμα από κάθε κατηγορία τοξινών Με ποιον τρόπο προκαλεί νόσο κάθε κατηγορία τοξίνης

10 Περιγράψτε τους μηχανισμούς δράσης της τετανοτοξί-νης και της αλλαντοτοξίνης Αναφορικά με τον μηχανι-σμό δράσης τους γιατί είναι τόσο επικίνδυνες οι εν λόγω τοξίνες

11 Περιγράψτε συνοπτικά τον μηχανισμό δράσης της εντε-ροτοξίνης της χολέρας Ποια είναι η κατάλληλη θερα-πεία για την ασθένεια αυτή και γιατί η χορήγηση αντιβι-οτικών δεν έχει κατά κανόνα αποτέλεσμα Περιγράψτε συνοπτικά τον μηχανισμό δράσης της εντεροτοξίνης του σταφυλόκοκκου Ποια είναι η κατάλληλη θεραπεία για την ασθένεια αυτή και γιατί η χορήγηση αντιβιοτικών δεν έχει κατά κανόνα αποτέλεσμα

12 Περιγράψτε τη δομή μιας τυπικής ενδοτοξίνης Με ποιον τρόπο προκαλεί η ενδοτοξίνη πυρετό Ποιοι μικροοργα-νισμοί παράγουν ενδοτοξίνες

13 Με ποιον τρόπο περιορίζουν τις βακτηριακές λοιμώξεις το pH και η θερμοκρασία Σε ποια σημεία πάνω ή μέσα στο σώμα μπορεί να είναι διαφορετικές οι τιμές της θερ-μοκρασίας και του pH από τις αντίστοιχες μέσες σωμα-τικές τιμές Ποιοι οργανισμοί θα μπορούσαν να ωφελού-νται από τις υφιστάμενες διαφορές στη θερμοκρασία και στο pH

14 Σε τι διαφέρουν ο συνεχόμενος ο υφέσιμος και ο διαλεί-πων πυρετός Αναφέρετε τουλάχιστον έναν λοιμώδη πα-ράγοντα για κάθε τύπο πυρετού Ποιος τύπος πυρετού εί-ναι συνηθέστερος στις λοιμώξεις

1 Σε τι διαφέρουν ένα παράσιτο από ένα παθογόνο Σε τι δι-αφέρει η λοίμωξη από τη νόσο

2 Ποια όργανα του ανθρώπινου σώματος αποικίζονται φυ-σιολογικά από μικροοργανισμούς Τι κοινό έχουν αυτά τα όργανα μεταξύ τους Ποια όργανα είναι εντελώς ελεύ-θερα από μικροοργανισμούς Τι κοινό έχουν αυτά τα όρ-γανα μεταξύ τους

3 Σε τι διαφέρουν οι μόνιμοι από τους περιστασιακούς πλη-θυσμούς μικροοργανισμών που αναπτύσσονται σε κά-ποια θέση του σώματος

4 Γιατί είναι καθοριστική η συμμετοχή των ειδών του γέ-νους Streptococcus στον σχηματισμό της τερηδόνας Γι-ατί είναι τα είδη αυτά ικανότερα στη δημιουργία τερηδό-νας από άλλους οργανισμούς

5 Με ποιον τρόπο επηρεάζει το pH τους οργανισμούς που αναπτύσσονται στα επιμέρους τμήματα του γαστρεντερι-κού σωλήνα Με ποιον τρόπο επηρεάζει η συγκέντρωση οξυγόνου τη σύσταση της μικροβιακής χλωρίδας στα δι-άφορα επιμέρους τμήματα του γαστρεντερικού σωλήνα

6 Περιγράψτε τη σχέση μεταξύ Lactobacillus acidophilus και γλυκογόνου στον κολπικό σωλήνα Γιατί είναι διαφο-ρετική η φυσιολογική χλωρίδα στον κόλπο μιας ενήλικης γυναίκας σε σχέση με εκείνην μιας πολύ νέας

7 Υποδείξτε σε τι διαφέρουν μεταξύ τους ο γλυκοκάλυκας η κάψα και η βλεννοστιβάδα Με ποιον τρόπο συνει-σφέρουν οι προαναφερθείσες δομές στη διαδικασία προ-σκόλλησης των βακτηρίων

8 Δώστε ένα παράδειγμα μικροοργανισμού του οποίου η παθογονικότητα οφείλεται στην ικανότητα παραγωγής τοξίνης Προσδιορίστε τη συγκεκριμένη τοξίνη και τον τρόπο δράσης της Δώστε ένα παράδειγμα μικροοργανι-σμού του οποίου η παθογονικότητα οφείλεται στην ικα-

Ερωτήσεις επανάληψης

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΕΠΑΝΑΛΗψΗΣ 865

866Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

θανές εξελικτικές πιέσεις που να προκαλούν αύξηση της μολυσματικότητας και της παθογονικότητας του Clos-tridium tetani Θα προσέδιδε επιλεκτικά πλεονεκτήματα σε αυτούς τους οργανισμούς μια ενδεχόμενη αύξηση της μολυσματικότητας Στον συλλογισμό σας βεβαιωθείτε ότι έχετε λάβει υπrsquo όψιν σας και το φυσικό ενδιαίτημα κάθε οργανισμού

9 Το ένζυμο πήξης του αίματος (coagulase) είναι ένας πα-ράγοντας μολυσματικότητας του Staphylococcus aure-us ο οποίος προκαλεί τον σχηματισμό θρόμβων στη θέ-ση ανάπτυξης του S aureus Η στρεπτοκινάση είναι ένας παράγοντας μολυσματικότητας του Staphylococcus pyo-genes που διασπά τους θρόμβους στη θέση ανάπτυξης του S pyogenes Υπάρχει κάποιος συνδυασμός αυτών των δύο αλληλοαναιρούμενων στρατηγικών που να αυ-ξάνει την παθογονικότητα

10 Τα είδη του γένους Salmonella παράγουν τουλάχιστον 10 διαφορετικά γονιδιακά προϊόντα τα οποία δρουν ως πα-ράγοντες μολυσματικότητας και αυξάνουν τη μολυσματι-κή δράση του παθογόνου Το Streptococcus pneumoniae ένα παθογόνο με κατά τεκμήριο μεγαλύτερη μολυσματι-κότητα (βλ Εικόνα 2115) χρησιμοποιεί μόνο έναν πα-ράγοντα μολυσματικότητας Ανατρέξτε στους κρίσιμους παράγοντες μολυσματικότητας για καθέναν από αυτούς τους δύο οργανισμούς και εξηγήστε γιατί είναι τόσο ση-μαντικός και αποτελεσματικός ένας συγκεκριμένος πα-ράγοντας του S pneumoniae Γιατί δεν χρησιμοποιούν όλα τα παθογόνα του ανθρώπου στρατηγικές μολυσματι-κότητας παρόμοιες με εκείνη του S pneumoniae

11 Τα εμβόλια κατά των εξωτοξινών πχ της τοξίνης της διφθερίτιδας και της τετανοτοξίνης χρησιμεύουν στην πρόληψη εκδήλωσης των αντίστοιχων νόσων (f Τμή-μα 2211) Γιατί δεν παρασκευάζονται εμβόλια και κατά των ενδοτοξινών

12 Αν και είναι σχετικά εύκολο να απομονωθούν μεταλλάγ-ματα μικροοργανισμών με ικανότητα παραγωγής ενδοτο-ξινών η απομόνωση μεταλλαγμάτων που δεν έχουν αυ-τή την ικανότητα είναι πολύ δυσκολότερη Με βάση όσα ξέρετε για τη δομή και τη λειτουργία αυτών των τοξινών εξηγήστε γιατί συμβαίνει αυτό

13 Τα εγκαύματα είναι από τις δυσκολότερες πληγές σε ότι αφορά τη θεραπεία τους καθώς μολύνονται εύκολα από ευκαιριακά συνήθως παθογόνα Εξηγήστε γιατί συμ-βαίνει αυτό με βάση τις γνώσεις σας για τους φυσικούς ανατομικούς και χημικούς μηχανισμούς που διαθέτει ο οργανισμός για την πρόληψη των λοιμώξεων

14 Πρέπει ο πυρετός να αντιμετωπίζεται θεραπευτικά σε κάθε περίπτωση Στην απάντησή σας λάβετε υπrsquo όψιν τη σημασία που έχουν οι φλεγμονώδεις αποκρίσεις του ξε-νιστή στον περιορισμό των λοιμώξεων

1 Με ποιον τρόπο αναστέλλει η βλέννη τον πολλαπλασι-ασμό των περισσότερων μικροοργανισμών Περιγράψ-τε πειράματα τα οποία καταδεικνύουν την προστατευτι-κή επίδραση της βλέννης έναντι του βακτηριακού αποι-κισμού

2 Οι βλεννογόνοι υμένες αποτελούν αποτελεσματικό φραγ-μό κατά του αποικισμού και της ανάπτυξης μικροοργανι-σμών Ωστόσο οι βλεννογόνοι του λάρυγγα και του φά-ρυγγα αποικίζονται από ποικίλους μικροοργανισμούς που μερικοί προκαλούν ενίοτε νόσο Εξηγήστε πώς μπο-ρεί υπό συγκεκριμένες συνθήκες να μετατραπεί σε παθο-γόνο ένας μικροοργανισμός που φυσιολογικά δεν είναι παθογόνος Περιγράψτε τουλάχιστον ένα σύνολο συνθη-κών που δυνητικά ευνοεί την παθογονικότητα

3 Ποια στάδια περιλαμβάνει ο σχηματισμός της οδοντικής πλάκας Περιγράψτε και αναλύστε τα πειράματα που κα-ταδεικνύουν ότι οδοντική πλάκα μπορεί να σχηματιστεί και σε απομιμήσεις οδοντικών επιφανειών και σχεδιάστε άλλα πειράματα σχετικά με τη χρήση βιολογικών μεθό-δων καταπολέμησης της πλάκας

4 Συμβάλλει η χρήση ενός αντιμικροβιακού σκευάσματος (οδοντόπαστα) στην πρόληψη της τερηδόνας Ποια εί-ναι τα πλεονεκτήματα ή τα μειονεκτήματα μιας τέτοιας στρατηγικής για την πρόληψη της τερηδόνας Πώς μπο-ρείτε να ελέγξετε εργαστηριακά την αποτελεσματικότη-τα αυτής της στρατηγικής

5 Η λήψη αντιβιοτικών μπορεί να μειώσει σημαντικά τον αριθμό των μικροοργανισμών της γαστρεντερικής οδού Ποια συμπτώματα σε επίπεδο φυσιολογίας μπορεί να προκαλέσει στον ξενιστή η μείωση της φυσιολογικής χλωρίδας Οι μακροχρόνιες θεραπείες με αντιβιοτικά συ-χνά συνοδεύονται από λοιμώξεις ευκαιριακών παθογό-νων πολλά από τα οποία είναι τα ίδια με αυτά που προ-καλούν ευκαιριακές λοιμώξεις σε άτομα με AIDS (f Τμήμα 2614) Ποια παθογόνα μπορεί να είναι αυτά Γι-ατί είναι ευάλωτα στα συγκεκριμένα παθογόνα όσα άτο-μα έχουν ακολουθήσει αντιβιοτική θεραπεία

6 Περιγράψτε σε τι διαφέρουν τα παθογόνα από τα μη πα-θογόνα στελέχη της Escherichia coli Συμπεριλάβετε στην επιχειρηματολογία σας δομικές και οικολογικές συ-νιστώσες

7 Αναφέρετε τρεις τουλάχιστον ξενιστικούς παράγοντες οι οποίοι περιορίζουν ή ευνοούν τον αποικισμό και την ανάπτυξη μικροοργανισμών σε δεδομένη θέση Συμπερι-λάβετε κάθε έναν από αυτούς τους παράγοντες σε in vi-tro πειράματα για τον έλεγχο της ισχύος των υποθέσεών σας

8 Προσδιορίστε πιθανές εξελικτικές πιέσεις που προκα-λούν αύξηση της μολυσματικότητας και της παθογονικό-τητας του Streptococcus pneumoniae Προσδιορίστε πι-

Ερωτήσεις εφαρμογής

Page 18: Ο Streptococcus mutans 21 - WordPress.com...838 Kεφάλαιο 21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ μικροοργανισμοί στα όργανα,

852Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

ΙII ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΜΟΛΥΣΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΚΑΙ ΤΟξΙΝΕΣ

Η παθογονικότητα των μικροοργανισμών ευνοείται σημαντι-κά από τοξίνες και εξωκυτταρικούς παράγοντες μολυσματι-κότητας που οι ίδιοι οι μικροοργανισμοί παράγουν και απε-λευθερώνουν Αν και οι πρωτεΐνες αυτές εμφανίζουν μεγάλη ποικιλία και παράγονται από πολλά και διάφορα παθογόνα πολλές έχουν κοινά μοριακά χαρακτηριστικά και παρόμοιους

μηχανισμούς δράσης Σε αυτή την ενότητα θα εξετάσουμε ορισμένα χαρακτηριστικά παραδείγματα τοξινών και παρα-γόντων μολυσματικότητας σε επίπεδο μηχανισμού δράσης

219 Παράγοντες μολυσματικότητας

Ορισμένες εξωκυτταρικές πρωτεΐνες που παράγονται από πα-θογόνα συντελούν στην ενίσχυση και διατήρηση των νόσων Αυτές οι πρωτεΐνες ονομάζονται παράγοντες μολυσματικότη-

ΠΙΝΑΚΑΣ 214 εξωτοξίνεςκαιεξωκυτταρικοίπαράγοντεςμολυσματικότηταςπου προέρχονταιαπόπαθογόνουςμικροοργανισμούςτουανθρώπου

Οργανισμός Νόσος Τοξίνη ή παράγονταςα Δράση

Bacillus anthracis Άνθρακας θανατηφόροςπαράγοντας(θπ) ΤοπAείναιοπαράγονταςβπουσυνδέεται παράγονταςοιδήματος(πο) στοκύτταροοποπροκαλείοίδημα προστατευτικόαντιγόνο(πA)(αβ) οθππροκαλείκυτταρικόθάνατο Bacillus cereus Τροφικήδηλητηρίαση εντεροτοξίνη() προκαλείαπώλειαυγρώναπόταεντερικάκύτταρα Bordetella pertussis κοκκύτης Τοξίνητουκοκκύτη(αβ) Σταματάτημεταγωγήσήματοςμέσωτηςπρωτεΐ- νηςGεπιφέρεικυτταρικόθάνατο Clostridium botulinum αλλαντίαση νευροτοξίνη(αβ) μυϊκήπαράλυση(βλεικόνα2119) Clostridium tetani Τέτανος νευροτοξίνη(αβ) Σπαστικήπαράλυση(βλεικόνα2120) Clostridium perfringens αεριογόνοςγάγγραινα Τοξίνηα(κΤ) αιμόλυση(λεκιθινάσηβλεικόνα2117β) τροφικήδηλητηρίαση Τοξίνηβ(κΤ) αιμόλυση Τοξίνηγ(κΤ) αιμόλυση Τοξίνηδ(κΤ) αιμόλυση(καρδιοτοξίνη) Τοξίνηκ(ε) κολλαγενάση Τοξίνηλ(ε) πρωτεάση εντεροτοξίνη(κT) μεταβάλλειτηδιαπερατότητατουεντερικού επιθηλίου Corynebacterium diphtheriae διφθερίτιδα Τοξίνητηςδιφθερίτιδας(αβ) αναστέλλειτηνπρωτεϊνοσύνθεσηστουςευκα- ρυώτες(εικόνα2118) Escherichia coli(μόνοτα Γαστρεντερίτιδα εντεροτοξίνη(αβ) επάγειαπώλειαυγρώναπόταεντερικάκύτταρα εντεροπαθογόναστελέχη) Pseudomonas aeruginosa μολύνσειςαπό εξωτοξίνηα(αβ) αναστέλλειτηνπρωτεϊνοσύνθεση P aeruginosa είδη Salmonella Σαλμονέλλωσητυφο- εντεροτοξίνη(αβ) αναστέλλειτηνπρωτεϊνοσύνθεσηκαιπροκαλεί ειδήςπυρετόςπαρα- λύσητωνξενιστικώνκυττάρων τυφοειδήςπυρετός κυτταροτοξίνη(κΤ) επάγειαπώλειαυγρώναπόταεντερικάκύτταρα Shigella dysenteriae βακτηριακήδυσεντερία Σιγκατοξίνη(αβ) αναστέλλειτηνπρωτεϊνοσύνθεση Staphylococcus aureus πυρετογόνεςμολύνσεις Τοξίνηα(κΤ) αιμόλυση (εξανθήματακλπ) Τοξίνησυνδρόμουτοξικής διασυστηματικήκαταπληξία λοιμώξειςτουανα- καταπληξίας(υα) πνευστικούτροφική αποφολιδωτικέςτοξίνεςα απολέπισηδέρματοςκαταπληξία δηλητηρίασησύνδρομο καιβ(υα) τοξικήςκαταπληξίας λευκοσιδίνη(κΤ) καταστρέφειλευκοκύτταρα τοξικήεπιδερμική Τοξίνηβ(κΤ) αιμόλυση νεκρόλυση Τοξίνηγ(κΤ) θανατώνεικύτταρα Τοξίνηδ(κΤ) αιμόλυσηλευκόλυση εντεροτοξίνηαβCD προκαλείεμετούςδιάρροιακαταπληξία καιε(υα) Ένζυμοπήξηςαίματος(ε) επάγειθρόμβωσητουινώδους Streptococcus pyogenes πυρετογόνεςμολύνσεις Στρεπτολυσίνηο(κΤ) αιμόλυση αμυγδαλίτιδαοστρακιά ΣτρεπτολυσίνηS(κΤ) αιμόλυση(βλεικόνα2117) ερυθρογόνοςτοξίνη(υα) προκαλείτοεξάνθηματηςοστρακιάς Στρεπτοκινάση(ε) διασπάτουςθρόμβουςτουινώδους υαλουρονιδάση(ε) διασπάτουαλουρονικόοξύστονσυνδετικόιστό Vibrio cholerae Χολέρα εντεροτοξίνη(αβ) επάγειαπώλειαυγρώναπότα εντερικάκύτταρα(εικόνα2121)

ααβτοξίνηα-βKTκυτταρολυτικήτοξίνηεενζυμικόςπαράγονταςμολυσματικότηταςυαυπεραντιγονικήτοξίνηαταξινόμητοςπαράγοντας

τας Οι περισσότεροι τέτοιοι παράγοντες είναι ένζυμα που βο-ηθούν τα παθογόνα να δημιουργήσουν αποικίες και να ανα-πτυχθούν Επί παραδείγματι οι στρεπτόκοκκοι οι σταφυλό-κοκκοι και ορισμένα είδη του γένους Clostridium παράγουν το ένζυμο υαλουρονιδάση (Πίνακας 214) Η υαλουρονιδάση ευνοεί τη διασπορά των μικροοργανισμών στους διάφορους ιστούς καθώς διασπά το υαλουρονικό οξύ έναν πολυσακχα-ρίτη που λειτουργεί ως στερεωτικό υλικό στον χώρο μεταξύ των κυττάρων Η παραγωγή της υαλουρονιδάσης επιτρέπει τη διασπορά των παθογόνων μικροοργανισμών από την αρ-χική θέση προσβολής στους διάφορους ιστούς του ξενιστή Οι στρεπτόκοκκοι και οι σταφυλόκοκκοι παράγουν επίσης ευρύτατη ποικιλία πρωτεασών νουκλεασών και λιπασών που χρησιμεύουν στον αποπολυμερισμό των πρωτεϊνών των νουκλεϊκών οξέων και των λιπιδίων του ξενιστή Τα είδη του Clostridium που προκαλούν την αεριογόνο γάγγραινα παρά-γουν επιπλέον το ένζυμο κολλαγονάση γνωστή και ως τοξί-νη κ (Πίνακας 214) η οποία αποικοδομεί το υποστηρικτικό δίκτυο των ιστών που αποτελείται από κολλαγόνο επιτρέπο-ντας τη διασπορά του παθογόνου στους ιστούς του ξενιστή

Ινώδες θρόμβοι και μολυσματικότητα

Στις περισσότερες περιπτώσεις η εισβολή ενός μικροβιακού παθογόνου στον ξενιστή αντιμετωπίζεται άμεσα με τον σχη-ματισμό θρόμβων ινώδους Ο μηχανισμός της θρόμβωσης ενεργοποιείται από τον τραυματισμό του ιστού και έχει ως αποτέλεσμα την απομόνωση του παθογόνου και τον περιορι-σμό της λοίμωξης σε μια μικρή περιοχή του σώματος Ορι-σμένοι οργανισμοί έχουν την ικανότητα να παράγουν ινωδο-λυτικά ένζυμα που διασπούν τους θρόμβους επιτρέποντας

έτσι την περαιτέρω διασπορά της λοίμωξης Μια τέτοια ινω-δολυτική ουσία γνωστή ως στρεπτοκινάση παράγεται από τον Streptococcus pyogenes (Πίνακας 214)

Άλλοι οργανισμοί όμως μπορούν να παράγουν ένζυμα που ευνοούν τον σχηματισμό θρόμβων ινώδουςOslash έτσι αδυνα-τούν μεν να εξαπλωθούν αλλά διασφαλίζουν την προστασία τους από το ανοσοποιητικό σύστημα του ξενιστή Το καλύ-τερα μελετημένο ένζυμο που προκαλεί θρόμβους ινώδους εί-ναι το ένζυμο πήξης του αίματος (Πίνακας 214) που παράγε-ται από το παθογόνο Staphylococcus aureus Το ένζυμο αυτό προκαλεί την εναπόθεση ινώδους πάνω στους μικροβιακούς κόκκους παρέχοντάς τους κάλυμμα προστασίας από τις επι-θέσεις των κυττάρων του ξενιστή Το πλέγμα ινώδους που παράγεται από τη δράση του ενζύμου πήξης του αίματος εί-ναι μάλλον η αιτία για την εξαιρετικά εντοπισμένη φύση πολ-λών σταφυλοκοκκικών λοιμώξεων όπως πχ οι δοθιήνες και οι φλύκταινες (f Εικόνα 2623)

219 Έλεγχος εννοιών

Οι παθογόνοι μικροοργανισμοί παράγουν μια ποικιλία ενζύμων που αυξάνουν τη μολυσματικότητά τους άλλοτε διασπώντας τους ιστούς του ξενιστή και άλλοτε μεταβάλλοντας το περιβάλλον τους προκειμένου να εξασφαλίσουν θρεπτικές ουσίες Σε άλλες περι-πτώσεις οι παράγοντες μολυσματικότητας που εκκρίνονται από τα παθογόνα παρέχουν προστασία από την επαφή με τους φυσιο-λογικούς μηχανισμούς άμυνας του ξενιστή Όλοι αυτοί οι παράγο-ντες αποσκοπούν στο να ενισχύσουν τον αποικισμό και την ανά-πτυξη των παθογόνων

Τι πλεονέκτημα παρέχει στο παθογόνο η παραγωγή ενζύμων που πέπτουν τα δομικά στοιχεία των ξενιστικών ιστών

Κροσσοί τύπου 1(προσκόλληση)

Ενδοτοξίνη στολιποπολυσακχαριτικόστρώmicroα (πυρετός)

Πλασmicroίδιοmicroολυσmicroατικότητας

Αντιγόνο Ο(αναστέλλει τηφαγοκυτταρικήθανάτωση)

Κυτταροτοξίνη(αναστέλλει τησύνθεση πρωτεϊνών στακύτταρα του ξενιστήmiddotείσοδος ασβεστίουστο ξενιστικό κύτταροmiddotπροσκόλληση)

Μαστίγιο(αυτοκινησία)Αντιγόνο Η(προσκόλλησηmiddotαναστολή φαγοκυτταρικήςθανάτωσης)

Εντεροτοξίνη (διάρροια)

Επιφανειακάπροσαρτήmicroατα πουκωδικεύονται απόγονίδια invπροσκόλληση

Σιδηροφορείς

Αντιφαγοκυτταρικέςπρωτεΐνες πουκωδικεύονται απότο γονίδιο oxyR

Αντιγόνο τηςκάψας Vimiddotαναστέλλει τηνπρόσδεση τουσυmicroπληρώmicroατοςτου microαστιγίου

Εικόνα 2116 παράγοντες πουαυξάνουν τη μολυσματικότητα τηςSalmonella παρουσιάζονται εκείνατα δομικά στοιχεία που γνωρίζουμεότιείναιπαθογονικώςσημαντικάΤαπρωτεϊνικάπροϊόντατουγονιδιακούσυστήματοςphoδενέχουνταυτοποι-ηθείαλλάείναιγνωστόότιεξουδε-τερώνουντιςεπιπτώσειςτωνλιποδια-σπαστικώνντεφενσινώνπουπαράγουνταμακροφάγα

219 ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΜΟΛΥΣΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑΣ 853

854Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

Η δράση του ενζύμου πήξης του αίματος βοηθά ή εμποδίζει τη βακτηριακή ανάπτυξη και με ποιον τρόπο Δώστε συγκεκριμέ-να παραδείγματα

2110 Εξωτοξίνες

Οι εξωτοξίνες είναι πρωτεΐνες που απελευθερώνονται στον εξωκυτταρικό χώρο κατά την ανάπτυξη του οργανισμού Αυ-τές οι τοξίνες είναι δυνατόν να διασπαρούν σε μεγάλες απο-στάσεις μέσα στο σώμα και να προκαλέσουν βλάβες σε πε-ριοχές πολύ μακριά από την αρχική εστία της λοίμωξης Ο Πίνακας 214 συνοψίζει τις ιδιότητες και τη δράση μερικών από τις γνωστότερες εξωτοξίνες καθώς και ορισμένων άλ-λων εξωκυτταρικών παραγόντων μολυσματικότητας

Οι περισσότερες εξωτοξίνες ανήκουν σε μία από τις τρεις ακόλουθες κατηγορίες τις κυτταρολυτικές τοξίνες τις τοξίνες Α-Β και τις υπεραντιγονικές τοξίνες Οι κυτταρολυτι-κές τοξίνες είναι ένζυμα που επιτίθενται σε κάποιο δομικό συστατικό των κυττάρων και προκαλούν λύση Οι τοξίνες Α-Β αποτελούνται από δύο ομοιοπολικά συνδεδεμένες υπομο-νάδες Α και Β Η μία από αυτές η Β συνδέεται σε κάποιον επιφανειακό υποδοχέα των ξενιστικών κυττάρων και επιτρέ-πει τη μεταφορά της Α στο εσωτερικό του κυττάρου όπου αυτή επιφέρει διάφορες βλάβες Τα υπεραντιγόνα είναι τοξί-νες που διεγείρουν μεγάλο αριθμό κυττάρων του ανοσοποι-ητικού συστήματος του ξενιστή προκαλώντας εκτεταμένες φλεγμονώδεις αποκρίσεις (f Τμήμα 2214)

Κυτταρολυτικές τοξίνες

Πολλά παθογόνα παράγουν πρωτεΐνες που δρουν στην κυτ-ταροπλασματική μεμβράνη προκαλώντας λύση άρα και θά-νατο των ζωικών κυττάρων Οι τοξίνες αυτές ονομάζονται επίσης αιμολυσίνες διότι η δράση τους παρατηρείται πολύ εύκολα στα ερυθρά αιμοσφαίρια (Πίνακας 214) Οι επιδρά-σεις τους ωστόσο δεν περιορίζονται μόνο στα ερυθροκύτ-ταρα αλλά αφορούν και πολλά άλλα κύτταρα του ξενιστή Η παραγωγή αιμολυσινών διαπιστώνεται εύκολα στο εργα-στήριο με γραμμική επίστρωση του οργανισμού σε τρυβλίο

άγαρ-αίματος Η αιμολυσίνη απελευθερώνεται κατά την ανά-πτυξη των αποικιών και λύει τα περιβάλλοντα ερυθροκύττα-ρα δημιουργώντας έτσι ζώνες αιμόλυσης (Εικόνα 2117α) Ορισμένες αιμολυσίνες επιτίθενται στα φωσφολιπίδια της κυτταροπλασματικής μεμβράνης των ξενιστικών κυττάρων Συνηθέστερο υπόστρωμα των αιμολυσινών είναι το φωσφο-λιπίδιο λεκιθίνη (φωσφατιδυλοχολίνη) και γιrsquo αυτό τα συγκε-κριμένα ένζυμα ονομάζονται λεκιθινάσες ή φωσφολιπάσες (Εικόνα 2117β) Χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι η τοξίνη α του Clostridium perfringens μια λεκιθινάση που διασπά τα μεμβρανικά λιπίδια και προκαλεί κυτταρική λύση (Πίνακας 214) Επειδή τα φωσφολιπίδια είναι συστατικά των κυττα-ρικών μεμβρανών όλων των οργανισμών μερικές φορές οι φωσφολιπάσες λύουν την κυτταροπλασματική μεμβράνη όχι μόνο των ξενιστικών αλλά και των βακτηριακών κυττάρων Υπάρχουν ωστόσο αιμολυσίνες που δεν είναι φωσφολιπάσες Για παράδειγμα η στρεπτολυσίνη Ο την οποία παράγουν οι στρεπτόκοκκοι επιδρά στις στερόλες της κυτταροπλασματι-κής μεμβράνης Οι λευκοσιδίνες (Πίνακας 214) είναι λυτικοί παράγοντες που λύουν επιλεκτικά τη μεμβράνη των λευκών αιμοσφαιρίων γεγονός που μπορεί να προκαλέσει μείωση της αντίστασης του ξενιστή (f Τμήμα 221)

Τοξίνη της διφθερίτιδας

Όπως θα δούμε εκτενέστερα στο Τμήμα 263 η τοξίνη της διφθερίτιδας παράγεται από το Corynebacterium diphtheriae και αποτελεί σημαντικό παράγοντα παθογένεσης για τη νόσο της διφθερίτιδας Τα ποντίκια και οι αρουραίοι είναι σχετι-κά ανθεκτικοί οργανισμοί στην τοξίνη της διφθερίτιδας αλ-λά οι άνθρωποι τα κουνέλια και τα πτηνά έχουν μεγάλη ευ-αισθησία καθώς ένα και μόνο μόριο της τοξίνης μπορεί να προκαλέσει στα είδη αυτά κυτταρική λύση Η τοξίνη της δι-φθερίτιδας που εκκρίνεται από τα κύτταρα του C diphtheri-ae ανήκει στην κατηγορία των τοξινών Α-Β και το πολυπε-πτίδιό της έχει μοριακό βάρος (ΜΒ) 62000 Η υπομονάδα Β δεσμεύεται εξειδικευμένα σε έναν υποδοχέα της κυτταρο-πλασματικής μεμβράνης του ξενιστικού κυττάρου (Εικόνα 2118) Μετά τη δέσμευση οι υπομονάδες Α και Β αλληλε-πιδρούν πρωτεολυτικά μεταξύ τους με τελικό αποτέλεσμα την είσοδο της υπομονάδας Α (που έχει ΜΒ 21000) στο κυτ-

(α) (β)

T D

Bro

ck

Leon

J L

eBea

u

Εικόνα 2117 (α)ΖώνεςαιμόλυσηςγύρωαπόαποικίεςStreptococcus pyogenesπουανα-πτύσσονταισετρυβλίοάγαρ-αίματος(β)δρά-σητηςλεκιθινάσηςμιαςφωσφολιπάσηςγύ-ρωαπόαποικίεςClostridium perfringensπουαναπτύσσονται σεκαλλιεργητικόμέσοαγαρό-ζηςεμπλουτισμένομεκρόκοαυγού(πηγήλεκι-θίνης)ηλεκιθινάσηδιασπάτιςμεμβράνεςτωνερυθροκυττάρωνδημιουργώνταςτιςδιαυγείςζώνεςπουφαίνονταιστηφωτογραφία

ταρόπλασμα του ξενιστικού κυττάρου Εκεί η υπομονάδα Α παρεμποδίζει τη μεταφορά αμινοξέων από το tRNA στην αυξανόμενη πολυπεπτιδική αλυσίδα με αποτέλεσμα να ανα-στέλλεται η διαδικασία της πρωτεϊνοσύνθεσης Πιο συγκε-κριμένα η τοξίνη αδρανοποιεί τον παράγοντα επιμήκυνσης 2 (μια πρωτεΐνη που συμμετέχει στην επιμήκυνση της πολυ-πεπτιδικής αλυσίδας) καταλύοντας τη σύνδεση ενός μορίου ριβόζης στη διφωσφορική αδενοσίνη (ADP) από το NAD+ Μετά την προσθήκη της ριβόζης στο μόριο του ADP η δρα-στικότητα του παράγοντα επιμήκυνσης 2 μειώνεται θεαμα-τικά και η πρωτεϊνοσύνθεση αναστέλλεται

Η τοξίνη της διφθερίτιδας σχηματίζεται μόνον από στε-λέχη του C diphtheriae που προσβάλλονται λυσιγονικά από τον βακτηριοφάγο β ο οποίος μεταφέρει το γονίδιο για την παραγωγή της τοξίνης Έτσι ένα μη τοξινοπαραγωγικό (άρα μη παθογόνο) στέλεχος του C diphtheriae μπορεί να μετα-τραπεί σε παθογονικό αν μολυνθεί με τον φάγο β Η διαδικα-σία αυτή ονομάζεται μετατροπή φάγου (f Τμήμα 107)

Ένας άλλος παράγοντας που επηρεάζει την παραγωγή της τοξίνης της διφθερίτιδας είναι η ύπαρξη διαθέσιμου σι-δήρου Όταν το καλλιεργητικό μέσο περιέχει ποσότητες σι-δήρου που επαρκούν για την αύξηση του βακτηρίου η το-ξίνη δεν παράγεται Αν όμως η συγκέντρωση σιδήρου μειω-θεί σε περιοριστικά για την αύξηση του βακτηρίου επίπεδα τότε αρχίζει η παραγωγή της τοξίνης Ο σίδηρος δεσμεύεται από ειδικές ρυθμιστικές πρωτεΐνες του C diphtheriae συμ-μετέχοντας με τον τρόπο αυτό σε έναν μηχανισμό αρνητικού ελέγχου (f Τμήμα 85) Αυτή η σιδηροσυζευτική πρωτεΐ-νη συνδυάζεται κατόπιν με μια ρυθμιστική περιοχή του DNA

του φάγου β και παρεμποδίζει την έκφραση της τοξίνης της διφθερίτιδας Όταν η συγκέντρωση σιδήρου είναι χαμηλή η δράση της ρυθμιστικής πρωτεΐνης εξασθενεί με αποτέλεσμα να αρχίσει η σύνθεση της τοξίνης

Η εξωτοξίνη Α του Pseudomonas aeruginosa (Πίνακας 214) δρα κατά παρόμοιο τρόπο με την τοξίνη της διφθερίτι-δας αφού και αυτή τροποποιεί τον παράγοντα επιμήκυνσης 2 μέσω ριβοζυλίωσης του ADP

Τοξίνες του τετάνου και της αλλαντίασης

Αυτές οι τοξίνες παράγονται από τα υποχρεωτικώς αναερό-βια βακτήρια Clostridium tetani και Clostridium botulinum Υπό φυσιολογικές συνθήκες τα βακτήρια αυτά είναι εδαφό-βιοι οργανισμοί που ενίοτε προκαλούν ασθένειες στα ζώα (f Τμήματα 278 και 295) Το C botulinum σπανίως ανα-πτύσσεται άμεσα στο σώμαOslash συνηθέστερη εστία πολλαπλα-σιασμού του αλλά και τόπος παραγωγής της αλλαντοτοξί-νης είναι τα κακοδιατηρημένα τρόφιμα Στην αλλαντίαση ο θάνατος επέρχεται από αναπνευστική ανεπάρκεια λόγω πα-ράλυσης των αναπνευστικών μυών Το C tetani αναπτύσ-σεται σε βαθιές πληγές του σώματος που καθίστανται ανο-ξικές και παρrsquo ότι παραμένει στην αρχική εστία προσβολής και δεν διασπείρεται στο σώμα η τοξίνη την οποία παράγει μπορεί να εξαπλωθεί μέσω του νευρικού συστήματος και να προκαλέσει τέτανο δηλαδή σπαστική παράλυση που μπορεί επίσης να οδηγήσει στον θάνατο

Η τοξίνη της αλλαντίασης αποτελείται στην πραγματι-κότητα από μια ομάδα τοξινών Α-Β που συνιστούν τις πιο

2110 ΕξΩΤΟξΙΝΕΣ 855

A B

Κυτταρική microεmicroβράνη Κυτταρική microεmicroβράνη

B BA

A

AEFmdash2 EFmdash2

Πρωτεϊνοσύνθεση σε αναστολήΦυσιολογική πρωτεϊνοσύνθεση

Τοξίνη

Κλείδα

Αmicroινοξύ

Ριβόσωmicroα

(β)

t-RNA

(α)

EFmdash2

t-RNA

EFmdash2

Med

Ia T

uTo

rIal

M

edIa

Tu

TorI

al D

ipht

heri

aTo

xin

Εικόνα 2118 δράσητηςτοξίνηςτηςδιφθερίτιδαςτηνοποίαπαράγειτοCorynebacterium diphtheriae(α)υπόφυσιολογικέςσυνθήκεςοπαράγονταςεπι-μήκυνσης2(EF-2)συνδέεταιμετοριβόσωμακαιτοφέρνεισεεπαφήμεέναφορτισμένοtRNA(β)ητοξίνητηςδιφθερίτιδαςσυνδέεταιμετηνκυτταρικήμεμβράνηόπουδιασπάταιηυπομονάδααπουπροκύπτειαπότηδιάσπασηαυτήμεταφέρεταιστονενδοκυτταρικόχώροόπουκαταλύειτηνπροσθήκηρι-βοζυλιωμένουADPστονπαράγονταεπιμήκυνσης2(EF-2)οτροποποιημένοςπαράγονταςεπιμήκυνσης2δενμπορείπλέοννασυμμετάσχειστηνπροσθήκηαμινοξέωνστηναυξανόμενηπεπτιδικήαλυσίδαηδιαδικασίατηςπρωτεϊνοσύνθεσηςσταματάκαιεπέρχεταιθάνατοςτουκυττάρου

856Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

ισχυρές βιολογικές τοξίνες στη φύση Ένα χιλιοστογραμμά-ριο (mg) καθαρής αλλαντοτοξίνης αρκεί για να σκοτώσει πάνω από ένα εκατομμύριο ινδικά χοιρίδια Από τις επτά δι-αφορετικές αλλαντοτοξίνες που γνωρίζουμε δύο τουλάχι-στον κωδικεύονται από εξειδικευμένους λυσιγόνους βακτη-ριοφάγους του Clostridium botulinum Η κυριότερη τοξίνη είναι μια πρωτεΐνη με ΜΒ 150000 η οποία εύκολα σχηματί-ζει συμπλέγματα με άλλες μη τοξικές πρωτεΐνες του C bot-ulinum δημιουργώντας βιοενεργές τοξίνες με ΜΒ που αγγί-ζει το 106 Η τοξικότητά της οφείλεται στο ότι αυτή δεσμεύε-ται στις νευρομυϊκές συνάψεις (και συγκεκριμένα στις προ-συναπτικές μεμβράνες των απολήξεων των κινητικών νευ-ρώνων) όπου παρεμποδίζει την απελευθέρωση ακετυλοχο-λίνης Υπενθυμίζεται ότι η μετάδοση της νευρικής ώσης από τα νευρικά κύτταρα στα μυϊκά γίνεται μέσω της ακετυλοχο-λίνης η οποία δεσμεύεται σε ειδικούς υποδοχείς των μυϊκών κυττάρων Έτσι ένας μυς που έχει δηλητηριαστεί με αλλα-ντοτοξίνη αδυνατεί να προσλάβει το διεγερτικό σήμα (την ακετυλοχολίνη) άρα αδυνατεί να συσταλεί προκαλώντας γενικευμένη παράλυση (Εικόνα 2119)

Η τετανοτοξίνη είναι μια πρωτεΐνη με ΜΒ 150000 η οποία αποτελείται από συνδεδεμένα πολυπεπτίδια Α-Β Η τοξίνη μόλις έρθει σε επαφή με το νευρικό σύστημα μετα-φέρεται μέσω των κινητικών νευρώνων μέχρι τον νωτιαίο μυελό όπου συνδέεται εξειδικευμένα με γαγγλιοζιτικά λιπί-δια των αξονικών απολήξεων ορισμένων ανασταλτικών νευ-ρώνων του νωτιαίου μυελού Κατά τη φυσιολογική λειτουρ-

γία τους αυτοί οι διάμεσοι νευρώνες απελευθερώνουν κά-ποιον ανασταλτικό νευροδιαβιβαστή (συνήθως γλυκίνη) ο οποίος συνδέεται με ειδικούς υποδοχείς πάνω στη μεμβρά-νη του κινητικού νευρώνα και προκαλεί αποδιέγερση δη-λαδή άρση της διέγερσης του κινητικού νευρώνα Αυτός εί-ναι ο κυριότερος μηχανισμός για να σταματήσει η διέγερση ενός κινητικού νευρώνα και πρακτικά σημαίνει ότι η δρά-ση της γλυκίνης αναστέλλει την απελευθέρωση ακετυλοχο-λίνης στην τελική κινητική πλάκα και επομένως επιτρέπει τη χάλαση των μυών Η παρουσία όμως τετανοτοξίνης στον νωτιαίο μυελό εξουδετερώνει τη δράση των διάμεσων ανα-σταλτικών νευρώνων και επομένως διακόπτει την απελευθέ-ρωση και δράση της γλυκίνης επί των κινητικών νευρώνων Υπrsquo αυτές τις συνθήκες οι κινητικοί νευρώνες συνεχίζουν να παραμένουν σε κατάσταση διέγερσης εκφορτίζονται αστα-μάτητα και απελευθερώνουν συνεχώς ακετυλοχολίνη στη νευρομυϊκή σύναψη προκαλώντας συνεχείς και ανεξέλε-γκτες συστολές των αντίστοιχων μυών (Εικόνα 2120) Τε-λικό αποτέλεσμα είναι η σπαστική παράλυση δηλαδή μια κατάσταση κατά την οποία οι προσβεβλημένοι μύες βρίσκο-νται σε διαρκή συστολή Αν η προσβολή αφορά τους μυς του στόματος τότε ο παρατεταμένος σπασμός παραμορφώ-νει το στόμα προκαλώντας το φαινόμενο του τρισμού Αν η προσβολή συμβεί στους αναπνευστικούς μυς τότε μπορεί να επέλθει θάνατος από ασφυξία

Και οι δύο τοξίνες που μόλις εξετάσαμε εμποδίζουν την απελευθέρωση νευροδιαβιβαστών για τον έλεγχο των μυών

Φυσιολογικές συνθήκεςΗ ακετυλοχολίνη (A) προκαλείσυστολή των microυϊκών ινών

∆ιεγερτικό σήmicroααπό το κεντρικόνευρικό σύστηmicroα

Μυς

ΑλλαντίασηΗ αλλαντοτοξίνη εmicroποδίζει τηναπελευθέρωση της Α αναστέλλοντας έτσιτη microυϊκή συστολή

AA A

AAA

A AA

AAAAA

A

AA A

AA A

AA

A A

AAA

AAA AA

A AAA

A A A A A A A A AA A A A

(α) (β)

Εικόνα 2119 δράσητηςαλλαντοτοξίνηςηοποίαπαράγεταιαπότοClostridium botulinum (α)υπόφυσιολογικέςσυνθήκεςηδιέγερσηαπότοκεντρικόνευρικόσύστημακαταλήγειστηνευρομυϊκήσύναψηκαιέχειωςαποτέλεσματηναπελευθέρωσηακετυλοχολίνης(α)απότακυστίδιατωννευρικώναπολήξεωνστηντελικήκινητικήπλάκαΣτησυνέχειαηακετυλοχολίνησυνδέεταιμεειδικούςυποδοχείςστημεμβράνητουμυϊκούκυττάρουπροκαλώνταςσυστολήτουτελευταίου(β)ηαλλαντοτοξίνηδραστηντελικήκινητικήπλάκαπαρεμποδίζονταςτηναπελευθέρωσηακετυλοχολίνης(α)απότακυστίδιαlaquoκαταργώνταςraquoστηνπράξητηνευρικήδιέγερσηαποτέλεσματηςδράσηςαυτήςείναιημηαντιστρεπτήχάλασητουμυόςκαιτελικάημυϊκήπαράλυση(f

Τμήμα295)

Ωστόσο το τελικό αποτέλεσμα διαφέρει ανάλογα με το ποι-ος ακριβώς νευροδιαβιβαστής αναστέλλεται

2110 Έλεγχος εννοιών

Οι εξωτοξίνες τις οποίες παράγουν ορισμένοι μικροοργανισμοί εί-ναι οι ισχυρότερες βιολογικές τοξίνες που γνωρίζουμε Κάθε εξω-τοξίνη δρα σε εξειδικευμένα κύτταρα ή μόρια του ξενιστή επιφέ-ροντας βλάβες σε κάποια μείζονα (κυτταρική ή συστηματική) λει-τουργία του

Ποιες μείζονος σημασίας ιδιότητες είναι κοινές σε όλες τις εξωτοξίνες Σε όλες τις τοξίνες Α-Β

Είναι απαραίτητο να λάβει χώρα πολλαπλασιασμός των βακτη-ρίων και λοίμωξη προκειμένου να παραχθούν τοξίνες

2111 Εντεροτοξίνες

Οι εντεροτοξίνες είναι εξωτοξίνες που δρουν στο λεπτό έντερο και προκαλούν μαζική έκκριση υγρών στον εντερικό αυλό και κατά συνέπεια εμετό και διάρροια Εντεροτοξίνες

παράγουν πολλά βακτήρια όπως τα Staphylococcus aureus Clostridium perfringens και Bacillus cereus (που ευθύνονται συνήθως για τις τροφικές δηλητηριάσεις) αλλά και τα εντε-ροπαθογόνα Vibrio cholerae Escherichia coli και Salmonel-la enteritidis

Η τοξίνη της χολέρας

Η εντεροτοξίνη την οποία παράγει το Vibrio cholerae είναι ο αιτιολογικός παράγοντας της χολέρας και έχει μελετηθεί περισσότερο από οποιαδήποτε άλλη εντεροτοξίνη Η τοξί-νη της χολέρας ανήκει στις τοξίνες της κατηγορίας Α-Β (βλ Τμήμα 2110) και αποτελείται από μία υπομονάδα Α μορι-ακού βάρους 27200 και πέντε υπομονάδες Β καθεμιά από τις οποίες έχει ΜΒ 11600 (επομένως ολόκληρο το σύμπλεγ-μα της τοξίνης έχει ΜΒ 82200) Η υπομονάδα Β αποτελεί το τμήμα με το οποίο η τοξίνη δεσμεύεται εξειδικευμένα στον γαγγλιοζίτη GM1 που βρίσκεται στην κυτταροπλασματική μεμβράνη των κυττάρων του εντερικού επιθηλίου (Εικόνα 2121)Oslash ωστόσο η ίδια η υπομονάδα Β δεν προκαλεί κάποια μεταβολή στη διαπερατότητα της μεμβράνης Για την τοξι-κή δράση της τοξίνης της χολέρας υπεύθυνη είναι η υπομο-

AA

AA

A

AA A

AA

A AAA

AAA

A

AAA

A

AAAAAAAA

AAA

A

G

GGG

GGGGGGG

G

G

G G

G

G

G

GG G

G

GG

A A

A

A A

A

A

A

A

A AA A A A A A A A AA A A A

∆ιεγερτικά σήmicroατααπό το κεντρικόνευρικό σύστηmicroα

Ανασταλτικόςδιάmicroεσος νευρώνας

Αναστολή

Μυς

Φυσιολογικές συνθήκεςΗ γλυκίνη (G) που απελευθερώνεται από τουςανασταλτικούς διάmicroεσους νευρώνες σταmicroατάτην απελευθέρωση ακετυλοχολίνης (A)και επιφέρει χάλαση των microυών

ΤέτανοςΗ τετανοτοξίνη δεσmicroεύεται στουςανασταλτικούς διάmicroεσους νευρώνεςεmicroποδίζοντας την απελευθέρωση γλυκίνηςκαι τη χάλαση των microυών

(α) (β)

Τοξίνητουτετάνου

Εικόνα 2120 δράσητηςτετανοτοξίνηςτηνοποίαπαράγειτοClostridium tetani(α)υπόφυσιολογικέςσυνθήκεςηχάλασητωνμυώνοφείλεταιστηγλυ-κίνη(G)πουαπελευθερώνουνορισμένοιδιάμεσοιανασταλτικοίνευρώνεςηγλυκίνηαποδιεγείρειτουςκινητικούςνευρώνεςκάτιπουμετησειράτουση-μαίνειότιδιακόπτεταιηαπελευθέρωσηακετυλοχολίνης(α)στηνευρομυϊκήσύναψη(β)ητετανοτοξίνηδεσμεύεταισεδιάμεσουςανασταλτικούςνευρώνεςεμποδίζονταςτηναπελευθέρωσηγλυκίνηςαπότασυναπτικάκυστίδιαΈτσιδιακόπτεταιηροήανασταλτικώνσημάτωνπροςτουςκινητικούςνευρώνεςκαιηαπελευθέρωσηακετυλοχολίνηςστηνευρομυϊκήσύναψηείναισυνεχήςκαιαδιάκοπημεαποτέλεσμαναπροκαλείταιμηαντιστρεπτήσυστολήτωνμυώνκαισπαστικήπαράλυση(fΤμήμα278καιεικόνα2719)

2111 ΕΝΤΕΡΟΤΟξΙΝΕΣ 857

858Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

νάδα Α η οποία ενεργοποιεί το κυτταρικό ένζυμο αδενυλι-κή κυκλάση που με τη σειρά του μετατρέπει την τριφωσφο-ρική αδενοσίνη (ΑΤΡ) σε κυκλική μονοφωσφορική αδενοσί-νη (cAMP)

Όπως έχουμε ήδη δει στο Τμήμα 87 το κυκλικό ΑΜΡ είναι ένα ειδικό μόριο που συνδέει στα κύτταρα διάφο-ρους ρυθμιστικούς μηχανισμούς Στα θηλαστικά το κυκλι-κό ΑΜΡ συμμετέχει στον μηχανισμό δράσης αρκετών ορμο-

νών σε συναπτικές διαβιβάσεις του κεντρικού νευρικού συ-στήματος αλλά και στις φλεγμονώδεις και ανοσιακές αντι-δράσεις των ιστών συμπεριλαμβανομένων των αλλεργιών Όμως για να μπορέσει η υπομονάδα Α της τοξίνης της χολέ-ρας να ενεργοποιήσει την αδενυλική κυκλάση πρέπει πρώτα να ενεργοποιηθεί από ένα κυτταρικό ένζυμο που χρειάζεται NAD+ και ATP Κατά τη δράση της εντεροτοξίνης της χολέ-ρας τα αυξημένα επίπεδα κυκλικού ΑΜΡ προκαλούν ενερ-γητική έκκριση διττανθρακικών και ιόντων χλωρίου από τα επιθηλιακά κύτταρα προς τον εντερικό αυλό (Εικόνα 2121) Κατά την οξεία φάση της νόσου η απώλεια νερού στο λε-πτό έντερο υπερβαίνει τον ρυθμό απορρόφησής του στο πα-χύ έντερο με αποτέλεσμα τη μαζική καθαρή απώλεια νε-ρού Κατά κανόνα τα θύματα της χολέρας πεθαίνουν από ακραία αφυδάτωση Καλύτερη θεραπεία είναι η πρόσληψη από το στόμα μεγάλων ποσοτήτων από διαλύματα ηλεκτρο-λυτών προκειμένου να αναπληρωθούν τα απολεσθέντα υγρά και ιόντα

Η εντεροτοξίνη της χολέρας μπορεί να ενεργοποιήσει την αδενυλική κυκλάση σε μεγάλη ποικιλία κυττάρων και ιστών γιrsquo αυτό και οι παθολογικές εκδηλώσεις της τοξίνης αφορούν μάλλον την ειδική θέση όπου αυτή δεσμεύεται δη-λαδή τα κύτταρα του επιθηλίου του λεπτού εντέρου παρά την τοξική ενεργοποίηση της αδενυλικής κυκλάσης Πράγ-ματι η προσθήκη διαλύματος με απομονωμένες υπομονάδες Β (οι οποίες δεν διαθέτουν δραστικότητα αδενυλικής κυκλά-σης) στον αυλό του εντέρου μπορεί να εμποδίσει τη δράση της εντεροτοξίνης της χολέρας αρκεί να χορηγηθεί πριν την εκδήλωσή της Αυτό συμβαίνει διότι οι υπομονάδες Β κατα-λαμβάνουν τις ίδιες θέσεις δέσμευσης που χρησιμοποιούν και τα πλήρη μόρια (Α-Β) της τοξίνης στερώντας από τα τελευταία τη δυνατότητα δέσμευσης αλλά και δράσης κα-θώς μόνο τα πλήρη μόρια διαθέτουν δραστικότητα αδενυλι-κής κυκλάσης

Η εντεροτοξίνη της χολέρας κωδικεύεται από δύο γο-νίδια τα ctxA και ctxB Η έκφραση των εν λόγω γονιδίων ελέγχεται από έναν μηχανισμό θετικής ρύθμισης στον οποίο καθοριστικό ρόλο παίζει η πρωτεΐνη που κωδικεύει το γονί-διο toxR Το προϊόν του γονιδίου toxR είναι μια διαμεμβρα-νική πρωτεΐνη η οποία ελέγχει τόσο την παραγωγή της τοξί-νης όσο και άλλων σημαντικών παραγόντων μολυσματικό-

Εικόνα 2121 δράσητηςεντεροτοξίνηςτηςχολέρας(1)Φυσιολογικήδι-αδικασίακίνησηςτωνιόντωνστοέντεροκαιαποικισμόςτουεπιθηλίουαπότοVibrio choleraeακολουθούμενοςαπόδέσμευσητηςεντεροτοξίνηςμετουςγαγγλιοζίτεςGM1τωνκυττάρωντουξενιστή(2)ηδράσητηςτοξίνηςα-βέγκειταιστηνενσωμάτωσηστοκυτταρόπλασματωνξενιστικώνκυττάρωντηςυπομονάδαςαηοποίαενεργοποιείτηναδενυλικήκυκλάσηΤογεγονόςαυτόοδηγεί(3)στηδιακοπήτηςφυσιολογικήςροήςνa+προςταέσωκαι(4)στηναπώλειανερούπροςτοναυλόκαιτηνεμφάνισηδιάρροιαςηαντιμετώπισητηςχολέραςγίνεταιμεαναπλήρωσηιόντωνκαιενυδάτωσηηχρήσηαντιβι-οτικώνμπορείναπεριορίσειτηνανάπτυξητουV choleraeκαιναμειώσειτηδιάρκειατηςνόσουαλλάδενεπηρεάζεικαθόλουτηντοξίνηπουέχειήδηπαραχθεί

Κύτταρο GM1

Επιθήλιο

Τοξίνη του Vibrio cholerae

Κύτταρο του Vibrio cholerae

Ενεργοποίηση της επιθηλιακήςαδενυλικής κυκλάσης από τηντοξίνη της χολέρας

Τοξίνη τηςχολέρας

Αδενυλική κυκλάση

Αυλός

Αυλός

ATP κυκλικό AMP

Αίmicroα

Αίmicroα

Αίmicroα

Αυλός τουλεπτού εντέρου

Κύτταρο GM1Na+

Επιθηλιακά κύτταρα του εντέρου

Na+

Na+

Αναστολή microεταφοράς Na+ καθαρήροή Clndash προς τον αυλό

Clndash

Clndash

Μαζική microετακίνησηνερού προς τον αυλό

Φυσιολογική κίνηση ιόντων Na+ κινείται από τοναυλό προς το αίmicroαmiddot δεν υπάρχει καθαρή ροή Clndash

H2O

Αποικισmicroός καιπαραγωγή τοξινών

1

3

2

4

τητας του Vibrio cholerae (πχ πρωτεΐνες και τριχίδια της εξωτερικής μεμβράνης) που είναι απαραίτητοι για τον επι-τυχή αποικισμό του λεπτού εντέρου από το συγκεκριμένο εντεροπαθογόνο

Άλλες εντεροτοξίνες

Αρκετές εντεροτοξίνες που παράγονται από άλλα εντεροπα-θογόνα όπως είναι η Escherichia και η Salmonella δρουν παρόμοια με την τοξίνη της χολέρας Αυτό επιβεβαιώνεται από το ότι οι τοξίνες και των δύο βακτηρίων εξουδετερώνο-νται με τη χορήγηση αντισωμάτων κατά της εντεροτοξίνης της χολέρας γεγονός που υποδηλώνει ότι οι συγκεκριμένες τοξίνες έχουν παραπλήσια δομή Σε αυτό συνηγορεί και η ανάλυση της αλληλουχίας βάσεων στα γονίδια ctxA και ctxB τα οποία παρουσιάζουν ομολογία μεγαλύτερη του 75 με τα γονίδια που κωδικεύουν τη θερμοασταθή εντεροτοξίνη την οποία παράγουν τα εντεροπαθογόνα στελέχη της Escherich-ia και της Salmonella Ωστόσο υπάρχουν και εντεροτοξί-νες με διαφορετικό τρόπο δράσης τις οποίες παράγουν άλ-λα εντεροπαθογόνα των τροφίμων (Staphylococcus aureus Clostridium perfringens Bacillus cereus) Πχ η τοξίνη του Clostridium perfringens είναι μια κυτταροτοξίνη ενώ του Staphylococcus aureus μια υπεραντιγονική τοξίνη (Πίνακας 214) Τα υπεραντιγόνα έχουν έναν εντελώς διαφορετικό μη-χανισμό δράσηςOslash διεγείρουν μεγάλο αριθμό λεμφοκυττάρων προκαλώντας φλεγμονώδεις αντιδράσεις όχι μόνο τοπικά στο έντερο αλλά και διασυστηματικά σε όλο το σώμα (f Τμήμα 2214)

2111 Έλεγχος εννοιών

Οι εντεροτοξίνες είναι εξωτοξίνες που δρουν εξειδικευμένα στο λε-πτό έντερο προκαλώντας μεταβολές στη διαπερατότητα του εντε-ρικού επιθηλίου οι οποίες οδηγούν στην εμφάνιση διάρροιας Οι

εντεροτοξίνες διακρίνονται στις τοξίνες Α-Β στις κυτταροτοξίνες και στα υπεραντιγόνα

Ποια μείζονα χαρακτηριστικά είναι κοινά σε όλες τις εντεροτο-ξίνες Σε όλες τις εξωτοξίνες Α-Β

Πώς δρα η τοξίνη του Vibrio cholerae στο λεπτό έντερο Γιατί προκαλεί η τοξίνη αυτή μαζική απώλεια νερού

2112 Ενδοτοξίνες

Τα αρνητικά κατά Gram βακτήρια παράγουν λιποπολυσακ-χαρίτες για την εξωτερική στιβάδα του κυτταρικού τους τοι-χώματος (f Τμήμα 49) οι οποίοι σε πολλές περιπτώσεις είναι τοξικοί Οι πολυσακχαρίτες αυτοί ονομάζονται ενδο-τοξίνες διότι είναι σταθερά συνδεδεμένοι με το βακτηριακό κύτταρο και απελευθερώνονται σε μεγάλες ποσότητες μόνο αν συμβεί λύση του κυττάρου Οι ενδοτοξίνες έχουν μελε-τηθεί κυρίως στην περίπτωση των Escherichia Shigella και Salmonella Οι κυριότερες διαφορές μεταξύ εξωτοξινών και ενδοτοξινών παρατίθενται στον Πίνακα 215

Δομή και λειτουργία των ενδοτοξινών

Οι ενδοτοξίνες ασκούν ποικίλες επιδράσεις στη φυσιολο-γία Ο πυρετός είναι σχεδόν καθολικό σύμπτωμα της δρά-σης τους διότι οι τοξίνες αυτές διεγείρουν την απελευθέρω-ση ειδικών πρωτεϊνών από τα ξενιστικά κύτταρα οι οποίες ονομάζονται ενδογενή πυρετογόνα και επιδρούν στο θερμορ-ρυθμιστικό κέντρο του εγκεφάλου Επιπλέον οι ενδοτοξίνες προκαλούν διάρροια ταχεία μείωση του αριθμού των λεμ-φοκυττάρων και των αιμοπεταλίων και γενικευμένη φλεγ-μονή Μεγάλες ποσότητες ενδοτοξίνης μπορεί να επιφέρουν ακόμη και τον θάνατο κυρίως μέσω αιμορραγικής καταπλη-ξίας και ιστικής νέκρωσης Η τοξικότητα των ενδοτοξινών

2112 ΕΝΔΟΤΟξΙΝΕΣ 859

ΠΙΝΑΚΑΣ 215 Ιδιότητεςεξωτοξινώνκαιενδοτοξινών

Ιδιότητα Εξωτοξίνες Ενδοτοξίνες

Χημικέςιδιότητες πρωτεΐνεςπουεκκρίνονταιαπόορισμένα Σύμπλοκαλιποπολυσακχαριτών-λιποπρωτεϊνών(fεικόνα435) αρνητικάκατάGramβακτήριαενγένει ωςτμήματατηςεξωτερικήςμεμβράνηςτωναρνητικώνκατά θερμοασταθείς Gramβακτηρίωναπελευθερώνονταιμετηλύσητουκυττάρου πολύμεγάληθερμοσταθερότηταΤρόποςδράσης εξειδικευμένοςσυνήθωςδεσμεύονται μηειδικός σεειδικούςυποδοχείςήδομέςΣυμπτώματα είναικυτταροτοξίνεςεντεροτοξίνεςή πυρετόςδιάρροιαεμετός νευροτοξίνεςμεεξειδικευμένοτρόπο δράσηςσεκύτταραήιστούς Τοξικότητα Συχνάπολύμεγάληενίοτεθανατηφόρος μικρήσπάνιαθανατηφόροςανοσογονικότητα Ιδιαιτέρωςανοσοδιεγερτικέςδιεγείρουν Ήπιαανοσογόναηανοσοαπόκρισηείναι τηνπαραγωγήαντισωμάτων(αντιτοξινών) ανεπαρκήςγιατηνεξουδετέρωσητηςτοξίνηςδράσητοξοειδών ηαντιμετώπισητηςτοξίνηςμεφορμαλδεΰδη καμία καταστρέφειτηντοξικότητααλλάτα τοξοειδήπουπροκύπτουνεξακολουθούν ναέχουνανοσοδιεγερτικήδράσηπυρετογονία δενπροκαλούνπυρετόστονξενιστή πυρετογόνεςσυχνάπροκαλούνπυρετόστονξενιστή

860Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

πάντως είναι πολύ χαμηλότερη εκείνης των εξωτοξινών Στα ποντίκια επί παραδείγματι η ποσότητα ενδοτοξίνης που απαιτείται για να θανατωθεί το 50 ενός πληθυσμού πειρα-ματοζώων (δηλαδή η LD50) είναι κατά προσέγγιση 200-400 μg (μικρογραμμάρια) ανά άτομο ενώ η LD50 της αλλαντοτο-ξίνης είναι περίπου 25 pg (πικογραμμάρια) ανά άτομο δηλα-δή 10 εκατομμύρια φορές μικρότερη

Η γενική δομή των λιποπολυσακχαριτών (LPS) παρου-σιάζεται στην Εικόνα 435 Οι λιποπολυσακχαρίτες αποτε-λούνται από το λιπίδιο Α έναν κεντρικό πολυσακχαρίτη που περιέχει κετοδεοξυοκτονικό λίγα σάκχαρα με επτά άτομα άνθρακα (επτόζες) γλυκόζη γαλακτόζη Ν-ακετυλογλυκο-ζαμίνη και τον πολυσακχαρίτη Ο ένα ιδιαίτερα μεταβλητό πολυμερές που συνήθως περιέχει γαλακτόζη γλυκόζη ρα-μνόζη μαννόζη και ένα ή περισσότερα ασυνήθιστα διδεο-ξυ-σάκχαρα όπως αμπεκουόζη κολιτόζη παρατόζη ή τυβε-λόζη Τα σάκχαρα του πολυσακχαρίτη Ο σχηματίζουν αλυ-σίδες των τεσσάρων ή πέντε σακχάρων (συνήθως διακλαδι-σμένες) οι οποίες επαναλαμβάνονται αρκετές φορές για τον σχηματισμό του πλήρους μορίου (f Τμήμα 49) Το λιπί-διο Α αποτελείται από λιπαρά οξέα που συνδέονται με εστε-ρικούς δεσμούς στο μόριο της Ν-ακετυλογλυκοζαμίνης Συ-νηθέστερα τέτοια οξέα είναι το β-υδροξυμυριστικό το λαυ-ρικό (δαφνικό) το μυριστικό και το παλμιτικό (φοινικικό) Από τη μελέτη επιμέρους λιποπολυσακχαριτικών τμημάτων συνάγεται ότι το λιπίδιο ευθύνεται για την τοξικότητα και ο πολυσακχαρίτης για την υδατοδιαλυτότητα και την ανοσο-γονικότητα του συμπλόκου (f Τμήμα 223) Επίσης με-λέτες σε ζώα υποδεικνύουν ότι για τις in vivo τοξικές επι-δράσεις είναι απαραίτητο το λιπίδιο και ο πολυσακχαρίτης να συνυπάρχουν

Ανίχνευση ενδοτοξινών με τη μέθοδο Limulus

Επειδή οι ενδοτοξίνες έχουν πυρετογόνο δράση θα πρέπει τα διάφορα φάρμακα (πχ αντιβιοτικά ή σκευάσματα που χορηγούνται ενδοφλεβίως) να μην περιέχουν καθόλου εν-δοτοξίνες Για τον σκοπό αυτό έχει αναπτυχθεί μια ιδιαίτε-ρα ευαίσθητη μέθοδος ανίχνευσης ενδοτοξινών η οποία βα-σίζεται στη χρήση των αμοιβαδοκυττάρων Limulus polyphe-mus που παρασιτούν στις οπλές των αλόγων Η μέθοδος στη-ρίζεται στο γεγονός ότι οι ενδοτοξίνες προκαλούν εξειδικευ-μένα λύση αυτών των αμοιβαδοκυττάρων (Εικόνα 2122) Κατά τον εργαστηριακό έλεγχο αναμειγνύονται εκχυλίσμα-τα αμοιβαδοκύτταρων με το υπό έλεγχο διάλυμα Αν υπάρ-χει ενδοτοξίνη το εκχύλισμα των αμοιβαδοκυττάρων σχη-ματίζει πήγμα και καθιζάνει μεταβάλλοντας τη διαύγεια του διαλύματος Αυτή η αντίδραση μπορεί κατόπιν να ποσοτι-κοποιηθεί με τη χρήση φασματοφωτομέτρου Είναι εφικτή η εκτέλεση μετρήσιμης αντίδρασης με μόλις 10 pgml λιπο-πολυσακχαρίτη Η μέθοδος Limulus χρησιμοποιείται για την ανίχνευση απειροελάχιστων ποσοτήτων ενδοτοξίνης στους ορούς στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό στο πόσιμο νερό και σε όλα τα διαλύματα που χρησιμοποιούνται για την παρασκευή φαρμάκων και ενέσιμων σκευασμάτων

Επειδή η μέθοδος Limulus είναι πάρα πολύ ευαίσθητη χρειάζεται ιδιαίτερη προσοχή στην τήρηση μέτρων αποτρο-πής της μόλυνσης των εργαστηριακών οργάνων των διαλυ-μάτων και των αντιδραστηρίων από αρνητικά κατά Gram βακτήρια που υπάρχουν στο περιβάλλον του εργαστηρίου ή της κλινικής πχ στο απεσταγμένο νερό Ενδεχόμενη ανί-χνευση ενδοτοξινών με τη μέθοδο Limulus στο πλάσμα ή στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό συνιστά σοβαρή ένδειξη μόλυν-σης των συγκεκριμένων σωματικών υγρών με αρνητικά κα-τά Gram βακτήρια

2112 Έλεγχος εννοιών

Οι ενδοτοξίνες είναι λιποπολυσακχαρίτες προερχόμενοι από την εξωτερική στιβάδα των αρνητικών κατά Gram βακτηρίων Οι εν-δοτοξίνες απελευθερώνονται στο περιβάλλον με τη λύση του βα-κτηρικού κυττάρου προκαλώντας πυρετό και ορισμένες άλλες το-

(α)

(β)

A O

Tzi

anab

os a

nd R

D M

illha

mA

O T

zian

abos

and

R D

Mill

ham

Εικόνα 2122 μικροφωτογραφίεςαμοιβαδοκυττάρωνLimulus(α)Φυσι-ολογικάαμοιβαδοκύτταρα(β)αμοιβαδοκύτταραπουέχουνεκτεθείσεβα-κτηριακόλιποπολυσακχαρίτηηπαρουσίαλιποπολυσακχαρίτηπροκαλείαπο-κοκκίωσητωνκυττάρωνιδιότηταπουμπορείναχρησιμοποιηθείγιατηνανί-χνευσηλιποπολυσακχαριτώνσεκάποιουπόέλεγχοδιάλυμα

ξικές αντιδράσεις στον ξενιστή Κατά κανόνα οι ενδοτοξίνες είναι λιγότερο τοξικές από τις εξωτοξίνες

Γιατί δεν παράγουν ενδοτοξίνες τα θετικά κατά Gram βακτή-ρια

Γιατί είναι απαραίτητο να ελέγχονται τα διαλύματα των διαφό-ρων φαρμάκων ως προς την παρουσία ενδοτοξινών

ΙV ΓΕΝΙΚΟΙ ΜΗχΑΝΙΣΜΟΙ ΑΜΥΝΑΣ ΤΟΥ ξΕΝΙΣΤΗ

Οι εγγενείς laquoαμυντικοί μηχανισμοίraquo που είναι υπεύθυνοι για την καταστολή των παθογόνων μπορούν να χωριστούν σε δύο κατηγορίες στους μη ειδικούς ή γενικούς μηχανισμούς άμυνας που επιστρατεύονται έναντι μεγάλης ποικιλίας πα-θογόνων και στους ειδικούς αμυντικούς μηχανισμούς που χρησιμοποιούνται έναντι μεμονωμένων ειδών ή στελεχών παθογόνων Εδώ θα εξετάσουμε ορισμένους γενικούς αμυ-ντικούς μηχανισμούς που χρησιμοποιούνται για τον περιο-ρισμό των λοιμώξεων και τη διατήρηση της υγείας του ξε-νιστή ενώ στο επόμενο κεφάλαιο θα μελετήσουμε τους συ-γκεκριμένους μηχανισμούς άμυνας του ξενιστή έναντι μεμο-νωμένων παθογόνων δηλαδή την ανοσοαπόκριση

2113 Μη ειδική εγγενής αντίσταση στις

μολύνσεις

Η πρώτη γραμμή άμυνας του ξενιστή κατά των παθογόνων περιλαμβάνει μια σειρά φυσικών και χημικών φραγμών εγ-γενών στα περισσότερα ζώα οι οποίοι αντιδρούν με μη ει-δικό τρόπο στην εισβολή των παθογόνων Αυτοί οι γενικού χαρακτήρα μηχανισμοί εξουδετερώνουν όλα σχεδόν τα πα-θογόνα με τα οποία ερχόμαστε σε επαφή

Φυσική αντίσταση του ξενιστή

Η ικανότητα των παθογόνων να προκαλούν νόσο σε μεμο-νωμένα ζωικά είδη ποικίλλει σε πολύ μεγάλο βαθμό Για παράδειγμα η λύσσα εφόσον αρχίσει η εκδήλωση των συ-μπτωμάτων επιφέρει κατά κανόνα τον θάνατο σε οποιοδή-ποτε είδος θηλαστικού Βεβαίως ορισμένα είδη ζώων είναι πολύ πιο ευαίσθητα στη λύσσα από άλλα Τα ρακούν και τα κουνάβια πχ είναι εξαιρετικά ευαίσθητα στη μόλυνση από τον ιό της λύσσας σε αντίθεση με τα οπόσσουμ που σπανί-ως αρρωσταίνουν από την ασθένεια αυτή Ο άνθρακας μπο-ρεί να μολύνει πολλά είδη ζώων αλλά τα συμπτώματα που προκαλεί ποικίλλουν σημαντικά καθώς στον μεν άνθρω-πο εκδηλώνονται ως απλές φλύκταινες ενώ στις αγελάδες προκαλεί θανατηφόρο δηλητηρίαση του αίματος Αντίθετα ο πνευμονικός άνθρακας είναι θανατηφόρος για τον άνθρω-πο (f Τμήμα 2511) ενώ ιδιαίτερη σημασία έχει επίσης

το γεγονός ότι τα πουλιά είναι πλήρως ανθεκτικά στον άν-θρακα Επιπλέον οι ασθένειες των θερμόαιμων ζώων σπα-νίως μεταδίδονται στα ψυχρόαιμα (ποικιλόθερμα) ζώα και αντιστρόφως

Σε συγκεκριμένες συνθήκες συγγενικά είδη ή ακόμη και μέλη του ίδιου είδους ενδέχεται να παρουσιάζουν αρκε-τά διαφορετική ευαισθησία σε δεδομένο παθογόνο

Ηλικία στρες και δίαιτα

Η ηλικία είναι σημαντικός παράγοντας όσον αφορά την ευαι-σθησία έναντι μολυσματικών ασθενειών Τα λοιμώδη νοσή-ματα είναι πολύ πιο συχνά στα πολύ νεαρά και πολύ ηλικι-ωμένα άτομα Στα νεογέννητα πχ ο σχηματισμός της εντε-ρικής χλωρίδας γίνεται αρκετά γρήγορα αλλά η φυσιολογι-κή χλωρίδα του νεογέννητου δεν είναι ίδια με τη φυσιολο-γική χλωρίδα ενός ενήλικα Πριν τη δημιουργία της χλωρί-δας ενήλικα ιδιαίτερα τις πρώτες μέρες μετά τη γέννηση τα παθογόνα έχουν περισσότερες ευκαιρίες να εγκατασταθούν και να προκαλέσουν νόσο Έτσι η διάρροια που προκαλεί-ται από παθογονικά στελέχη της Escherichia coli (f Τμή-μα 297) ή του Pseudomonas aeruginosa εμφανίζεται πολύ συχνά σε νεογνά μικρότερα του ενός έτους Η νεογνική αλ-λαντίαση απαντά μόνο σε νεογνά πολύ μικρής ηλικίας επει-δή η φυσιολογική χλωρίδα που έχει δημιουργθεί στα μεγα-λύτερα παιδιά τα προφυλάσσει από εντερική λοίμωξη λόγω του Clostridium botulinum (f Τμήμα 295)

Σε άτομα μεγαλύτερα των 65 ετών τα λοιμώδη νοσήμα-τα εμφανίζονται πολύ συχνότερα απrsquo ότι σε νεότερους ενή-λικες Επί παραδείγματι οι ηλικιωμένοι είναι πολύ πιο ευ-αίσθητοι σε αναπνευστικές λοιμώξεις ιδιαίτερα στη γρίπ-πη (f Τμήμα 268) ίσως επειδή μειώνεται η αποτελεσμα-τικότητα της ανοσιακής τους απόκρισης στα παθογόνα του αναπνευστικού Επιπλέον διάφορες ανατομικές μεταβολές που συνοδεύουν το γήρας μπορεί να συμβάλλουν στην ανά-πτυξη λοιμώξεων Φερrsquo ειπείν η διόγκωση του προστάτη (συνηθισμένη πάθηση στους άνδρες άνω των 50 ετών) προ-καλεί συχνά μείωση της ροής των ούρων γεγονός που με τη σειρά του καθιστά ευκολότερο τον αποικισμό της ουροποιη-τικής οδού με παθογόνα (Εικόνα 2111) και αυξάνει τις σχε-τικές λοιμώξεις στους άνδρες μεγαλύτερης ηλικίας

Το στρες μπορεί να οδηγήσει σε προδιάθεση ενός ατό-μου που υπό φυσιολογικές συνθήκες θα ήταν υγιές στο να νοσήσει Σε σχετικές μελέτες με αρουραίους και ποντίκια η κόπωση η υπερπροσπάθεια η ελλειπής διατροφή η αφυδά-τωση και οι κλιματικές αλλαγές (όλα συνιστούν πηγές φυ-σιολογικού στρες) αυξάνουν όχι μόνο τον επιπολασμό αλλά και τη βαρύτητα των λοιμώξεων Επί παραδείγματι αρου-ραίοι που υποβάλλονται σε έντονη φυσική δραστηριότη-τα για μεγάλες χρονικές περιόδους εμφανίζουν μεγαλύτερη θνησιμότητα αν προσβληθούν από Salmonella σε σχέση με ζώα που αναπαύονται επαρκώς Επομένως οι ορμόνες που παράγονται υπό συνθήκες στρες επηρεάζουν το ανοσοποιη-τικό σύστημα και παίζουν κάποιο ρόλο στις σχετικές ασθέ-νειες Η ορμόνη κορτιζόνη πχ ένας ιδιαίτερα αποτελεσμα-

2113 ΜΗ ΕΙΔΙΚΗ ΕΓΓΕΝΗΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΣΤΙΣ ΜΟΛΥΝΣΕΙΣ 861

862Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

τικός αντιφλεγμονώδης παράγοντας παράγεται σε πολύ με-γαλύτερες ποσότητες κατά τη διάρκεια περιόδων στρες πα-ρά σε φυσιολογικές περιόδους Έτσι η καταστολή των φλεγ-μονωδών αντιδράσεων του οργανισμού στερεί το σώμα από έναν φυσιολογικό μηχανισμό άμυνας έναντι των λοιμώξεων (βλ Τμήμα 2114)

Η δίαιτα παίζει επίσης σημαντικό ρόλο στην αντίσταση του ξενιστή Η συσχέτιση μεταξύ πείνας και μολυσματικών ασθενειών είναι γνωστή εδώ και αιώνες Δίαιτες φτωχές σε πρωτεΐνη επηρεάζουν τη φυσιολογική χλωρίδα και προσφέ-ρουν μεγαλύτερες πιθανότητες ανάπτυξης σε διάφορα ευκαι-ριακά παθογόνα Για παράδειγμα ο αριθμός των κυττάρων Vibrio cholerae που απαιτούνται για να προκαλέσουν χολέ-ρα είναι πολύ μικρότερος όταν το προσβαλλόμενο άτομο υποσιτίζεται Επίσης ο αριθμός αυτός είναι πολύ μικρότε-ρος και όταν το V cholerae λαμβάνεται με την τροφή ίσως επειδή η τροφή εξουδετερώνει τα στομαχικά οξέα που υπό φυσιολογικές συνθήκες θα κατέστρεφαν το παθογόνο (f Τμήμα 285)

Σε ορισμένες περιπτώσεις η απουσία συγκεκριμένης ουσίας από τη διατροφή μπορεί να προστατεύσει από κάποια νόσο καθώς το αντίστοιχο παθογόνο στερείται τα απαραίτη-τα θρεπτικά υλικά Καλύτερο τέτοιο παράδειγμα είναι η επί-δραση της σακχαρόζης στην εμφάνιση της οδοντικής τερη-δόνας Όπως είδαμε στο Τμήμα 213 η απουσία σακχαρόζης από τη διατροφή (μαζί με τη σωστή στοματική υγιεινή) μπο-ρεί να εξαφανίσει την τερηδόνα καθώς χωρίς τη σακχαρό-ζη των τροφών τα ιδιαιτέρως τερηδονογόνα Streptococcus mutans και S sobrinus αδυνατούν να συνθέσουν τον κολ-λώδη πολυσακχαρίτη που είναι απαραίτητος για να παρα-μείνουν τα βακτηριακά κύτταρα κολλημένα στις επιφάνει-ες των δοντιών

Φυσικοί και χημικοί αμυντικοί μηχανισμοίΗ δομική ακεραιότητα των ιστικών επιφανειών συνιστά φραγμό στην είσοδο μικροοργανισμών Στο δέρμα και στις βλεννογόνους επιφάνειες τα δυνητικά παθογόνα πρέπει όχι μόνο να προσκολληθούν στην επιφάνεια του ιστού αλλά και να αναπτυχθούν σε αυτή τη θέση πριν μεταφερθούν σε κά-ποια άλλη περιοχή του σώματος Η ακεραιότητα μιας ιστι-κής επιφάνειας συνήθως αρκεί για την προστασία της από ενδεχόμενο μόνιμο αποικισμό από παθογόνα Ωστόσο μια τραυματισμένη ιστική επιφάνεια (πχ ένα γδάρσιμο στο δέρ-μα) αποικίζεται εύκολα και επιτρέπει την εισβολή μικροορ-γανισμών Η αντίσταση στον αποικισμό και στην εισβολή γίνεται αφrsquo ενός με ειδικές ουσίες που παράγει το αμυντικό σύστημα του ξενιστή και αφrsquo ετέρου με διάφορους μηχανι-σμούς ανατομικού χαρακτήρα που παρεμποδίζουν έναν πι-θανό αποικισμό Μια σύνοψη των σημαντικότερων ανατο-μικών μηχανισμών άμυνας του ανθρώπινου οργανισμού πα-ρουσιάζεται στην Εικόνα 2123

Το δέρμα συνιστά αποτελεσματικό εμπόδιο στη διείσδυ-ση μικροοργανισμών Οι σμηγματογόνοι αδένες του δέρμα-τος (Εικόνα 212) εκκρίνουν λιπαρά οξέα και γαλακτικό οξύ τα οποία μειώνουν το pH του δέρματος και αναστέλλουν τον αποικισμό από παθογόνα βακτήρια Όσοι μικροοργανι-σμοί εισπνέονται από τη μύτη ή το στόμα απομακρύνονται με τη δράση των βλεφαριδοφόρων επιθηλιακών κυττάρων των βλεννογόνων επιφανειών του ρινοφάρυγγα και της τρα-χείας Οι βλεφαρίδες ωθούν με τις κινήσεις τους τη βλέννη και τα παγιδευμένα σε αυτήν βακτήρια προς τα άνω μέχρι αυτή να ενσωματωθεί στις εκκρίσεις της στοματικής κοιλό-τητας και είτε να καταπωθεί (οπότε τα βακτήρια πεθαίνουν στο όξινο περιβάλλον του στομάχου) είτε να απομακρυνθεί με την απόχρεμψη Τα δυνητικά παθογόνα που εισέρχονται

Η λυσοζύmicroη στα δάκρυακαι σε άλλες εκκρίσεις διασπάτο κυτταρικό τοίχωmicroα τωνβακτηρίων

Αποmicroάκρυνση σωmicroατιδίων καιmicroικροοργανισmicroών microε την ταχείαδιέλευση αέρα πάνω από τα τριχίδια και τους κροσσούς τουρινοφάρυγγα

Η φυσιολογική χλωρίδαανταγωνίζεται τα παθογόνα

Η βλέννη και τα φαγοκύτταρα στους πνεύmicroονες αποτρέπουν τον αποικισmicroό

Η βλέννη και το κροσσωτό επιθήλιο στην τραχεία παγιδεύουνκαι ωθούν microικροοργανισmicroούςέξω από το σώmicroα

Το δέρmicroα είναι ένας φυσικόςφραγmicroός παράγει λιπαράοξέα microε αντιmicroικροβιακή δράση και η φυσιολογική χλωρίδα του εmicroποδίζει τοναποικισmicroό παθογόνων

Η ταχεία microεταβολή τουpH αναστέλλει τον πολλαπλασιασmicroό microικροβίων

Η περιοδική έκπλυση της ουροποιητικής οδού microε τα ούρα τηνπροφυλάσσει απότον αποικισmicroό

Η φυσιολογική χλωρίδαανταγωνίζεται τα παθογόνα

Η οξύτητα του περιβάλλοντος στο στοmicroάχι (pH 2) αναστέλλει τον πολλαπλασιασmicroό τωνmicroικροβίων

∆ιάφορες πρωτεΐνες του αίmicroατος αναστέλλουν τη microικροβιακή ανάπτυξη

Εικόνα 2123 Φυσικοίχημικοίκαιανατομικοίφραγμοίπροστασίαςέναντιτωνλοιμώξεων

στο στομάχι πρέπει να ανταπεξέλθουν αφrsquo ενός στην οξύτη-τα του στομάχου (που μπορεί να φθάσει και σε pH 2) και αφrsquo ετέρου στον ανταγωνισμό με τη διαρκώς αυξανόμενη μικρο-χλωρίδα του λεπτού (pH 5 περίπου) και του παχέος εντέρου (pH 6-7) Υπενθυμίζεται ότι στο παχύ έντερο ενός φυσιολο-γικού ενήλικα ο αριθμός των βακτηρίων προσεγγίζει το 1010 ανά γραμμάριο εντερικού περιεχομένου (βλ Τμήμα 214) Με όλους αυτούς τους αποτρεπτικούς μηχανισμούς γίνεται σαφές ότι η μόνιμη εγκατάσταση ενός νέου μικροοργανι-σμού είναι ιδιαίτερα δύσκολη

Οι νεφροί και η επιφάνεια των οφθαλμών λούονται συ-νεχώς με εκκρίσεις που περιέχουν λυσοζύμη ένζυμο το οποίο μειώνει δραστικά τους μικροβιακούς πληθυσμούς Βακτηρι-οκτόνες ουσίες υπάρχουν επίσης στα εξωκυτταρικά υγρά όπως στο πλάσμα του αίματος Οι β-λυσίνες επί παραδείγ-ματι είναι πρωτεΐνες του αίματος που έχουν την ιδιότητα να προσδένονται και να ανοίγουν ρήγματα στην κυτταρική μεμ-βράνη των βακτηρίων προκαλώντας εκροή του κυτταρο-πλάσματος άρα και λύση του βακτηριακού κυττάρου

Ιστική εξειδίκευση

Τα περισσότερα παθογόνα πρέπει αρχικά να προσκολληθούν και να αποικίσουν τη θέση που τους προσφέρεται Αν η θέ-ση αυτή δεν είναι συμβατή με τις διατροφικές και περιβαλ-λοντικές ανάγκες τους τότε είναι αδύνατο να πολλαπλασι-αστούν Επομένως αν το Clostridium tetani προσληφθεί με την τροφή δεν θα προκαλέσει τέτανο διότι πεθαίνει στο όξι-νο περιβάλλον του στομάχου Αν όμως εισχωρήσει σε μια βαθειά πληγή ενδέχεται να πολλαπλασιαστεί στις ανοξικές ζώνες που δημιουργούνται με την τοπική νέκρωση του ιστού και να αρχίσει την παραγωγή τετανοτοξίνης (βλ Τμήματα 2110 και 278) Αντίθετα τα εντεροβακτήρια όπως η Sal-monella και η Shigella δεν προκαλούν λοιμώξεις στις πλη-γές αλλά αποικίζουν επιτυχώς τον εντερικό σωλήνα Ορι-σμένες περιπτώσεις ιστικής εξειδίκευσης παρατίθενται στον Πίνακα 216

Ο καταβεβλημένος ξενιστής

Ο όρος καταβεβλημένος ξενιστής αφορά ξενιστές στους οποί-ους έχει αδρανοποιηθεί ένα ή περισσότερα τμήματα του ανο-

σοποιητικού τους συστήματος με συνέπεια να αυξάνονται σημαντικά οι πιθανότητες λοίμωξης

Πολλοί νοσοκομειακοί ασθενείς που πάσχουν από μη λοιμώδες νόσημα (πχ καρκίνο ή καρδιοπάθεια) προσβάλ-λονται σχετικά εύκολα από λοιμώξεις επειδή είναι καταβε-βλημένοι (f Τμήμα 257) Διάφορες συνήθεις νοσοκομει-ακές πράξεις όπως ο καθετηριασμός οι υποδόριες ενέσεις η λήψη εγκεφαλονωτιαίου υγρού οι βιοψίες και οι χειρουρ-γικές επεμβάσεις μπορούν ακούσια να εισαγάγουν μικροορ-γανισμούς στους ασθενείς Το προεγχειρητικό άγχος μπορεί επίσης να μειώσει τις αντιστάσεις του ασθενούς Τα διάφο-ρα αντιφλεγμονώδη φάρμακα που χορηγούνται για τον περι-ορισμό του πόνου και των οιδημάτων μειώνουν επίσης την ανοσιακή άμυνα του ξενιστή (βλ Τμήμα 2113) Στους ασθε-νείς που έχουν δεχθεί κάποιο μόσχευμα χορηγούνται ανοσο-κατασταλτικά φάρμακα τα οποία καταστέλλουν τον μηχα-νισμό απόρριψης του μοσχεύματος αλλά ταυτόχρονα μειώ-νουν την αμυντική ικανότητα του ασθενούς έναντι των λοι-μώξεων

Καταβεβλημένοι ξενιστές υπάρχουν και εκτός νοσο-κομείων Το κάπνισμα η υπέρμετρη κατανάλωση αλκοόλ η ενδοφλέβια λήψη ναρκωτικών ουσιών η έλλειψη ύπνου η ανεπαρκής διατροφή ή η λοίμωξη από κάποιον άλλο πα-ράγοντα αποτελούν συνθήκες που καταβάλλουν την άμυνα του ξενιστή έναντι των λοιμώξεων Επί παραδείγματι η μό-λυνση με τον ιό HIV (ιό της ανθρώπινης ανοσοανεπάρκειας) καθιστά τον ασθενή ευάλωτο σε πληθώρα μικροβιακών λοι-μώξεων κατά κανόνα ακίνδυνων για τα μη προσβεβλημένα άτομα Ο HIV προκαλεί το σύνδρομο της επίκτητης ανοσοα-νεπάρκειας (AIDS) επειδή καταστρέφει έναν τύπο κυττάρων του ανοσοποιητικού συστήματος τα λεμφοκύτταρα Τ-CD4 (f Τμήμα 227) που συμμετέχουν στην ανοσιακή απόκρι-ση του οργανισμού Εξαιτίας αυτής της βλάβης που προκα-λεί ο HIV στον ξενιστή οι ασθενείς με AIDS δεν διαθέτουν επαρκή άμυνα έναντι των λοιμώξεων και συχνά πεθαίνουν από κάποια λοίμωξη (f Τμήματα 256 και 2614)

Τέλος ένας ξενιστής μπορεί να είναι καταβεβλημένος εξαιτίας συγκεκριμένων γενετικών παραγόντων όπως πχ από διάφορες γενετικές ασθένειες που αναστέλλουν τη λει-τουργία ή καταστρέφουν ολόκληρα τμήματα του ανοσοποιη-τικού συστήματος Τα άτομα που υποφέρουν από τέτοιες πα-

2113 ΜΗ ΕΙΔΙΚΗ ΕΓΓΕΝΗΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΣΤΙΣ ΜΟΛΥΝΣΕΙΣ 863

ΠΙΝΑΚΑΣ 216 λοιμώξειςκαιιστικήεξειδίκευση

Νόσος Ιστός που μολύνεται Οργανισμός

αλλαντίαση Τελικήκινητικήπλάκα Clostridium botulinumαυτόματηαποβολή(βοοειδή) πλακούντας Brucella abortusΓονόρροια επιθήλιοτουουρογεννητικού Neisseria gonorrhoeaeδιφθερίτιδα επιθήλιοτουλάρυγγα Corynebacterum diphtheriaeελονοσία αίμα(ερυθροκύτταρα) είδηPlasmodiumπυελονεφρίτιδα μυελόςτωννεφρών είδηProteusΣύνδρομοεπίκτητηςανοσοανεπάρκειας(AIDS) βοηθητικάλεμφοκύτταραΤ Ιόςτηςανθρώπινηςανοσοανεπάρκειας(HIV)Τερηδόνα Στοματικόεπιθήλιο Streptococcus mutans S sobrinus S sanguisS mitisΤέτανος ανασταλτικοίδιάμεσοινευρώνες Clostridium tetani Χολέρα επιθήλιοτουλεπτούεντέρου Vibrio cholerae

864Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

θήσεις συνήθως πεθαίνουν σε νεαρή ηλικία όχι από την ίδια τη γενετική νόσο αλλά από κάποια μικροβιακή λοίμωξη

2113 Έλεγχος εννοιών

Ο αποικισμός ενός ξενιστή από παθογόνα παρεμποδίζεται από μη ειδικούς φραγμούς φυσικής ανατομικής και χημικής φύσεως Η κατάρρευση των μηχανισμών άμυνας οδηγεί σε καταβεβλημένους ξενιστές δηλαδή σε ασθενείς πιο ευάλωτους στις λοιμώξεις

Με ποιον τρόπο μπορούν το κάπνισμα και η δίαιτα να επηρεά-σουν την αντίσταση του ξενιστή σε κάποιο παθογόνο

Πώς θα μπορούσε μια προϋπάρχουσα λοίμωξη να καταβάλει έναν υγιή κατά τα άλλα ξενιστή

2114 Φλεγμονή και πυρετός

Φλεγμονή ονομάζεται η μη ειδική αντίδραση του οργανι-σμού σε διαφόρα επιβλαβή ερεθίσματα όπως είναι οι το-ξίνες και τα παθογόνα Χαρακτηριστικά της φλεγμονώδους αντίδρασης είναι η ερυθρότητα το οίδημα ο πόνος και η υψηλή θερμοκρασία που αναπτύσσεται τοπικά στο σημείο της λοίμωξης Στις ουσίες που παράγουν αυτό το αποτέλε-σμα ανήκει και μια ομάδα πρωτεϊνών που ονομάζονται κυ-τοκίνες (f Τμήμα 2310) ουσίες τις οποίες παράγουν τα λευκά αιμοσφαίρια ή λευκοκύτταρα (f Τμήμα 221) Τα λευκοκύτταρα συνδέονται επίσης με τις εξειδικευμένες αποκρίσεις του οργανισμού σε συγκεκριμένα παθογόνα τις οποίες θα εξετάσουμε στο Κεφάλαιο 22 Σπουδαιότερο απο-τέλεσμα μιας φλεγμονώδους αντίδρασης του οργανισμού εί-ναι ο άμεσος περιορισμός του παθογόνου κάτι που συνήθως επιτυγχάνεται με τον σχηματισμό ενός θρόμβου (δηλαδή ενός πλέγματος από ίνες) στο σημείο της φλεγμονής

Η φλεγμονή είναι ένας από τους σημαντικότερους και πιο διαδεδομένους αμυντικούς μηχανισμούς του ξενιστή έναντι των εισερχόμενων μικροοργανισμών Σε ορισμένες περιπτώσεις όμως η φλεγμονή μπορεί να αυξήσει την πα-θογονικότητα ενός μικροβίου Για παράδειγμα ορισμένοι μι-κροοργανισμοί επάγουν φλεγμονώδεις αντιδράσεις οι οποί-ες επειδή είναι υπερβολικά έντονες προξενούν σημαντικές βλάβες στους ιστούς δημιουργώντας laquoνεκρωμένεςraquo ζώνες πλούσιες σε θρεπτικά υλικά άρα και κατάλληλες για εγκα-τάσταση και πολλαπλασιασμό

Σε ορισμένες περιπτώσεις εκδηλώνεται μια ανεξέλεγκτη διασυστηματική φλεγμονή που ονομάζεται σηπτική κατα-πληξία (σοκ) η οποία οδηγεί σε ακόμη πιο γενικευμένα συ-μπτώματα όπως εντονότατο οίδημα και ανεξέλεγκτο πυρε-τό Η σηπτική καταπληξία είναι μια κατάσταση απειλητική για την ανθρώπινη ζωή που εμφανίζεται όταν οι λοιμώξεις και οι αντίστοιχες φλεγμονώδεις αντιδράσεις δεν περιορίζο-νται σε συγκεκριμένη θέση του σώματος αλλά διασπείρονται σε όλο το σώμα μέσω του κυκλοφορικού ή λεμφικού συστή-ματος (f Τμήμα 221)

Πυρετός

Το σώμα ενός υγιούς ατόμου διατηρεί αξιοθαύμαστα σταθε-ρή τη θερμοκρασία στο εσωτερικό του Σε μια μέση περίοδο 24 ωρών η θερμοκρασία του σώματος αυξομειώνεται σε ένα πολύ στενό εύρος τιμών που δεν υπερβαίνει τον 1ο-15οC Σε κάθε άτομο η μέση θερμοκρασία μπορεί να ποικίλλει ελα-φρά Ως laquoφυσιολογικήraquo θεωρείται μια μέση θερμοκρασία 37οC αλλά σε ορισμένα άτομα η φυσιολογική θερμοκρασία μπορεί να είναι 36οC ή 38οC Η θερμοκρασία του σώματος εξαρτάται πολύ από τη σωματική δραστηριότητα και μπορεί να φτάσει μέχρι και 4οC πάνω από το φυσιολογικό κατά τη διάρκεια έντονης σωματικής καταπόνησης και μέχρι 2οC κά-τω από το φυσιολογικό κατά τη διάρκεια του ύπνου

Πυρετός ονομάζεται η ανώμαλη αύξηση της θερμοκρα-σίας του σώματος Ο πυρετός προκαλείται ενίοτε και από μη λοιμώδη νοσήματα αλλά στις περισσότερες περιπτώσεις ευ-θύνεται κάποια λοίμωξη Το γεγονός ότι πολλές λοιμώξεις προκαλούν πυρετό οφείλεται σε ορισμένα πυρετογόνα προϊ-όντα των παθογόνων μικροοργανισμών Οι καλύτερα μελε-τημένοι πυρετογόνοι παράγοντες είναι οι ενδοτοξίνες των αρνητικών κατά Gram βακτηρίων (βλ Τμήμα 2112) Ωστό-σο υπάρχουν και οργανισμοί που προκαλούν πυρετό χωρίς να παράγουν ενδοτοξίνες Αυτοί οι οργανισμοί θανατώνο-νται από τα λευκοκύτταρα και καθώς συμβαίνει αυτό επά-γουν την απελευθέρωση λευκοκυτταρικών πρωτεϊνών που ονομάζονται ενδογενή πυρετογόνα (f Τμήμα 222) Ενίο-τε ο πυρετός ωφελεί τον ξενιστή Ο χαμηλός πυρετός επιτα-χύνει τις διαδικασίες της φαγοκυττάρωσης και της παραγω-γής αντισωμάτων Ωστόσο ο υψηλός πυρετός πχ 40οC ή και περισσότερο συνήθως λειτουργεί προς όφελος του πα-θογόνου διότι προκαλεί περαιτέρω καταστροφή των ιστών του ξενιστή

Οι πυρετοί των λοιμώξεων κατατάσσονται σε τρεις κα-τηγορίες (1) στον συνεχόμενο ή αδιάλειπτο πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώματος παραμένει αυξημένη καθrsquo όλο το 24ωρο και η διακύμανσή της γύρω από την αυ-ξημένη τιμή δεν υπερβαίνει τον 1οCOslash συνεχόμενος πυρετός εμφανίζεται στον τύφο (f Τμήμα 273) και στον τυφοει-δή πυρετό (f Τμήμα 288)Oslash (2) στον υφέσιμο πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώματος παραμένει αυξημένη καθrsquo όλο το 24ωρο αλλά παρουσιάζει διακυμάνσεις μεγαλύ-τερες του 1οCOslash αυτό το είδος πυρετού χαρακτηρίζει τις πυο-γενείς λοιμώξεις (f Τμήματα 262 και 269) και τη φυμα-τίωση (f Τμήμα 265)Oslash (3) στον διαλείποντα πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία είναι φυσιολογική ορισμένες περι-όδους της ημέρας αλλά κατά διαστήματα αυξάνεται πάνω από το φυσιολογικό Οι περισσότερες λοιμώξεις προκαλούν κάποια μορφή διαλείποντος πυρετού Ο διαλείπων πυρετός εμφανίζεται με πολύ χαρακτηριστικό τρόπο στην ελονοσία (f Τμήμα 275) η οποία οφείλεται σε λοίμωξη από πρω-τόζωο Ο υπόστροφος πυρετός που προκαλούν ορισμένα είδη του γένους Borrelia (f Τμήμα 273) είναι μια μορφή δια-λείποντος πυρετού κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώ-ματος παραμένει φυσιολογική για μεγάλο χρονικό διάστημα

αλλά διακόπτεται από εμπύρετες κρίσεις Ο υπόστροφος πυ-ρετός εμφανίζεται στις περιπτώσεις ατελούς ανάρρωσης από λοίμωξη και εκδηλώνεται περιοδικά κάθε φορά που ο λοιμώ-δης παράγοντας επανεγκαθίσταται

2114 Έλεγχος εννοιών

Η φλεγμονή και ο πυρετός αποτελούν γενικές αντιδράσεις του ορ-γανισμού σε επιβλαβή ερεθίσματα Οι αποκρίσεις του ξενιστή εί-

ναι σχεδιασμένες έτσι ώστε να απομονώνουν ταχύτατα και να κα-ταστρέφουν το παθογόνο αλλά μπορεί να προκαλέσουν περαιτέρω βλάβες στους ιστούς του ξενιστή

Περιγράψτε τα κυριότερα συμπτώματα της φλεγμονής Περιγράψτε τους τρεις τύπους πυρετού

νότητα εισβολής Ποιοι παράγοντες προσδίδουν τέτοιου είδους ικανότητες σε έναν μικροοργανισμό

9 Σε τι διαφέρουν μεταξύ τους οι τοξίνες Α-Β οι κυτταρο-τοξίνες και τα υπεραντιγόνα Δώστε ένα παράδειγμα από κάθε κατηγορία τοξινών Με ποιον τρόπο προκαλεί νόσο κάθε κατηγορία τοξίνης

10 Περιγράψτε τους μηχανισμούς δράσης της τετανοτοξί-νης και της αλλαντοτοξίνης Αναφορικά με τον μηχανι-σμό δράσης τους γιατί είναι τόσο επικίνδυνες οι εν λόγω τοξίνες

11 Περιγράψτε συνοπτικά τον μηχανισμό δράσης της εντε-ροτοξίνης της χολέρας Ποια είναι η κατάλληλη θερα-πεία για την ασθένεια αυτή και γιατί η χορήγηση αντιβι-οτικών δεν έχει κατά κανόνα αποτέλεσμα Περιγράψτε συνοπτικά τον μηχανισμό δράσης της εντεροτοξίνης του σταφυλόκοκκου Ποια είναι η κατάλληλη θεραπεία για την ασθένεια αυτή και γιατί η χορήγηση αντιβιοτικών δεν έχει κατά κανόνα αποτέλεσμα

12 Περιγράψτε τη δομή μιας τυπικής ενδοτοξίνης Με ποιον τρόπο προκαλεί η ενδοτοξίνη πυρετό Ποιοι μικροοργα-νισμοί παράγουν ενδοτοξίνες

13 Με ποιον τρόπο περιορίζουν τις βακτηριακές λοιμώξεις το pH και η θερμοκρασία Σε ποια σημεία πάνω ή μέσα στο σώμα μπορεί να είναι διαφορετικές οι τιμές της θερ-μοκρασίας και του pH από τις αντίστοιχες μέσες σωμα-τικές τιμές Ποιοι οργανισμοί θα μπορούσαν να ωφελού-νται από τις υφιστάμενες διαφορές στη θερμοκρασία και στο pH

14 Σε τι διαφέρουν ο συνεχόμενος ο υφέσιμος και ο διαλεί-πων πυρετός Αναφέρετε τουλάχιστον έναν λοιμώδη πα-ράγοντα για κάθε τύπο πυρετού Ποιος τύπος πυρετού εί-ναι συνηθέστερος στις λοιμώξεις

1 Σε τι διαφέρουν ένα παράσιτο από ένα παθογόνο Σε τι δι-αφέρει η λοίμωξη από τη νόσο

2 Ποια όργανα του ανθρώπινου σώματος αποικίζονται φυ-σιολογικά από μικροοργανισμούς Τι κοινό έχουν αυτά τα όργανα μεταξύ τους Ποια όργανα είναι εντελώς ελεύ-θερα από μικροοργανισμούς Τι κοινό έχουν αυτά τα όρ-γανα μεταξύ τους

3 Σε τι διαφέρουν οι μόνιμοι από τους περιστασιακούς πλη-θυσμούς μικροοργανισμών που αναπτύσσονται σε κά-ποια θέση του σώματος

4 Γιατί είναι καθοριστική η συμμετοχή των ειδών του γέ-νους Streptococcus στον σχηματισμό της τερηδόνας Γι-ατί είναι τα είδη αυτά ικανότερα στη δημιουργία τερηδό-νας από άλλους οργανισμούς

5 Με ποιον τρόπο επηρεάζει το pH τους οργανισμούς που αναπτύσσονται στα επιμέρους τμήματα του γαστρεντερι-κού σωλήνα Με ποιον τρόπο επηρεάζει η συγκέντρωση οξυγόνου τη σύσταση της μικροβιακής χλωρίδας στα δι-άφορα επιμέρους τμήματα του γαστρεντερικού σωλήνα

6 Περιγράψτε τη σχέση μεταξύ Lactobacillus acidophilus και γλυκογόνου στον κολπικό σωλήνα Γιατί είναι διαφο-ρετική η φυσιολογική χλωρίδα στον κόλπο μιας ενήλικης γυναίκας σε σχέση με εκείνην μιας πολύ νέας

7 Υποδείξτε σε τι διαφέρουν μεταξύ τους ο γλυκοκάλυκας η κάψα και η βλεννοστιβάδα Με ποιον τρόπο συνει-σφέρουν οι προαναφερθείσες δομές στη διαδικασία προ-σκόλλησης των βακτηρίων

8 Δώστε ένα παράδειγμα μικροοργανισμού του οποίου η παθογονικότητα οφείλεται στην ικανότητα παραγωγής τοξίνης Προσδιορίστε τη συγκεκριμένη τοξίνη και τον τρόπο δράσης της Δώστε ένα παράδειγμα μικροοργανι-σμού του οποίου η παθογονικότητα οφείλεται στην ικα-

Ερωτήσεις επανάληψης

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΕΠΑΝΑΛΗψΗΣ 865

866Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

θανές εξελικτικές πιέσεις που να προκαλούν αύξηση της μολυσματικότητας και της παθογονικότητας του Clos-tridium tetani Θα προσέδιδε επιλεκτικά πλεονεκτήματα σε αυτούς τους οργανισμούς μια ενδεχόμενη αύξηση της μολυσματικότητας Στον συλλογισμό σας βεβαιωθείτε ότι έχετε λάβει υπrsquo όψιν σας και το φυσικό ενδιαίτημα κάθε οργανισμού

9 Το ένζυμο πήξης του αίματος (coagulase) είναι ένας πα-ράγοντας μολυσματικότητας του Staphylococcus aure-us ο οποίος προκαλεί τον σχηματισμό θρόμβων στη θέ-ση ανάπτυξης του S aureus Η στρεπτοκινάση είναι ένας παράγοντας μολυσματικότητας του Staphylococcus pyo-genes που διασπά τους θρόμβους στη θέση ανάπτυξης του S pyogenes Υπάρχει κάποιος συνδυασμός αυτών των δύο αλληλοαναιρούμενων στρατηγικών που να αυ-ξάνει την παθογονικότητα

10 Τα είδη του γένους Salmonella παράγουν τουλάχιστον 10 διαφορετικά γονιδιακά προϊόντα τα οποία δρουν ως πα-ράγοντες μολυσματικότητας και αυξάνουν τη μολυσματι-κή δράση του παθογόνου Το Streptococcus pneumoniae ένα παθογόνο με κατά τεκμήριο μεγαλύτερη μολυσματι-κότητα (βλ Εικόνα 2115) χρησιμοποιεί μόνο έναν πα-ράγοντα μολυσματικότητας Ανατρέξτε στους κρίσιμους παράγοντες μολυσματικότητας για καθέναν από αυτούς τους δύο οργανισμούς και εξηγήστε γιατί είναι τόσο ση-μαντικός και αποτελεσματικός ένας συγκεκριμένος πα-ράγοντας του S pneumoniae Γιατί δεν χρησιμοποιούν όλα τα παθογόνα του ανθρώπου στρατηγικές μολυσματι-κότητας παρόμοιες με εκείνη του S pneumoniae

11 Τα εμβόλια κατά των εξωτοξινών πχ της τοξίνης της διφθερίτιδας και της τετανοτοξίνης χρησιμεύουν στην πρόληψη εκδήλωσης των αντίστοιχων νόσων (f Τμή-μα 2211) Γιατί δεν παρασκευάζονται εμβόλια και κατά των ενδοτοξινών

12 Αν και είναι σχετικά εύκολο να απομονωθούν μεταλλάγ-ματα μικροοργανισμών με ικανότητα παραγωγής ενδοτο-ξινών η απομόνωση μεταλλαγμάτων που δεν έχουν αυ-τή την ικανότητα είναι πολύ δυσκολότερη Με βάση όσα ξέρετε για τη δομή και τη λειτουργία αυτών των τοξινών εξηγήστε γιατί συμβαίνει αυτό

13 Τα εγκαύματα είναι από τις δυσκολότερες πληγές σε ότι αφορά τη θεραπεία τους καθώς μολύνονται εύκολα από ευκαιριακά συνήθως παθογόνα Εξηγήστε γιατί συμ-βαίνει αυτό με βάση τις γνώσεις σας για τους φυσικούς ανατομικούς και χημικούς μηχανισμούς που διαθέτει ο οργανισμός για την πρόληψη των λοιμώξεων

14 Πρέπει ο πυρετός να αντιμετωπίζεται θεραπευτικά σε κάθε περίπτωση Στην απάντησή σας λάβετε υπrsquo όψιν τη σημασία που έχουν οι φλεγμονώδεις αποκρίσεις του ξε-νιστή στον περιορισμό των λοιμώξεων

1 Με ποιον τρόπο αναστέλλει η βλέννη τον πολλαπλασι-ασμό των περισσότερων μικροοργανισμών Περιγράψ-τε πειράματα τα οποία καταδεικνύουν την προστατευτι-κή επίδραση της βλέννης έναντι του βακτηριακού αποι-κισμού

2 Οι βλεννογόνοι υμένες αποτελούν αποτελεσματικό φραγ-μό κατά του αποικισμού και της ανάπτυξης μικροοργανι-σμών Ωστόσο οι βλεννογόνοι του λάρυγγα και του φά-ρυγγα αποικίζονται από ποικίλους μικροοργανισμούς που μερικοί προκαλούν ενίοτε νόσο Εξηγήστε πώς μπο-ρεί υπό συγκεκριμένες συνθήκες να μετατραπεί σε παθο-γόνο ένας μικροοργανισμός που φυσιολογικά δεν είναι παθογόνος Περιγράψτε τουλάχιστον ένα σύνολο συνθη-κών που δυνητικά ευνοεί την παθογονικότητα

3 Ποια στάδια περιλαμβάνει ο σχηματισμός της οδοντικής πλάκας Περιγράψτε και αναλύστε τα πειράματα που κα-ταδεικνύουν ότι οδοντική πλάκα μπορεί να σχηματιστεί και σε απομιμήσεις οδοντικών επιφανειών και σχεδιάστε άλλα πειράματα σχετικά με τη χρήση βιολογικών μεθό-δων καταπολέμησης της πλάκας

4 Συμβάλλει η χρήση ενός αντιμικροβιακού σκευάσματος (οδοντόπαστα) στην πρόληψη της τερηδόνας Ποια εί-ναι τα πλεονεκτήματα ή τα μειονεκτήματα μιας τέτοιας στρατηγικής για την πρόληψη της τερηδόνας Πώς μπο-ρείτε να ελέγξετε εργαστηριακά την αποτελεσματικότη-τα αυτής της στρατηγικής

5 Η λήψη αντιβιοτικών μπορεί να μειώσει σημαντικά τον αριθμό των μικροοργανισμών της γαστρεντερικής οδού Ποια συμπτώματα σε επίπεδο φυσιολογίας μπορεί να προκαλέσει στον ξενιστή η μείωση της φυσιολογικής χλωρίδας Οι μακροχρόνιες θεραπείες με αντιβιοτικά συ-χνά συνοδεύονται από λοιμώξεις ευκαιριακών παθογό-νων πολλά από τα οποία είναι τα ίδια με αυτά που προ-καλούν ευκαιριακές λοιμώξεις σε άτομα με AIDS (f Τμήμα 2614) Ποια παθογόνα μπορεί να είναι αυτά Γι-ατί είναι ευάλωτα στα συγκεκριμένα παθογόνα όσα άτο-μα έχουν ακολουθήσει αντιβιοτική θεραπεία

6 Περιγράψτε σε τι διαφέρουν τα παθογόνα από τα μη πα-θογόνα στελέχη της Escherichia coli Συμπεριλάβετε στην επιχειρηματολογία σας δομικές και οικολογικές συ-νιστώσες

7 Αναφέρετε τρεις τουλάχιστον ξενιστικούς παράγοντες οι οποίοι περιορίζουν ή ευνοούν τον αποικισμό και την ανάπτυξη μικροοργανισμών σε δεδομένη θέση Συμπερι-λάβετε κάθε έναν από αυτούς τους παράγοντες σε in vi-tro πειράματα για τον έλεγχο της ισχύος των υποθέσεών σας

8 Προσδιορίστε πιθανές εξελικτικές πιέσεις που προκα-λούν αύξηση της μολυσματικότητας και της παθογονικό-τητας του Streptococcus pneumoniae Προσδιορίστε πι-

Ερωτήσεις εφαρμογής

Page 19: Ο Streptococcus mutans 21 - WordPress.com...838 Kεφάλαιο 21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ μικροοργανισμοί στα όργανα,

τας Οι περισσότεροι τέτοιοι παράγοντες είναι ένζυμα που βο-ηθούν τα παθογόνα να δημιουργήσουν αποικίες και να ανα-πτυχθούν Επί παραδείγματι οι στρεπτόκοκκοι οι σταφυλό-κοκκοι και ορισμένα είδη του γένους Clostridium παράγουν το ένζυμο υαλουρονιδάση (Πίνακας 214) Η υαλουρονιδάση ευνοεί τη διασπορά των μικροοργανισμών στους διάφορους ιστούς καθώς διασπά το υαλουρονικό οξύ έναν πολυσακχα-ρίτη που λειτουργεί ως στερεωτικό υλικό στον χώρο μεταξύ των κυττάρων Η παραγωγή της υαλουρονιδάσης επιτρέπει τη διασπορά των παθογόνων μικροοργανισμών από την αρ-χική θέση προσβολής στους διάφορους ιστούς του ξενιστή Οι στρεπτόκοκκοι και οι σταφυλόκοκκοι παράγουν επίσης ευρύτατη ποικιλία πρωτεασών νουκλεασών και λιπασών που χρησιμεύουν στον αποπολυμερισμό των πρωτεϊνών των νουκλεϊκών οξέων και των λιπιδίων του ξενιστή Τα είδη του Clostridium που προκαλούν την αεριογόνο γάγγραινα παρά-γουν επιπλέον το ένζυμο κολλαγονάση γνωστή και ως τοξί-νη κ (Πίνακας 214) η οποία αποικοδομεί το υποστηρικτικό δίκτυο των ιστών που αποτελείται από κολλαγόνο επιτρέπο-ντας τη διασπορά του παθογόνου στους ιστούς του ξενιστή

Ινώδες θρόμβοι και μολυσματικότητα

Στις περισσότερες περιπτώσεις η εισβολή ενός μικροβιακού παθογόνου στον ξενιστή αντιμετωπίζεται άμεσα με τον σχη-ματισμό θρόμβων ινώδους Ο μηχανισμός της θρόμβωσης ενεργοποιείται από τον τραυματισμό του ιστού και έχει ως αποτέλεσμα την απομόνωση του παθογόνου και τον περιορι-σμό της λοίμωξης σε μια μικρή περιοχή του σώματος Ορι-σμένοι οργανισμοί έχουν την ικανότητα να παράγουν ινωδο-λυτικά ένζυμα που διασπούν τους θρόμβους επιτρέποντας

έτσι την περαιτέρω διασπορά της λοίμωξης Μια τέτοια ινω-δολυτική ουσία γνωστή ως στρεπτοκινάση παράγεται από τον Streptococcus pyogenes (Πίνακας 214)

Άλλοι οργανισμοί όμως μπορούν να παράγουν ένζυμα που ευνοούν τον σχηματισμό θρόμβων ινώδουςOslash έτσι αδυνα-τούν μεν να εξαπλωθούν αλλά διασφαλίζουν την προστασία τους από το ανοσοποιητικό σύστημα του ξενιστή Το καλύ-τερα μελετημένο ένζυμο που προκαλεί θρόμβους ινώδους εί-ναι το ένζυμο πήξης του αίματος (Πίνακας 214) που παράγε-ται από το παθογόνο Staphylococcus aureus Το ένζυμο αυτό προκαλεί την εναπόθεση ινώδους πάνω στους μικροβιακούς κόκκους παρέχοντάς τους κάλυμμα προστασίας από τις επι-θέσεις των κυττάρων του ξενιστή Το πλέγμα ινώδους που παράγεται από τη δράση του ενζύμου πήξης του αίματος εί-ναι μάλλον η αιτία για την εξαιρετικά εντοπισμένη φύση πολ-λών σταφυλοκοκκικών λοιμώξεων όπως πχ οι δοθιήνες και οι φλύκταινες (f Εικόνα 2623)

219 Έλεγχος εννοιών

Οι παθογόνοι μικροοργανισμοί παράγουν μια ποικιλία ενζύμων που αυξάνουν τη μολυσματικότητά τους άλλοτε διασπώντας τους ιστούς του ξενιστή και άλλοτε μεταβάλλοντας το περιβάλλον τους προκειμένου να εξασφαλίσουν θρεπτικές ουσίες Σε άλλες περι-πτώσεις οι παράγοντες μολυσματικότητας που εκκρίνονται από τα παθογόνα παρέχουν προστασία από την επαφή με τους φυσιο-λογικούς μηχανισμούς άμυνας του ξενιστή Όλοι αυτοί οι παράγο-ντες αποσκοπούν στο να ενισχύσουν τον αποικισμό και την ανά-πτυξη των παθογόνων

Τι πλεονέκτημα παρέχει στο παθογόνο η παραγωγή ενζύμων που πέπτουν τα δομικά στοιχεία των ξενιστικών ιστών

Κροσσοί τύπου 1(προσκόλληση)

Ενδοτοξίνη στολιποπολυσακχαριτικόστρώmicroα (πυρετός)

Πλασmicroίδιοmicroολυσmicroατικότητας

Αντιγόνο Ο(αναστέλλει τηφαγοκυτταρικήθανάτωση)

Κυτταροτοξίνη(αναστέλλει τησύνθεση πρωτεϊνών στακύτταρα του ξενιστήmiddotείσοδος ασβεστίουστο ξενιστικό κύτταροmiddotπροσκόλληση)

Μαστίγιο(αυτοκινησία)Αντιγόνο Η(προσκόλλησηmiddotαναστολή φαγοκυτταρικήςθανάτωσης)

Εντεροτοξίνη (διάρροια)

Επιφανειακάπροσαρτήmicroατα πουκωδικεύονται απόγονίδια invπροσκόλληση

Σιδηροφορείς

Αντιφαγοκυτταρικέςπρωτεΐνες πουκωδικεύονται απότο γονίδιο oxyR

Αντιγόνο τηςκάψας Vimiddotαναστέλλει τηνπρόσδεση τουσυmicroπληρώmicroατοςτου microαστιγίου

Εικόνα 2116 παράγοντες πουαυξάνουν τη μολυσματικότητα τηςSalmonella παρουσιάζονται εκείνατα δομικά στοιχεία που γνωρίζουμεότιείναιπαθογονικώςσημαντικάΤαπρωτεϊνικάπροϊόντατουγονιδιακούσυστήματοςphoδενέχουνταυτοποι-ηθείαλλάείναιγνωστόότιεξουδε-τερώνουντιςεπιπτώσειςτωνλιποδια-σπαστικώνντεφενσινώνπουπαράγουνταμακροφάγα

219 ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΜΟΛΥΣΜΑΤΙΚΟΤΗΤΑΣ 853

854Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

Η δράση του ενζύμου πήξης του αίματος βοηθά ή εμποδίζει τη βακτηριακή ανάπτυξη και με ποιον τρόπο Δώστε συγκεκριμέ-να παραδείγματα

2110 Εξωτοξίνες

Οι εξωτοξίνες είναι πρωτεΐνες που απελευθερώνονται στον εξωκυτταρικό χώρο κατά την ανάπτυξη του οργανισμού Αυ-τές οι τοξίνες είναι δυνατόν να διασπαρούν σε μεγάλες απο-στάσεις μέσα στο σώμα και να προκαλέσουν βλάβες σε πε-ριοχές πολύ μακριά από την αρχική εστία της λοίμωξης Ο Πίνακας 214 συνοψίζει τις ιδιότητες και τη δράση μερικών από τις γνωστότερες εξωτοξίνες καθώς και ορισμένων άλ-λων εξωκυτταρικών παραγόντων μολυσματικότητας

Οι περισσότερες εξωτοξίνες ανήκουν σε μία από τις τρεις ακόλουθες κατηγορίες τις κυτταρολυτικές τοξίνες τις τοξίνες Α-Β και τις υπεραντιγονικές τοξίνες Οι κυτταρολυτι-κές τοξίνες είναι ένζυμα που επιτίθενται σε κάποιο δομικό συστατικό των κυττάρων και προκαλούν λύση Οι τοξίνες Α-Β αποτελούνται από δύο ομοιοπολικά συνδεδεμένες υπομο-νάδες Α και Β Η μία από αυτές η Β συνδέεται σε κάποιον επιφανειακό υποδοχέα των ξενιστικών κυττάρων και επιτρέ-πει τη μεταφορά της Α στο εσωτερικό του κυττάρου όπου αυτή επιφέρει διάφορες βλάβες Τα υπεραντιγόνα είναι τοξί-νες που διεγείρουν μεγάλο αριθμό κυττάρων του ανοσοποι-ητικού συστήματος του ξενιστή προκαλώντας εκτεταμένες φλεγμονώδεις αποκρίσεις (f Τμήμα 2214)

Κυτταρολυτικές τοξίνες

Πολλά παθογόνα παράγουν πρωτεΐνες που δρουν στην κυτ-ταροπλασματική μεμβράνη προκαλώντας λύση άρα και θά-νατο των ζωικών κυττάρων Οι τοξίνες αυτές ονομάζονται επίσης αιμολυσίνες διότι η δράση τους παρατηρείται πολύ εύκολα στα ερυθρά αιμοσφαίρια (Πίνακας 214) Οι επιδρά-σεις τους ωστόσο δεν περιορίζονται μόνο στα ερυθροκύτ-ταρα αλλά αφορούν και πολλά άλλα κύτταρα του ξενιστή Η παραγωγή αιμολυσινών διαπιστώνεται εύκολα στο εργα-στήριο με γραμμική επίστρωση του οργανισμού σε τρυβλίο

άγαρ-αίματος Η αιμολυσίνη απελευθερώνεται κατά την ανά-πτυξη των αποικιών και λύει τα περιβάλλοντα ερυθροκύττα-ρα δημιουργώντας έτσι ζώνες αιμόλυσης (Εικόνα 2117α) Ορισμένες αιμολυσίνες επιτίθενται στα φωσφολιπίδια της κυτταροπλασματικής μεμβράνης των ξενιστικών κυττάρων Συνηθέστερο υπόστρωμα των αιμολυσινών είναι το φωσφο-λιπίδιο λεκιθίνη (φωσφατιδυλοχολίνη) και γιrsquo αυτό τα συγκε-κριμένα ένζυμα ονομάζονται λεκιθινάσες ή φωσφολιπάσες (Εικόνα 2117β) Χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι η τοξίνη α του Clostridium perfringens μια λεκιθινάση που διασπά τα μεμβρανικά λιπίδια και προκαλεί κυτταρική λύση (Πίνακας 214) Επειδή τα φωσφολιπίδια είναι συστατικά των κυττα-ρικών μεμβρανών όλων των οργανισμών μερικές φορές οι φωσφολιπάσες λύουν την κυτταροπλασματική μεμβράνη όχι μόνο των ξενιστικών αλλά και των βακτηριακών κυττάρων Υπάρχουν ωστόσο αιμολυσίνες που δεν είναι φωσφολιπάσες Για παράδειγμα η στρεπτολυσίνη Ο την οποία παράγουν οι στρεπτόκοκκοι επιδρά στις στερόλες της κυτταροπλασματι-κής μεμβράνης Οι λευκοσιδίνες (Πίνακας 214) είναι λυτικοί παράγοντες που λύουν επιλεκτικά τη μεμβράνη των λευκών αιμοσφαιρίων γεγονός που μπορεί να προκαλέσει μείωση της αντίστασης του ξενιστή (f Τμήμα 221)

Τοξίνη της διφθερίτιδας

Όπως θα δούμε εκτενέστερα στο Τμήμα 263 η τοξίνη της διφθερίτιδας παράγεται από το Corynebacterium diphtheriae και αποτελεί σημαντικό παράγοντα παθογένεσης για τη νόσο της διφθερίτιδας Τα ποντίκια και οι αρουραίοι είναι σχετι-κά ανθεκτικοί οργανισμοί στην τοξίνη της διφθερίτιδας αλ-λά οι άνθρωποι τα κουνέλια και τα πτηνά έχουν μεγάλη ευ-αισθησία καθώς ένα και μόνο μόριο της τοξίνης μπορεί να προκαλέσει στα είδη αυτά κυτταρική λύση Η τοξίνη της δι-φθερίτιδας που εκκρίνεται από τα κύτταρα του C diphtheri-ae ανήκει στην κατηγορία των τοξινών Α-Β και το πολυπε-πτίδιό της έχει μοριακό βάρος (ΜΒ) 62000 Η υπομονάδα Β δεσμεύεται εξειδικευμένα σε έναν υποδοχέα της κυτταρο-πλασματικής μεμβράνης του ξενιστικού κυττάρου (Εικόνα 2118) Μετά τη δέσμευση οι υπομονάδες Α και Β αλληλε-πιδρούν πρωτεολυτικά μεταξύ τους με τελικό αποτέλεσμα την είσοδο της υπομονάδας Α (που έχει ΜΒ 21000) στο κυτ-

(α) (β)

T D

Bro

ck

Leon

J L

eBea

u

Εικόνα 2117 (α)ΖώνεςαιμόλυσηςγύρωαπόαποικίεςStreptococcus pyogenesπουανα-πτύσσονταισετρυβλίοάγαρ-αίματος(β)δρά-σητηςλεκιθινάσηςμιαςφωσφολιπάσηςγύ-ρωαπόαποικίεςClostridium perfringensπουαναπτύσσονται σεκαλλιεργητικόμέσοαγαρό-ζηςεμπλουτισμένομεκρόκοαυγού(πηγήλεκι-θίνης)ηλεκιθινάσηδιασπάτιςμεμβράνεςτωνερυθροκυττάρωνδημιουργώνταςτιςδιαυγείςζώνεςπουφαίνονταιστηφωτογραφία

ταρόπλασμα του ξενιστικού κυττάρου Εκεί η υπομονάδα Α παρεμποδίζει τη μεταφορά αμινοξέων από το tRNA στην αυξανόμενη πολυπεπτιδική αλυσίδα με αποτέλεσμα να ανα-στέλλεται η διαδικασία της πρωτεϊνοσύνθεσης Πιο συγκε-κριμένα η τοξίνη αδρανοποιεί τον παράγοντα επιμήκυνσης 2 (μια πρωτεΐνη που συμμετέχει στην επιμήκυνση της πολυ-πεπτιδικής αλυσίδας) καταλύοντας τη σύνδεση ενός μορίου ριβόζης στη διφωσφορική αδενοσίνη (ADP) από το NAD+ Μετά την προσθήκη της ριβόζης στο μόριο του ADP η δρα-στικότητα του παράγοντα επιμήκυνσης 2 μειώνεται θεαμα-τικά και η πρωτεϊνοσύνθεση αναστέλλεται

Η τοξίνη της διφθερίτιδας σχηματίζεται μόνον από στε-λέχη του C diphtheriae που προσβάλλονται λυσιγονικά από τον βακτηριοφάγο β ο οποίος μεταφέρει το γονίδιο για την παραγωγή της τοξίνης Έτσι ένα μη τοξινοπαραγωγικό (άρα μη παθογόνο) στέλεχος του C diphtheriae μπορεί να μετα-τραπεί σε παθογονικό αν μολυνθεί με τον φάγο β Η διαδικα-σία αυτή ονομάζεται μετατροπή φάγου (f Τμήμα 107)

Ένας άλλος παράγοντας που επηρεάζει την παραγωγή της τοξίνης της διφθερίτιδας είναι η ύπαρξη διαθέσιμου σι-δήρου Όταν το καλλιεργητικό μέσο περιέχει ποσότητες σι-δήρου που επαρκούν για την αύξηση του βακτηρίου η το-ξίνη δεν παράγεται Αν όμως η συγκέντρωση σιδήρου μειω-θεί σε περιοριστικά για την αύξηση του βακτηρίου επίπεδα τότε αρχίζει η παραγωγή της τοξίνης Ο σίδηρος δεσμεύεται από ειδικές ρυθμιστικές πρωτεΐνες του C diphtheriae συμ-μετέχοντας με τον τρόπο αυτό σε έναν μηχανισμό αρνητικού ελέγχου (f Τμήμα 85) Αυτή η σιδηροσυζευτική πρωτεΐ-νη συνδυάζεται κατόπιν με μια ρυθμιστική περιοχή του DNA

του φάγου β και παρεμποδίζει την έκφραση της τοξίνης της διφθερίτιδας Όταν η συγκέντρωση σιδήρου είναι χαμηλή η δράση της ρυθμιστικής πρωτεΐνης εξασθενεί με αποτέλεσμα να αρχίσει η σύνθεση της τοξίνης

Η εξωτοξίνη Α του Pseudomonas aeruginosa (Πίνακας 214) δρα κατά παρόμοιο τρόπο με την τοξίνη της διφθερίτι-δας αφού και αυτή τροποποιεί τον παράγοντα επιμήκυνσης 2 μέσω ριβοζυλίωσης του ADP

Τοξίνες του τετάνου και της αλλαντίασης

Αυτές οι τοξίνες παράγονται από τα υποχρεωτικώς αναερό-βια βακτήρια Clostridium tetani και Clostridium botulinum Υπό φυσιολογικές συνθήκες τα βακτήρια αυτά είναι εδαφό-βιοι οργανισμοί που ενίοτε προκαλούν ασθένειες στα ζώα (f Τμήματα 278 και 295) Το C botulinum σπανίως ανα-πτύσσεται άμεσα στο σώμαOslash συνηθέστερη εστία πολλαπλα-σιασμού του αλλά και τόπος παραγωγής της αλλαντοτοξί-νης είναι τα κακοδιατηρημένα τρόφιμα Στην αλλαντίαση ο θάνατος επέρχεται από αναπνευστική ανεπάρκεια λόγω πα-ράλυσης των αναπνευστικών μυών Το C tetani αναπτύσ-σεται σε βαθιές πληγές του σώματος που καθίστανται ανο-ξικές και παρrsquo ότι παραμένει στην αρχική εστία προσβολής και δεν διασπείρεται στο σώμα η τοξίνη την οποία παράγει μπορεί να εξαπλωθεί μέσω του νευρικού συστήματος και να προκαλέσει τέτανο δηλαδή σπαστική παράλυση που μπορεί επίσης να οδηγήσει στον θάνατο

Η τοξίνη της αλλαντίασης αποτελείται στην πραγματι-κότητα από μια ομάδα τοξινών Α-Β που συνιστούν τις πιο

2110 ΕξΩΤΟξΙΝΕΣ 855

A B

Κυτταρική microεmicroβράνη Κυτταρική microεmicroβράνη

B BA

A

AEFmdash2 EFmdash2

Πρωτεϊνοσύνθεση σε αναστολήΦυσιολογική πρωτεϊνοσύνθεση

Τοξίνη

Κλείδα

Αmicroινοξύ

Ριβόσωmicroα

(β)

t-RNA

(α)

EFmdash2

t-RNA

EFmdash2

Med

Ia T

uTo

rIal

M

edIa

Tu

TorI

al D

ipht

heri

aTo

xin

Εικόνα 2118 δράσητηςτοξίνηςτηςδιφθερίτιδαςτηνοποίαπαράγειτοCorynebacterium diphtheriae(α)υπόφυσιολογικέςσυνθήκεςοπαράγονταςεπι-μήκυνσης2(EF-2)συνδέεταιμετοριβόσωμακαιτοφέρνεισεεπαφήμεέναφορτισμένοtRNA(β)ητοξίνητηςδιφθερίτιδαςσυνδέεταιμετηνκυτταρικήμεμβράνηόπουδιασπάταιηυπομονάδααπουπροκύπτειαπότηδιάσπασηαυτήμεταφέρεταιστονενδοκυτταρικόχώροόπουκαταλύειτηνπροσθήκηρι-βοζυλιωμένουADPστονπαράγονταεπιμήκυνσης2(EF-2)οτροποποιημένοςπαράγονταςεπιμήκυνσης2δενμπορείπλέοννασυμμετάσχειστηνπροσθήκηαμινοξέωνστηναυξανόμενηπεπτιδικήαλυσίδαηδιαδικασίατηςπρωτεϊνοσύνθεσηςσταματάκαιεπέρχεταιθάνατοςτουκυττάρου

856Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

ισχυρές βιολογικές τοξίνες στη φύση Ένα χιλιοστογραμμά-ριο (mg) καθαρής αλλαντοτοξίνης αρκεί για να σκοτώσει πάνω από ένα εκατομμύριο ινδικά χοιρίδια Από τις επτά δι-αφορετικές αλλαντοτοξίνες που γνωρίζουμε δύο τουλάχι-στον κωδικεύονται από εξειδικευμένους λυσιγόνους βακτη-ριοφάγους του Clostridium botulinum Η κυριότερη τοξίνη είναι μια πρωτεΐνη με ΜΒ 150000 η οποία εύκολα σχηματί-ζει συμπλέγματα με άλλες μη τοξικές πρωτεΐνες του C bot-ulinum δημιουργώντας βιοενεργές τοξίνες με ΜΒ που αγγί-ζει το 106 Η τοξικότητά της οφείλεται στο ότι αυτή δεσμεύε-ται στις νευρομυϊκές συνάψεις (και συγκεκριμένα στις προ-συναπτικές μεμβράνες των απολήξεων των κινητικών νευ-ρώνων) όπου παρεμποδίζει την απελευθέρωση ακετυλοχο-λίνης Υπενθυμίζεται ότι η μετάδοση της νευρικής ώσης από τα νευρικά κύτταρα στα μυϊκά γίνεται μέσω της ακετυλοχο-λίνης η οποία δεσμεύεται σε ειδικούς υποδοχείς των μυϊκών κυττάρων Έτσι ένας μυς που έχει δηλητηριαστεί με αλλα-ντοτοξίνη αδυνατεί να προσλάβει το διεγερτικό σήμα (την ακετυλοχολίνη) άρα αδυνατεί να συσταλεί προκαλώντας γενικευμένη παράλυση (Εικόνα 2119)

Η τετανοτοξίνη είναι μια πρωτεΐνη με ΜΒ 150000 η οποία αποτελείται από συνδεδεμένα πολυπεπτίδια Α-Β Η τοξίνη μόλις έρθει σε επαφή με το νευρικό σύστημα μετα-φέρεται μέσω των κινητικών νευρώνων μέχρι τον νωτιαίο μυελό όπου συνδέεται εξειδικευμένα με γαγγλιοζιτικά λιπί-δια των αξονικών απολήξεων ορισμένων ανασταλτικών νευ-ρώνων του νωτιαίου μυελού Κατά τη φυσιολογική λειτουρ-

γία τους αυτοί οι διάμεσοι νευρώνες απελευθερώνουν κά-ποιον ανασταλτικό νευροδιαβιβαστή (συνήθως γλυκίνη) ο οποίος συνδέεται με ειδικούς υποδοχείς πάνω στη μεμβρά-νη του κινητικού νευρώνα και προκαλεί αποδιέγερση δη-λαδή άρση της διέγερσης του κινητικού νευρώνα Αυτός εί-ναι ο κυριότερος μηχανισμός για να σταματήσει η διέγερση ενός κινητικού νευρώνα και πρακτικά σημαίνει ότι η δρά-ση της γλυκίνης αναστέλλει την απελευθέρωση ακετυλοχο-λίνης στην τελική κινητική πλάκα και επομένως επιτρέπει τη χάλαση των μυών Η παρουσία όμως τετανοτοξίνης στον νωτιαίο μυελό εξουδετερώνει τη δράση των διάμεσων ανα-σταλτικών νευρώνων και επομένως διακόπτει την απελευθέ-ρωση και δράση της γλυκίνης επί των κινητικών νευρώνων Υπrsquo αυτές τις συνθήκες οι κινητικοί νευρώνες συνεχίζουν να παραμένουν σε κατάσταση διέγερσης εκφορτίζονται αστα-μάτητα και απελευθερώνουν συνεχώς ακετυλοχολίνη στη νευρομυϊκή σύναψη προκαλώντας συνεχείς και ανεξέλε-γκτες συστολές των αντίστοιχων μυών (Εικόνα 2120) Τε-λικό αποτέλεσμα είναι η σπαστική παράλυση δηλαδή μια κατάσταση κατά την οποία οι προσβεβλημένοι μύες βρίσκο-νται σε διαρκή συστολή Αν η προσβολή αφορά τους μυς του στόματος τότε ο παρατεταμένος σπασμός παραμορφώ-νει το στόμα προκαλώντας το φαινόμενο του τρισμού Αν η προσβολή συμβεί στους αναπνευστικούς μυς τότε μπορεί να επέλθει θάνατος από ασφυξία

Και οι δύο τοξίνες που μόλις εξετάσαμε εμποδίζουν την απελευθέρωση νευροδιαβιβαστών για τον έλεγχο των μυών

Φυσιολογικές συνθήκεςΗ ακετυλοχολίνη (A) προκαλείσυστολή των microυϊκών ινών

∆ιεγερτικό σήmicroααπό το κεντρικόνευρικό σύστηmicroα

Μυς

ΑλλαντίασηΗ αλλαντοτοξίνη εmicroποδίζει τηναπελευθέρωση της Α αναστέλλοντας έτσιτη microυϊκή συστολή

AA A

AAA

A AA

AAAAA

A

AA A

AA A

AA

A A

AAA

AAA AA

A AAA

A A A A A A A A AA A A A

(α) (β)

Εικόνα 2119 δράσητηςαλλαντοτοξίνηςηοποίαπαράγεταιαπότοClostridium botulinum (α)υπόφυσιολογικέςσυνθήκεςηδιέγερσηαπότοκεντρικόνευρικόσύστημακαταλήγειστηνευρομυϊκήσύναψηκαιέχειωςαποτέλεσματηναπελευθέρωσηακετυλοχολίνης(α)απότακυστίδιατωννευρικώναπολήξεωνστηντελικήκινητικήπλάκαΣτησυνέχειαηακετυλοχολίνησυνδέεταιμεειδικούςυποδοχείςστημεμβράνητουμυϊκούκυττάρουπροκαλώνταςσυστολήτουτελευταίου(β)ηαλλαντοτοξίνηδραστηντελικήκινητικήπλάκαπαρεμποδίζονταςτηναπελευθέρωσηακετυλοχολίνης(α)απότακυστίδιαlaquoκαταργώνταςraquoστηνπράξητηνευρικήδιέγερσηαποτέλεσματηςδράσηςαυτήςείναιημηαντιστρεπτήχάλασητουμυόςκαιτελικάημυϊκήπαράλυση(f

Τμήμα295)

Ωστόσο το τελικό αποτέλεσμα διαφέρει ανάλογα με το ποι-ος ακριβώς νευροδιαβιβαστής αναστέλλεται

2110 Έλεγχος εννοιών

Οι εξωτοξίνες τις οποίες παράγουν ορισμένοι μικροοργανισμοί εί-ναι οι ισχυρότερες βιολογικές τοξίνες που γνωρίζουμε Κάθε εξω-τοξίνη δρα σε εξειδικευμένα κύτταρα ή μόρια του ξενιστή επιφέ-ροντας βλάβες σε κάποια μείζονα (κυτταρική ή συστηματική) λει-τουργία του

Ποιες μείζονος σημασίας ιδιότητες είναι κοινές σε όλες τις εξωτοξίνες Σε όλες τις τοξίνες Α-Β

Είναι απαραίτητο να λάβει χώρα πολλαπλασιασμός των βακτη-ρίων και λοίμωξη προκειμένου να παραχθούν τοξίνες

2111 Εντεροτοξίνες

Οι εντεροτοξίνες είναι εξωτοξίνες που δρουν στο λεπτό έντερο και προκαλούν μαζική έκκριση υγρών στον εντερικό αυλό και κατά συνέπεια εμετό και διάρροια Εντεροτοξίνες

παράγουν πολλά βακτήρια όπως τα Staphylococcus aureus Clostridium perfringens και Bacillus cereus (που ευθύνονται συνήθως για τις τροφικές δηλητηριάσεις) αλλά και τα εντε-ροπαθογόνα Vibrio cholerae Escherichia coli και Salmonel-la enteritidis

Η τοξίνη της χολέρας

Η εντεροτοξίνη την οποία παράγει το Vibrio cholerae είναι ο αιτιολογικός παράγοντας της χολέρας και έχει μελετηθεί περισσότερο από οποιαδήποτε άλλη εντεροτοξίνη Η τοξί-νη της χολέρας ανήκει στις τοξίνες της κατηγορίας Α-Β (βλ Τμήμα 2110) και αποτελείται από μία υπομονάδα Α μορι-ακού βάρους 27200 και πέντε υπομονάδες Β καθεμιά από τις οποίες έχει ΜΒ 11600 (επομένως ολόκληρο το σύμπλεγ-μα της τοξίνης έχει ΜΒ 82200) Η υπομονάδα Β αποτελεί το τμήμα με το οποίο η τοξίνη δεσμεύεται εξειδικευμένα στον γαγγλιοζίτη GM1 που βρίσκεται στην κυτταροπλασματική μεμβράνη των κυττάρων του εντερικού επιθηλίου (Εικόνα 2121)Oslash ωστόσο η ίδια η υπομονάδα Β δεν προκαλεί κάποια μεταβολή στη διαπερατότητα της μεμβράνης Για την τοξι-κή δράση της τοξίνης της χολέρας υπεύθυνη είναι η υπομο-

AA

AA

A

AA A

AA

A AAA

AAA

A

AAA

A

AAAAAAAA

AAA

A

G

GGG

GGGGGGG

G

G

G G

G

G

G

GG G

G

GG

A A

A

A A

A

A

A

A

A AA A A A A A A A AA A A A

∆ιεγερτικά σήmicroατααπό το κεντρικόνευρικό σύστηmicroα

Ανασταλτικόςδιάmicroεσος νευρώνας

Αναστολή

Μυς

Φυσιολογικές συνθήκεςΗ γλυκίνη (G) που απελευθερώνεται από τουςανασταλτικούς διάmicroεσους νευρώνες σταmicroατάτην απελευθέρωση ακετυλοχολίνης (A)και επιφέρει χάλαση των microυών

ΤέτανοςΗ τετανοτοξίνη δεσmicroεύεται στουςανασταλτικούς διάmicroεσους νευρώνεςεmicroποδίζοντας την απελευθέρωση γλυκίνηςκαι τη χάλαση των microυών

(α) (β)

Τοξίνητουτετάνου

Εικόνα 2120 δράσητηςτετανοτοξίνηςτηνοποίαπαράγειτοClostridium tetani(α)υπόφυσιολογικέςσυνθήκεςηχάλασητωνμυώνοφείλεταιστηγλυ-κίνη(G)πουαπελευθερώνουνορισμένοιδιάμεσοιανασταλτικοίνευρώνεςηγλυκίνηαποδιεγείρειτουςκινητικούςνευρώνεςκάτιπουμετησειράτουση-μαίνειότιδιακόπτεταιηαπελευθέρωσηακετυλοχολίνης(α)στηνευρομυϊκήσύναψη(β)ητετανοτοξίνηδεσμεύεταισεδιάμεσουςανασταλτικούςνευρώνεςεμποδίζονταςτηναπελευθέρωσηγλυκίνηςαπότασυναπτικάκυστίδιαΈτσιδιακόπτεταιηροήανασταλτικώνσημάτωνπροςτουςκινητικούςνευρώνεςκαιηαπελευθέρωσηακετυλοχολίνηςστηνευρομυϊκήσύναψηείναισυνεχήςκαιαδιάκοπημεαποτέλεσμαναπροκαλείταιμηαντιστρεπτήσυστολήτωνμυώνκαισπαστικήπαράλυση(fΤμήμα278καιεικόνα2719)

2111 ΕΝΤΕΡΟΤΟξΙΝΕΣ 857

858Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

νάδα Α η οποία ενεργοποιεί το κυτταρικό ένζυμο αδενυλι-κή κυκλάση που με τη σειρά του μετατρέπει την τριφωσφο-ρική αδενοσίνη (ΑΤΡ) σε κυκλική μονοφωσφορική αδενοσί-νη (cAMP)

Όπως έχουμε ήδη δει στο Τμήμα 87 το κυκλικό ΑΜΡ είναι ένα ειδικό μόριο που συνδέει στα κύτταρα διάφο-ρους ρυθμιστικούς μηχανισμούς Στα θηλαστικά το κυκλι-κό ΑΜΡ συμμετέχει στον μηχανισμό δράσης αρκετών ορμο-

νών σε συναπτικές διαβιβάσεις του κεντρικού νευρικού συ-στήματος αλλά και στις φλεγμονώδεις και ανοσιακές αντι-δράσεις των ιστών συμπεριλαμβανομένων των αλλεργιών Όμως για να μπορέσει η υπομονάδα Α της τοξίνης της χολέ-ρας να ενεργοποιήσει την αδενυλική κυκλάση πρέπει πρώτα να ενεργοποιηθεί από ένα κυτταρικό ένζυμο που χρειάζεται NAD+ και ATP Κατά τη δράση της εντεροτοξίνης της χολέ-ρας τα αυξημένα επίπεδα κυκλικού ΑΜΡ προκαλούν ενερ-γητική έκκριση διττανθρακικών και ιόντων χλωρίου από τα επιθηλιακά κύτταρα προς τον εντερικό αυλό (Εικόνα 2121) Κατά την οξεία φάση της νόσου η απώλεια νερού στο λε-πτό έντερο υπερβαίνει τον ρυθμό απορρόφησής του στο πα-χύ έντερο με αποτέλεσμα τη μαζική καθαρή απώλεια νε-ρού Κατά κανόνα τα θύματα της χολέρας πεθαίνουν από ακραία αφυδάτωση Καλύτερη θεραπεία είναι η πρόσληψη από το στόμα μεγάλων ποσοτήτων από διαλύματα ηλεκτρο-λυτών προκειμένου να αναπληρωθούν τα απολεσθέντα υγρά και ιόντα

Η εντεροτοξίνη της χολέρας μπορεί να ενεργοποιήσει την αδενυλική κυκλάση σε μεγάλη ποικιλία κυττάρων και ιστών γιrsquo αυτό και οι παθολογικές εκδηλώσεις της τοξίνης αφορούν μάλλον την ειδική θέση όπου αυτή δεσμεύεται δη-λαδή τα κύτταρα του επιθηλίου του λεπτού εντέρου παρά την τοξική ενεργοποίηση της αδενυλικής κυκλάσης Πράγ-ματι η προσθήκη διαλύματος με απομονωμένες υπομονάδες Β (οι οποίες δεν διαθέτουν δραστικότητα αδενυλικής κυκλά-σης) στον αυλό του εντέρου μπορεί να εμποδίσει τη δράση της εντεροτοξίνης της χολέρας αρκεί να χορηγηθεί πριν την εκδήλωσή της Αυτό συμβαίνει διότι οι υπομονάδες Β κατα-λαμβάνουν τις ίδιες θέσεις δέσμευσης που χρησιμοποιούν και τα πλήρη μόρια (Α-Β) της τοξίνης στερώντας από τα τελευταία τη δυνατότητα δέσμευσης αλλά και δράσης κα-θώς μόνο τα πλήρη μόρια διαθέτουν δραστικότητα αδενυλι-κής κυκλάσης

Η εντεροτοξίνη της χολέρας κωδικεύεται από δύο γο-νίδια τα ctxA και ctxB Η έκφραση των εν λόγω γονιδίων ελέγχεται από έναν μηχανισμό θετικής ρύθμισης στον οποίο καθοριστικό ρόλο παίζει η πρωτεΐνη που κωδικεύει το γονί-διο toxR Το προϊόν του γονιδίου toxR είναι μια διαμεμβρα-νική πρωτεΐνη η οποία ελέγχει τόσο την παραγωγή της τοξί-νης όσο και άλλων σημαντικών παραγόντων μολυσματικό-

Εικόνα 2121 δράσητηςεντεροτοξίνηςτηςχολέρας(1)Φυσιολογικήδι-αδικασίακίνησηςτωνιόντωνστοέντεροκαιαποικισμόςτουεπιθηλίουαπότοVibrio choleraeακολουθούμενοςαπόδέσμευσητηςεντεροτοξίνηςμετουςγαγγλιοζίτεςGM1τωνκυττάρωντουξενιστή(2)ηδράσητηςτοξίνηςα-βέγκειταιστηνενσωμάτωσηστοκυτταρόπλασματωνξενιστικώνκυττάρωντηςυπομονάδαςαηοποίαενεργοποιείτηναδενυλικήκυκλάσηΤογεγονόςαυτόοδηγεί(3)στηδιακοπήτηςφυσιολογικήςροήςνa+προςταέσωκαι(4)στηναπώλειανερούπροςτοναυλόκαιτηνεμφάνισηδιάρροιαςηαντιμετώπισητηςχολέραςγίνεταιμεαναπλήρωσηιόντωνκαιενυδάτωσηηχρήσηαντιβι-οτικώνμπορείναπεριορίσειτηνανάπτυξητουV choleraeκαιναμειώσειτηδιάρκειατηςνόσουαλλάδενεπηρεάζεικαθόλουτηντοξίνηπουέχειήδηπαραχθεί

Κύτταρο GM1

Επιθήλιο

Τοξίνη του Vibrio cholerae

Κύτταρο του Vibrio cholerae

Ενεργοποίηση της επιθηλιακήςαδενυλικής κυκλάσης από τηντοξίνη της χολέρας

Τοξίνη τηςχολέρας

Αδενυλική κυκλάση

Αυλός

Αυλός

ATP κυκλικό AMP

Αίmicroα

Αίmicroα

Αίmicroα

Αυλός τουλεπτού εντέρου

Κύτταρο GM1Na+

Επιθηλιακά κύτταρα του εντέρου

Na+

Na+

Αναστολή microεταφοράς Na+ καθαρήροή Clndash προς τον αυλό

Clndash

Clndash

Μαζική microετακίνησηνερού προς τον αυλό

Φυσιολογική κίνηση ιόντων Na+ κινείται από τοναυλό προς το αίmicroαmiddot δεν υπάρχει καθαρή ροή Clndash

H2O

Αποικισmicroός καιπαραγωγή τοξινών

1

3

2

4

τητας του Vibrio cholerae (πχ πρωτεΐνες και τριχίδια της εξωτερικής μεμβράνης) που είναι απαραίτητοι για τον επι-τυχή αποικισμό του λεπτού εντέρου από το συγκεκριμένο εντεροπαθογόνο

Άλλες εντεροτοξίνες

Αρκετές εντεροτοξίνες που παράγονται από άλλα εντεροπα-θογόνα όπως είναι η Escherichia και η Salmonella δρουν παρόμοια με την τοξίνη της χολέρας Αυτό επιβεβαιώνεται από το ότι οι τοξίνες και των δύο βακτηρίων εξουδετερώνο-νται με τη χορήγηση αντισωμάτων κατά της εντεροτοξίνης της χολέρας γεγονός που υποδηλώνει ότι οι συγκεκριμένες τοξίνες έχουν παραπλήσια δομή Σε αυτό συνηγορεί και η ανάλυση της αλληλουχίας βάσεων στα γονίδια ctxA και ctxB τα οποία παρουσιάζουν ομολογία μεγαλύτερη του 75 με τα γονίδια που κωδικεύουν τη θερμοασταθή εντεροτοξίνη την οποία παράγουν τα εντεροπαθογόνα στελέχη της Escherich-ia και της Salmonella Ωστόσο υπάρχουν και εντεροτοξί-νες με διαφορετικό τρόπο δράσης τις οποίες παράγουν άλ-λα εντεροπαθογόνα των τροφίμων (Staphylococcus aureus Clostridium perfringens Bacillus cereus) Πχ η τοξίνη του Clostridium perfringens είναι μια κυτταροτοξίνη ενώ του Staphylococcus aureus μια υπεραντιγονική τοξίνη (Πίνακας 214) Τα υπεραντιγόνα έχουν έναν εντελώς διαφορετικό μη-χανισμό δράσηςOslash διεγείρουν μεγάλο αριθμό λεμφοκυττάρων προκαλώντας φλεγμονώδεις αντιδράσεις όχι μόνο τοπικά στο έντερο αλλά και διασυστηματικά σε όλο το σώμα (f Τμήμα 2214)

2111 Έλεγχος εννοιών

Οι εντεροτοξίνες είναι εξωτοξίνες που δρουν εξειδικευμένα στο λε-πτό έντερο προκαλώντας μεταβολές στη διαπερατότητα του εντε-ρικού επιθηλίου οι οποίες οδηγούν στην εμφάνιση διάρροιας Οι

εντεροτοξίνες διακρίνονται στις τοξίνες Α-Β στις κυτταροτοξίνες και στα υπεραντιγόνα

Ποια μείζονα χαρακτηριστικά είναι κοινά σε όλες τις εντεροτο-ξίνες Σε όλες τις εξωτοξίνες Α-Β

Πώς δρα η τοξίνη του Vibrio cholerae στο λεπτό έντερο Γιατί προκαλεί η τοξίνη αυτή μαζική απώλεια νερού

2112 Ενδοτοξίνες

Τα αρνητικά κατά Gram βακτήρια παράγουν λιποπολυσακ-χαρίτες για την εξωτερική στιβάδα του κυτταρικού τους τοι-χώματος (f Τμήμα 49) οι οποίοι σε πολλές περιπτώσεις είναι τοξικοί Οι πολυσακχαρίτες αυτοί ονομάζονται ενδο-τοξίνες διότι είναι σταθερά συνδεδεμένοι με το βακτηριακό κύτταρο και απελευθερώνονται σε μεγάλες ποσότητες μόνο αν συμβεί λύση του κυττάρου Οι ενδοτοξίνες έχουν μελε-τηθεί κυρίως στην περίπτωση των Escherichia Shigella και Salmonella Οι κυριότερες διαφορές μεταξύ εξωτοξινών και ενδοτοξινών παρατίθενται στον Πίνακα 215

Δομή και λειτουργία των ενδοτοξινών

Οι ενδοτοξίνες ασκούν ποικίλες επιδράσεις στη φυσιολο-γία Ο πυρετός είναι σχεδόν καθολικό σύμπτωμα της δρά-σης τους διότι οι τοξίνες αυτές διεγείρουν την απελευθέρω-ση ειδικών πρωτεϊνών από τα ξενιστικά κύτταρα οι οποίες ονομάζονται ενδογενή πυρετογόνα και επιδρούν στο θερμορ-ρυθμιστικό κέντρο του εγκεφάλου Επιπλέον οι ενδοτοξίνες προκαλούν διάρροια ταχεία μείωση του αριθμού των λεμ-φοκυττάρων και των αιμοπεταλίων και γενικευμένη φλεγ-μονή Μεγάλες ποσότητες ενδοτοξίνης μπορεί να επιφέρουν ακόμη και τον θάνατο κυρίως μέσω αιμορραγικής καταπλη-ξίας και ιστικής νέκρωσης Η τοξικότητα των ενδοτοξινών

2112 ΕΝΔΟΤΟξΙΝΕΣ 859

ΠΙΝΑΚΑΣ 215 Ιδιότητεςεξωτοξινώνκαιενδοτοξινών

Ιδιότητα Εξωτοξίνες Ενδοτοξίνες

Χημικέςιδιότητες πρωτεΐνεςπουεκκρίνονταιαπόορισμένα Σύμπλοκαλιποπολυσακχαριτών-λιποπρωτεϊνών(fεικόνα435) αρνητικάκατάGramβακτήριαενγένει ωςτμήματατηςεξωτερικήςμεμβράνηςτωναρνητικώνκατά θερμοασταθείς Gramβακτηρίωναπελευθερώνονταιμετηλύσητουκυττάρου πολύμεγάληθερμοσταθερότηταΤρόποςδράσης εξειδικευμένοςσυνήθωςδεσμεύονται μηειδικός σεειδικούςυποδοχείςήδομέςΣυμπτώματα είναικυτταροτοξίνεςεντεροτοξίνεςή πυρετόςδιάρροιαεμετός νευροτοξίνεςμεεξειδικευμένοτρόπο δράσηςσεκύτταραήιστούς Τοξικότητα Συχνάπολύμεγάληενίοτεθανατηφόρος μικρήσπάνιαθανατηφόροςανοσογονικότητα Ιδιαιτέρωςανοσοδιεγερτικέςδιεγείρουν Ήπιαανοσογόναηανοσοαπόκρισηείναι τηνπαραγωγήαντισωμάτων(αντιτοξινών) ανεπαρκήςγιατηνεξουδετέρωσητηςτοξίνηςδράσητοξοειδών ηαντιμετώπισητηςτοξίνηςμεφορμαλδεΰδη καμία καταστρέφειτηντοξικότητααλλάτα τοξοειδήπουπροκύπτουνεξακολουθούν ναέχουνανοσοδιεγερτικήδράσηπυρετογονία δενπροκαλούνπυρετόστονξενιστή πυρετογόνεςσυχνάπροκαλούνπυρετόστονξενιστή

860Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

πάντως είναι πολύ χαμηλότερη εκείνης των εξωτοξινών Στα ποντίκια επί παραδείγματι η ποσότητα ενδοτοξίνης που απαιτείται για να θανατωθεί το 50 ενός πληθυσμού πειρα-ματοζώων (δηλαδή η LD50) είναι κατά προσέγγιση 200-400 μg (μικρογραμμάρια) ανά άτομο ενώ η LD50 της αλλαντοτο-ξίνης είναι περίπου 25 pg (πικογραμμάρια) ανά άτομο δηλα-δή 10 εκατομμύρια φορές μικρότερη

Η γενική δομή των λιποπολυσακχαριτών (LPS) παρου-σιάζεται στην Εικόνα 435 Οι λιποπολυσακχαρίτες αποτε-λούνται από το λιπίδιο Α έναν κεντρικό πολυσακχαρίτη που περιέχει κετοδεοξυοκτονικό λίγα σάκχαρα με επτά άτομα άνθρακα (επτόζες) γλυκόζη γαλακτόζη Ν-ακετυλογλυκο-ζαμίνη και τον πολυσακχαρίτη Ο ένα ιδιαίτερα μεταβλητό πολυμερές που συνήθως περιέχει γαλακτόζη γλυκόζη ρα-μνόζη μαννόζη και ένα ή περισσότερα ασυνήθιστα διδεο-ξυ-σάκχαρα όπως αμπεκουόζη κολιτόζη παρατόζη ή τυβε-λόζη Τα σάκχαρα του πολυσακχαρίτη Ο σχηματίζουν αλυ-σίδες των τεσσάρων ή πέντε σακχάρων (συνήθως διακλαδι-σμένες) οι οποίες επαναλαμβάνονται αρκετές φορές για τον σχηματισμό του πλήρους μορίου (f Τμήμα 49) Το λιπί-διο Α αποτελείται από λιπαρά οξέα που συνδέονται με εστε-ρικούς δεσμούς στο μόριο της Ν-ακετυλογλυκοζαμίνης Συ-νηθέστερα τέτοια οξέα είναι το β-υδροξυμυριστικό το λαυ-ρικό (δαφνικό) το μυριστικό και το παλμιτικό (φοινικικό) Από τη μελέτη επιμέρους λιποπολυσακχαριτικών τμημάτων συνάγεται ότι το λιπίδιο ευθύνεται για την τοξικότητα και ο πολυσακχαρίτης για την υδατοδιαλυτότητα και την ανοσο-γονικότητα του συμπλόκου (f Τμήμα 223) Επίσης με-λέτες σε ζώα υποδεικνύουν ότι για τις in vivo τοξικές επι-δράσεις είναι απαραίτητο το λιπίδιο και ο πολυσακχαρίτης να συνυπάρχουν

Ανίχνευση ενδοτοξινών με τη μέθοδο Limulus

Επειδή οι ενδοτοξίνες έχουν πυρετογόνο δράση θα πρέπει τα διάφορα φάρμακα (πχ αντιβιοτικά ή σκευάσματα που χορηγούνται ενδοφλεβίως) να μην περιέχουν καθόλου εν-δοτοξίνες Για τον σκοπό αυτό έχει αναπτυχθεί μια ιδιαίτε-ρα ευαίσθητη μέθοδος ανίχνευσης ενδοτοξινών η οποία βα-σίζεται στη χρήση των αμοιβαδοκυττάρων Limulus polyphe-mus που παρασιτούν στις οπλές των αλόγων Η μέθοδος στη-ρίζεται στο γεγονός ότι οι ενδοτοξίνες προκαλούν εξειδικευ-μένα λύση αυτών των αμοιβαδοκυττάρων (Εικόνα 2122) Κατά τον εργαστηριακό έλεγχο αναμειγνύονται εκχυλίσμα-τα αμοιβαδοκύτταρων με το υπό έλεγχο διάλυμα Αν υπάρ-χει ενδοτοξίνη το εκχύλισμα των αμοιβαδοκυττάρων σχη-ματίζει πήγμα και καθιζάνει μεταβάλλοντας τη διαύγεια του διαλύματος Αυτή η αντίδραση μπορεί κατόπιν να ποσοτι-κοποιηθεί με τη χρήση φασματοφωτομέτρου Είναι εφικτή η εκτέλεση μετρήσιμης αντίδρασης με μόλις 10 pgml λιπο-πολυσακχαρίτη Η μέθοδος Limulus χρησιμοποιείται για την ανίχνευση απειροελάχιστων ποσοτήτων ενδοτοξίνης στους ορούς στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό στο πόσιμο νερό και σε όλα τα διαλύματα που χρησιμοποιούνται για την παρασκευή φαρμάκων και ενέσιμων σκευασμάτων

Επειδή η μέθοδος Limulus είναι πάρα πολύ ευαίσθητη χρειάζεται ιδιαίτερη προσοχή στην τήρηση μέτρων αποτρο-πής της μόλυνσης των εργαστηριακών οργάνων των διαλυ-μάτων και των αντιδραστηρίων από αρνητικά κατά Gram βακτήρια που υπάρχουν στο περιβάλλον του εργαστηρίου ή της κλινικής πχ στο απεσταγμένο νερό Ενδεχόμενη ανί-χνευση ενδοτοξινών με τη μέθοδο Limulus στο πλάσμα ή στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό συνιστά σοβαρή ένδειξη μόλυν-σης των συγκεκριμένων σωματικών υγρών με αρνητικά κα-τά Gram βακτήρια

2112 Έλεγχος εννοιών

Οι ενδοτοξίνες είναι λιποπολυσακχαρίτες προερχόμενοι από την εξωτερική στιβάδα των αρνητικών κατά Gram βακτηρίων Οι εν-δοτοξίνες απελευθερώνονται στο περιβάλλον με τη λύση του βα-κτηρικού κυττάρου προκαλώντας πυρετό και ορισμένες άλλες το-

(α)

(β)

A O

Tzi

anab

os a

nd R

D M

illha

mA

O T

zian

abos

and

R D

Mill

ham

Εικόνα 2122 μικροφωτογραφίεςαμοιβαδοκυττάρωνLimulus(α)Φυσι-ολογικάαμοιβαδοκύτταρα(β)αμοιβαδοκύτταραπουέχουνεκτεθείσεβα-κτηριακόλιποπολυσακχαρίτηηπαρουσίαλιποπολυσακχαρίτηπροκαλείαπο-κοκκίωσητωνκυττάρωνιδιότηταπουμπορείναχρησιμοποιηθείγιατηνανί-χνευσηλιποπολυσακχαριτώνσεκάποιουπόέλεγχοδιάλυμα

ξικές αντιδράσεις στον ξενιστή Κατά κανόνα οι ενδοτοξίνες είναι λιγότερο τοξικές από τις εξωτοξίνες

Γιατί δεν παράγουν ενδοτοξίνες τα θετικά κατά Gram βακτή-ρια

Γιατί είναι απαραίτητο να ελέγχονται τα διαλύματα των διαφό-ρων φαρμάκων ως προς την παρουσία ενδοτοξινών

ΙV ΓΕΝΙΚΟΙ ΜΗχΑΝΙΣΜΟΙ ΑΜΥΝΑΣ ΤΟΥ ξΕΝΙΣΤΗ

Οι εγγενείς laquoαμυντικοί μηχανισμοίraquo που είναι υπεύθυνοι για την καταστολή των παθογόνων μπορούν να χωριστούν σε δύο κατηγορίες στους μη ειδικούς ή γενικούς μηχανισμούς άμυνας που επιστρατεύονται έναντι μεγάλης ποικιλίας πα-θογόνων και στους ειδικούς αμυντικούς μηχανισμούς που χρησιμοποιούνται έναντι μεμονωμένων ειδών ή στελεχών παθογόνων Εδώ θα εξετάσουμε ορισμένους γενικούς αμυ-ντικούς μηχανισμούς που χρησιμοποιούνται για τον περιο-ρισμό των λοιμώξεων και τη διατήρηση της υγείας του ξε-νιστή ενώ στο επόμενο κεφάλαιο θα μελετήσουμε τους συ-γκεκριμένους μηχανισμούς άμυνας του ξενιστή έναντι μεμο-νωμένων παθογόνων δηλαδή την ανοσοαπόκριση

2113 Μη ειδική εγγενής αντίσταση στις

μολύνσεις

Η πρώτη γραμμή άμυνας του ξενιστή κατά των παθογόνων περιλαμβάνει μια σειρά φυσικών και χημικών φραγμών εγ-γενών στα περισσότερα ζώα οι οποίοι αντιδρούν με μη ει-δικό τρόπο στην εισβολή των παθογόνων Αυτοί οι γενικού χαρακτήρα μηχανισμοί εξουδετερώνουν όλα σχεδόν τα πα-θογόνα με τα οποία ερχόμαστε σε επαφή

Φυσική αντίσταση του ξενιστή

Η ικανότητα των παθογόνων να προκαλούν νόσο σε μεμο-νωμένα ζωικά είδη ποικίλλει σε πολύ μεγάλο βαθμό Για παράδειγμα η λύσσα εφόσον αρχίσει η εκδήλωση των συ-μπτωμάτων επιφέρει κατά κανόνα τον θάνατο σε οποιοδή-ποτε είδος θηλαστικού Βεβαίως ορισμένα είδη ζώων είναι πολύ πιο ευαίσθητα στη λύσσα από άλλα Τα ρακούν και τα κουνάβια πχ είναι εξαιρετικά ευαίσθητα στη μόλυνση από τον ιό της λύσσας σε αντίθεση με τα οπόσσουμ που σπανί-ως αρρωσταίνουν από την ασθένεια αυτή Ο άνθρακας μπο-ρεί να μολύνει πολλά είδη ζώων αλλά τα συμπτώματα που προκαλεί ποικίλλουν σημαντικά καθώς στον μεν άνθρω-πο εκδηλώνονται ως απλές φλύκταινες ενώ στις αγελάδες προκαλεί θανατηφόρο δηλητηρίαση του αίματος Αντίθετα ο πνευμονικός άνθρακας είναι θανατηφόρος για τον άνθρω-πο (f Τμήμα 2511) ενώ ιδιαίτερη σημασία έχει επίσης

το γεγονός ότι τα πουλιά είναι πλήρως ανθεκτικά στον άν-θρακα Επιπλέον οι ασθένειες των θερμόαιμων ζώων σπα-νίως μεταδίδονται στα ψυχρόαιμα (ποικιλόθερμα) ζώα και αντιστρόφως

Σε συγκεκριμένες συνθήκες συγγενικά είδη ή ακόμη και μέλη του ίδιου είδους ενδέχεται να παρουσιάζουν αρκε-τά διαφορετική ευαισθησία σε δεδομένο παθογόνο

Ηλικία στρες και δίαιτα

Η ηλικία είναι σημαντικός παράγοντας όσον αφορά την ευαι-σθησία έναντι μολυσματικών ασθενειών Τα λοιμώδη νοσή-ματα είναι πολύ πιο συχνά στα πολύ νεαρά και πολύ ηλικι-ωμένα άτομα Στα νεογέννητα πχ ο σχηματισμός της εντε-ρικής χλωρίδας γίνεται αρκετά γρήγορα αλλά η φυσιολογι-κή χλωρίδα του νεογέννητου δεν είναι ίδια με τη φυσιολο-γική χλωρίδα ενός ενήλικα Πριν τη δημιουργία της χλωρί-δας ενήλικα ιδιαίτερα τις πρώτες μέρες μετά τη γέννηση τα παθογόνα έχουν περισσότερες ευκαιρίες να εγκατασταθούν και να προκαλέσουν νόσο Έτσι η διάρροια που προκαλεί-ται από παθογονικά στελέχη της Escherichia coli (f Τμή-μα 297) ή του Pseudomonas aeruginosa εμφανίζεται πολύ συχνά σε νεογνά μικρότερα του ενός έτους Η νεογνική αλ-λαντίαση απαντά μόνο σε νεογνά πολύ μικρής ηλικίας επει-δή η φυσιολογική χλωρίδα που έχει δημιουργθεί στα μεγα-λύτερα παιδιά τα προφυλάσσει από εντερική λοίμωξη λόγω του Clostridium botulinum (f Τμήμα 295)

Σε άτομα μεγαλύτερα των 65 ετών τα λοιμώδη νοσήμα-τα εμφανίζονται πολύ συχνότερα απrsquo ότι σε νεότερους ενή-λικες Επί παραδείγματι οι ηλικιωμένοι είναι πολύ πιο ευ-αίσθητοι σε αναπνευστικές λοιμώξεις ιδιαίτερα στη γρίπ-πη (f Τμήμα 268) ίσως επειδή μειώνεται η αποτελεσμα-τικότητα της ανοσιακής τους απόκρισης στα παθογόνα του αναπνευστικού Επιπλέον διάφορες ανατομικές μεταβολές που συνοδεύουν το γήρας μπορεί να συμβάλλουν στην ανά-πτυξη λοιμώξεων Φερrsquo ειπείν η διόγκωση του προστάτη (συνηθισμένη πάθηση στους άνδρες άνω των 50 ετών) προ-καλεί συχνά μείωση της ροής των ούρων γεγονός που με τη σειρά του καθιστά ευκολότερο τον αποικισμό της ουροποιη-τικής οδού με παθογόνα (Εικόνα 2111) και αυξάνει τις σχε-τικές λοιμώξεις στους άνδρες μεγαλύτερης ηλικίας

Το στρες μπορεί να οδηγήσει σε προδιάθεση ενός ατό-μου που υπό φυσιολογικές συνθήκες θα ήταν υγιές στο να νοσήσει Σε σχετικές μελέτες με αρουραίους και ποντίκια η κόπωση η υπερπροσπάθεια η ελλειπής διατροφή η αφυδά-τωση και οι κλιματικές αλλαγές (όλα συνιστούν πηγές φυ-σιολογικού στρες) αυξάνουν όχι μόνο τον επιπολασμό αλλά και τη βαρύτητα των λοιμώξεων Επί παραδείγματι αρου-ραίοι που υποβάλλονται σε έντονη φυσική δραστηριότη-τα για μεγάλες χρονικές περιόδους εμφανίζουν μεγαλύτερη θνησιμότητα αν προσβληθούν από Salmonella σε σχέση με ζώα που αναπαύονται επαρκώς Επομένως οι ορμόνες που παράγονται υπό συνθήκες στρες επηρεάζουν το ανοσοποιη-τικό σύστημα και παίζουν κάποιο ρόλο στις σχετικές ασθέ-νειες Η ορμόνη κορτιζόνη πχ ένας ιδιαίτερα αποτελεσμα-

2113 ΜΗ ΕΙΔΙΚΗ ΕΓΓΕΝΗΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΣΤΙΣ ΜΟΛΥΝΣΕΙΣ 861

862Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

τικός αντιφλεγμονώδης παράγοντας παράγεται σε πολύ με-γαλύτερες ποσότητες κατά τη διάρκεια περιόδων στρες πα-ρά σε φυσιολογικές περιόδους Έτσι η καταστολή των φλεγ-μονωδών αντιδράσεων του οργανισμού στερεί το σώμα από έναν φυσιολογικό μηχανισμό άμυνας έναντι των λοιμώξεων (βλ Τμήμα 2114)

Η δίαιτα παίζει επίσης σημαντικό ρόλο στην αντίσταση του ξενιστή Η συσχέτιση μεταξύ πείνας και μολυσματικών ασθενειών είναι γνωστή εδώ και αιώνες Δίαιτες φτωχές σε πρωτεΐνη επηρεάζουν τη φυσιολογική χλωρίδα και προσφέ-ρουν μεγαλύτερες πιθανότητες ανάπτυξης σε διάφορα ευκαι-ριακά παθογόνα Για παράδειγμα ο αριθμός των κυττάρων Vibrio cholerae που απαιτούνται για να προκαλέσουν χολέ-ρα είναι πολύ μικρότερος όταν το προσβαλλόμενο άτομο υποσιτίζεται Επίσης ο αριθμός αυτός είναι πολύ μικρότε-ρος και όταν το V cholerae λαμβάνεται με την τροφή ίσως επειδή η τροφή εξουδετερώνει τα στομαχικά οξέα που υπό φυσιολογικές συνθήκες θα κατέστρεφαν το παθογόνο (f Τμήμα 285)

Σε ορισμένες περιπτώσεις η απουσία συγκεκριμένης ουσίας από τη διατροφή μπορεί να προστατεύσει από κάποια νόσο καθώς το αντίστοιχο παθογόνο στερείται τα απαραίτη-τα θρεπτικά υλικά Καλύτερο τέτοιο παράδειγμα είναι η επί-δραση της σακχαρόζης στην εμφάνιση της οδοντικής τερη-δόνας Όπως είδαμε στο Τμήμα 213 η απουσία σακχαρόζης από τη διατροφή (μαζί με τη σωστή στοματική υγιεινή) μπο-ρεί να εξαφανίσει την τερηδόνα καθώς χωρίς τη σακχαρό-ζη των τροφών τα ιδιαιτέρως τερηδονογόνα Streptococcus mutans και S sobrinus αδυνατούν να συνθέσουν τον κολ-λώδη πολυσακχαρίτη που είναι απαραίτητος για να παρα-μείνουν τα βακτηριακά κύτταρα κολλημένα στις επιφάνει-ες των δοντιών

Φυσικοί και χημικοί αμυντικοί μηχανισμοίΗ δομική ακεραιότητα των ιστικών επιφανειών συνιστά φραγμό στην είσοδο μικροοργανισμών Στο δέρμα και στις βλεννογόνους επιφάνειες τα δυνητικά παθογόνα πρέπει όχι μόνο να προσκολληθούν στην επιφάνεια του ιστού αλλά και να αναπτυχθούν σε αυτή τη θέση πριν μεταφερθούν σε κά-ποια άλλη περιοχή του σώματος Η ακεραιότητα μιας ιστι-κής επιφάνειας συνήθως αρκεί για την προστασία της από ενδεχόμενο μόνιμο αποικισμό από παθογόνα Ωστόσο μια τραυματισμένη ιστική επιφάνεια (πχ ένα γδάρσιμο στο δέρ-μα) αποικίζεται εύκολα και επιτρέπει την εισβολή μικροορ-γανισμών Η αντίσταση στον αποικισμό και στην εισβολή γίνεται αφrsquo ενός με ειδικές ουσίες που παράγει το αμυντικό σύστημα του ξενιστή και αφrsquo ετέρου με διάφορους μηχανι-σμούς ανατομικού χαρακτήρα που παρεμποδίζουν έναν πι-θανό αποικισμό Μια σύνοψη των σημαντικότερων ανατο-μικών μηχανισμών άμυνας του ανθρώπινου οργανισμού πα-ρουσιάζεται στην Εικόνα 2123

Το δέρμα συνιστά αποτελεσματικό εμπόδιο στη διείσδυ-ση μικροοργανισμών Οι σμηγματογόνοι αδένες του δέρμα-τος (Εικόνα 212) εκκρίνουν λιπαρά οξέα και γαλακτικό οξύ τα οποία μειώνουν το pH του δέρματος και αναστέλλουν τον αποικισμό από παθογόνα βακτήρια Όσοι μικροοργανι-σμοί εισπνέονται από τη μύτη ή το στόμα απομακρύνονται με τη δράση των βλεφαριδοφόρων επιθηλιακών κυττάρων των βλεννογόνων επιφανειών του ρινοφάρυγγα και της τρα-χείας Οι βλεφαρίδες ωθούν με τις κινήσεις τους τη βλέννη και τα παγιδευμένα σε αυτήν βακτήρια προς τα άνω μέχρι αυτή να ενσωματωθεί στις εκκρίσεις της στοματικής κοιλό-τητας και είτε να καταπωθεί (οπότε τα βακτήρια πεθαίνουν στο όξινο περιβάλλον του στομάχου) είτε να απομακρυνθεί με την απόχρεμψη Τα δυνητικά παθογόνα που εισέρχονται

Η λυσοζύmicroη στα δάκρυακαι σε άλλες εκκρίσεις διασπάτο κυτταρικό τοίχωmicroα τωνβακτηρίων

Αποmicroάκρυνση σωmicroατιδίων καιmicroικροοργανισmicroών microε την ταχείαδιέλευση αέρα πάνω από τα τριχίδια και τους κροσσούς τουρινοφάρυγγα

Η φυσιολογική χλωρίδαανταγωνίζεται τα παθογόνα

Η βλέννη και τα φαγοκύτταρα στους πνεύmicroονες αποτρέπουν τον αποικισmicroό

Η βλέννη και το κροσσωτό επιθήλιο στην τραχεία παγιδεύουνκαι ωθούν microικροοργανισmicroούςέξω από το σώmicroα

Το δέρmicroα είναι ένας φυσικόςφραγmicroός παράγει λιπαράοξέα microε αντιmicroικροβιακή δράση και η φυσιολογική χλωρίδα του εmicroποδίζει τοναποικισmicroό παθογόνων

Η ταχεία microεταβολή τουpH αναστέλλει τον πολλαπλασιασmicroό microικροβίων

Η περιοδική έκπλυση της ουροποιητικής οδού microε τα ούρα τηνπροφυλάσσει απότον αποικισmicroό

Η φυσιολογική χλωρίδαανταγωνίζεται τα παθογόνα

Η οξύτητα του περιβάλλοντος στο στοmicroάχι (pH 2) αναστέλλει τον πολλαπλασιασmicroό τωνmicroικροβίων

∆ιάφορες πρωτεΐνες του αίmicroατος αναστέλλουν τη microικροβιακή ανάπτυξη

Εικόνα 2123 Φυσικοίχημικοίκαιανατομικοίφραγμοίπροστασίαςέναντιτωνλοιμώξεων

στο στομάχι πρέπει να ανταπεξέλθουν αφrsquo ενός στην οξύτη-τα του στομάχου (που μπορεί να φθάσει και σε pH 2) και αφrsquo ετέρου στον ανταγωνισμό με τη διαρκώς αυξανόμενη μικρο-χλωρίδα του λεπτού (pH 5 περίπου) και του παχέος εντέρου (pH 6-7) Υπενθυμίζεται ότι στο παχύ έντερο ενός φυσιολο-γικού ενήλικα ο αριθμός των βακτηρίων προσεγγίζει το 1010 ανά γραμμάριο εντερικού περιεχομένου (βλ Τμήμα 214) Με όλους αυτούς τους αποτρεπτικούς μηχανισμούς γίνεται σαφές ότι η μόνιμη εγκατάσταση ενός νέου μικροοργανι-σμού είναι ιδιαίτερα δύσκολη

Οι νεφροί και η επιφάνεια των οφθαλμών λούονται συ-νεχώς με εκκρίσεις που περιέχουν λυσοζύμη ένζυμο το οποίο μειώνει δραστικά τους μικροβιακούς πληθυσμούς Βακτηρι-οκτόνες ουσίες υπάρχουν επίσης στα εξωκυτταρικά υγρά όπως στο πλάσμα του αίματος Οι β-λυσίνες επί παραδείγ-ματι είναι πρωτεΐνες του αίματος που έχουν την ιδιότητα να προσδένονται και να ανοίγουν ρήγματα στην κυτταρική μεμ-βράνη των βακτηρίων προκαλώντας εκροή του κυτταρο-πλάσματος άρα και λύση του βακτηριακού κυττάρου

Ιστική εξειδίκευση

Τα περισσότερα παθογόνα πρέπει αρχικά να προσκολληθούν και να αποικίσουν τη θέση που τους προσφέρεται Αν η θέ-ση αυτή δεν είναι συμβατή με τις διατροφικές και περιβαλ-λοντικές ανάγκες τους τότε είναι αδύνατο να πολλαπλασι-αστούν Επομένως αν το Clostridium tetani προσληφθεί με την τροφή δεν θα προκαλέσει τέτανο διότι πεθαίνει στο όξι-νο περιβάλλον του στομάχου Αν όμως εισχωρήσει σε μια βαθειά πληγή ενδέχεται να πολλαπλασιαστεί στις ανοξικές ζώνες που δημιουργούνται με την τοπική νέκρωση του ιστού και να αρχίσει την παραγωγή τετανοτοξίνης (βλ Τμήματα 2110 και 278) Αντίθετα τα εντεροβακτήρια όπως η Sal-monella και η Shigella δεν προκαλούν λοιμώξεις στις πλη-γές αλλά αποικίζουν επιτυχώς τον εντερικό σωλήνα Ορι-σμένες περιπτώσεις ιστικής εξειδίκευσης παρατίθενται στον Πίνακα 216

Ο καταβεβλημένος ξενιστής

Ο όρος καταβεβλημένος ξενιστής αφορά ξενιστές στους οποί-ους έχει αδρανοποιηθεί ένα ή περισσότερα τμήματα του ανο-

σοποιητικού τους συστήματος με συνέπεια να αυξάνονται σημαντικά οι πιθανότητες λοίμωξης

Πολλοί νοσοκομειακοί ασθενείς που πάσχουν από μη λοιμώδες νόσημα (πχ καρκίνο ή καρδιοπάθεια) προσβάλ-λονται σχετικά εύκολα από λοιμώξεις επειδή είναι καταβε-βλημένοι (f Τμήμα 257) Διάφορες συνήθεις νοσοκομει-ακές πράξεις όπως ο καθετηριασμός οι υποδόριες ενέσεις η λήψη εγκεφαλονωτιαίου υγρού οι βιοψίες και οι χειρουρ-γικές επεμβάσεις μπορούν ακούσια να εισαγάγουν μικροορ-γανισμούς στους ασθενείς Το προεγχειρητικό άγχος μπορεί επίσης να μειώσει τις αντιστάσεις του ασθενούς Τα διάφο-ρα αντιφλεγμονώδη φάρμακα που χορηγούνται για τον περι-ορισμό του πόνου και των οιδημάτων μειώνουν επίσης την ανοσιακή άμυνα του ξενιστή (βλ Τμήμα 2113) Στους ασθε-νείς που έχουν δεχθεί κάποιο μόσχευμα χορηγούνται ανοσο-κατασταλτικά φάρμακα τα οποία καταστέλλουν τον μηχα-νισμό απόρριψης του μοσχεύματος αλλά ταυτόχρονα μειώ-νουν την αμυντική ικανότητα του ασθενούς έναντι των λοι-μώξεων

Καταβεβλημένοι ξενιστές υπάρχουν και εκτός νοσο-κομείων Το κάπνισμα η υπέρμετρη κατανάλωση αλκοόλ η ενδοφλέβια λήψη ναρκωτικών ουσιών η έλλειψη ύπνου η ανεπαρκής διατροφή ή η λοίμωξη από κάποιον άλλο πα-ράγοντα αποτελούν συνθήκες που καταβάλλουν την άμυνα του ξενιστή έναντι των λοιμώξεων Επί παραδείγματι η μό-λυνση με τον ιό HIV (ιό της ανθρώπινης ανοσοανεπάρκειας) καθιστά τον ασθενή ευάλωτο σε πληθώρα μικροβιακών λοι-μώξεων κατά κανόνα ακίνδυνων για τα μη προσβεβλημένα άτομα Ο HIV προκαλεί το σύνδρομο της επίκτητης ανοσοα-νεπάρκειας (AIDS) επειδή καταστρέφει έναν τύπο κυττάρων του ανοσοποιητικού συστήματος τα λεμφοκύτταρα Τ-CD4 (f Τμήμα 227) που συμμετέχουν στην ανοσιακή απόκρι-ση του οργανισμού Εξαιτίας αυτής της βλάβης που προκα-λεί ο HIV στον ξενιστή οι ασθενείς με AIDS δεν διαθέτουν επαρκή άμυνα έναντι των λοιμώξεων και συχνά πεθαίνουν από κάποια λοίμωξη (f Τμήματα 256 και 2614)

Τέλος ένας ξενιστής μπορεί να είναι καταβεβλημένος εξαιτίας συγκεκριμένων γενετικών παραγόντων όπως πχ από διάφορες γενετικές ασθένειες που αναστέλλουν τη λει-τουργία ή καταστρέφουν ολόκληρα τμήματα του ανοσοποιη-τικού συστήματος Τα άτομα που υποφέρουν από τέτοιες πα-

2113 ΜΗ ΕΙΔΙΚΗ ΕΓΓΕΝΗΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΣΤΙΣ ΜΟΛΥΝΣΕΙΣ 863

ΠΙΝΑΚΑΣ 216 λοιμώξειςκαιιστικήεξειδίκευση

Νόσος Ιστός που μολύνεται Οργανισμός

αλλαντίαση Τελικήκινητικήπλάκα Clostridium botulinumαυτόματηαποβολή(βοοειδή) πλακούντας Brucella abortusΓονόρροια επιθήλιοτουουρογεννητικού Neisseria gonorrhoeaeδιφθερίτιδα επιθήλιοτουλάρυγγα Corynebacterum diphtheriaeελονοσία αίμα(ερυθροκύτταρα) είδηPlasmodiumπυελονεφρίτιδα μυελόςτωννεφρών είδηProteusΣύνδρομοεπίκτητηςανοσοανεπάρκειας(AIDS) βοηθητικάλεμφοκύτταραΤ Ιόςτηςανθρώπινηςανοσοανεπάρκειας(HIV)Τερηδόνα Στοματικόεπιθήλιο Streptococcus mutans S sobrinus S sanguisS mitisΤέτανος ανασταλτικοίδιάμεσοινευρώνες Clostridium tetani Χολέρα επιθήλιοτουλεπτούεντέρου Vibrio cholerae

864Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

θήσεις συνήθως πεθαίνουν σε νεαρή ηλικία όχι από την ίδια τη γενετική νόσο αλλά από κάποια μικροβιακή λοίμωξη

2113 Έλεγχος εννοιών

Ο αποικισμός ενός ξενιστή από παθογόνα παρεμποδίζεται από μη ειδικούς φραγμούς φυσικής ανατομικής και χημικής φύσεως Η κατάρρευση των μηχανισμών άμυνας οδηγεί σε καταβεβλημένους ξενιστές δηλαδή σε ασθενείς πιο ευάλωτους στις λοιμώξεις

Με ποιον τρόπο μπορούν το κάπνισμα και η δίαιτα να επηρεά-σουν την αντίσταση του ξενιστή σε κάποιο παθογόνο

Πώς θα μπορούσε μια προϋπάρχουσα λοίμωξη να καταβάλει έναν υγιή κατά τα άλλα ξενιστή

2114 Φλεγμονή και πυρετός

Φλεγμονή ονομάζεται η μη ειδική αντίδραση του οργανι-σμού σε διαφόρα επιβλαβή ερεθίσματα όπως είναι οι το-ξίνες και τα παθογόνα Χαρακτηριστικά της φλεγμονώδους αντίδρασης είναι η ερυθρότητα το οίδημα ο πόνος και η υψηλή θερμοκρασία που αναπτύσσεται τοπικά στο σημείο της λοίμωξης Στις ουσίες που παράγουν αυτό το αποτέλε-σμα ανήκει και μια ομάδα πρωτεϊνών που ονομάζονται κυ-τοκίνες (f Τμήμα 2310) ουσίες τις οποίες παράγουν τα λευκά αιμοσφαίρια ή λευκοκύτταρα (f Τμήμα 221) Τα λευκοκύτταρα συνδέονται επίσης με τις εξειδικευμένες αποκρίσεις του οργανισμού σε συγκεκριμένα παθογόνα τις οποίες θα εξετάσουμε στο Κεφάλαιο 22 Σπουδαιότερο απο-τέλεσμα μιας φλεγμονώδους αντίδρασης του οργανισμού εί-ναι ο άμεσος περιορισμός του παθογόνου κάτι που συνήθως επιτυγχάνεται με τον σχηματισμό ενός θρόμβου (δηλαδή ενός πλέγματος από ίνες) στο σημείο της φλεγμονής

Η φλεγμονή είναι ένας από τους σημαντικότερους και πιο διαδεδομένους αμυντικούς μηχανισμούς του ξενιστή έναντι των εισερχόμενων μικροοργανισμών Σε ορισμένες περιπτώσεις όμως η φλεγμονή μπορεί να αυξήσει την πα-θογονικότητα ενός μικροβίου Για παράδειγμα ορισμένοι μι-κροοργανισμοί επάγουν φλεγμονώδεις αντιδράσεις οι οποί-ες επειδή είναι υπερβολικά έντονες προξενούν σημαντικές βλάβες στους ιστούς δημιουργώντας laquoνεκρωμένεςraquo ζώνες πλούσιες σε θρεπτικά υλικά άρα και κατάλληλες για εγκα-τάσταση και πολλαπλασιασμό

Σε ορισμένες περιπτώσεις εκδηλώνεται μια ανεξέλεγκτη διασυστηματική φλεγμονή που ονομάζεται σηπτική κατα-πληξία (σοκ) η οποία οδηγεί σε ακόμη πιο γενικευμένα συ-μπτώματα όπως εντονότατο οίδημα και ανεξέλεγκτο πυρε-τό Η σηπτική καταπληξία είναι μια κατάσταση απειλητική για την ανθρώπινη ζωή που εμφανίζεται όταν οι λοιμώξεις και οι αντίστοιχες φλεγμονώδεις αντιδράσεις δεν περιορίζο-νται σε συγκεκριμένη θέση του σώματος αλλά διασπείρονται σε όλο το σώμα μέσω του κυκλοφορικού ή λεμφικού συστή-ματος (f Τμήμα 221)

Πυρετός

Το σώμα ενός υγιούς ατόμου διατηρεί αξιοθαύμαστα σταθε-ρή τη θερμοκρασία στο εσωτερικό του Σε μια μέση περίοδο 24 ωρών η θερμοκρασία του σώματος αυξομειώνεται σε ένα πολύ στενό εύρος τιμών που δεν υπερβαίνει τον 1ο-15οC Σε κάθε άτομο η μέση θερμοκρασία μπορεί να ποικίλλει ελα-φρά Ως laquoφυσιολογικήraquo θεωρείται μια μέση θερμοκρασία 37οC αλλά σε ορισμένα άτομα η φυσιολογική θερμοκρασία μπορεί να είναι 36οC ή 38οC Η θερμοκρασία του σώματος εξαρτάται πολύ από τη σωματική δραστηριότητα και μπορεί να φτάσει μέχρι και 4οC πάνω από το φυσιολογικό κατά τη διάρκεια έντονης σωματικής καταπόνησης και μέχρι 2οC κά-τω από το φυσιολογικό κατά τη διάρκεια του ύπνου

Πυρετός ονομάζεται η ανώμαλη αύξηση της θερμοκρα-σίας του σώματος Ο πυρετός προκαλείται ενίοτε και από μη λοιμώδη νοσήματα αλλά στις περισσότερες περιπτώσεις ευ-θύνεται κάποια λοίμωξη Το γεγονός ότι πολλές λοιμώξεις προκαλούν πυρετό οφείλεται σε ορισμένα πυρετογόνα προϊ-όντα των παθογόνων μικροοργανισμών Οι καλύτερα μελε-τημένοι πυρετογόνοι παράγοντες είναι οι ενδοτοξίνες των αρνητικών κατά Gram βακτηρίων (βλ Τμήμα 2112) Ωστό-σο υπάρχουν και οργανισμοί που προκαλούν πυρετό χωρίς να παράγουν ενδοτοξίνες Αυτοί οι οργανισμοί θανατώνο-νται από τα λευκοκύτταρα και καθώς συμβαίνει αυτό επά-γουν την απελευθέρωση λευκοκυτταρικών πρωτεϊνών που ονομάζονται ενδογενή πυρετογόνα (f Τμήμα 222) Ενίο-τε ο πυρετός ωφελεί τον ξενιστή Ο χαμηλός πυρετός επιτα-χύνει τις διαδικασίες της φαγοκυττάρωσης και της παραγω-γής αντισωμάτων Ωστόσο ο υψηλός πυρετός πχ 40οC ή και περισσότερο συνήθως λειτουργεί προς όφελος του πα-θογόνου διότι προκαλεί περαιτέρω καταστροφή των ιστών του ξενιστή

Οι πυρετοί των λοιμώξεων κατατάσσονται σε τρεις κα-τηγορίες (1) στον συνεχόμενο ή αδιάλειπτο πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώματος παραμένει αυξημένη καθrsquo όλο το 24ωρο και η διακύμανσή της γύρω από την αυ-ξημένη τιμή δεν υπερβαίνει τον 1οCOslash συνεχόμενος πυρετός εμφανίζεται στον τύφο (f Τμήμα 273) και στον τυφοει-δή πυρετό (f Τμήμα 288)Oslash (2) στον υφέσιμο πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώματος παραμένει αυξημένη καθrsquo όλο το 24ωρο αλλά παρουσιάζει διακυμάνσεις μεγαλύ-τερες του 1οCOslash αυτό το είδος πυρετού χαρακτηρίζει τις πυο-γενείς λοιμώξεις (f Τμήματα 262 και 269) και τη φυμα-τίωση (f Τμήμα 265)Oslash (3) στον διαλείποντα πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία είναι φυσιολογική ορισμένες περι-όδους της ημέρας αλλά κατά διαστήματα αυξάνεται πάνω από το φυσιολογικό Οι περισσότερες λοιμώξεις προκαλούν κάποια μορφή διαλείποντος πυρετού Ο διαλείπων πυρετός εμφανίζεται με πολύ χαρακτηριστικό τρόπο στην ελονοσία (f Τμήμα 275) η οποία οφείλεται σε λοίμωξη από πρω-τόζωο Ο υπόστροφος πυρετός που προκαλούν ορισμένα είδη του γένους Borrelia (f Τμήμα 273) είναι μια μορφή δια-λείποντος πυρετού κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώ-ματος παραμένει φυσιολογική για μεγάλο χρονικό διάστημα

αλλά διακόπτεται από εμπύρετες κρίσεις Ο υπόστροφος πυ-ρετός εμφανίζεται στις περιπτώσεις ατελούς ανάρρωσης από λοίμωξη και εκδηλώνεται περιοδικά κάθε φορά που ο λοιμώ-δης παράγοντας επανεγκαθίσταται

2114 Έλεγχος εννοιών

Η φλεγμονή και ο πυρετός αποτελούν γενικές αντιδράσεις του ορ-γανισμού σε επιβλαβή ερεθίσματα Οι αποκρίσεις του ξενιστή εί-

ναι σχεδιασμένες έτσι ώστε να απομονώνουν ταχύτατα και να κα-ταστρέφουν το παθογόνο αλλά μπορεί να προκαλέσουν περαιτέρω βλάβες στους ιστούς του ξενιστή

Περιγράψτε τα κυριότερα συμπτώματα της φλεγμονής Περιγράψτε τους τρεις τύπους πυρετού

νότητα εισβολής Ποιοι παράγοντες προσδίδουν τέτοιου είδους ικανότητες σε έναν μικροοργανισμό

9 Σε τι διαφέρουν μεταξύ τους οι τοξίνες Α-Β οι κυτταρο-τοξίνες και τα υπεραντιγόνα Δώστε ένα παράδειγμα από κάθε κατηγορία τοξινών Με ποιον τρόπο προκαλεί νόσο κάθε κατηγορία τοξίνης

10 Περιγράψτε τους μηχανισμούς δράσης της τετανοτοξί-νης και της αλλαντοτοξίνης Αναφορικά με τον μηχανι-σμό δράσης τους γιατί είναι τόσο επικίνδυνες οι εν λόγω τοξίνες

11 Περιγράψτε συνοπτικά τον μηχανισμό δράσης της εντε-ροτοξίνης της χολέρας Ποια είναι η κατάλληλη θερα-πεία για την ασθένεια αυτή και γιατί η χορήγηση αντιβι-οτικών δεν έχει κατά κανόνα αποτέλεσμα Περιγράψτε συνοπτικά τον μηχανισμό δράσης της εντεροτοξίνης του σταφυλόκοκκου Ποια είναι η κατάλληλη θεραπεία για την ασθένεια αυτή και γιατί η χορήγηση αντιβιοτικών δεν έχει κατά κανόνα αποτέλεσμα

12 Περιγράψτε τη δομή μιας τυπικής ενδοτοξίνης Με ποιον τρόπο προκαλεί η ενδοτοξίνη πυρετό Ποιοι μικροοργα-νισμοί παράγουν ενδοτοξίνες

13 Με ποιον τρόπο περιορίζουν τις βακτηριακές λοιμώξεις το pH και η θερμοκρασία Σε ποια σημεία πάνω ή μέσα στο σώμα μπορεί να είναι διαφορετικές οι τιμές της θερ-μοκρασίας και του pH από τις αντίστοιχες μέσες σωμα-τικές τιμές Ποιοι οργανισμοί θα μπορούσαν να ωφελού-νται από τις υφιστάμενες διαφορές στη θερμοκρασία και στο pH

14 Σε τι διαφέρουν ο συνεχόμενος ο υφέσιμος και ο διαλεί-πων πυρετός Αναφέρετε τουλάχιστον έναν λοιμώδη πα-ράγοντα για κάθε τύπο πυρετού Ποιος τύπος πυρετού εί-ναι συνηθέστερος στις λοιμώξεις

1 Σε τι διαφέρουν ένα παράσιτο από ένα παθογόνο Σε τι δι-αφέρει η λοίμωξη από τη νόσο

2 Ποια όργανα του ανθρώπινου σώματος αποικίζονται φυ-σιολογικά από μικροοργανισμούς Τι κοινό έχουν αυτά τα όργανα μεταξύ τους Ποια όργανα είναι εντελώς ελεύ-θερα από μικροοργανισμούς Τι κοινό έχουν αυτά τα όρ-γανα μεταξύ τους

3 Σε τι διαφέρουν οι μόνιμοι από τους περιστασιακούς πλη-θυσμούς μικροοργανισμών που αναπτύσσονται σε κά-ποια θέση του σώματος

4 Γιατί είναι καθοριστική η συμμετοχή των ειδών του γέ-νους Streptococcus στον σχηματισμό της τερηδόνας Γι-ατί είναι τα είδη αυτά ικανότερα στη δημιουργία τερηδό-νας από άλλους οργανισμούς

5 Με ποιον τρόπο επηρεάζει το pH τους οργανισμούς που αναπτύσσονται στα επιμέρους τμήματα του γαστρεντερι-κού σωλήνα Με ποιον τρόπο επηρεάζει η συγκέντρωση οξυγόνου τη σύσταση της μικροβιακής χλωρίδας στα δι-άφορα επιμέρους τμήματα του γαστρεντερικού σωλήνα

6 Περιγράψτε τη σχέση μεταξύ Lactobacillus acidophilus και γλυκογόνου στον κολπικό σωλήνα Γιατί είναι διαφο-ρετική η φυσιολογική χλωρίδα στον κόλπο μιας ενήλικης γυναίκας σε σχέση με εκείνην μιας πολύ νέας

7 Υποδείξτε σε τι διαφέρουν μεταξύ τους ο γλυκοκάλυκας η κάψα και η βλεννοστιβάδα Με ποιον τρόπο συνει-σφέρουν οι προαναφερθείσες δομές στη διαδικασία προ-σκόλλησης των βακτηρίων

8 Δώστε ένα παράδειγμα μικροοργανισμού του οποίου η παθογονικότητα οφείλεται στην ικανότητα παραγωγής τοξίνης Προσδιορίστε τη συγκεκριμένη τοξίνη και τον τρόπο δράσης της Δώστε ένα παράδειγμα μικροοργανι-σμού του οποίου η παθογονικότητα οφείλεται στην ικα-

Ερωτήσεις επανάληψης

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΕΠΑΝΑΛΗψΗΣ 865

866Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

θανές εξελικτικές πιέσεις που να προκαλούν αύξηση της μολυσματικότητας και της παθογονικότητας του Clos-tridium tetani Θα προσέδιδε επιλεκτικά πλεονεκτήματα σε αυτούς τους οργανισμούς μια ενδεχόμενη αύξηση της μολυσματικότητας Στον συλλογισμό σας βεβαιωθείτε ότι έχετε λάβει υπrsquo όψιν σας και το φυσικό ενδιαίτημα κάθε οργανισμού

9 Το ένζυμο πήξης του αίματος (coagulase) είναι ένας πα-ράγοντας μολυσματικότητας του Staphylococcus aure-us ο οποίος προκαλεί τον σχηματισμό θρόμβων στη θέ-ση ανάπτυξης του S aureus Η στρεπτοκινάση είναι ένας παράγοντας μολυσματικότητας του Staphylococcus pyo-genes που διασπά τους θρόμβους στη θέση ανάπτυξης του S pyogenes Υπάρχει κάποιος συνδυασμός αυτών των δύο αλληλοαναιρούμενων στρατηγικών που να αυ-ξάνει την παθογονικότητα

10 Τα είδη του γένους Salmonella παράγουν τουλάχιστον 10 διαφορετικά γονιδιακά προϊόντα τα οποία δρουν ως πα-ράγοντες μολυσματικότητας και αυξάνουν τη μολυσματι-κή δράση του παθογόνου Το Streptococcus pneumoniae ένα παθογόνο με κατά τεκμήριο μεγαλύτερη μολυσματι-κότητα (βλ Εικόνα 2115) χρησιμοποιεί μόνο έναν πα-ράγοντα μολυσματικότητας Ανατρέξτε στους κρίσιμους παράγοντες μολυσματικότητας για καθέναν από αυτούς τους δύο οργανισμούς και εξηγήστε γιατί είναι τόσο ση-μαντικός και αποτελεσματικός ένας συγκεκριμένος πα-ράγοντας του S pneumoniae Γιατί δεν χρησιμοποιούν όλα τα παθογόνα του ανθρώπου στρατηγικές μολυσματι-κότητας παρόμοιες με εκείνη του S pneumoniae

11 Τα εμβόλια κατά των εξωτοξινών πχ της τοξίνης της διφθερίτιδας και της τετανοτοξίνης χρησιμεύουν στην πρόληψη εκδήλωσης των αντίστοιχων νόσων (f Τμή-μα 2211) Γιατί δεν παρασκευάζονται εμβόλια και κατά των ενδοτοξινών

12 Αν και είναι σχετικά εύκολο να απομονωθούν μεταλλάγ-ματα μικροοργανισμών με ικανότητα παραγωγής ενδοτο-ξινών η απομόνωση μεταλλαγμάτων που δεν έχουν αυ-τή την ικανότητα είναι πολύ δυσκολότερη Με βάση όσα ξέρετε για τη δομή και τη λειτουργία αυτών των τοξινών εξηγήστε γιατί συμβαίνει αυτό

13 Τα εγκαύματα είναι από τις δυσκολότερες πληγές σε ότι αφορά τη θεραπεία τους καθώς μολύνονται εύκολα από ευκαιριακά συνήθως παθογόνα Εξηγήστε γιατί συμ-βαίνει αυτό με βάση τις γνώσεις σας για τους φυσικούς ανατομικούς και χημικούς μηχανισμούς που διαθέτει ο οργανισμός για την πρόληψη των λοιμώξεων

14 Πρέπει ο πυρετός να αντιμετωπίζεται θεραπευτικά σε κάθε περίπτωση Στην απάντησή σας λάβετε υπrsquo όψιν τη σημασία που έχουν οι φλεγμονώδεις αποκρίσεις του ξε-νιστή στον περιορισμό των λοιμώξεων

1 Με ποιον τρόπο αναστέλλει η βλέννη τον πολλαπλασι-ασμό των περισσότερων μικροοργανισμών Περιγράψ-τε πειράματα τα οποία καταδεικνύουν την προστατευτι-κή επίδραση της βλέννης έναντι του βακτηριακού αποι-κισμού

2 Οι βλεννογόνοι υμένες αποτελούν αποτελεσματικό φραγ-μό κατά του αποικισμού και της ανάπτυξης μικροοργανι-σμών Ωστόσο οι βλεννογόνοι του λάρυγγα και του φά-ρυγγα αποικίζονται από ποικίλους μικροοργανισμούς που μερικοί προκαλούν ενίοτε νόσο Εξηγήστε πώς μπο-ρεί υπό συγκεκριμένες συνθήκες να μετατραπεί σε παθο-γόνο ένας μικροοργανισμός που φυσιολογικά δεν είναι παθογόνος Περιγράψτε τουλάχιστον ένα σύνολο συνθη-κών που δυνητικά ευνοεί την παθογονικότητα

3 Ποια στάδια περιλαμβάνει ο σχηματισμός της οδοντικής πλάκας Περιγράψτε και αναλύστε τα πειράματα που κα-ταδεικνύουν ότι οδοντική πλάκα μπορεί να σχηματιστεί και σε απομιμήσεις οδοντικών επιφανειών και σχεδιάστε άλλα πειράματα σχετικά με τη χρήση βιολογικών μεθό-δων καταπολέμησης της πλάκας

4 Συμβάλλει η χρήση ενός αντιμικροβιακού σκευάσματος (οδοντόπαστα) στην πρόληψη της τερηδόνας Ποια εί-ναι τα πλεονεκτήματα ή τα μειονεκτήματα μιας τέτοιας στρατηγικής για την πρόληψη της τερηδόνας Πώς μπο-ρείτε να ελέγξετε εργαστηριακά την αποτελεσματικότη-τα αυτής της στρατηγικής

5 Η λήψη αντιβιοτικών μπορεί να μειώσει σημαντικά τον αριθμό των μικροοργανισμών της γαστρεντερικής οδού Ποια συμπτώματα σε επίπεδο φυσιολογίας μπορεί να προκαλέσει στον ξενιστή η μείωση της φυσιολογικής χλωρίδας Οι μακροχρόνιες θεραπείες με αντιβιοτικά συ-χνά συνοδεύονται από λοιμώξεις ευκαιριακών παθογό-νων πολλά από τα οποία είναι τα ίδια με αυτά που προ-καλούν ευκαιριακές λοιμώξεις σε άτομα με AIDS (f Τμήμα 2614) Ποια παθογόνα μπορεί να είναι αυτά Γι-ατί είναι ευάλωτα στα συγκεκριμένα παθογόνα όσα άτο-μα έχουν ακολουθήσει αντιβιοτική θεραπεία

6 Περιγράψτε σε τι διαφέρουν τα παθογόνα από τα μη πα-θογόνα στελέχη της Escherichia coli Συμπεριλάβετε στην επιχειρηματολογία σας δομικές και οικολογικές συ-νιστώσες

7 Αναφέρετε τρεις τουλάχιστον ξενιστικούς παράγοντες οι οποίοι περιορίζουν ή ευνοούν τον αποικισμό και την ανάπτυξη μικροοργανισμών σε δεδομένη θέση Συμπερι-λάβετε κάθε έναν από αυτούς τους παράγοντες σε in vi-tro πειράματα για τον έλεγχο της ισχύος των υποθέσεών σας

8 Προσδιορίστε πιθανές εξελικτικές πιέσεις που προκα-λούν αύξηση της μολυσματικότητας και της παθογονικό-τητας του Streptococcus pneumoniae Προσδιορίστε πι-

Ερωτήσεις εφαρμογής

Page 20: Ο Streptococcus mutans 21 - WordPress.com...838 Kεφάλαιο 21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ μικροοργανισμοί στα όργανα,

854Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

Η δράση του ενζύμου πήξης του αίματος βοηθά ή εμποδίζει τη βακτηριακή ανάπτυξη και με ποιον τρόπο Δώστε συγκεκριμέ-να παραδείγματα

2110 Εξωτοξίνες

Οι εξωτοξίνες είναι πρωτεΐνες που απελευθερώνονται στον εξωκυτταρικό χώρο κατά την ανάπτυξη του οργανισμού Αυ-τές οι τοξίνες είναι δυνατόν να διασπαρούν σε μεγάλες απο-στάσεις μέσα στο σώμα και να προκαλέσουν βλάβες σε πε-ριοχές πολύ μακριά από την αρχική εστία της λοίμωξης Ο Πίνακας 214 συνοψίζει τις ιδιότητες και τη δράση μερικών από τις γνωστότερες εξωτοξίνες καθώς και ορισμένων άλ-λων εξωκυτταρικών παραγόντων μολυσματικότητας

Οι περισσότερες εξωτοξίνες ανήκουν σε μία από τις τρεις ακόλουθες κατηγορίες τις κυτταρολυτικές τοξίνες τις τοξίνες Α-Β και τις υπεραντιγονικές τοξίνες Οι κυτταρολυτι-κές τοξίνες είναι ένζυμα που επιτίθενται σε κάποιο δομικό συστατικό των κυττάρων και προκαλούν λύση Οι τοξίνες Α-Β αποτελούνται από δύο ομοιοπολικά συνδεδεμένες υπομο-νάδες Α και Β Η μία από αυτές η Β συνδέεται σε κάποιον επιφανειακό υποδοχέα των ξενιστικών κυττάρων και επιτρέ-πει τη μεταφορά της Α στο εσωτερικό του κυττάρου όπου αυτή επιφέρει διάφορες βλάβες Τα υπεραντιγόνα είναι τοξί-νες που διεγείρουν μεγάλο αριθμό κυττάρων του ανοσοποι-ητικού συστήματος του ξενιστή προκαλώντας εκτεταμένες φλεγμονώδεις αποκρίσεις (f Τμήμα 2214)

Κυτταρολυτικές τοξίνες

Πολλά παθογόνα παράγουν πρωτεΐνες που δρουν στην κυτ-ταροπλασματική μεμβράνη προκαλώντας λύση άρα και θά-νατο των ζωικών κυττάρων Οι τοξίνες αυτές ονομάζονται επίσης αιμολυσίνες διότι η δράση τους παρατηρείται πολύ εύκολα στα ερυθρά αιμοσφαίρια (Πίνακας 214) Οι επιδρά-σεις τους ωστόσο δεν περιορίζονται μόνο στα ερυθροκύτ-ταρα αλλά αφορούν και πολλά άλλα κύτταρα του ξενιστή Η παραγωγή αιμολυσινών διαπιστώνεται εύκολα στο εργα-στήριο με γραμμική επίστρωση του οργανισμού σε τρυβλίο

άγαρ-αίματος Η αιμολυσίνη απελευθερώνεται κατά την ανά-πτυξη των αποικιών και λύει τα περιβάλλοντα ερυθροκύττα-ρα δημιουργώντας έτσι ζώνες αιμόλυσης (Εικόνα 2117α) Ορισμένες αιμολυσίνες επιτίθενται στα φωσφολιπίδια της κυτταροπλασματικής μεμβράνης των ξενιστικών κυττάρων Συνηθέστερο υπόστρωμα των αιμολυσινών είναι το φωσφο-λιπίδιο λεκιθίνη (φωσφατιδυλοχολίνη) και γιrsquo αυτό τα συγκε-κριμένα ένζυμα ονομάζονται λεκιθινάσες ή φωσφολιπάσες (Εικόνα 2117β) Χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι η τοξίνη α του Clostridium perfringens μια λεκιθινάση που διασπά τα μεμβρανικά λιπίδια και προκαλεί κυτταρική λύση (Πίνακας 214) Επειδή τα φωσφολιπίδια είναι συστατικά των κυττα-ρικών μεμβρανών όλων των οργανισμών μερικές φορές οι φωσφολιπάσες λύουν την κυτταροπλασματική μεμβράνη όχι μόνο των ξενιστικών αλλά και των βακτηριακών κυττάρων Υπάρχουν ωστόσο αιμολυσίνες που δεν είναι φωσφολιπάσες Για παράδειγμα η στρεπτολυσίνη Ο την οποία παράγουν οι στρεπτόκοκκοι επιδρά στις στερόλες της κυτταροπλασματι-κής μεμβράνης Οι λευκοσιδίνες (Πίνακας 214) είναι λυτικοί παράγοντες που λύουν επιλεκτικά τη μεμβράνη των λευκών αιμοσφαιρίων γεγονός που μπορεί να προκαλέσει μείωση της αντίστασης του ξενιστή (f Τμήμα 221)

Τοξίνη της διφθερίτιδας

Όπως θα δούμε εκτενέστερα στο Τμήμα 263 η τοξίνη της διφθερίτιδας παράγεται από το Corynebacterium diphtheriae και αποτελεί σημαντικό παράγοντα παθογένεσης για τη νόσο της διφθερίτιδας Τα ποντίκια και οι αρουραίοι είναι σχετι-κά ανθεκτικοί οργανισμοί στην τοξίνη της διφθερίτιδας αλ-λά οι άνθρωποι τα κουνέλια και τα πτηνά έχουν μεγάλη ευ-αισθησία καθώς ένα και μόνο μόριο της τοξίνης μπορεί να προκαλέσει στα είδη αυτά κυτταρική λύση Η τοξίνη της δι-φθερίτιδας που εκκρίνεται από τα κύτταρα του C diphtheri-ae ανήκει στην κατηγορία των τοξινών Α-Β και το πολυπε-πτίδιό της έχει μοριακό βάρος (ΜΒ) 62000 Η υπομονάδα Β δεσμεύεται εξειδικευμένα σε έναν υποδοχέα της κυτταρο-πλασματικής μεμβράνης του ξενιστικού κυττάρου (Εικόνα 2118) Μετά τη δέσμευση οι υπομονάδες Α και Β αλληλε-πιδρούν πρωτεολυτικά μεταξύ τους με τελικό αποτέλεσμα την είσοδο της υπομονάδας Α (που έχει ΜΒ 21000) στο κυτ-

(α) (β)

T D

Bro

ck

Leon

J L

eBea

u

Εικόνα 2117 (α)ΖώνεςαιμόλυσηςγύρωαπόαποικίεςStreptococcus pyogenesπουανα-πτύσσονταισετρυβλίοάγαρ-αίματος(β)δρά-σητηςλεκιθινάσηςμιαςφωσφολιπάσηςγύ-ρωαπόαποικίεςClostridium perfringensπουαναπτύσσονται σεκαλλιεργητικόμέσοαγαρό-ζηςεμπλουτισμένομεκρόκοαυγού(πηγήλεκι-θίνης)ηλεκιθινάσηδιασπάτιςμεμβράνεςτωνερυθροκυττάρωνδημιουργώνταςτιςδιαυγείςζώνεςπουφαίνονταιστηφωτογραφία

ταρόπλασμα του ξενιστικού κυττάρου Εκεί η υπομονάδα Α παρεμποδίζει τη μεταφορά αμινοξέων από το tRNA στην αυξανόμενη πολυπεπτιδική αλυσίδα με αποτέλεσμα να ανα-στέλλεται η διαδικασία της πρωτεϊνοσύνθεσης Πιο συγκε-κριμένα η τοξίνη αδρανοποιεί τον παράγοντα επιμήκυνσης 2 (μια πρωτεΐνη που συμμετέχει στην επιμήκυνση της πολυ-πεπτιδικής αλυσίδας) καταλύοντας τη σύνδεση ενός μορίου ριβόζης στη διφωσφορική αδενοσίνη (ADP) από το NAD+ Μετά την προσθήκη της ριβόζης στο μόριο του ADP η δρα-στικότητα του παράγοντα επιμήκυνσης 2 μειώνεται θεαμα-τικά και η πρωτεϊνοσύνθεση αναστέλλεται

Η τοξίνη της διφθερίτιδας σχηματίζεται μόνον από στε-λέχη του C diphtheriae που προσβάλλονται λυσιγονικά από τον βακτηριοφάγο β ο οποίος μεταφέρει το γονίδιο για την παραγωγή της τοξίνης Έτσι ένα μη τοξινοπαραγωγικό (άρα μη παθογόνο) στέλεχος του C diphtheriae μπορεί να μετα-τραπεί σε παθογονικό αν μολυνθεί με τον φάγο β Η διαδικα-σία αυτή ονομάζεται μετατροπή φάγου (f Τμήμα 107)

Ένας άλλος παράγοντας που επηρεάζει την παραγωγή της τοξίνης της διφθερίτιδας είναι η ύπαρξη διαθέσιμου σι-δήρου Όταν το καλλιεργητικό μέσο περιέχει ποσότητες σι-δήρου που επαρκούν για την αύξηση του βακτηρίου η το-ξίνη δεν παράγεται Αν όμως η συγκέντρωση σιδήρου μειω-θεί σε περιοριστικά για την αύξηση του βακτηρίου επίπεδα τότε αρχίζει η παραγωγή της τοξίνης Ο σίδηρος δεσμεύεται από ειδικές ρυθμιστικές πρωτεΐνες του C diphtheriae συμ-μετέχοντας με τον τρόπο αυτό σε έναν μηχανισμό αρνητικού ελέγχου (f Τμήμα 85) Αυτή η σιδηροσυζευτική πρωτεΐ-νη συνδυάζεται κατόπιν με μια ρυθμιστική περιοχή του DNA

του φάγου β και παρεμποδίζει την έκφραση της τοξίνης της διφθερίτιδας Όταν η συγκέντρωση σιδήρου είναι χαμηλή η δράση της ρυθμιστικής πρωτεΐνης εξασθενεί με αποτέλεσμα να αρχίσει η σύνθεση της τοξίνης

Η εξωτοξίνη Α του Pseudomonas aeruginosa (Πίνακας 214) δρα κατά παρόμοιο τρόπο με την τοξίνη της διφθερίτι-δας αφού και αυτή τροποποιεί τον παράγοντα επιμήκυνσης 2 μέσω ριβοζυλίωσης του ADP

Τοξίνες του τετάνου και της αλλαντίασης

Αυτές οι τοξίνες παράγονται από τα υποχρεωτικώς αναερό-βια βακτήρια Clostridium tetani και Clostridium botulinum Υπό φυσιολογικές συνθήκες τα βακτήρια αυτά είναι εδαφό-βιοι οργανισμοί που ενίοτε προκαλούν ασθένειες στα ζώα (f Τμήματα 278 και 295) Το C botulinum σπανίως ανα-πτύσσεται άμεσα στο σώμαOslash συνηθέστερη εστία πολλαπλα-σιασμού του αλλά και τόπος παραγωγής της αλλαντοτοξί-νης είναι τα κακοδιατηρημένα τρόφιμα Στην αλλαντίαση ο θάνατος επέρχεται από αναπνευστική ανεπάρκεια λόγω πα-ράλυσης των αναπνευστικών μυών Το C tetani αναπτύσ-σεται σε βαθιές πληγές του σώματος που καθίστανται ανο-ξικές και παρrsquo ότι παραμένει στην αρχική εστία προσβολής και δεν διασπείρεται στο σώμα η τοξίνη την οποία παράγει μπορεί να εξαπλωθεί μέσω του νευρικού συστήματος και να προκαλέσει τέτανο δηλαδή σπαστική παράλυση που μπορεί επίσης να οδηγήσει στον θάνατο

Η τοξίνη της αλλαντίασης αποτελείται στην πραγματι-κότητα από μια ομάδα τοξινών Α-Β που συνιστούν τις πιο

2110 ΕξΩΤΟξΙΝΕΣ 855

A B

Κυτταρική microεmicroβράνη Κυτταρική microεmicroβράνη

B BA

A

AEFmdash2 EFmdash2

Πρωτεϊνοσύνθεση σε αναστολήΦυσιολογική πρωτεϊνοσύνθεση

Τοξίνη

Κλείδα

Αmicroινοξύ

Ριβόσωmicroα

(β)

t-RNA

(α)

EFmdash2

t-RNA

EFmdash2

Med

Ia T

uTo

rIal

M

edIa

Tu

TorI

al D

ipht

heri

aTo

xin

Εικόνα 2118 δράσητηςτοξίνηςτηςδιφθερίτιδαςτηνοποίαπαράγειτοCorynebacterium diphtheriae(α)υπόφυσιολογικέςσυνθήκεςοπαράγονταςεπι-μήκυνσης2(EF-2)συνδέεταιμετοριβόσωμακαιτοφέρνεισεεπαφήμεέναφορτισμένοtRNA(β)ητοξίνητηςδιφθερίτιδαςσυνδέεταιμετηνκυτταρικήμεμβράνηόπουδιασπάταιηυπομονάδααπουπροκύπτειαπότηδιάσπασηαυτήμεταφέρεταιστονενδοκυτταρικόχώροόπουκαταλύειτηνπροσθήκηρι-βοζυλιωμένουADPστονπαράγονταεπιμήκυνσης2(EF-2)οτροποποιημένοςπαράγονταςεπιμήκυνσης2δενμπορείπλέοννασυμμετάσχειστηνπροσθήκηαμινοξέωνστηναυξανόμενηπεπτιδικήαλυσίδαηδιαδικασίατηςπρωτεϊνοσύνθεσηςσταματάκαιεπέρχεταιθάνατοςτουκυττάρου

856Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

ισχυρές βιολογικές τοξίνες στη φύση Ένα χιλιοστογραμμά-ριο (mg) καθαρής αλλαντοτοξίνης αρκεί για να σκοτώσει πάνω από ένα εκατομμύριο ινδικά χοιρίδια Από τις επτά δι-αφορετικές αλλαντοτοξίνες που γνωρίζουμε δύο τουλάχι-στον κωδικεύονται από εξειδικευμένους λυσιγόνους βακτη-ριοφάγους του Clostridium botulinum Η κυριότερη τοξίνη είναι μια πρωτεΐνη με ΜΒ 150000 η οποία εύκολα σχηματί-ζει συμπλέγματα με άλλες μη τοξικές πρωτεΐνες του C bot-ulinum δημιουργώντας βιοενεργές τοξίνες με ΜΒ που αγγί-ζει το 106 Η τοξικότητά της οφείλεται στο ότι αυτή δεσμεύε-ται στις νευρομυϊκές συνάψεις (και συγκεκριμένα στις προ-συναπτικές μεμβράνες των απολήξεων των κινητικών νευ-ρώνων) όπου παρεμποδίζει την απελευθέρωση ακετυλοχο-λίνης Υπενθυμίζεται ότι η μετάδοση της νευρικής ώσης από τα νευρικά κύτταρα στα μυϊκά γίνεται μέσω της ακετυλοχο-λίνης η οποία δεσμεύεται σε ειδικούς υποδοχείς των μυϊκών κυττάρων Έτσι ένας μυς που έχει δηλητηριαστεί με αλλα-ντοτοξίνη αδυνατεί να προσλάβει το διεγερτικό σήμα (την ακετυλοχολίνη) άρα αδυνατεί να συσταλεί προκαλώντας γενικευμένη παράλυση (Εικόνα 2119)

Η τετανοτοξίνη είναι μια πρωτεΐνη με ΜΒ 150000 η οποία αποτελείται από συνδεδεμένα πολυπεπτίδια Α-Β Η τοξίνη μόλις έρθει σε επαφή με το νευρικό σύστημα μετα-φέρεται μέσω των κινητικών νευρώνων μέχρι τον νωτιαίο μυελό όπου συνδέεται εξειδικευμένα με γαγγλιοζιτικά λιπί-δια των αξονικών απολήξεων ορισμένων ανασταλτικών νευ-ρώνων του νωτιαίου μυελού Κατά τη φυσιολογική λειτουρ-

γία τους αυτοί οι διάμεσοι νευρώνες απελευθερώνουν κά-ποιον ανασταλτικό νευροδιαβιβαστή (συνήθως γλυκίνη) ο οποίος συνδέεται με ειδικούς υποδοχείς πάνω στη μεμβρά-νη του κινητικού νευρώνα και προκαλεί αποδιέγερση δη-λαδή άρση της διέγερσης του κινητικού νευρώνα Αυτός εί-ναι ο κυριότερος μηχανισμός για να σταματήσει η διέγερση ενός κινητικού νευρώνα και πρακτικά σημαίνει ότι η δρά-ση της γλυκίνης αναστέλλει την απελευθέρωση ακετυλοχο-λίνης στην τελική κινητική πλάκα και επομένως επιτρέπει τη χάλαση των μυών Η παρουσία όμως τετανοτοξίνης στον νωτιαίο μυελό εξουδετερώνει τη δράση των διάμεσων ανα-σταλτικών νευρώνων και επομένως διακόπτει την απελευθέ-ρωση και δράση της γλυκίνης επί των κινητικών νευρώνων Υπrsquo αυτές τις συνθήκες οι κινητικοί νευρώνες συνεχίζουν να παραμένουν σε κατάσταση διέγερσης εκφορτίζονται αστα-μάτητα και απελευθερώνουν συνεχώς ακετυλοχολίνη στη νευρομυϊκή σύναψη προκαλώντας συνεχείς και ανεξέλε-γκτες συστολές των αντίστοιχων μυών (Εικόνα 2120) Τε-λικό αποτέλεσμα είναι η σπαστική παράλυση δηλαδή μια κατάσταση κατά την οποία οι προσβεβλημένοι μύες βρίσκο-νται σε διαρκή συστολή Αν η προσβολή αφορά τους μυς του στόματος τότε ο παρατεταμένος σπασμός παραμορφώ-νει το στόμα προκαλώντας το φαινόμενο του τρισμού Αν η προσβολή συμβεί στους αναπνευστικούς μυς τότε μπορεί να επέλθει θάνατος από ασφυξία

Και οι δύο τοξίνες που μόλις εξετάσαμε εμποδίζουν την απελευθέρωση νευροδιαβιβαστών για τον έλεγχο των μυών

Φυσιολογικές συνθήκεςΗ ακετυλοχολίνη (A) προκαλείσυστολή των microυϊκών ινών

∆ιεγερτικό σήmicroααπό το κεντρικόνευρικό σύστηmicroα

Μυς

ΑλλαντίασηΗ αλλαντοτοξίνη εmicroποδίζει τηναπελευθέρωση της Α αναστέλλοντας έτσιτη microυϊκή συστολή

AA A

AAA

A AA

AAAAA

A

AA A

AA A

AA

A A

AAA

AAA AA

A AAA

A A A A A A A A AA A A A

(α) (β)

Εικόνα 2119 δράσητηςαλλαντοτοξίνηςηοποίαπαράγεταιαπότοClostridium botulinum (α)υπόφυσιολογικέςσυνθήκεςηδιέγερσηαπότοκεντρικόνευρικόσύστημακαταλήγειστηνευρομυϊκήσύναψηκαιέχειωςαποτέλεσματηναπελευθέρωσηακετυλοχολίνης(α)απότακυστίδιατωννευρικώναπολήξεωνστηντελικήκινητικήπλάκαΣτησυνέχειαηακετυλοχολίνησυνδέεταιμεειδικούςυποδοχείςστημεμβράνητουμυϊκούκυττάρουπροκαλώνταςσυστολήτουτελευταίου(β)ηαλλαντοτοξίνηδραστηντελικήκινητικήπλάκαπαρεμποδίζονταςτηναπελευθέρωσηακετυλοχολίνης(α)απότακυστίδιαlaquoκαταργώνταςraquoστηνπράξητηνευρικήδιέγερσηαποτέλεσματηςδράσηςαυτήςείναιημηαντιστρεπτήχάλασητουμυόςκαιτελικάημυϊκήπαράλυση(f

Τμήμα295)

Ωστόσο το τελικό αποτέλεσμα διαφέρει ανάλογα με το ποι-ος ακριβώς νευροδιαβιβαστής αναστέλλεται

2110 Έλεγχος εννοιών

Οι εξωτοξίνες τις οποίες παράγουν ορισμένοι μικροοργανισμοί εί-ναι οι ισχυρότερες βιολογικές τοξίνες που γνωρίζουμε Κάθε εξω-τοξίνη δρα σε εξειδικευμένα κύτταρα ή μόρια του ξενιστή επιφέ-ροντας βλάβες σε κάποια μείζονα (κυτταρική ή συστηματική) λει-τουργία του

Ποιες μείζονος σημασίας ιδιότητες είναι κοινές σε όλες τις εξωτοξίνες Σε όλες τις τοξίνες Α-Β

Είναι απαραίτητο να λάβει χώρα πολλαπλασιασμός των βακτη-ρίων και λοίμωξη προκειμένου να παραχθούν τοξίνες

2111 Εντεροτοξίνες

Οι εντεροτοξίνες είναι εξωτοξίνες που δρουν στο λεπτό έντερο και προκαλούν μαζική έκκριση υγρών στον εντερικό αυλό και κατά συνέπεια εμετό και διάρροια Εντεροτοξίνες

παράγουν πολλά βακτήρια όπως τα Staphylococcus aureus Clostridium perfringens και Bacillus cereus (που ευθύνονται συνήθως για τις τροφικές δηλητηριάσεις) αλλά και τα εντε-ροπαθογόνα Vibrio cholerae Escherichia coli και Salmonel-la enteritidis

Η τοξίνη της χολέρας

Η εντεροτοξίνη την οποία παράγει το Vibrio cholerae είναι ο αιτιολογικός παράγοντας της χολέρας και έχει μελετηθεί περισσότερο από οποιαδήποτε άλλη εντεροτοξίνη Η τοξί-νη της χολέρας ανήκει στις τοξίνες της κατηγορίας Α-Β (βλ Τμήμα 2110) και αποτελείται από μία υπομονάδα Α μορι-ακού βάρους 27200 και πέντε υπομονάδες Β καθεμιά από τις οποίες έχει ΜΒ 11600 (επομένως ολόκληρο το σύμπλεγ-μα της τοξίνης έχει ΜΒ 82200) Η υπομονάδα Β αποτελεί το τμήμα με το οποίο η τοξίνη δεσμεύεται εξειδικευμένα στον γαγγλιοζίτη GM1 που βρίσκεται στην κυτταροπλασματική μεμβράνη των κυττάρων του εντερικού επιθηλίου (Εικόνα 2121)Oslash ωστόσο η ίδια η υπομονάδα Β δεν προκαλεί κάποια μεταβολή στη διαπερατότητα της μεμβράνης Για την τοξι-κή δράση της τοξίνης της χολέρας υπεύθυνη είναι η υπομο-

AA

AA

A

AA A

AA

A AAA

AAA

A

AAA

A

AAAAAAAA

AAA

A

G

GGG

GGGGGGG

G

G

G G

G

G

G

GG G

G

GG

A A

A

A A

A

A

A

A

A AA A A A A A A A AA A A A

∆ιεγερτικά σήmicroατααπό το κεντρικόνευρικό σύστηmicroα

Ανασταλτικόςδιάmicroεσος νευρώνας

Αναστολή

Μυς

Φυσιολογικές συνθήκεςΗ γλυκίνη (G) που απελευθερώνεται από τουςανασταλτικούς διάmicroεσους νευρώνες σταmicroατάτην απελευθέρωση ακετυλοχολίνης (A)και επιφέρει χάλαση των microυών

ΤέτανοςΗ τετανοτοξίνη δεσmicroεύεται στουςανασταλτικούς διάmicroεσους νευρώνεςεmicroποδίζοντας την απελευθέρωση γλυκίνηςκαι τη χάλαση των microυών

(α) (β)

Τοξίνητουτετάνου

Εικόνα 2120 δράσητηςτετανοτοξίνηςτηνοποίαπαράγειτοClostridium tetani(α)υπόφυσιολογικέςσυνθήκεςηχάλασητωνμυώνοφείλεταιστηγλυ-κίνη(G)πουαπελευθερώνουνορισμένοιδιάμεσοιανασταλτικοίνευρώνεςηγλυκίνηαποδιεγείρειτουςκινητικούςνευρώνεςκάτιπουμετησειράτουση-μαίνειότιδιακόπτεταιηαπελευθέρωσηακετυλοχολίνης(α)στηνευρομυϊκήσύναψη(β)ητετανοτοξίνηδεσμεύεταισεδιάμεσουςανασταλτικούςνευρώνεςεμποδίζονταςτηναπελευθέρωσηγλυκίνηςαπότασυναπτικάκυστίδιαΈτσιδιακόπτεταιηροήανασταλτικώνσημάτωνπροςτουςκινητικούςνευρώνεςκαιηαπελευθέρωσηακετυλοχολίνηςστηνευρομυϊκήσύναψηείναισυνεχήςκαιαδιάκοπημεαποτέλεσμαναπροκαλείταιμηαντιστρεπτήσυστολήτωνμυώνκαισπαστικήπαράλυση(fΤμήμα278καιεικόνα2719)

2111 ΕΝΤΕΡΟΤΟξΙΝΕΣ 857

858Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

νάδα Α η οποία ενεργοποιεί το κυτταρικό ένζυμο αδενυλι-κή κυκλάση που με τη σειρά του μετατρέπει την τριφωσφο-ρική αδενοσίνη (ΑΤΡ) σε κυκλική μονοφωσφορική αδενοσί-νη (cAMP)

Όπως έχουμε ήδη δει στο Τμήμα 87 το κυκλικό ΑΜΡ είναι ένα ειδικό μόριο που συνδέει στα κύτταρα διάφο-ρους ρυθμιστικούς μηχανισμούς Στα θηλαστικά το κυκλι-κό ΑΜΡ συμμετέχει στον μηχανισμό δράσης αρκετών ορμο-

νών σε συναπτικές διαβιβάσεις του κεντρικού νευρικού συ-στήματος αλλά και στις φλεγμονώδεις και ανοσιακές αντι-δράσεις των ιστών συμπεριλαμβανομένων των αλλεργιών Όμως για να μπορέσει η υπομονάδα Α της τοξίνης της χολέ-ρας να ενεργοποιήσει την αδενυλική κυκλάση πρέπει πρώτα να ενεργοποιηθεί από ένα κυτταρικό ένζυμο που χρειάζεται NAD+ και ATP Κατά τη δράση της εντεροτοξίνης της χολέ-ρας τα αυξημένα επίπεδα κυκλικού ΑΜΡ προκαλούν ενερ-γητική έκκριση διττανθρακικών και ιόντων χλωρίου από τα επιθηλιακά κύτταρα προς τον εντερικό αυλό (Εικόνα 2121) Κατά την οξεία φάση της νόσου η απώλεια νερού στο λε-πτό έντερο υπερβαίνει τον ρυθμό απορρόφησής του στο πα-χύ έντερο με αποτέλεσμα τη μαζική καθαρή απώλεια νε-ρού Κατά κανόνα τα θύματα της χολέρας πεθαίνουν από ακραία αφυδάτωση Καλύτερη θεραπεία είναι η πρόσληψη από το στόμα μεγάλων ποσοτήτων από διαλύματα ηλεκτρο-λυτών προκειμένου να αναπληρωθούν τα απολεσθέντα υγρά και ιόντα

Η εντεροτοξίνη της χολέρας μπορεί να ενεργοποιήσει την αδενυλική κυκλάση σε μεγάλη ποικιλία κυττάρων και ιστών γιrsquo αυτό και οι παθολογικές εκδηλώσεις της τοξίνης αφορούν μάλλον την ειδική θέση όπου αυτή δεσμεύεται δη-λαδή τα κύτταρα του επιθηλίου του λεπτού εντέρου παρά την τοξική ενεργοποίηση της αδενυλικής κυκλάσης Πράγ-ματι η προσθήκη διαλύματος με απομονωμένες υπομονάδες Β (οι οποίες δεν διαθέτουν δραστικότητα αδενυλικής κυκλά-σης) στον αυλό του εντέρου μπορεί να εμποδίσει τη δράση της εντεροτοξίνης της χολέρας αρκεί να χορηγηθεί πριν την εκδήλωσή της Αυτό συμβαίνει διότι οι υπομονάδες Β κατα-λαμβάνουν τις ίδιες θέσεις δέσμευσης που χρησιμοποιούν και τα πλήρη μόρια (Α-Β) της τοξίνης στερώντας από τα τελευταία τη δυνατότητα δέσμευσης αλλά και δράσης κα-θώς μόνο τα πλήρη μόρια διαθέτουν δραστικότητα αδενυλι-κής κυκλάσης

Η εντεροτοξίνη της χολέρας κωδικεύεται από δύο γο-νίδια τα ctxA και ctxB Η έκφραση των εν λόγω γονιδίων ελέγχεται από έναν μηχανισμό θετικής ρύθμισης στον οποίο καθοριστικό ρόλο παίζει η πρωτεΐνη που κωδικεύει το γονί-διο toxR Το προϊόν του γονιδίου toxR είναι μια διαμεμβρα-νική πρωτεΐνη η οποία ελέγχει τόσο την παραγωγή της τοξί-νης όσο και άλλων σημαντικών παραγόντων μολυσματικό-

Εικόνα 2121 δράσητηςεντεροτοξίνηςτηςχολέρας(1)Φυσιολογικήδι-αδικασίακίνησηςτωνιόντωνστοέντεροκαιαποικισμόςτουεπιθηλίουαπότοVibrio choleraeακολουθούμενοςαπόδέσμευσητηςεντεροτοξίνηςμετουςγαγγλιοζίτεςGM1τωνκυττάρωντουξενιστή(2)ηδράσητηςτοξίνηςα-βέγκειταιστηνενσωμάτωσηστοκυτταρόπλασματωνξενιστικώνκυττάρωντηςυπομονάδαςαηοποίαενεργοποιείτηναδενυλικήκυκλάσηΤογεγονόςαυτόοδηγεί(3)στηδιακοπήτηςφυσιολογικήςροήςνa+προςταέσωκαι(4)στηναπώλειανερούπροςτοναυλόκαιτηνεμφάνισηδιάρροιαςηαντιμετώπισητηςχολέραςγίνεταιμεαναπλήρωσηιόντωνκαιενυδάτωσηηχρήσηαντιβι-οτικώνμπορείναπεριορίσειτηνανάπτυξητουV choleraeκαιναμειώσειτηδιάρκειατηςνόσουαλλάδενεπηρεάζεικαθόλουτηντοξίνηπουέχειήδηπαραχθεί

Κύτταρο GM1

Επιθήλιο

Τοξίνη του Vibrio cholerae

Κύτταρο του Vibrio cholerae

Ενεργοποίηση της επιθηλιακήςαδενυλικής κυκλάσης από τηντοξίνη της χολέρας

Τοξίνη τηςχολέρας

Αδενυλική κυκλάση

Αυλός

Αυλός

ATP κυκλικό AMP

Αίmicroα

Αίmicroα

Αίmicroα

Αυλός τουλεπτού εντέρου

Κύτταρο GM1Na+

Επιθηλιακά κύτταρα του εντέρου

Na+

Na+

Αναστολή microεταφοράς Na+ καθαρήροή Clndash προς τον αυλό

Clndash

Clndash

Μαζική microετακίνησηνερού προς τον αυλό

Φυσιολογική κίνηση ιόντων Na+ κινείται από τοναυλό προς το αίmicroαmiddot δεν υπάρχει καθαρή ροή Clndash

H2O

Αποικισmicroός καιπαραγωγή τοξινών

1

3

2

4

τητας του Vibrio cholerae (πχ πρωτεΐνες και τριχίδια της εξωτερικής μεμβράνης) που είναι απαραίτητοι για τον επι-τυχή αποικισμό του λεπτού εντέρου από το συγκεκριμένο εντεροπαθογόνο

Άλλες εντεροτοξίνες

Αρκετές εντεροτοξίνες που παράγονται από άλλα εντεροπα-θογόνα όπως είναι η Escherichia και η Salmonella δρουν παρόμοια με την τοξίνη της χολέρας Αυτό επιβεβαιώνεται από το ότι οι τοξίνες και των δύο βακτηρίων εξουδετερώνο-νται με τη χορήγηση αντισωμάτων κατά της εντεροτοξίνης της χολέρας γεγονός που υποδηλώνει ότι οι συγκεκριμένες τοξίνες έχουν παραπλήσια δομή Σε αυτό συνηγορεί και η ανάλυση της αλληλουχίας βάσεων στα γονίδια ctxA και ctxB τα οποία παρουσιάζουν ομολογία μεγαλύτερη του 75 με τα γονίδια που κωδικεύουν τη θερμοασταθή εντεροτοξίνη την οποία παράγουν τα εντεροπαθογόνα στελέχη της Escherich-ia και της Salmonella Ωστόσο υπάρχουν και εντεροτοξί-νες με διαφορετικό τρόπο δράσης τις οποίες παράγουν άλ-λα εντεροπαθογόνα των τροφίμων (Staphylococcus aureus Clostridium perfringens Bacillus cereus) Πχ η τοξίνη του Clostridium perfringens είναι μια κυτταροτοξίνη ενώ του Staphylococcus aureus μια υπεραντιγονική τοξίνη (Πίνακας 214) Τα υπεραντιγόνα έχουν έναν εντελώς διαφορετικό μη-χανισμό δράσηςOslash διεγείρουν μεγάλο αριθμό λεμφοκυττάρων προκαλώντας φλεγμονώδεις αντιδράσεις όχι μόνο τοπικά στο έντερο αλλά και διασυστηματικά σε όλο το σώμα (f Τμήμα 2214)

2111 Έλεγχος εννοιών

Οι εντεροτοξίνες είναι εξωτοξίνες που δρουν εξειδικευμένα στο λε-πτό έντερο προκαλώντας μεταβολές στη διαπερατότητα του εντε-ρικού επιθηλίου οι οποίες οδηγούν στην εμφάνιση διάρροιας Οι

εντεροτοξίνες διακρίνονται στις τοξίνες Α-Β στις κυτταροτοξίνες και στα υπεραντιγόνα

Ποια μείζονα χαρακτηριστικά είναι κοινά σε όλες τις εντεροτο-ξίνες Σε όλες τις εξωτοξίνες Α-Β

Πώς δρα η τοξίνη του Vibrio cholerae στο λεπτό έντερο Γιατί προκαλεί η τοξίνη αυτή μαζική απώλεια νερού

2112 Ενδοτοξίνες

Τα αρνητικά κατά Gram βακτήρια παράγουν λιποπολυσακ-χαρίτες για την εξωτερική στιβάδα του κυτταρικού τους τοι-χώματος (f Τμήμα 49) οι οποίοι σε πολλές περιπτώσεις είναι τοξικοί Οι πολυσακχαρίτες αυτοί ονομάζονται ενδο-τοξίνες διότι είναι σταθερά συνδεδεμένοι με το βακτηριακό κύτταρο και απελευθερώνονται σε μεγάλες ποσότητες μόνο αν συμβεί λύση του κυττάρου Οι ενδοτοξίνες έχουν μελε-τηθεί κυρίως στην περίπτωση των Escherichia Shigella και Salmonella Οι κυριότερες διαφορές μεταξύ εξωτοξινών και ενδοτοξινών παρατίθενται στον Πίνακα 215

Δομή και λειτουργία των ενδοτοξινών

Οι ενδοτοξίνες ασκούν ποικίλες επιδράσεις στη φυσιολο-γία Ο πυρετός είναι σχεδόν καθολικό σύμπτωμα της δρά-σης τους διότι οι τοξίνες αυτές διεγείρουν την απελευθέρω-ση ειδικών πρωτεϊνών από τα ξενιστικά κύτταρα οι οποίες ονομάζονται ενδογενή πυρετογόνα και επιδρούν στο θερμορ-ρυθμιστικό κέντρο του εγκεφάλου Επιπλέον οι ενδοτοξίνες προκαλούν διάρροια ταχεία μείωση του αριθμού των λεμ-φοκυττάρων και των αιμοπεταλίων και γενικευμένη φλεγ-μονή Μεγάλες ποσότητες ενδοτοξίνης μπορεί να επιφέρουν ακόμη και τον θάνατο κυρίως μέσω αιμορραγικής καταπλη-ξίας και ιστικής νέκρωσης Η τοξικότητα των ενδοτοξινών

2112 ΕΝΔΟΤΟξΙΝΕΣ 859

ΠΙΝΑΚΑΣ 215 Ιδιότητεςεξωτοξινώνκαιενδοτοξινών

Ιδιότητα Εξωτοξίνες Ενδοτοξίνες

Χημικέςιδιότητες πρωτεΐνεςπουεκκρίνονταιαπόορισμένα Σύμπλοκαλιποπολυσακχαριτών-λιποπρωτεϊνών(fεικόνα435) αρνητικάκατάGramβακτήριαενγένει ωςτμήματατηςεξωτερικήςμεμβράνηςτωναρνητικώνκατά θερμοασταθείς Gramβακτηρίωναπελευθερώνονταιμετηλύσητουκυττάρου πολύμεγάληθερμοσταθερότηταΤρόποςδράσης εξειδικευμένοςσυνήθωςδεσμεύονται μηειδικός σεειδικούςυποδοχείςήδομέςΣυμπτώματα είναικυτταροτοξίνεςεντεροτοξίνεςή πυρετόςδιάρροιαεμετός νευροτοξίνεςμεεξειδικευμένοτρόπο δράσηςσεκύτταραήιστούς Τοξικότητα Συχνάπολύμεγάληενίοτεθανατηφόρος μικρήσπάνιαθανατηφόροςανοσογονικότητα Ιδιαιτέρωςανοσοδιεγερτικέςδιεγείρουν Ήπιαανοσογόναηανοσοαπόκρισηείναι τηνπαραγωγήαντισωμάτων(αντιτοξινών) ανεπαρκήςγιατηνεξουδετέρωσητηςτοξίνηςδράσητοξοειδών ηαντιμετώπισητηςτοξίνηςμεφορμαλδεΰδη καμία καταστρέφειτηντοξικότητααλλάτα τοξοειδήπουπροκύπτουνεξακολουθούν ναέχουνανοσοδιεγερτικήδράσηπυρετογονία δενπροκαλούνπυρετόστονξενιστή πυρετογόνεςσυχνάπροκαλούνπυρετόστονξενιστή

860Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

πάντως είναι πολύ χαμηλότερη εκείνης των εξωτοξινών Στα ποντίκια επί παραδείγματι η ποσότητα ενδοτοξίνης που απαιτείται για να θανατωθεί το 50 ενός πληθυσμού πειρα-ματοζώων (δηλαδή η LD50) είναι κατά προσέγγιση 200-400 μg (μικρογραμμάρια) ανά άτομο ενώ η LD50 της αλλαντοτο-ξίνης είναι περίπου 25 pg (πικογραμμάρια) ανά άτομο δηλα-δή 10 εκατομμύρια φορές μικρότερη

Η γενική δομή των λιποπολυσακχαριτών (LPS) παρου-σιάζεται στην Εικόνα 435 Οι λιποπολυσακχαρίτες αποτε-λούνται από το λιπίδιο Α έναν κεντρικό πολυσακχαρίτη που περιέχει κετοδεοξυοκτονικό λίγα σάκχαρα με επτά άτομα άνθρακα (επτόζες) γλυκόζη γαλακτόζη Ν-ακετυλογλυκο-ζαμίνη και τον πολυσακχαρίτη Ο ένα ιδιαίτερα μεταβλητό πολυμερές που συνήθως περιέχει γαλακτόζη γλυκόζη ρα-μνόζη μαννόζη και ένα ή περισσότερα ασυνήθιστα διδεο-ξυ-σάκχαρα όπως αμπεκουόζη κολιτόζη παρατόζη ή τυβε-λόζη Τα σάκχαρα του πολυσακχαρίτη Ο σχηματίζουν αλυ-σίδες των τεσσάρων ή πέντε σακχάρων (συνήθως διακλαδι-σμένες) οι οποίες επαναλαμβάνονται αρκετές φορές για τον σχηματισμό του πλήρους μορίου (f Τμήμα 49) Το λιπί-διο Α αποτελείται από λιπαρά οξέα που συνδέονται με εστε-ρικούς δεσμούς στο μόριο της Ν-ακετυλογλυκοζαμίνης Συ-νηθέστερα τέτοια οξέα είναι το β-υδροξυμυριστικό το λαυ-ρικό (δαφνικό) το μυριστικό και το παλμιτικό (φοινικικό) Από τη μελέτη επιμέρους λιποπολυσακχαριτικών τμημάτων συνάγεται ότι το λιπίδιο ευθύνεται για την τοξικότητα και ο πολυσακχαρίτης για την υδατοδιαλυτότητα και την ανοσο-γονικότητα του συμπλόκου (f Τμήμα 223) Επίσης με-λέτες σε ζώα υποδεικνύουν ότι για τις in vivo τοξικές επι-δράσεις είναι απαραίτητο το λιπίδιο και ο πολυσακχαρίτης να συνυπάρχουν

Ανίχνευση ενδοτοξινών με τη μέθοδο Limulus

Επειδή οι ενδοτοξίνες έχουν πυρετογόνο δράση θα πρέπει τα διάφορα φάρμακα (πχ αντιβιοτικά ή σκευάσματα που χορηγούνται ενδοφλεβίως) να μην περιέχουν καθόλου εν-δοτοξίνες Για τον σκοπό αυτό έχει αναπτυχθεί μια ιδιαίτε-ρα ευαίσθητη μέθοδος ανίχνευσης ενδοτοξινών η οποία βα-σίζεται στη χρήση των αμοιβαδοκυττάρων Limulus polyphe-mus που παρασιτούν στις οπλές των αλόγων Η μέθοδος στη-ρίζεται στο γεγονός ότι οι ενδοτοξίνες προκαλούν εξειδικευ-μένα λύση αυτών των αμοιβαδοκυττάρων (Εικόνα 2122) Κατά τον εργαστηριακό έλεγχο αναμειγνύονται εκχυλίσμα-τα αμοιβαδοκύτταρων με το υπό έλεγχο διάλυμα Αν υπάρ-χει ενδοτοξίνη το εκχύλισμα των αμοιβαδοκυττάρων σχη-ματίζει πήγμα και καθιζάνει μεταβάλλοντας τη διαύγεια του διαλύματος Αυτή η αντίδραση μπορεί κατόπιν να ποσοτι-κοποιηθεί με τη χρήση φασματοφωτομέτρου Είναι εφικτή η εκτέλεση μετρήσιμης αντίδρασης με μόλις 10 pgml λιπο-πολυσακχαρίτη Η μέθοδος Limulus χρησιμοποιείται για την ανίχνευση απειροελάχιστων ποσοτήτων ενδοτοξίνης στους ορούς στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό στο πόσιμο νερό και σε όλα τα διαλύματα που χρησιμοποιούνται για την παρασκευή φαρμάκων και ενέσιμων σκευασμάτων

Επειδή η μέθοδος Limulus είναι πάρα πολύ ευαίσθητη χρειάζεται ιδιαίτερη προσοχή στην τήρηση μέτρων αποτρο-πής της μόλυνσης των εργαστηριακών οργάνων των διαλυ-μάτων και των αντιδραστηρίων από αρνητικά κατά Gram βακτήρια που υπάρχουν στο περιβάλλον του εργαστηρίου ή της κλινικής πχ στο απεσταγμένο νερό Ενδεχόμενη ανί-χνευση ενδοτοξινών με τη μέθοδο Limulus στο πλάσμα ή στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό συνιστά σοβαρή ένδειξη μόλυν-σης των συγκεκριμένων σωματικών υγρών με αρνητικά κα-τά Gram βακτήρια

2112 Έλεγχος εννοιών

Οι ενδοτοξίνες είναι λιποπολυσακχαρίτες προερχόμενοι από την εξωτερική στιβάδα των αρνητικών κατά Gram βακτηρίων Οι εν-δοτοξίνες απελευθερώνονται στο περιβάλλον με τη λύση του βα-κτηρικού κυττάρου προκαλώντας πυρετό και ορισμένες άλλες το-

(α)

(β)

A O

Tzi

anab

os a

nd R

D M

illha

mA

O T

zian

abos

and

R D

Mill

ham

Εικόνα 2122 μικροφωτογραφίεςαμοιβαδοκυττάρωνLimulus(α)Φυσι-ολογικάαμοιβαδοκύτταρα(β)αμοιβαδοκύτταραπουέχουνεκτεθείσεβα-κτηριακόλιποπολυσακχαρίτηηπαρουσίαλιποπολυσακχαρίτηπροκαλείαπο-κοκκίωσητωνκυττάρωνιδιότηταπουμπορείναχρησιμοποιηθείγιατηνανί-χνευσηλιποπολυσακχαριτώνσεκάποιουπόέλεγχοδιάλυμα

ξικές αντιδράσεις στον ξενιστή Κατά κανόνα οι ενδοτοξίνες είναι λιγότερο τοξικές από τις εξωτοξίνες

Γιατί δεν παράγουν ενδοτοξίνες τα θετικά κατά Gram βακτή-ρια

Γιατί είναι απαραίτητο να ελέγχονται τα διαλύματα των διαφό-ρων φαρμάκων ως προς την παρουσία ενδοτοξινών

ΙV ΓΕΝΙΚΟΙ ΜΗχΑΝΙΣΜΟΙ ΑΜΥΝΑΣ ΤΟΥ ξΕΝΙΣΤΗ

Οι εγγενείς laquoαμυντικοί μηχανισμοίraquo που είναι υπεύθυνοι για την καταστολή των παθογόνων μπορούν να χωριστούν σε δύο κατηγορίες στους μη ειδικούς ή γενικούς μηχανισμούς άμυνας που επιστρατεύονται έναντι μεγάλης ποικιλίας πα-θογόνων και στους ειδικούς αμυντικούς μηχανισμούς που χρησιμοποιούνται έναντι μεμονωμένων ειδών ή στελεχών παθογόνων Εδώ θα εξετάσουμε ορισμένους γενικούς αμυ-ντικούς μηχανισμούς που χρησιμοποιούνται για τον περιο-ρισμό των λοιμώξεων και τη διατήρηση της υγείας του ξε-νιστή ενώ στο επόμενο κεφάλαιο θα μελετήσουμε τους συ-γκεκριμένους μηχανισμούς άμυνας του ξενιστή έναντι μεμο-νωμένων παθογόνων δηλαδή την ανοσοαπόκριση

2113 Μη ειδική εγγενής αντίσταση στις

μολύνσεις

Η πρώτη γραμμή άμυνας του ξενιστή κατά των παθογόνων περιλαμβάνει μια σειρά φυσικών και χημικών φραγμών εγ-γενών στα περισσότερα ζώα οι οποίοι αντιδρούν με μη ει-δικό τρόπο στην εισβολή των παθογόνων Αυτοί οι γενικού χαρακτήρα μηχανισμοί εξουδετερώνουν όλα σχεδόν τα πα-θογόνα με τα οποία ερχόμαστε σε επαφή

Φυσική αντίσταση του ξενιστή

Η ικανότητα των παθογόνων να προκαλούν νόσο σε μεμο-νωμένα ζωικά είδη ποικίλλει σε πολύ μεγάλο βαθμό Για παράδειγμα η λύσσα εφόσον αρχίσει η εκδήλωση των συ-μπτωμάτων επιφέρει κατά κανόνα τον θάνατο σε οποιοδή-ποτε είδος θηλαστικού Βεβαίως ορισμένα είδη ζώων είναι πολύ πιο ευαίσθητα στη λύσσα από άλλα Τα ρακούν και τα κουνάβια πχ είναι εξαιρετικά ευαίσθητα στη μόλυνση από τον ιό της λύσσας σε αντίθεση με τα οπόσσουμ που σπανί-ως αρρωσταίνουν από την ασθένεια αυτή Ο άνθρακας μπο-ρεί να μολύνει πολλά είδη ζώων αλλά τα συμπτώματα που προκαλεί ποικίλλουν σημαντικά καθώς στον μεν άνθρω-πο εκδηλώνονται ως απλές φλύκταινες ενώ στις αγελάδες προκαλεί θανατηφόρο δηλητηρίαση του αίματος Αντίθετα ο πνευμονικός άνθρακας είναι θανατηφόρος για τον άνθρω-πο (f Τμήμα 2511) ενώ ιδιαίτερη σημασία έχει επίσης

το γεγονός ότι τα πουλιά είναι πλήρως ανθεκτικά στον άν-θρακα Επιπλέον οι ασθένειες των θερμόαιμων ζώων σπα-νίως μεταδίδονται στα ψυχρόαιμα (ποικιλόθερμα) ζώα και αντιστρόφως

Σε συγκεκριμένες συνθήκες συγγενικά είδη ή ακόμη και μέλη του ίδιου είδους ενδέχεται να παρουσιάζουν αρκε-τά διαφορετική ευαισθησία σε δεδομένο παθογόνο

Ηλικία στρες και δίαιτα

Η ηλικία είναι σημαντικός παράγοντας όσον αφορά την ευαι-σθησία έναντι μολυσματικών ασθενειών Τα λοιμώδη νοσή-ματα είναι πολύ πιο συχνά στα πολύ νεαρά και πολύ ηλικι-ωμένα άτομα Στα νεογέννητα πχ ο σχηματισμός της εντε-ρικής χλωρίδας γίνεται αρκετά γρήγορα αλλά η φυσιολογι-κή χλωρίδα του νεογέννητου δεν είναι ίδια με τη φυσιολο-γική χλωρίδα ενός ενήλικα Πριν τη δημιουργία της χλωρί-δας ενήλικα ιδιαίτερα τις πρώτες μέρες μετά τη γέννηση τα παθογόνα έχουν περισσότερες ευκαιρίες να εγκατασταθούν και να προκαλέσουν νόσο Έτσι η διάρροια που προκαλεί-ται από παθογονικά στελέχη της Escherichia coli (f Τμή-μα 297) ή του Pseudomonas aeruginosa εμφανίζεται πολύ συχνά σε νεογνά μικρότερα του ενός έτους Η νεογνική αλ-λαντίαση απαντά μόνο σε νεογνά πολύ μικρής ηλικίας επει-δή η φυσιολογική χλωρίδα που έχει δημιουργθεί στα μεγα-λύτερα παιδιά τα προφυλάσσει από εντερική λοίμωξη λόγω του Clostridium botulinum (f Τμήμα 295)

Σε άτομα μεγαλύτερα των 65 ετών τα λοιμώδη νοσήμα-τα εμφανίζονται πολύ συχνότερα απrsquo ότι σε νεότερους ενή-λικες Επί παραδείγματι οι ηλικιωμένοι είναι πολύ πιο ευ-αίσθητοι σε αναπνευστικές λοιμώξεις ιδιαίτερα στη γρίπ-πη (f Τμήμα 268) ίσως επειδή μειώνεται η αποτελεσμα-τικότητα της ανοσιακής τους απόκρισης στα παθογόνα του αναπνευστικού Επιπλέον διάφορες ανατομικές μεταβολές που συνοδεύουν το γήρας μπορεί να συμβάλλουν στην ανά-πτυξη λοιμώξεων Φερrsquo ειπείν η διόγκωση του προστάτη (συνηθισμένη πάθηση στους άνδρες άνω των 50 ετών) προ-καλεί συχνά μείωση της ροής των ούρων γεγονός που με τη σειρά του καθιστά ευκολότερο τον αποικισμό της ουροποιη-τικής οδού με παθογόνα (Εικόνα 2111) και αυξάνει τις σχε-τικές λοιμώξεις στους άνδρες μεγαλύτερης ηλικίας

Το στρες μπορεί να οδηγήσει σε προδιάθεση ενός ατό-μου που υπό φυσιολογικές συνθήκες θα ήταν υγιές στο να νοσήσει Σε σχετικές μελέτες με αρουραίους και ποντίκια η κόπωση η υπερπροσπάθεια η ελλειπής διατροφή η αφυδά-τωση και οι κλιματικές αλλαγές (όλα συνιστούν πηγές φυ-σιολογικού στρες) αυξάνουν όχι μόνο τον επιπολασμό αλλά και τη βαρύτητα των λοιμώξεων Επί παραδείγματι αρου-ραίοι που υποβάλλονται σε έντονη φυσική δραστηριότη-τα για μεγάλες χρονικές περιόδους εμφανίζουν μεγαλύτερη θνησιμότητα αν προσβληθούν από Salmonella σε σχέση με ζώα που αναπαύονται επαρκώς Επομένως οι ορμόνες που παράγονται υπό συνθήκες στρες επηρεάζουν το ανοσοποιη-τικό σύστημα και παίζουν κάποιο ρόλο στις σχετικές ασθέ-νειες Η ορμόνη κορτιζόνη πχ ένας ιδιαίτερα αποτελεσμα-

2113 ΜΗ ΕΙΔΙΚΗ ΕΓΓΕΝΗΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΣΤΙΣ ΜΟΛΥΝΣΕΙΣ 861

862Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

τικός αντιφλεγμονώδης παράγοντας παράγεται σε πολύ με-γαλύτερες ποσότητες κατά τη διάρκεια περιόδων στρες πα-ρά σε φυσιολογικές περιόδους Έτσι η καταστολή των φλεγ-μονωδών αντιδράσεων του οργανισμού στερεί το σώμα από έναν φυσιολογικό μηχανισμό άμυνας έναντι των λοιμώξεων (βλ Τμήμα 2114)

Η δίαιτα παίζει επίσης σημαντικό ρόλο στην αντίσταση του ξενιστή Η συσχέτιση μεταξύ πείνας και μολυσματικών ασθενειών είναι γνωστή εδώ και αιώνες Δίαιτες φτωχές σε πρωτεΐνη επηρεάζουν τη φυσιολογική χλωρίδα και προσφέ-ρουν μεγαλύτερες πιθανότητες ανάπτυξης σε διάφορα ευκαι-ριακά παθογόνα Για παράδειγμα ο αριθμός των κυττάρων Vibrio cholerae που απαιτούνται για να προκαλέσουν χολέ-ρα είναι πολύ μικρότερος όταν το προσβαλλόμενο άτομο υποσιτίζεται Επίσης ο αριθμός αυτός είναι πολύ μικρότε-ρος και όταν το V cholerae λαμβάνεται με την τροφή ίσως επειδή η τροφή εξουδετερώνει τα στομαχικά οξέα που υπό φυσιολογικές συνθήκες θα κατέστρεφαν το παθογόνο (f Τμήμα 285)

Σε ορισμένες περιπτώσεις η απουσία συγκεκριμένης ουσίας από τη διατροφή μπορεί να προστατεύσει από κάποια νόσο καθώς το αντίστοιχο παθογόνο στερείται τα απαραίτη-τα θρεπτικά υλικά Καλύτερο τέτοιο παράδειγμα είναι η επί-δραση της σακχαρόζης στην εμφάνιση της οδοντικής τερη-δόνας Όπως είδαμε στο Τμήμα 213 η απουσία σακχαρόζης από τη διατροφή (μαζί με τη σωστή στοματική υγιεινή) μπο-ρεί να εξαφανίσει την τερηδόνα καθώς χωρίς τη σακχαρό-ζη των τροφών τα ιδιαιτέρως τερηδονογόνα Streptococcus mutans και S sobrinus αδυνατούν να συνθέσουν τον κολ-λώδη πολυσακχαρίτη που είναι απαραίτητος για να παρα-μείνουν τα βακτηριακά κύτταρα κολλημένα στις επιφάνει-ες των δοντιών

Φυσικοί και χημικοί αμυντικοί μηχανισμοίΗ δομική ακεραιότητα των ιστικών επιφανειών συνιστά φραγμό στην είσοδο μικροοργανισμών Στο δέρμα και στις βλεννογόνους επιφάνειες τα δυνητικά παθογόνα πρέπει όχι μόνο να προσκολληθούν στην επιφάνεια του ιστού αλλά και να αναπτυχθούν σε αυτή τη θέση πριν μεταφερθούν σε κά-ποια άλλη περιοχή του σώματος Η ακεραιότητα μιας ιστι-κής επιφάνειας συνήθως αρκεί για την προστασία της από ενδεχόμενο μόνιμο αποικισμό από παθογόνα Ωστόσο μια τραυματισμένη ιστική επιφάνεια (πχ ένα γδάρσιμο στο δέρ-μα) αποικίζεται εύκολα και επιτρέπει την εισβολή μικροορ-γανισμών Η αντίσταση στον αποικισμό και στην εισβολή γίνεται αφrsquo ενός με ειδικές ουσίες που παράγει το αμυντικό σύστημα του ξενιστή και αφrsquo ετέρου με διάφορους μηχανι-σμούς ανατομικού χαρακτήρα που παρεμποδίζουν έναν πι-θανό αποικισμό Μια σύνοψη των σημαντικότερων ανατο-μικών μηχανισμών άμυνας του ανθρώπινου οργανισμού πα-ρουσιάζεται στην Εικόνα 2123

Το δέρμα συνιστά αποτελεσματικό εμπόδιο στη διείσδυ-ση μικροοργανισμών Οι σμηγματογόνοι αδένες του δέρμα-τος (Εικόνα 212) εκκρίνουν λιπαρά οξέα και γαλακτικό οξύ τα οποία μειώνουν το pH του δέρματος και αναστέλλουν τον αποικισμό από παθογόνα βακτήρια Όσοι μικροοργανι-σμοί εισπνέονται από τη μύτη ή το στόμα απομακρύνονται με τη δράση των βλεφαριδοφόρων επιθηλιακών κυττάρων των βλεννογόνων επιφανειών του ρινοφάρυγγα και της τρα-χείας Οι βλεφαρίδες ωθούν με τις κινήσεις τους τη βλέννη και τα παγιδευμένα σε αυτήν βακτήρια προς τα άνω μέχρι αυτή να ενσωματωθεί στις εκκρίσεις της στοματικής κοιλό-τητας και είτε να καταπωθεί (οπότε τα βακτήρια πεθαίνουν στο όξινο περιβάλλον του στομάχου) είτε να απομακρυνθεί με την απόχρεμψη Τα δυνητικά παθογόνα που εισέρχονται

Η λυσοζύmicroη στα δάκρυακαι σε άλλες εκκρίσεις διασπάτο κυτταρικό τοίχωmicroα τωνβακτηρίων

Αποmicroάκρυνση σωmicroατιδίων καιmicroικροοργανισmicroών microε την ταχείαδιέλευση αέρα πάνω από τα τριχίδια και τους κροσσούς τουρινοφάρυγγα

Η φυσιολογική χλωρίδαανταγωνίζεται τα παθογόνα

Η βλέννη και τα φαγοκύτταρα στους πνεύmicroονες αποτρέπουν τον αποικισmicroό

Η βλέννη και το κροσσωτό επιθήλιο στην τραχεία παγιδεύουνκαι ωθούν microικροοργανισmicroούςέξω από το σώmicroα

Το δέρmicroα είναι ένας φυσικόςφραγmicroός παράγει λιπαράοξέα microε αντιmicroικροβιακή δράση και η φυσιολογική χλωρίδα του εmicroποδίζει τοναποικισmicroό παθογόνων

Η ταχεία microεταβολή τουpH αναστέλλει τον πολλαπλασιασmicroό microικροβίων

Η περιοδική έκπλυση της ουροποιητικής οδού microε τα ούρα τηνπροφυλάσσει απότον αποικισmicroό

Η φυσιολογική χλωρίδαανταγωνίζεται τα παθογόνα

Η οξύτητα του περιβάλλοντος στο στοmicroάχι (pH 2) αναστέλλει τον πολλαπλασιασmicroό τωνmicroικροβίων

∆ιάφορες πρωτεΐνες του αίmicroατος αναστέλλουν τη microικροβιακή ανάπτυξη

Εικόνα 2123 Φυσικοίχημικοίκαιανατομικοίφραγμοίπροστασίαςέναντιτωνλοιμώξεων

στο στομάχι πρέπει να ανταπεξέλθουν αφrsquo ενός στην οξύτη-τα του στομάχου (που μπορεί να φθάσει και σε pH 2) και αφrsquo ετέρου στον ανταγωνισμό με τη διαρκώς αυξανόμενη μικρο-χλωρίδα του λεπτού (pH 5 περίπου) και του παχέος εντέρου (pH 6-7) Υπενθυμίζεται ότι στο παχύ έντερο ενός φυσιολο-γικού ενήλικα ο αριθμός των βακτηρίων προσεγγίζει το 1010 ανά γραμμάριο εντερικού περιεχομένου (βλ Τμήμα 214) Με όλους αυτούς τους αποτρεπτικούς μηχανισμούς γίνεται σαφές ότι η μόνιμη εγκατάσταση ενός νέου μικροοργανι-σμού είναι ιδιαίτερα δύσκολη

Οι νεφροί και η επιφάνεια των οφθαλμών λούονται συ-νεχώς με εκκρίσεις που περιέχουν λυσοζύμη ένζυμο το οποίο μειώνει δραστικά τους μικροβιακούς πληθυσμούς Βακτηρι-οκτόνες ουσίες υπάρχουν επίσης στα εξωκυτταρικά υγρά όπως στο πλάσμα του αίματος Οι β-λυσίνες επί παραδείγ-ματι είναι πρωτεΐνες του αίματος που έχουν την ιδιότητα να προσδένονται και να ανοίγουν ρήγματα στην κυτταρική μεμ-βράνη των βακτηρίων προκαλώντας εκροή του κυτταρο-πλάσματος άρα και λύση του βακτηριακού κυττάρου

Ιστική εξειδίκευση

Τα περισσότερα παθογόνα πρέπει αρχικά να προσκολληθούν και να αποικίσουν τη θέση που τους προσφέρεται Αν η θέ-ση αυτή δεν είναι συμβατή με τις διατροφικές και περιβαλ-λοντικές ανάγκες τους τότε είναι αδύνατο να πολλαπλασι-αστούν Επομένως αν το Clostridium tetani προσληφθεί με την τροφή δεν θα προκαλέσει τέτανο διότι πεθαίνει στο όξι-νο περιβάλλον του στομάχου Αν όμως εισχωρήσει σε μια βαθειά πληγή ενδέχεται να πολλαπλασιαστεί στις ανοξικές ζώνες που δημιουργούνται με την τοπική νέκρωση του ιστού και να αρχίσει την παραγωγή τετανοτοξίνης (βλ Τμήματα 2110 και 278) Αντίθετα τα εντεροβακτήρια όπως η Sal-monella και η Shigella δεν προκαλούν λοιμώξεις στις πλη-γές αλλά αποικίζουν επιτυχώς τον εντερικό σωλήνα Ορι-σμένες περιπτώσεις ιστικής εξειδίκευσης παρατίθενται στον Πίνακα 216

Ο καταβεβλημένος ξενιστής

Ο όρος καταβεβλημένος ξενιστής αφορά ξενιστές στους οποί-ους έχει αδρανοποιηθεί ένα ή περισσότερα τμήματα του ανο-

σοποιητικού τους συστήματος με συνέπεια να αυξάνονται σημαντικά οι πιθανότητες λοίμωξης

Πολλοί νοσοκομειακοί ασθενείς που πάσχουν από μη λοιμώδες νόσημα (πχ καρκίνο ή καρδιοπάθεια) προσβάλ-λονται σχετικά εύκολα από λοιμώξεις επειδή είναι καταβε-βλημένοι (f Τμήμα 257) Διάφορες συνήθεις νοσοκομει-ακές πράξεις όπως ο καθετηριασμός οι υποδόριες ενέσεις η λήψη εγκεφαλονωτιαίου υγρού οι βιοψίες και οι χειρουρ-γικές επεμβάσεις μπορούν ακούσια να εισαγάγουν μικροορ-γανισμούς στους ασθενείς Το προεγχειρητικό άγχος μπορεί επίσης να μειώσει τις αντιστάσεις του ασθενούς Τα διάφο-ρα αντιφλεγμονώδη φάρμακα που χορηγούνται για τον περι-ορισμό του πόνου και των οιδημάτων μειώνουν επίσης την ανοσιακή άμυνα του ξενιστή (βλ Τμήμα 2113) Στους ασθε-νείς που έχουν δεχθεί κάποιο μόσχευμα χορηγούνται ανοσο-κατασταλτικά φάρμακα τα οποία καταστέλλουν τον μηχα-νισμό απόρριψης του μοσχεύματος αλλά ταυτόχρονα μειώ-νουν την αμυντική ικανότητα του ασθενούς έναντι των λοι-μώξεων

Καταβεβλημένοι ξενιστές υπάρχουν και εκτός νοσο-κομείων Το κάπνισμα η υπέρμετρη κατανάλωση αλκοόλ η ενδοφλέβια λήψη ναρκωτικών ουσιών η έλλειψη ύπνου η ανεπαρκής διατροφή ή η λοίμωξη από κάποιον άλλο πα-ράγοντα αποτελούν συνθήκες που καταβάλλουν την άμυνα του ξενιστή έναντι των λοιμώξεων Επί παραδείγματι η μό-λυνση με τον ιό HIV (ιό της ανθρώπινης ανοσοανεπάρκειας) καθιστά τον ασθενή ευάλωτο σε πληθώρα μικροβιακών λοι-μώξεων κατά κανόνα ακίνδυνων για τα μη προσβεβλημένα άτομα Ο HIV προκαλεί το σύνδρομο της επίκτητης ανοσοα-νεπάρκειας (AIDS) επειδή καταστρέφει έναν τύπο κυττάρων του ανοσοποιητικού συστήματος τα λεμφοκύτταρα Τ-CD4 (f Τμήμα 227) που συμμετέχουν στην ανοσιακή απόκρι-ση του οργανισμού Εξαιτίας αυτής της βλάβης που προκα-λεί ο HIV στον ξενιστή οι ασθενείς με AIDS δεν διαθέτουν επαρκή άμυνα έναντι των λοιμώξεων και συχνά πεθαίνουν από κάποια λοίμωξη (f Τμήματα 256 και 2614)

Τέλος ένας ξενιστής μπορεί να είναι καταβεβλημένος εξαιτίας συγκεκριμένων γενετικών παραγόντων όπως πχ από διάφορες γενετικές ασθένειες που αναστέλλουν τη λει-τουργία ή καταστρέφουν ολόκληρα τμήματα του ανοσοποιη-τικού συστήματος Τα άτομα που υποφέρουν από τέτοιες πα-

2113 ΜΗ ΕΙΔΙΚΗ ΕΓΓΕΝΗΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΣΤΙΣ ΜΟΛΥΝΣΕΙΣ 863

ΠΙΝΑΚΑΣ 216 λοιμώξειςκαιιστικήεξειδίκευση

Νόσος Ιστός που μολύνεται Οργανισμός

αλλαντίαση Τελικήκινητικήπλάκα Clostridium botulinumαυτόματηαποβολή(βοοειδή) πλακούντας Brucella abortusΓονόρροια επιθήλιοτουουρογεννητικού Neisseria gonorrhoeaeδιφθερίτιδα επιθήλιοτουλάρυγγα Corynebacterum diphtheriaeελονοσία αίμα(ερυθροκύτταρα) είδηPlasmodiumπυελονεφρίτιδα μυελόςτωννεφρών είδηProteusΣύνδρομοεπίκτητηςανοσοανεπάρκειας(AIDS) βοηθητικάλεμφοκύτταραΤ Ιόςτηςανθρώπινηςανοσοανεπάρκειας(HIV)Τερηδόνα Στοματικόεπιθήλιο Streptococcus mutans S sobrinus S sanguisS mitisΤέτανος ανασταλτικοίδιάμεσοινευρώνες Clostridium tetani Χολέρα επιθήλιοτουλεπτούεντέρου Vibrio cholerae

864Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

θήσεις συνήθως πεθαίνουν σε νεαρή ηλικία όχι από την ίδια τη γενετική νόσο αλλά από κάποια μικροβιακή λοίμωξη

2113 Έλεγχος εννοιών

Ο αποικισμός ενός ξενιστή από παθογόνα παρεμποδίζεται από μη ειδικούς φραγμούς φυσικής ανατομικής και χημικής φύσεως Η κατάρρευση των μηχανισμών άμυνας οδηγεί σε καταβεβλημένους ξενιστές δηλαδή σε ασθενείς πιο ευάλωτους στις λοιμώξεις

Με ποιον τρόπο μπορούν το κάπνισμα και η δίαιτα να επηρεά-σουν την αντίσταση του ξενιστή σε κάποιο παθογόνο

Πώς θα μπορούσε μια προϋπάρχουσα λοίμωξη να καταβάλει έναν υγιή κατά τα άλλα ξενιστή

2114 Φλεγμονή και πυρετός

Φλεγμονή ονομάζεται η μη ειδική αντίδραση του οργανι-σμού σε διαφόρα επιβλαβή ερεθίσματα όπως είναι οι το-ξίνες και τα παθογόνα Χαρακτηριστικά της φλεγμονώδους αντίδρασης είναι η ερυθρότητα το οίδημα ο πόνος και η υψηλή θερμοκρασία που αναπτύσσεται τοπικά στο σημείο της λοίμωξης Στις ουσίες που παράγουν αυτό το αποτέλε-σμα ανήκει και μια ομάδα πρωτεϊνών που ονομάζονται κυ-τοκίνες (f Τμήμα 2310) ουσίες τις οποίες παράγουν τα λευκά αιμοσφαίρια ή λευκοκύτταρα (f Τμήμα 221) Τα λευκοκύτταρα συνδέονται επίσης με τις εξειδικευμένες αποκρίσεις του οργανισμού σε συγκεκριμένα παθογόνα τις οποίες θα εξετάσουμε στο Κεφάλαιο 22 Σπουδαιότερο απο-τέλεσμα μιας φλεγμονώδους αντίδρασης του οργανισμού εί-ναι ο άμεσος περιορισμός του παθογόνου κάτι που συνήθως επιτυγχάνεται με τον σχηματισμό ενός θρόμβου (δηλαδή ενός πλέγματος από ίνες) στο σημείο της φλεγμονής

Η φλεγμονή είναι ένας από τους σημαντικότερους και πιο διαδεδομένους αμυντικούς μηχανισμούς του ξενιστή έναντι των εισερχόμενων μικροοργανισμών Σε ορισμένες περιπτώσεις όμως η φλεγμονή μπορεί να αυξήσει την πα-θογονικότητα ενός μικροβίου Για παράδειγμα ορισμένοι μι-κροοργανισμοί επάγουν φλεγμονώδεις αντιδράσεις οι οποί-ες επειδή είναι υπερβολικά έντονες προξενούν σημαντικές βλάβες στους ιστούς δημιουργώντας laquoνεκρωμένεςraquo ζώνες πλούσιες σε θρεπτικά υλικά άρα και κατάλληλες για εγκα-τάσταση και πολλαπλασιασμό

Σε ορισμένες περιπτώσεις εκδηλώνεται μια ανεξέλεγκτη διασυστηματική φλεγμονή που ονομάζεται σηπτική κατα-πληξία (σοκ) η οποία οδηγεί σε ακόμη πιο γενικευμένα συ-μπτώματα όπως εντονότατο οίδημα και ανεξέλεγκτο πυρε-τό Η σηπτική καταπληξία είναι μια κατάσταση απειλητική για την ανθρώπινη ζωή που εμφανίζεται όταν οι λοιμώξεις και οι αντίστοιχες φλεγμονώδεις αντιδράσεις δεν περιορίζο-νται σε συγκεκριμένη θέση του σώματος αλλά διασπείρονται σε όλο το σώμα μέσω του κυκλοφορικού ή λεμφικού συστή-ματος (f Τμήμα 221)

Πυρετός

Το σώμα ενός υγιούς ατόμου διατηρεί αξιοθαύμαστα σταθε-ρή τη θερμοκρασία στο εσωτερικό του Σε μια μέση περίοδο 24 ωρών η θερμοκρασία του σώματος αυξομειώνεται σε ένα πολύ στενό εύρος τιμών που δεν υπερβαίνει τον 1ο-15οC Σε κάθε άτομο η μέση θερμοκρασία μπορεί να ποικίλλει ελα-φρά Ως laquoφυσιολογικήraquo θεωρείται μια μέση θερμοκρασία 37οC αλλά σε ορισμένα άτομα η φυσιολογική θερμοκρασία μπορεί να είναι 36οC ή 38οC Η θερμοκρασία του σώματος εξαρτάται πολύ από τη σωματική δραστηριότητα και μπορεί να φτάσει μέχρι και 4οC πάνω από το φυσιολογικό κατά τη διάρκεια έντονης σωματικής καταπόνησης και μέχρι 2οC κά-τω από το φυσιολογικό κατά τη διάρκεια του ύπνου

Πυρετός ονομάζεται η ανώμαλη αύξηση της θερμοκρα-σίας του σώματος Ο πυρετός προκαλείται ενίοτε και από μη λοιμώδη νοσήματα αλλά στις περισσότερες περιπτώσεις ευ-θύνεται κάποια λοίμωξη Το γεγονός ότι πολλές λοιμώξεις προκαλούν πυρετό οφείλεται σε ορισμένα πυρετογόνα προϊ-όντα των παθογόνων μικροοργανισμών Οι καλύτερα μελε-τημένοι πυρετογόνοι παράγοντες είναι οι ενδοτοξίνες των αρνητικών κατά Gram βακτηρίων (βλ Τμήμα 2112) Ωστό-σο υπάρχουν και οργανισμοί που προκαλούν πυρετό χωρίς να παράγουν ενδοτοξίνες Αυτοί οι οργανισμοί θανατώνο-νται από τα λευκοκύτταρα και καθώς συμβαίνει αυτό επά-γουν την απελευθέρωση λευκοκυτταρικών πρωτεϊνών που ονομάζονται ενδογενή πυρετογόνα (f Τμήμα 222) Ενίο-τε ο πυρετός ωφελεί τον ξενιστή Ο χαμηλός πυρετός επιτα-χύνει τις διαδικασίες της φαγοκυττάρωσης και της παραγω-γής αντισωμάτων Ωστόσο ο υψηλός πυρετός πχ 40οC ή και περισσότερο συνήθως λειτουργεί προς όφελος του πα-θογόνου διότι προκαλεί περαιτέρω καταστροφή των ιστών του ξενιστή

Οι πυρετοί των λοιμώξεων κατατάσσονται σε τρεις κα-τηγορίες (1) στον συνεχόμενο ή αδιάλειπτο πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώματος παραμένει αυξημένη καθrsquo όλο το 24ωρο και η διακύμανσή της γύρω από την αυ-ξημένη τιμή δεν υπερβαίνει τον 1οCOslash συνεχόμενος πυρετός εμφανίζεται στον τύφο (f Τμήμα 273) και στον τυφοει-δή πυρετό (f Τμήμα 288)Oslash (2) στον υφέσιμο πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώματος παραμένει αυξημένη καθrsquo όλο το 24ωρο αλλά παρουσιάζει διακυμάνσεις μεγαλύ-τερες του 1οCOslash αυτό το είδος πυρετού χαρακτηρίζει τις πυο-γενείς λοιμώξεις (f Τμήματα 262 και 269) και τη φυμα-τίωση (f Τμήμα 265)Oslash (3) στον διαλείποντα πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία είναι φυσιολογική ορισμένες περι-όδους της ημέρας αλλά κατά διαστήματα αυξάνεται πάνω από το φυσιολογικό Οι περισσότερες λοιμώξεις προκαλούν κάποια μορφή διαλείποντος πυρετού Ο διαλείπων πυρετός εμφανίζεται με πολύ χαρακτηριστικό τρόπο στην ελονοσία (f Τμήμα 275) η οποία οφείλεται σε λοίμωξη από πρω-τόζωο Ο υπόστροφος πυρετός που προκαλούν ορισμένα είδη του γένους Borrelia (f Τμήμα 273) είναι μια μορφή δια-λείποντος πυρετού κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώ-ματος παραμένει φυσιολογική για μεγάλο χρονικό διάστημα

αλλά διακόπτεται από εμπύρετες κρίσεις Ο υπόστροφος πυ-ρετός εμφανίζεται στις περιπτώσεις ατελούς ανάρρωσης από λοίμωξη και εκδηλώνεται περιοδικά κάθε φορά που ο λοιμώ-δης παράγοντας επανεγκαθίσταται

2114 Έλεγχος εννοιών

Η φλεγμονή και ο πυρετός αποτελούν γενικές αντιδράσεις του ορ-γανισμού σε επιβλαβή ερεθίσματα Οι αποκρίσεις του ξενιστή εί-

ναι σχεδιασμένες έτσι ώστε να απομονώνουν ταχύτατα και να κα-ταστρέφουν το παθογόνο αλλά μπορεί να προκαλέσουν περαιτέρω βλάβες στους ιστούς του ξενιστή

Περιγράψτε τα κυριότερα συμπτώματα της φλεγμονής Περιγράψτε τους τρεις τύπους πυρετού

νότητα εισβολής Ποιοι παράγοντες προσδίδουν τέτοιου είδους ικανότητες σε έναν μικροοργανισμό

9 Σε τι διαφέρουν μεταξύ τους οι τοξίνες Α-Β οι κυτταρο-τοξίνες και τα υπεραντιγόνα Δώστε ένα παράδειγμα από κάθε κατηγορία τοξινών Με ποιον τρόπο προκαλεί νόσο κάθε κατηγορία τοξίνης

10 Περιγράψτε τους μηχανισμούς δράσης της τετανοτοξί-νης και της αλλαντοτοξίνης Αναφορικά με τον μηχανι-σμό δράσης τους γιατί είναι τόσο επικίνδυνες οι εν λόγω τοξίνες

11 Περιγράψτε συνοπτικά τον μηχανισμό δράσης της εντε-ροτοξίνης της χολέρας Ποια είναι η κατάλληλη θερα-πεία για την ασθένεια αυτή και γιατί η χορήγηση αντιβι-οτικών δεν έχει κατά κανόνα αποτέλεσμα Περιγράψτε συνοπτικά τον μηχανισμό δράσης της εντεροτοξίνης του σταφυλόκοκκου Ποια είναι η κατάλληλη θεραπεία για την ασθένεια αυτή και γιατί η χορήγηση αντιβιοτικών δεν έχει κατά κανόνα αποτέλεσμα

12 Περιγράψτε τη δομή μιας τυπικής ενδοτοξίνης Με ποιον τρόπο προκαλεί η ενδοτοξίνη πυρετό Ποιοι μικροοργα-νισμοί παράγουν ενδοτοξίνες

13 Με ποιον τρόπο περιορίζουν τις βακτηριακές λοιμώξεις το pH και η θερμοκρασία Σε ποια σημεία πάνω ή μέσα στο σώμα μπορεί να είναι διαφορετικές οι τιμές της θερ-μοκρασίας και του pH από τις αντίστοιχες μέσες σωμα-τικές τιμές Ποιοι οργανισμοί θα μπορούσαν να ωφελού-νται από τις υφιστάμενες διαφορές στη θερμοκρασία και στο pH

14 Σε τι διαφέρουν ο συνεχόμενος ο υφέσιμος και ο διαλεί-πων πυρετός Αναφέρετε τουλάχιστον έναν λοιμώδη πα-ράγοντα για κάθε τύπο πυρετού Ποιος τύπος πυρετού εί-ναι συνηθέστερος στις λοιμώξεις

1 Σε τι διαφέρουν ένα παράσιτο από ένα παθογόνο Σε τι δι-αφέρει η λοίμωξη από τη νόσο

2 Ποια όργανα του ανθρώπινου σώματος αποικίζονται φυ-σιολογικά από μικροοργανισμούς Τι κοινό έχουν αυτά τα όργανα μεταξύ τους Ποια όργανα είναι εντελώς ελεύ-θερα από μικροοργανισμούς Τι κοινό έχουν αυτά τα όρ-γανα μεταξύ τους

3 Σε τι διαφέρουν οι μόνιμοι από τους περιστασιακούς πλη-θυσμούς μικροοργανισμών που αναπτύσσονται σε κά-ποια θέση του σώματος

4 Γιατί είναι καθοριστική η συμμετοχή των ειδών του γέ-νους Streptococcus στον σχηματισμό της τερηδόνας Γι-ατί είναι τα είδη αυτά ικανότερα στη δημιουργία τερηδό-νας από άλλους οργανισμούς

5 Με ποιον τρόπο επηρεάζει το pH τους οργανισμούς που αναπτύσσονται στα επιμέρους τμήματα του γαστρεντερι-κού σωλήνα Με ποιον τρόπο επηρεάζει η συγκέντρωση οξυγόνου τη σύσταση της μικροβιακής χλωρίδας στα δι-άφορα επιμέρους τμήματα του γαστρεντερικού σωλήνα

6 Περιγράψτε τη σχέση μεταξύ Lactobacillus acidophilus και γλυκογόνου στον κολπικό σωλήνα Γιατί είναι διαφο-ρετική η φυσιολογική χλωρίδα στον κόλπο μιας ενήλικης γυναίκας σε σχέση με εκείνην μιας πολύ νέας

7 Υποδείξτε σε τι διαφέρουν μεταξύ τους ο γλυκοκάλυκας η κάψα και η βλεννοστιβάδα Με ποιον τρόπο συνει-σφέρουν οι προαναφερθείσες δομές στη διαδικασία προ-σκόλλησης των βακτηρίων

8 Δώστε ένα παράδειγμα μικροοργανισμού του οποίου η παθογονικότητα οφείλεται στην ικανότητα παραγωγής τοξίνης Προσδιορίστε τη συγκεκριμένη τοξίνη και τον τρόπο δράσης της Δώστε ένα παράδειγμα μικροοργανι-σμού του οποίου η παθογονικότητα οφείλεται στην ικα-

Ερωτήσεις επανάληψης

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΕΠΑΝΑΛΗψΗΣ 865

866Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

θανές εξελικτικές πιέσεις που να προκαλούν αύξηση της μολυσματικότητας και της παθογονικότητας του Clos-tridium tetani Θα προσέδιδε επιλεκτικά πλεονεκτήματα σε αυτούς τους οργανισμούς μια ενδεχόμενη αύξηση της μολυσματικότητας Στον συλλογισμό σας βεβαιωθείτε ότι έχετε λάβει υπrsquo όψιν σας και το φυσικό ενδιαίτημα κάθε οργανισμού

9 Το ένζυμο πήξης του αίματος (coagulase) είναι ένας πα-ράγοντας μολυσματικότητας του Staphylococcus aure-us ο οποίος προκαλεί τον σχηματισμό θρόμβων στη θέ-ση ανάπτυξης του S aureus Η στρεπτοκινάση είναι ένας παράγοντας μολυσματικότητας του Staphylococcus pyo-genes που διασπά τους θρόμβους στη θέση ανάπτυξης του S pyogenes Υπάρχει κάποιος συνδυασμός αυτών των δύο αλληλοαναιρούμενων στρατηγικών που να αυ-ξάνει την παθογονικότητα

10 Τα είδη του γένους Salmonella παράγουν τουλάχιστον 10 διαφορετικά γονιδιακά προϊόντα τα οποία δρουν ως πα-ράγοντες μολυσματικότητας και αυξάνουν τη μολυσματι-κή δράση του παθογόνου Το Streptococcus pneumoniae ένα παθογόνο με κατά τεκμήριο μεγαλύτερη μολυσματι-κότητα (βλ Εικόνα 2115) χρησιμοποιεί μόνο έναν πα-ράγοντα μολυσματικότητας Ανατρέξτε στους κρίσιμους παράγοντες μολυσματικότητας για καθέναν από αυτούς τους δύο οργανισμούς και εξηγήστε γιατί είναι τόσο ση-μαντικός και αποτελεσματικός ένας συγκεκριμένος πα-ράγοντας του S pneumoniae Γιατί δεν χρησιμοποιούν όλα τα παθογόνα του ανθρώπου στρατηγικές μολυσματι-κότητας παρόμοιες με εκείνη του S pneumoniae

11 Τα εμβόλια κατά των εξωτοξινών πχ της τοξίνης της διφθερίτιδας και της τετανοτοξίνης χρησιμεύουν στην πρόληψη εκδήλωσης των αντίστοιχων νόσων (f Τμή-μα 2211) Γιατί δεν παρασκευάζονται εμβόλια και κατά των ενδοτοξινών

12 Αν και είναι σχετικά εύκολο να απομονωθούν μεταλλάγ-ματα μικροοργανισμών με ικανότητα παραγωγής ενδοτο-ξινών η απομόνωση μεταλλαγμάτων που δεν έχουν αυ-τή την ικανότητα είναι πολύ δυσκολότερη Με βάση όσα ξέρετε για τη δομή και τη λειτουργία αυτών των τοξινών εξηγήστε γιατί συμβαίνει αυτό

13 Τα εγκαύματα είναι από τις δυσκολότερες πληγές σε ότι αφορά τη θεραπεία τους καθώς μολύνονται εύκολα από ευκαιριακά συνήθως παθογόνα Εξηγήστε γιατί συμ-βαίνει αυτό με βάση τις γνώσεις σας για τους φυσικούς ανατομικούς και χημικούς μηχανισμούς που διαθέτει ο οργανισμός για την πρόληψη των λοιμώξεων

14 Πρέπει ο πυρετός να αντιμετωπίζεται θεραπευτικά σε κάθε περίπτωση Στην απάντησή σας λάβετε υπrsquo όψιν τη σημασία που έχουν οι φλεγμονώδεις αποκρίσεις του ξε-νιστή στον περιορισμό των λοιμώξεων

1 Με ποιον τρόπο αναστέλλει η βλέννη τον πολλαπλασι-ασμό των περισσότερων μικροοργανισμών Περιγράψ-τε πειράματα τα οποία καταδεικνύουν την προστατευτι-κή επίδραση της βλέννης έναντι του βακτηριακού αποι-κισμού

2 Οι βλεννογόνοι υμένες αποτελούν αποτελεσματικό φραγ-μό κατά του αποικισμού και της ανάπτυξης μικροοργανι-σμών Ωστόσο οι βλεννογόνοι του λάρυγγα και του φά-ρυγγα αποικίζονται από ποικίλους μικροοργανισμούς που μερικοί προκαλούν ενίοτε νόσο Εξηγήστε πώς μπο-ρεί υπό συγκεκριμένες συνθήκες να μετατραπεί σε παθο-γόνο ένας μικροοργανισμός που φυσιολογικά δεν είναι παθογόνος Περιγράψτε τουλάχιστον ένα σύνολο συνθη-κών που δυνητικά ευνοεί την παθογονικότητα

3 Ποια στάδια περιλαμβάνει ο σχηματισμός της οδοντικής πλάκας Περιγράψτε και αναλύστε τα πειράματα που κα-ταδεικνύουν ότι οδοντική πλάκα μπορεί να σχηματιστεί και σε απομιμήσεις οδοντικών επιφανειών και σχεδιάστε άλλα πειράματα σχετικά με τη χρήση βιολογικών μεθό-δων καταπολέμησης της πλάκας

4 Συμβάλλει η χρήση ενός αντιμικροβιακού σκευάσματος (οδοντόπαστα) στην πρόληψη της τερηδόνας Ποια εί-ναι τα πλεονεκτήματα ή τα μειονεκτήματα μιας τέτοιας στρατηγικής για την πρόληψη της τερηδόνας Πώς μπο-ρείτε να ελέγξετε εργαστηριακά την αποτελεσματικότη-τα αυτής της στρατηγικής

5 Η λήψη αντιβιοτικών μπορεί να μειώσει σημαντικά τον αριθμό των μικροοργανισμών της γαστρεντερικής οδού Ποια συμπτώματα σε επίπεδο φυσιολογίας μπορεί να προκαλέσει στον ξενιστή η μείωση της φυσιολογικής χλωρίδας Οι μακροχρόνιες θεραπείες με αντιβιοτικά συ-χνά συνοδεύονται από λοιμώξεις ευκαιριακών παθογό-νων πολλά από τα οποία είναι τα ίδια με αυτά που προ-καλούν ευκαιριακές λοιμώξεις σε άτομα με AIDS (f Τμήμα 2614) Ποια παθογόνα μπορεί να είναι αυτά Γι-ατί είναι ευάλωτα στα συγκεκριμένα παθογόνα όσα άτο-μα έχουν ακολουθήσει αντιβιοτική θεραπεία

6 Περιγράψτε σε τι διαφέρουν τα παθογόνα από τα μη πα-θογόνα στελέχη της Escherichia coli Συμπεριλάβετε στην επιχειρηματολογία σας δομικές και οικολογικές συ-νιστώσες

7 Αναφέρετε τρεις τουλάχιστον ξενιστικούς παράγοντες οι οποίοι περιορίζουν ή ευνοούν τον αποικισμό και την ανάπτυξη μικροοργανισμών σε δεδομένη θέση Συμπερι-λάβετε κάθε έναν από αυτούς τους παράγοντες σε in vi-tro πειράματα για τον έλεγχο της ισχύος των υποθέσεών σας

8 Προσδιορίστε πιθανές εξελικτικές πιέσεις που προκα-λούν αύξηση της μολυσματικότητας και της παθογονικό-τητας του Streptococcus pneumoniae Προσδιορίστε πι-

Ερωτήσεις εφαρμογής

Page 21: Ο Streptococcus mutans 21 - WordPress.com...838 Kεφάλαιο 21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ μικροοργανισμοί στα όργανα,

ταρόπλασμα του ξενιστικού κυττάρου Εκεί η υπομονάδα Α παρεμποδίζει τη μεταφορά αμινοξέων από το tRNA στην αυξανόμενη πολυπεπτιδική αλυσίδα με αποτέλεσμα να ανα-στέλλεται η διαδικασία της πρωτεϊνοσύνθεσης Πιο συγκε-κριμένα η τοξίνη αδρανοποιεί τον παράγοντα επιμήκυνσης 2 (μια πρωτεΐνη που συμμετέχει στην επιμήκυνση της πολυ-πεπτιδικής αλυσίδας) καταλύοντας τη σύνδεση ενός μορίου ριβόζης στη διφωσφορική αδενοσίνη (ADP) από το NAD+ Μετά την προσθήκη της ριβόζης στο μόριο του ADP η δρα-στικότητα του παράγοντα επιμήκυνσης 2 μειώνεται θεαμα-τικά και η πρωτεϊνοσύνθεση αναστέλλεται

Η τοξίνη της διφθερίτιδας σχηματίζεται μόνον από στε-λέχη του C diphtheriae που προσβάλλονται λυσιγονικά από τον βακτηριοφάγο β ο οποίος μεταφέρει το γονίδιο για την παραγωγή της τοξίνης Έτσι ένα μη τοξινοπαραγωγικό (άρα μη παθογόνο) στέλεχος του C diphtheriae μπορεί να μετα-τραπεί σε παθογονικό αν μολυνθεί με τον φάγο β Η διαδικα-σία αυτή ονομάζεται μετατροπή φάγου (f Τμήμα 107)

Ένας άλλος παράγοντας που επηρεάζει την παραγωγή της τοξίνης της διφθερίτιδας είναι η ύπαρξη διαθέσιμου σι-δήρου Όταν το καλλιεργητικό μέσο περιέχει ποσότητες σι-δήρου που επαρκούν για την αύξηση του βακτηρίου η το-ξίνη δεν παράγεται Αν όμως η συγκέντρωση σιδήρου μειω-θεί σε περιοριστικά για την αύξηση του βακτηρίου επίπεδα τότε αρχίζει η παραγωγή της τοξίνης Ο σίδηρος δεσμεύεται από ειδικές ρυθμιστικές πρωτεΐνες του C diphtheriae συμ-μετέχοντας με τον τρόπο αυτό σε έναν μηχανισμό αρνητικού ελέγχου (f Τμήμα 85) Αυτή η σιδηροσυζευτική πρωτεΐ-νη συνδυάζεται κατόπιν με μια ρυθμιστική περιοχή του DNA

του φάγου β και παρεμποδίζει την έκφραση της τοξίνης της διφθερίτιδας Όταν η συγκέντρωση σιδήρου είναι χαμηλή η δράση της ρυθμιστικής πρωτεΐνης εξασθενεί με αποτέλεσμα να αρχίσει η σύνθεση της τοξίνης

Η εξωτοξίνη Α του Pseudomonas aeruginosa (Πίνακας 214) δρα κατά παρόμοιο τρόπο με την τοξίνη της διφθερίτι-δας αφού και αυτή τροποποιεί τον παράγοντα επιμήκυνσης 2 μέσω ριβοζυλίωσης του ADP

Τοξίνες του τετάνου και της αλλαντίασης

Αυτές οι τοξίνες παράγονται από τα υποχρεωτικώς αναερό-βια βακτήρια Clostridium tetani και Clostridium botulinum Υπό φυσιολογικές συνθήκες τα βακτήρια αυτά είναι εδαφό-βιοι οργανισμοί που ενίοτε προκαλούν ασθένειες στα ζώα (f Τμήματα 278 και 295) Το C botulinum σπανίως ανα-πτύσσεται άμεσα στο σώμαOslash συνηθέστερη εστία πολλαπλα-σιασμού του αλλά και τόπος παραγωγής της αλλαντοτοξί-νης είναι τα κακοδιατηρημένα τρόφιμα Στην αλλαντίαση ο θάνατος επέρχεται από αναπνευστική ανεπάρκεια λόγω πα-ράλυσης των αναπνευστικών μυών Το C tetani αναπτύσ-σεται σε βαθιές πληγές του σώματος που καθίστανται ανο-ξικές και παρrsquo ότι παραμένει στην αρχική εστία προσβολής και δεν διασπείρεται στο σώμα η τοξίνη την οποία παράγει μπορεί να εξαπλωθεί μέσω του νευρικού συστήματος και να προκαλέσει τέτανο δηλαδή σπαστική παράλυση που μπορεί επίσης να οδηγήσει στον θάνατο

Η τοξίνη της αλλαντίασης αποτελείται στην πραγματι-κότητα από μια ομάδα τοξινών Α-Β που συνιστούν τις πιο

2110 ΕξΩΤΟξΙΝΕΣ 855

A B

Κυτταρική microεmicroβράνη Κυτταρική microεmicroβράνη

B BA

A

AEFmdash2 EFmdash2

Πρωτεϊνοσύνθεση σε αναστολήΦυσιολογική πρωτεϊνοσύνθεση

Τοξίνη

Κλείδα

Αmicroινοξύ

Ριβόσωmicroα

(β)

t-RNA

(α)

EFmdash2

t-RNA

EFmdash2

Med

Ia T

uTo

rIal

M

edIa

Tu

TorI

al D

ipht

heri

aTo

xin

Εικόνα 2118 δράσητηςτοξίνηςτηςδιφθερίτιδαςτηνοποίαπαράγειτοCorynebacterium diphtheriae(α)υπόφυσιολογικέςσυνθήκεςοπαράγονταςεπι-μήκυνσης2(EF-2)συνδέεταιμετοριβόσωμακαιτοφέρνεισεεπαφήμεέναφορτισμένοtRNA(β)ητοξίνητηςδιφθερίτιδαςσυνδέεταιμετηνκυτταρικήμεμβράνηόπουδιασπάταιηυπομονάδααπουπροκύπτειαπότηδιάσπασηαυτήμεταφέρεταιστονενδοκυτταρικόχώροόπουκαταλύειτηνπροσθήκηρι-βοζυλιωμένουADPστονπαράγονταεπιμήκυνσης2(EF-2)οτροποποιημένοςπαράγονταςεπιμήκυνσης2δενμπορείπλέοννασυμμετάσχειστηνπροσθήκηαμινοξέωνστηναυξανόμενηπεπτιδικήαλυσίδαηδιαδικασίατηςπρωτεϊνοσύνθεσηςσταματάκαιεπέρχεταιθάνατοςτουκυττάρου

856Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

ισχυρές βιολογικές τοξίνες στη φύση Ένα χιλιοστογραμμά-ριο (mg) καθαρής αλλαντοτοξίνης αρκεί για να σκοτώσει πάνω από ένα εκατομμύριο ινδικά χοιρίδια Από τις επτά δι-αφορετικές αλλαντοτοξίνες που γνωρίζουμε δύο τουλάχι-στον κωδικεύονται από εξειδικευμένους λυσιγόνους βακτη-ριοφάγους του Clostridium botulinum Η κυριότερη τοξίνη είναι μια πρωτεΐνη με ΜΒ 150000 η οποία εύκολα σχηματί-ζει συμπλέγματα με άλλες μη τοξικές πρωτεΐνες του C bot-ulinum δημιουργώντας βιοενεργές τοξίνες με ΜΒ που αγγί-ζει το 106 Η τοξικότητά της οφείλεται στο ότι αυτή δεσμεύε-ται στις νευρομυϊκές συνάψεις (και συγκεκριμένα στις προ-συναπτικές μεμβράνες των απολήξεων των κινητικών νευ-ρώνων) όπου παρεμποδίζει την απελευθέρωση ακετυλοχο-λίνης Υπενθυμίζεται ότι η μετάδοση της νευρικής ώσης από τα νευρικά κύτταρα στα μυϊκά γίνεται μέσω της ακετυλοχο-λίνης η οποία δεσμεύεται σε ειδικούς υποδοχείς των μυϊκών κυττάρων Έτσι ένας μυς που έχει δηλητηριαστεί με αλλα-ντοτοξίνη αδυνατεί να προσλάβει το διεγερτικό σήμα (την ακετυλοχολίνη) άρα αδυνατεί να συσταλεί προκαλώντας γενικευμένη παράλυση (Εικόνα 2119)

Η τετανοτοξίνη είναι μια πρωτεΐνη με ΜΒ 150000 η οποία αποτελείται από συνδεδεμένα πολυπεπτίδια Α-Β Η τοξίνη μόλις έρθει σε επαφή με το νευρικό σύστημα μετα-φέρεται μέσω των κινητικών νευρώνων μέχρι τον νωτιαίο μυελό όπου συνδέεται εξειδικευμένα με γαγγλιοζιτικά λιπί-δια των αξονικών απολήξεων ορισμένων ανασταλτικών νευ-ρώνων του νωτιαίου μυελού Κατά τη φυσιολογική λειτουρ-

γία τους αυτοί οι διάμεσοι νευρώνες απελευθερώνουν κά-ποιον ανασταλτικό νευροδιαβιβαστή (συνήθως γλυκίνη) ο οποίος συνδέεται με ειδικούς υποδοχείς πάνω στη μεμβρά-νη του κινητικού νευρώνα και προκαλεί αποδιέγερση δη-λαδή άρση της διέγερσης του κινητικού νευρώνα Αυτός εί-ναι ο κυριότερος μηχανισμός για να σταματήσει η διέγερση ενός κινητικού νευρώνα και πρακτικά σημαίνει ότι η δρά-ση της γλυκίνης αναστέλλει την απελευθέρωση ακετυλοχο-λίνης στην τελική κινητική πλάκα και επομένως επιτρέπει τη χάλαση των μυών Η παρουσία όμως τετανοτοξίνης στον νωτιαίο μυελό εξουδετερώνει τη δράση των διάμεσων ανα-σταλτικών νευρώνων και επομένως διακόπτει την απελευθέ-ρωση και δράση της γλυκίνης επί των κινητικών νευρώνων Υπrsquo αυτές τις συνθήκες οι κινητικοί νευρώνες συνεχίζουν να παραμένουν σε κατάσταση διέγερσης εκφορτίζονται αστα-μάτητα και απελευθερώνουν συνεχώς ακετυλοχολίνη στη νευρομυϊκή σύναψη προκαλώντας συνεχείς και ανεξέλε-γκτες συστολές των αντίστοιχων μυών (Εικόνα 2120) Τε-λικό αποτέλεσμα είναι η σπαστική παράλυση δηλαδή μια κατάσταση κατά την οποία οι προσβεβλημένοι μύες βρίσκο-νται σε διαρκή συστολή Αν η προσβολή αφορά τους μυς του στόματος τότε ο παρατεταμένος σπασμός παραμορφώ-νει το στόμα προκαλώντας το φαινόμενο του τρισμού Αν η προσβολή συμβεί στους αναπνευστικούς μυς τότε μπορεί να επέλθει θάνατος από ασφυξία

Και οι δύο τοξίνες που μόλις εξετάσαμε εμποδίζουν την απελευθέρωση νευροδιαβιβαστών για τον έλεγχο των μυών

Φυσιολογικές συνθήκεςΗ ακετυλοχολίνη (A) προκαλείσυστολή των microυϊκών ινών

∆ιεγερτικό σήmicroααπό το κεντρικόνευρικό σύστηmicroα

Μυς

ΑλλαντίασηΗ αλλαντοτοξίνη εmicroποδίζει τηναπελευθέρωση της Α αναστέλλοντας έτσιτη microυϊκή συστολή

AA A

AAA

A AA

AAAAA

A

AA A

AA A

AA

A A

AAA

AAA AA

A AAA

A A A A A A A A AA A A A

(α) (β)

Εικόνα 2119 δράσητηςαλλαντοτοξίνηςηοποίαπαράγεταιαπότοClostridium botulinum (α)υπόφυσιολογικέςσυνθήκεςηδιέγερσηαπότοκεντρικόνευρικόσύστημακαταλήγειστηνευρομυϊκήσύναψηκαιέχειωςαποτέλεσματηναπελευθέρωσηακετυλοχολίνης(α)απότακυστίδιατωννευρικώναπολήξεωνστηντελικήκινητικήπλάκαΣτησυνέχειαηακετυλοχολίνησυνδέεταιμεειδικούςυποδοχείςστημεμβράνητουμυϊκούκυττάρουπροκαλώνταςσυστολήτουτελευταίου(β)ηαλλαντοτοξίνηδραστηντελικήκινητικήπλάκαπαρεμποδίζονταςτηναπελευθέρωσηακετυλοχολίνης(α)απότακυστίδιαlaquoκαταργώνταςraquoστηνπράξητηνευρικήδιέγερσηαποτέλεσματηςδράσηςαυτήςείναιημηαντιστρεπτήχάλασητουμυόςκαιτελικάημυϊκήπαράλυση(f

Τμήμα295)

Ωστόσο το τελικό αποτέλεσμα διαφέρει ανάλογα με το ποι-ος ακριβώς νευροδιαβιβαστής αναστέλλεται

2110 Έλεγχος εννοιών

Οι εξωτοξίνες τις οποίες παράγουν ορισμένοι μικροοργανισμοί εί-ναι οι ισχυρότερες βιολογικές τοξίνες που γνωρίζουμε Κάθε εξω-τοξίνη δρα σε εξειδικευμένα κύτταρα ή μόρια του ξενιστή επιφέ-ροντας βλάβες σε κάποια μείζονα (κυτταρική ή συστηματική) λει-τουργία του

Ποιες μείζονος σημασίας ιδιότητες είναι κοινές σε όλες τις εξωτοξίνες Σε όλες τις τοξίνες Α-Β

Είναι απαραίτητο να λάβει χώρα πολλαπλασιασμός των βακτη-ρίων και λοίμωξη προκειμένου να παραχθούν τοξίνες

2111 Εντεροτοξίνες

Οι εντεροτοξίνες είναι εξωτοξίνες που δρουν στο λεπτό έντερο και προκαλούν μαζική έκκριση υγρών στον εντερικό αυλό και κατά συνέπεια εμετό και διάρροια Εντεροτοξίνες

παράγουν πολλά βακτήρια όπως τα Staphylococcus aureus Clostridium perfringens και Bacillus cereus (που ευθύνονται συνήθως για τις τροφικές δηλητηριάσεις) αλλά και τα εντε-ροπαθογόνα Vibrio cholerae Escherichia coli και Salmonel-la enteritidis

Η τοξίνη της χολέρας

Η εντεροτοξίνη την οποία παράγει το Vibrio cholerae είναι ο αιτιολογικός παράγοντας της χολέρας και έχει μελετηθεί περισσότερο από οποιαδήποτε άλλη εντεροτοξίνη Η τοξί-νη της χολέρας ανήκει στις τοξίνες της κατηγορίας Α-Β (βλ Τμήμα 2110) και αποτελείται από μία υπομονάδα Α μορι-ακού βάρους 27200 και πέντε υπομονάδες Β καθεμιά από τις οποίες έχει ΜΒ 11600 (επομένως ολόκληρο το σύμπλεγ-μα της τοξίνης έχει ΜΒ 82200) Η υπομονάδα Β αποτελεί το τμήμα με το οποίο η τοξίνη δεσμεύεται εξειδικευμένα στον γαγγλιοζίτη GM1 που βρίσκεται στην κυτταροπλασματική μεμβράνη των κυττάρων του εντερικού επιθηλίου (Εικόνα 2121)Oslash ωστόσο η ίδια η υπομονάδα Β δεν προκαλεί κάποια μεταβολή στη διαπερατότητα της μεμβράνης Για την τοξι-κή δράση της τοξίνης της χολέρας υπεύθυνη είναι η υπομο-

AA

AA

A

AA A

AA

A AAA

AAA

A

AAA

A

AAAAAAAA

AAA

A

G

GGG

GGGGGGG

G

G

G G

G

G

G

GG G

G

GG

A A

A

A A

A

A

A

A

A AA A A A A A A A AA A A A

∆ιεγερτικά σήmicroατααπό το κεντρικόνευρικό σύστηmicroα

Ανασταλτικόςδιάmicroεσος νευρώνας

Αναστολή

Μυς

Φυσιολογικές συνθήκεςΗ γλυκίνη (G) που απελευθερώνεται από τουςανασταλτικούς διάmicroεσους νευρώνες σταmicroατάτην απελευθέρωση ακετυλοχολίνης (A)και επιφέρει χάλαση των microυών

ΤέτανοςΗ τετανοτοξίνη δεσmicroεύεται στουςανασταλτικούς διάmicroεσους νευρώνεςεmicroποδίζοντας την απελευθέρωση γλυκίνηςκαι τη χάλαση των microυών

(α) (β)

Τοξίνητουτετάνου

Εικόνα 2120 δράσητηςτετανοτοξίνηςτηνοποίαπαράγειτοClostridium tetani(α)υπόφυσιολογικέςσυνθήκεςηχάλασητωνμυώνοφείλεταιστηγλυ-κίνη(G)πουαπελευθερώνουνορισμένοιδιάμεσοιανασταλτικοίνευρώνεςηγλυκίνηαποδιεγείρειτουςκινητικούςνευρώνεςκάτιπουμετησειράτουση-μαίνειότιδιακόπτεταιηαπελευθέρωσηακετυλοχολίνης(α)στηνευρομυϊκήσύναψη(β)ητετανοτοξίνηδεσμεύεταισεδιάμεσουςανασταλτικούςνευρώνεςεμποδίζονταςτηναπελευθέρωσηγλυκίνηςαπότασυναπτικάκυστίδιαΈτσιδιακόπτεταιηροήανασταλτικώνσημάτωνπροςτουςκινητικούςνευρώνεςκαιηαπελευθέρωσηακετυλοχολίνηςστηνευρομυϊκήσύναψηείναισυνεχήςκαιαδιάκοπημεαποτέλεσμαναπροκαλείταιμηαντιστρεπτήσυστολήτωνμυώνκαισπαστικήπαράλυση(fΤμήμα278καιεικόνα2719)

2111 ΕΝΤΕΡΟΤΟξΙΝΕΣ 857

858Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

νάδα Α η οποία ενεργοποιεί το κυτταρικό ένζυμο αδενυλι-κή κυκλάση που με τη σειρά του μετατρέπει την τριφωσφο-ρική αδενοσίνη (ΑΤΡ) σε κυκλική μονοφωσφορική αδενοσί-νη (cAMP)

Όπως έχουμε ήδη δει στο Τμήμα 87 το κυκλικό ΑΜΡ είναι ένα ειδικό μόριο που συνδέει στα κύτταρα διάφο-ρους ρυθμιστικούς μηχανισμούς Στα θηλαστικά το κυκλι-κό ΑΜΡ συμμετέχει στον μηχανισμό δράσης αρκετών ορμο-

νών σε συναπτικές διαβιβάσεις του κεντρικού νευρικού συ-στήματος αλλά και στις φλεγμονώδεις και ανοσιακές αντι-δράσεις των ιστών συμπεριλαμβανομένων των αλλεργιών Όμως για να μπορέσει η υπομονάδα Α της τοξίνης της χολέ-ρας να ενεργοποιήσει την αδενυλική κυκλάση πρέπει πρώτα να ενεργοποιηθεί από ένα κυτταρικό ένζυμο που χρειάζεται NAD+ και ATP Κατά τη δράση της εντεροτοξίνης της χολέ-ρας τα αυξημένα επίπεδα κυκλικού ΑΜΡ προκαλούν ενερ-γητική έκκριση διττανθρακικών και ιόντων χλωρίου από τα επιθηλιακά κύτταρα προς τον εντερικό αυλό (Εικόνα 2121) Κατά την οξεία φάση της νόσου η απώλεια νερού στο λε-πτό έντερο υπερβαίνει τον ρυθμό απορρόφησής του στο πα-χύ έντερο με αποτέλεσμα τη μαζική καθαρή απώλεια νε-ρού Κατά κανόνα τα θύματα της χολέρας πεθαίνουν από ακραία αφυδάτωση Καλύτερη θεραπεία είναι η πρόσληψη από το στόμα μεγάλων ποσοτήτων από διαλύματα ηλεκτρο-λυτών προκειμένου να αναπληρωθούν τα απολεσθέντα υγρά και ιόντα

Η εντεροτοξίνη της χολέρας μπορεί να ενεργοποιήσει την αδενυλική κυκλάση σε μεγάλη ποικιλία κυττάρων και ιστών γιrsquo αυτό και οι παθολογικές εκδηλώσεις της τοξίνης αφορούν μάλλον την ειδική θέση όπου αυτή δεσμεύεται δη-λαδή τα κύτταρα του επιθηλίου του λεπτού εντέρου παρά την τοξική ενεργοποίηση της αδενυλικής κυκλάσης Πράγ-ματι η προσθήκη διαλύματος με απομονωμένες υπομονάδες Β (οι οποίες δεν διαθέτουν δραστικότητα αδενυλικής κυκλά-σης) στον αυλό του εντέρου μπορεί να εμποδίσει τη δράση της εντεροτοξίνης της χολέρας αρκεί να χορηγηθεί πριν την εκδήλωσή της Αυτό συμβαίνει διότι οι υπομονάδες Β κατα-λαμβάνουν τις ίδιες θέσεις δέσμευσης που χρησιμοποιούν και τα πλήρη μόρια (Α-Β) της τοξίνης στερώντας από τα τελευταία τη δυνατότητα δέσμευσης αλλά και δράσης κα-θώς μόνο τα πλήρη μόρια διαθέτουν δραστικότητα αδενυλι-κής κυκλάσης

Η εντεροτοξίνη της χολέρας κωδικεύεται από δύο γο-νίδια τα ctxA και ctxB Η έκφραση των εν λόγω γονιδίων ελέγχεται από έναν μηχανισμό θετικής ρύθμισης στον οποίο καθοριστικό ρόλο παίζει η πρωτεΐνη που κωδικεύει το γονί-διο toxR Το προϊόν του γονιδίου toxR είναι μια διαμεμβρα-νική πρωτεΐνη η οποία ελέγχει τόσο την παραγωγή της τοξί-νης όσο και άλλων σημαντικών παραγόντων μολυσματικό-

Εικόνα 2121 δράσητηςεντεροτοξίνηςτηςχολέρας(1)Φυσιολογικήδι-αδικασίακίνησηςτωνιόντωνστοέντεροκαιαποικισμόςτουεπιθηλίουαπότοVibrio choleraeακολουθούμενοςαπόδέσμευσητηςεντεροτοξίνηςμετουςγαγγλιοζίτεςGM1τωνκυττάρωντουξενιστή(2)ηδράσητηςτοξίνηςα-βέγκειταιστηνενσωμάτωσηστοκυτταρόπλασματωνξενιστικώνκυττάρωντηςυπομονάδαςαηοποίαενεργοποιείτηναδενυλικήκυκλάσηΤογεγονόςαυτόοδηγεί(3)στηδιακοπήτηςφυσιολογικήςροήςνa+προςταέσωκαι(4)στηναπώλειανερούπροςτοναυλόκαιτηνεμφάνισηδιάρροιαςηαντιμετώπισητηςχολέραςγίνεταιμεαναπλήρωσηιόντωνκαιενυδάτωσηηχρήσηαντιβι-οτικώνμπορείναπεριορίσειτηνανάπτυξητουV choleraeκαιναμειώσειτηδιάρκειατηςνόσουαλλάδενεπηρεάζεικαθόλουτηντοξίνηπουέχειήδηπαραχθεί

Κύτταρο GM1

Επιθήλιο

Τοξίνη του Vibrio cholerae

Κύτταρο του Vibrio cholerae

Ενεργοποίηση της επιθηλιακήςαδενυλικής κυκλάσης από τηντοξίνη της χολέρας

Τοξίνη τηςχολέρας

Αδενυλική κυκλάση

Αυλός

Αυλός

ATP κυκλικό AMP

Αίmicroα

Αίmicroα

Αίmicroα

Αυλός τουλεπτού εντέρου

Κύτταρο GM1Na+

Επιθηλιακά κύτταρα του εντέρου

Na+

Na+

Αναστολή microεταφοράς Na+ καθαρήροή Clndash προς τον αυλό

Clndash

Clndash

Μαζική microετακίνησηνερού προς τον αυλό

Φυσιολογική κίνηση ιόντων Na+ κινείται από τοναυλό προς το αίmicroαmiddot δεν υπάρχει καθαρή ροή Clndash

H2O

Αποικισmicroός καιπαραγωγή τοξινών

1

3

2

4

τητας του Vibrio cholerae (πχ πρωτεΐνες και τριχίδια της εξωτερικής μεμβράνης) που είναι απαραίτητοι για τον επι-τυχή αποικισμό του λεπτού εντέρου από το συγκεκριμένο εντεροπαθογόνο

Άλλες εντεροτοξίνες

Αρκετές εντεροτοξίνες που παράγονται από άλλα εντεροπα-θογόνα όπως είναι η Escherichia και η Salmonella δρουν παρόμοια με την τοξίνη της χολέρας Αυτό επιβεβαιώνεται από το ότι οι τοξίνες και των δύο βακτηρίων εξουδετερώνο-νται με τη χορήγηση αντισωμάτων κατά της εντεροτοξίνης της χολέρας γεγονός που υποδηλώνει ότι οι συγκεκριμένες τοξίνες έχουν παραπλήσια δομή Σε αυτό συνηγορεί και η ανάλυση της αλληλουχίας βάσεων στα γονίδια ctxA και ctxB τα οποία παρουσιάζουν ομολογία μεγαλύτερη του 75 με τα γονίδια που κωδικεύουν τη θερμοασταθή εντεροτοξίνη την οποία παράγουν τα εντεροπαθογόνα στελέχη της Escherich-ia και της Salmonella Ωστόσο υπάρχουν και εντεροτοξί-νες με διαφορετικό τρόπο δράσης τις οποίες παράγουν άλ-λα εντεροπαθογόνα των τροφίμων (Staphylococcus aureus Clostridium perfringens Bacillus cereus) Πχ η τοξίνη του Clostridium perfringens είναι μια κυτταροτοξίνη ενώ του Staphylococcus aureus μια υπεραντιγονική τοξίνη (Πίνακας 214) Τα υπεραντιγόνα έχουν έναν εντελώς διαφορετικό μη-χανισμό δράσηςOslash διεγείρουν μεγάλο αριθμό λεμφοκυττάρων προκαλώντας φλεγμονώδεις αντιδράσεις όχι μόνο τοπικά στο έντερο αλλά και διασυστηματικά σε όλο το σώμα (f Τμήμα 2214)

2111 Έλεγχος εννοιών

Οι εντεροτοξίνες είναι εξωτοξίνες που δρουν εξειδικευμένα στο λε-πτό έντερο προκαλώντας μεταβολές στη διαπερατότητα του εντε-ρικού επιθηλίου οι οποίες οδηγούν στην εμφάνιση διάρροιας Οι

εντεροτοξίνες διακρίνονται στις τοξίνες Α-Β στις κυτταροτοξίνες και στα υπεραντιγόνα

Ποια μείζονα χαρακτηριστικά είναι κοινά σε όλες τις εντεροτο-ξίνες Σε όλες τις εξωτοξίνες Α-Β

Πώς δρα η τοξίνη του Vibrio cholerae στο λεπτό έντερο Γιατί προκαλεί η τοξίνη αυτή μαζική απώλεια νερού

2112 Ενδοτοξίνες

Τα αρνητικά κατά Gram βακτήρια παράγουν λιποπολυσακ-χαρίτες για την εξωτερική στιβάδα του κυτταρικού τους τοι-χώματος (f Τμήμα 49) οι οποίοι σε πολλές περιπτώσεις είναι τοξικοί Οι πολυσακχαρίτες αυτοί ονομάζονται ενδο-τοξίνες διότι είναι σταθερά συνδεδεμένοι με το βακτηριακό κύτταρο και απελευθερώνονται σε μεγάλες ποσότητες μόνο αν συμβεί λύση του κυττάρου Οι ενδοτοξίνες έχουν μελε-τηθεί κυρίως στην περίπτωση των Escherichia Shigella και Salmonella Οι κυριότερες διαφορές μεταξύ εξωτοξινών και ενδοτοξινών παρατίθενται στον Πίνακα 215

Δομή και λειτουργία των ενδοτοξινών

Οι ενδοτοξίνες ασκούν ποικίλες επιδράσεις στη φυσιολο-γία Ο πυρετός είναι σχεδόν καθολικό σύμπτωμα της δρά-σης τους διότι οι τοξίνες αυτές διεγείρουν την απελευθέρω-ση ειδικών πρωτεϊνών από τα ξενιστικά κύτταρα οι οποίες ονομάζονται ενδογενή πυρετογόνα και επιδρούν στο θερμορ-ρυθμιστικό κέντρο του εγκεφάλου Επιπλέον οι ενδοτοξίνες προκαλούν διάρροια ταχεία μείωση του αριθμού των λεμ-φοκυττάρων και των αιμοπεταλίων και γενικευμένη φλεγ-μονή Μεγάλες ποσότητες ενδοτοξίνης μπορεί να επιφέρουν ακόμη και τον θάνατο κυρίως μέσω αιμορραγικής καταπλη-ξίας και ιστικής νέκρωσης Η τοξικότητα των ενδοτοξινών

2112 ΕΝΔΟΤΟξΙΝΕΣ 859

ΠΙΝΑΚΑΣ 215 Ιδιότητεςεξωτοξινώνκαιενδοτοξινών

Ιδιότητα Εξωτοξίνες Ενδοτοξίνες

Χημικέςιδιότητες πρωτεΐνεςπουεκκρίνονταιαπόορισμένα Σύμπλοκαλιποπολυσακχαριτών-λιποπρωτεϊνών(fεικόνα435) αρνητικάκατάGramβακτήριαενγένει ωςτμήματατηςεξωτερικήςμεμβράνηςτωναρνητικώνκατά θερμοασταθείς Gramβακτηρίωναπελευθερώνονταιμετηλύσητουκυττάρου πολύμεγάληθερμοσταθερότηταΤρόποςδράσης εξειδικευμένοςσυνήθωςδεσμεύονται μηειδικός σεειδικούςυποδοχείςήδομέςΣυμπτώματα είναικυτταροτοξίνεςεντεροτοξίνεςή πυρετόςδιάρροιαεμετός νευροτοξίνεςμεεξειδικευμένοτρόπο δράσηςσεκύτταραήιστούς Τοξικότητα Συχνάπολύμεγάληενίοτεθανατηφόρος μικρήσπάνιαθανατηφόροςανοσογονικότητα Ιδιαιτέρωςανοσοδιεγερτικέςδιεγείρουν Ήπιαανοσογόναηανοσοαπόκρισηείναι τηνπαραγωγήαντισωμάτων(αντιτοξινών) ανεπαρκήςγιατηνεξουδετέρωσητηςτοξίνηςδράσητοξοειδών ηαντιμετώπισητηςτοξίνηςμεφορμαλδεΰδη καμία καταστρέφειτηντοξικότητααλλάτα τοξοειδήπουπροκύπτουνεξακολουθούν ναέχουνανοσοδιεγερτικήδράσηπυρετογονία δενπροκαλούνπυρετόστονξενιστή πυρετογόνεςσυχνάπροκαλούνπυρετόστονξενιστή

860Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

πάντως είναι πολύ χαμηλότερη εκείνης των εξωτοξινών Στα ποντίκια επί παραδείγματι η ποσότητα ενδοτοξίνης που απαιτείται για να θανατωθεί το 50 ενός πληθυσμού πειρα-ματοζώων (δηλαδή η LD50) είναι κατά προσέγγιση 200-400 μg (μικρογραμμάρια) ανά άτομο ενώ η LD50 της αλλαντοτο-ξίνης είναι περίπου 25 pg (πικογραμμάρια) ανά άτομο δηλα-δή 10 εκατομμύρια φορές μικρότερη

Η γενική δομή των λιποπολυσακχαριτών (LPS) παρου-σιάζεται στην Εικόνα 435 Οι λιποπολυσακχαρίτες αποτε-λούνται από το λιπίδιο Α έναν κεντρικό πολυσακχαρίτη που περιέχει κετοδεοξυοκτονικό λίγα σάκχαρα με επτά άτομα άνθρακα (επτόζες) γλυκόζη γαλακτόζη Ν-ακετυλογλυκο-ζαμίνη και τον πολυσακχαρίτη Ο ένα ιδιαίτερα μεταβλητό πολυμερές που συνήθως περιέχει γαλακτόζη γλυκόζη ρα-μνόζη μαννόζη και ένα ή περισσότερα ασυνήθιστα διδεο-ξυ-σάκχαρα όπως αμπεκουόζη κολιτόζη παρατόζη ή τυβε-λόζη Τα σάκχαρα του πολυσακχαρίτη Ο σχηματίζουν αλυ-σίδες των τεσσάρων ή πέντε σακχάρων (συνήθως διακλαδι-σμένες) οι οποίες επαναλαμβάνονται αρκετές φορές για τον σχηματισμό του πλήρους μορίου (f Τμήμα 49) Το λιπί-διο Α αποτελείται από λιπαρά οξέα που συνδέονται με εστε-ρικούς δεσμούς στο μόριο της Ν-ακετυλογλυκοζαμίνης Συ-νηθέστερα τέτοια οξέα είναι το β-υδροξυμυριστικό το λαυ-ρικό (δαφνικό) το μυριστικό και το παλμιτικό (φοινικικό) Από τη μελέτη επιμέρους λιποπολυσακχαριτικών τμημάτων συνάγεται ότι το λιπίδιο ευθύνεται για την τοξικότητα και ο πολυσακχαρίτης για την υδατοδιαλυτότητα και την ανοσο-γονικότητα του συμπλόκου (f Τμήμα 223) Επίσης με-λέτες σε ζώα υποδεικνύουν ότι για τις in vivo τοξικές επι-δράσεις είναι απαραίτητο το λιπίδιο και ο πολυσακχαρίτης να συνυπάρχουν

Ανίχνευση ενδοτοξινών με τη μέθοδο Limulus

Επειδή οι ενδοτοξίνες έχουν πυρετογόνο δράση θα πρέπει τα διάφορα φάρμακα (πχ αντιβιοτικά ή σκευάσματα που χορηγούνται ενδοφλεβίως) να μην περιέχουν καθόλου εν-δοτοξίνες Για τον σκοπό αυτό έχει αναπτυχθεί μια ιδιαίτε-ρα ευαίσθητη μέθοδος ανίχνευσης ενδοτοξινών η οποία βα-σίζεται στη χρήση των αμοιβαδοκυττάρων Limulus polyphe-mus που παρασιτούν στις οπλές των αλόγων Η μέθοδος στη-ρίζεται στο γεγονός ότι οι ενδοτοξίνες προκαλούν εξειδικευ-μένα λύση αυτών των αμοιβαδοκυττάρων (Εικόνα 2122) Κατά τον εργαστηριακό έλεγχο αναμειγνύονται εκχυλίσμα-τα αμοιβαδοκύτταρων με το υπό έλεγχο διάλυμα Αν υπάρ-χει ενδοτοξίνη το εκχύλισμα των αμοιβαδοκυττάρων σχη-ματίζει πήγμα και καθιζάνει μεταβάλλοντας τη διαύγεια του διαλύματος Αυτή η αντίδραση μπορεί κατόπιν να ποσοτι-κοποιηθεί με τη χρήση φασματοφωτομέτρου Είναι εφικτή η εκτέλεση μετρήσιμης αντίδρασης με μόλις 10 pgml λιπο-πολυσακχαρίτη Η μέθοδος Limulus χρησιμοποιείται για την ανίχνευση απειροελάχιστων ποσοτήτων ενδοτοξίνης στους ορούς στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό στο πόσιμο νερό και σε όλα τα διαλύματα που χρησιμοποιούνται για την παρασκευή φαρμάκων και ενέσιμων σκευασμάτων

Επειδή η μέθοδος Limulus είναι πάρα πολύ ευαίσθητη χρειάζεται ιδιαίτερη προσοχή στην τήρηση μέτρων αποτρο-πής της μόλυνσης των εργαστηριακών οργάνων των διαλυ-μάτων και των αντιδραστηρίων από αρνητικά κατά Gram βακτήρια που υπάρχουν στο περιβάλλον του εργαστηρίου ή της κλινικής πχ στο απεσταγμένο νερό Ενδεχόμενη ανί-χνευση ενδοτοξινών με τη μέθοδο Limulus στο πλάσμα ή στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό συνιστά σοβαρή ένδειξη μόλυν-σης των συγκεκριμένων σωματικών υγρών με αρνητικά κα-τά Gram βακτήρια

2112 Έλεγχος εννοιών

Οι ενδοτοξίνες είναι λιποπολυσακχαρίτες προερχόμενοι από την εξωτερική στιβάδα των αρνητικών κατά Gram βακτηρίων Οι εν-δοτοξίνες απελευθερώνονται στο περιβάλλον με τη λύση του βα-κτηρικού κυττάρου προκαλώντας πυρετό και ορισμένες άλλες το-

(α)

(β)

A O

Tzi

anab

os a

nd R

D M

illha

mA

O T

zian

abos

and

R D

Mill

ham

Εικόνα 2122 μικροφωτογραφίεςαμοιβαδοκυττάρωνLimulus(α)Φυσι-ολογικάαμοιβαδοκύτταρα(β)αμοιβαδοκύτταραπουέχουνεκτεθείσεβα-κτηριακόλιποπολυσακχαρίτηηπαρουσίαλιποπολυσακχαρίτηπροκαλείαπο-κοκκίωσητωνκυττάρωνιδιότηταπουμπορείναχρησιμοποιηθείγιατηνανί-χνευσηλιποπολυσακχαριτώνσεκάποιουπόέλεγχοδιάλυμα

ξικές αντιδράσεις στον ξενιστή Κατά κανόνα οι ενδοτοξίνες είναι λιγότερο τοξικές από τις εξωτοξίνες

Γιατί δεν παράγουν ενδοτοξίνες τα θετικά κατά Gram βακτή-ρια

Γιατί είναι απαραίτητο να ελέγχονται τα διαλύματα των διαφό-ρων φαρμάκων ως προς την παρουσία ενδοτοξινών

ΙV ΓΕΝΙΚΟΙ ΜΗχΑΝΙΣΜΟΙ ΑΜΥΝΑΣ ΤΟΥ ξΕΝΙΣΤΗ

Οι εγγενείς laquoαμυντικοί μηχανισμοίraquo που είναι υπεύθυνοι για την καταστολή των παθογόνων μπορούν να χωριστούν σε δύο κατηγορίες στους μη ειδικούς ή γενικούς μηχανισμούς άμυνας που επιστρατεύονται έναντι μεγάλης ποικιλίας πα-θογόνων και στους ειδικούς αμυντικούς μηχανισμούς που χρησιμοποιούνται έναντι μεμονωμένων ειδών ή στελεχών παθογόνων Εδώ θα εξετάσουμε ορισμένους γενικούς αμυ-ντικούς μηχανισμούς που χρησιμοποιούνται για τον περιο-ρισμό των λοιμώξεων και τη διατήρηση της υγείας του ξε-νιστή ενώ στο επόμενο κεφάλαιο θα μελετήσουμε τους συ-γκεκριμένους μηχανισμούς άμυνας του ξενιστή έναντι μεμο-νωμένων παθογόνων δηλαδή την ανοσοαπόκριση

2113 Μη ειδική εγγενής αντίσταση στις

μολύνσεις

Η πρώτη γραμμή άμυνας του ξενιστή κατά των παθογόνων περιλαμβάνει μια σειρά φυσικών και χημικών φραγμών εγ-γενών στα περισσότερα ζώα οι οποίοι αντιδρούν με μη ει-δικό τρόπο στην εισβολή των παθογόνων Αυτοί οι γενικού χαρακτήρα μηχανισμοί εξουδετερώνουν όλα σχεδόν τα πα-θογόνα με τα οποία ερχόμαστε σε επαφή

Φυσική αντίσταση του ξενιστή

Η ικανότητα των παθογόνων να προκαλούν νόσο σε μεμο-νωμένα ζωικά είδη ποικίλλει σε πολύ μεγάλο βαθμό Για παράδειγμα η λύσσα εφόσον αρχίσει η εκδήλωση των συ-μπτωμάτων επιφέρει κατά κανόνα τον θάνατο σε οποιοδή-ποτε είδος θηλαστικού Βεβαίως ορισμένα είδη ζώων είναι πολύ πιο ευαίσθητα στη λύσσα από άλλα Τα ρακούν και τα κουνάβια πχ είναι εξαιρετικά ευαίσθητα στη μόλυνση από τον ιό της λύσσας σε αντίθεση με τα οπόσσουμ που σπανί-ως αρρωσταίνουν από την ασθένεια αυτή Ο άνθρακας μπο-ρεί να μολύνει πολλά είδη ζώων αλλά τα συμπτώματα που προκαλεί ποικίλλουν σημαντικά καθώς στον μεν άνθρω-πο εκδηλώνονται ως απλές φλύκταινες ενώ στις αγελάδες προκαλεί θανατηφόρο δηλητηρίαση του αίματος Αντίθετα ο πνευμονικός άνθρακας είναι θανατηφόρος για τον άνθρω-πο (f Τμήμα 2511) ενώ ιδιαίτερη σημασία έχει επίσης

το γεγονός ότι τα πουλιά είναι πλήρως ανθεκτικά στον άν-θρακα Επιπλέον οι ασθένειες των θερμόαιμων ζώων σπα-νίως μεταδίδονται στα ψυχρόαιμα (ποικιλόθερμα) ζώα και αντιστρόφως

Σε συγκεκριμένες συνθήκες συγγενικά είδη ή ακόμη και μέλη του ίδιου είδους ενδέχεται να παρουσιάζουν αρκε-τά διαφορετική ευαισθησία σε δεδομένο παθογόνο

Ηλικία στρες και δίαιτα

Η ηλικία είναι σημαντικός παράγοντας όσον αφορά την ευαι-σθησία έναντι μολυσματικών ασθενειών Τα λοιμώδη νοσή-ματα είναι πολύ πιο συχνά στα πολύ νεαρά και πολύ ηλικι-ωμένα άτομα Στα νεογέννητα πχ ο σχηματισμός της εντε-ρικής χλωρίδας γίνεται αρκετά γρήγορα αλλά η φυσιολογι-κή χλωρίδα του νεογέννητου δεν είναι ίδια με τη φυσιολο-γική χλωρίδα ενός ενήλικα Πριν τη δημιουργία της χλωρί-δας ενήλικα ιδιαίτερα τις πρώτες μέρες μετά τη γέννηση τα παθογόνα έχουν περισσότερες ευκαιρίες να εγκατασταθούν και να προκαλέσουν νόσο Έτσι η διάρροια που προκαλεί-ται από παθογονικά στελέχη της Escherichia coli (f Τμή-μα 297) ή του Pseudomonas aeruginosa εμφανίζεται πολύ συχνά σε νεογνά μικρότερα του ενός έτους Η νεογνική αλ-λαντίαση απαντά μόνο σε νεογνά πολύ μικρής ηλικίας επει-δή η φυσιολογική χλωρίδα που έχει δημιουργθεί στα μεγα-λύτερα παιδιά τα προφυλάσσει από εντερική λοίμωξη λόγω του Clostridium botulinum (f Τμήμα 295)

Σε άτομα μεγαλύτερα των 65 ετών τα λοιμώδη νοσήμα-τα εμφανίζονται πολύ συχνότερα απrsquo ότι σε νεότερους ενή-λικες Επί παραδείγματι οι ηλικιωμένοι είναι πολύ πιο ευ-αίσθητοι σε αναπνευστικές λοιμώξεις ιδιαίτερα στη γρίπ-πη (f Τμήμα 268) ίσως επειδή μειώνεται η αποτελεσμα-τικότητα της ανοσιακής τους απόκρισης στα παθογόνα του αναπνευστικού Επιπλέον διάφορες ανατομικές μεταβολές που συνοδεύουν το γήρας μπορεί να συμβάλλουν στην ανά-πτυξη λοιμώξεων Φερrsquo ειπείν η διόγκωση του προστάτη (συνηθισμένη πάθηση στους άνδρες άνω των 50 ετών) προ-καλεί συχνά μείωση της ροής των ούρων γεγονός που με τη σειρά του καθιστά ευκολότερο τον αποικισμό της ουροποιη-τικής οδού με παθογόνα (Εικόνα 2111) και αυξάνει τις σχε-τικές λοιμώξεις στους άνδρες μεγαλύτερης ηλικίας

Το στρες μπορεί να οδηγήσει σε προδιάθεση ενός ατό-μου που υπό φυσιολογικές συνθήκες θα ήταν υγιές στο να νοσήσει Σε σχετικές μελέτες με αρουραίους και ποντίκια η κόπωση η υπερπροσπάθεια η ελλειπής διατροφή η αφυδά-τωση και οι κλιματικές αλλαγές (όλα συνιστούν πηγές φυ-σιολογικού στρες) αυξάνουν όχι μόνο τον επιπολασμό αλλά και τη βαρύτητα των λοιμώξεων Επί παραδείγματι αρου-ραίοι που υποβάλλονται σε έντονη φυσική δραστηριότη-τα για μεγάλες χρονικές περιόδους εμφανίζουν μεγαλύτερη θνησιμότητα αν προσβληθούν από Salmonella σε σχέση με ζώα που αναπαύονται επαρκώς Επομένως οι ορμόνες που παράγονται υπό συνθήκες στρες επηρεάζουν το ανοσοποιη-τικό σύστημα και παίζουν κάποιο ρόλο στις σχετικές ασθέ-νειες Η ορμόνη κορτιζόνη πχ ένας ιδιαίτερα αποτελεσμα-

2113 ΜΗ ΕΙΔΙΚΗ ΕΓΓΕΝΗΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΣΤΙΣ ΜΟΛΥΝΣΕΙΣ 861

862Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

τικός αντιφλεγμονώδης παράγοντας παράγεται σε πολύ με-γαλύτερες ποσότητες κατά τη διάρκεια περιόδων στρες πα-ρά σε φυσιολογικές περιόδους Έτσι η καταστολή των φλεγ-μονωδών αντιδράσεων του οργανισμού στερεί το σώμα από έναν φυσιολογικό μηχανισμό άμυνας έναντι των λοιμώξεων (βλ Τμήμα 2114)

Η δίαιτα παίζει επίσης σημαντικό ρόλο στην αντίσταση του ξενιστή Η συσχέτιση μεταξύ πείνας και μολυσματικών ασθενειών είναι γνωστή εδώ και αιώνες Δίαιτες φτωχές σε πρωτεΐνη επηρεάζουν τη φυσιολογική χλωρίδα και προσφέ-ρουν μεγαλύτερες πιθανότητες ανάπτυξης σε διάφορα ευκαι-ριακά παθογόνα Για παράδειγμα ο αριθμός των κυττάρων Vibrio cholerae που απαιτούνται για να προκαλέσουν χολέ-ρα είναι πολύ μικρότερος όταν το προσβαλλόμενο άτομο υποσιτίζεται Επίσης ο αριθμός αυτός είναι πολύ μικρότε-ρος και όταν το V cholerae λαμβάνεται με την τροφή ίσως επειδή η τροφή εξουδετερώνει τα στομαχικά οξέα που υπό φυσιολογικές συνθήκες θα κατέστρεφαν το παθογόνο (f Τμήμα 285)

Σε ορισμένες περιπτώσεις η απουσία συγκεκριμένης ουσίας από τη διατροφή μπορεί να προστατεύσει από κάποια νόσο καθώς το αντίστοιχο παθογόνο στερείται τα απαραίτη-τα θρεπτικά υλικά Καλύτερο τέτοιο παράδειγμα είναι η επί-δραση της σακχαρόζης στην εμφάνιση της οδοντικής τερη-δόνας Όπως είδαμε στο Τμήμα 213 η απουσία σακχαρόζης από τη διατροφή (μαζί με τη σωστή στοματική υγιεινή) μπο-ρεί να εξαφανίσει την τερηδόνα καθώς χωρίς τη σακχαρό-ζη των τροφών τα ιδιαιτέρως τερηδονογόνα Streptococcus mutans και S sobrinus αδυνατούν να συνθέσουν τον κολ-λώδη πολυσακχαρίτη που είναι απαραίτητος για να παρα-μείνουν τα βακτηριακά κύτταρα κολλημένα στις επιφάνει-ες των δοντιών

Φυσικοί και χημικοί αμυντικοί μηχανισμοίΗ δομική ακεραιότητα των ιστικών επιφανειών συνιστά φραγμό στην είσοδο μικροοργανισμών Στο δέρμα και στις βλεννογόνους επιφάνειες τα δυνητικά παθογόνα πρέπει όχι μόνο να προσκολληθούν στην επιφάνεια του ιστού αλλά και να αναπτυχθούν σε αυτή τη θέση πριν μεταφερθούν σε κά-ποια άλλη περιοχή του σώματος Η ακεραιότητα μιας ιστι-κής επιφάνειας συνήθως αρκεί για την προστασία της από ενδεχόμενο μόνιμο αποικισμό από παθογόνα Ωστόσο μια τραυματισμένη ιστική επιφάνεια (πχ ένα γδάρσιμο στο δέρ-μα) αποικίζεται εύκολα και επιτρέπει την εισβολή μικροορ-γανισμών Η αντίσταση στον αποικισμό και στην εισβολή γίνεται αφrsquo ενός με ειδικές ουσίες που παράγει το αμυντικό σύστημα του ξενιστή και αφrsquo ετέρου με διάφορους μηχανι-σμούς ανατομικού χαρακτήρα που παρεμποδίζουν έναν πι-θανό αποικισμό Μια σύνοψη των σημαντικότερων ανατο-μικών μηχανισμών άμυνας του ανθρώπινου οργανισμού πα-ρουσιάζεται στην Εικόνα 2123

Το δέρμα συνιστά αποτελεσματικό εμπόδιο στη διείσδυ-ση μικροοργανισμών Οι σμηγματογόνοι αδένες του δέρμα-τος (Εικόνα 212) εκκρίνουν λιπαρά οξέα και γαλακτικό οξύ τα οποία μειώνουν το pH του δέρματος και αναστέλλουν τον αποικισμό από παθογόνα βακτήρια Όσοι μικροοργανι-σμοί εισπνέονται από τη μύτη ή το στόμα απομακρύνονται με τη δράση των βλεφαριδοφόρων επιθηλιακών κυττάρων των βλεννογόνων επιφανειών του ρινοφάρυγγα και της τρα-χείας Οι βλεφαρίδες ωθούν με τις κινήσεις τους τη βλέννη και τα παγιδευμένα σε αυτήν βακτήρια προς τα άνω μέχρι αυτή να ενσωματωθεί στις εκκρίσεις της στοματικής κοιλό-τητας και είτε να καταπωθεί (οπότε τα βακτήρια πεθαίνουν στο όξινο περιβάλλον του στομάχου) είτε να απομακρυνθεί με την απόχρεμψη Τα δυνητικά παθογόνα που εισέρχονται

Η λυσοζύmicroη στα δάκρυακαι σε άλλες εκκρίσεις διασπάτο κυτταρικό τοίχωmicroα τωνβακτηρίων

Αποmicroάκρυνση σωmicroατιδίων καιmicroικροοργανισmicroών microε την ταχείαδιέλευση αέρα πάνω από τα τριχίδια και τους κροσσούς τουρινοφάρυγγα

Η φυσιολογική χλωρίδαανταγωνίζεται τα παθογόνα

Η βλέννη και τα φαγοκύτταρα στους πνεύmicroονες αποτρέπουν τον αποικισmicroό

Η βλέννη και το κροσσωτό επιθήλιο στην τραχεία παγιδεύουνκαι ωθούν microικροοργανισmicroούςέξω από το σώmicroα

Το δέρmicroα είναι ένας φυσικόςφραγmicroός παράγει λιπαράοξέα microε αντιmicroικροβιακή δράση και η φυσιολογική χλωρίδα του εmicroποδίζει τοναποικισmicroό παθογόνων

Η ταχεία microεταβολή τουpH αναστέλλει τον πολλαπλασιασmicroό microικροβίων

Η περιοδική έκπλυση της ουροποιητικής οδού microε τα ούρα τηνπροφυλάσσει απότον αποικισmicroό

Η φυσιολογική χλωρίδαανταγωνίζεται τα παθογόνα

Η οξύτητα του περιβάλλοντος στο στοmicroάχι (pH 2) αναστέλλει τον πολλαπλασιασmicroό τωνmicroικροβίων

∆ιάφορες πρωτεΐνες του αίmicroατος αναστέλλουν τη microικροβιακή ανάπτυξη

Εικόνα 2123 Φυσικοίχημικοίκαιανατομικοίφραγμοίπροστασίαςέναντιτωνλοιμώξεων

στο στομάχι πρέπει να ανταπεξέλθουν αφrsquo ενός στην οξύτη-τα του στομάχου (που μπορεί να φθάσει και σε pH 2) και αφrsquo ετέρου στον ανταγωνισμό με τη διαρκώς αυξανόμενη μικρο-χλωρίδα του λεπτού (pH 5 περίπου) και του παχέος εντέρου (pH 6-7) Υπενθυμίζεται ότι στο παχύ έντερο ενός φυσιολο-γικού ενήλικα ο αριθμός των βακτηρίων προσεγγίζει το 1010 ανά γραμμάριο εντερικού περιεχομένου (βλ Τμήμα 214) Με όλους αυτούς τους αποτρεπτικούς μηχανισμούς γίνεται σαφές ότι η μόνιμη εγκατάσταση ενός νέου μικροοργανι-σμού είναι ιδιαίτερα δύσκολη

Οι νεφροί και η επιφάνεια των οφθαλμών λούονται συ-νεχώς με εκκρίσεις που περιέχουν λυσοζύμη ένζυμο το οποίο μειώνει δραστικά τους μικροβιακούς πληθυσμούς Βακτηρι-οκτόνες ουσίες υπάρχουν επίσης στα εξωκυτταρικά υγρά όπως στο πλάσμα του αίματος Οι β-λυσίνες επί παραδείγ-ματι είναι πρωτεΐνες του αίματος που έχουν την ιδιότητα να προσδένονται και να ανοίγουν ρήγματα στην κυτταρική μεμ-βράνη των βακτηρίων προκαλώντας εκροή του κυτταρο-πλάσματος άρα και λύση του βακτηριακού κυττάρου

Ιστική εξειδίκευση

Τα περισσότερα παθογόνα πρέπει αρχικά να προσκολληθούν και να αποικίσουν τη θέση που τους προσφέρεται Αν η θέ-ση αυτή δεν είναι συμβατή με τις διατροφικές και περιβαλ-λοντικές ανάγκες τους τότε είναι αδύνατο να πολλαπλασι-αστούν Επομένως αν το Clostridium tetani προσληφθεί με την τροφή δεν θα προκαλέσει τέτανο διότι πεθαίνει στο όξι-νο περιβάλλον του στομάχου Αν όμως εισχωρήσει σε μια βαθειά πληγή ενδέχεται να πολλαπλασιαστεί στις ανοξικές ζώνες που δημιουργούνται με την τοπική νέκρωση του ιστού και να αρχίσει την παραγωγή τετανοτοξίνης (βλ Τμήματα 2110 και 278) Αντίθετα τα εντεροβακτήρια όπως η Sal-monella και η Shigella δεν προκαλούν λοιμώξεις στις πλη-γές αλλά αποικίζουν επιτυχώς τον εντερικό σωλήνα Ορι-σμένες περιπτώσεις ιστικής εξειδίκευσης παρατίθενται στον Πίνακα 216

Ο καταβεβλημένος ξενιστής

Ο όρος καταβεβλημένος ξενιστής αφορά ξενιστές στους οποί-ους έχει αδρανοποιηθεί ένα ή περισσότερα τμήματα του ανο-

σοποιητικού τους συστήματος με συνέπεια να αυξάνονται σημαντικά οι πιθανότητες λοίμωξης

Πολλοί νοσοκομειακοί ασθενείς που πάσχουν από μη λοιμώδες νόσημα (πχ καρκίνο ή καρδιοπάθεια) προσβάλ-λονται σχετικά εύκολα από λοιμώξεις επειδή είναι καταβε-βλημένοι (f Τμήμα 257) Διάφορες συνήθεις νοσοκομει-ακές πράξεις όπως ο καθετηριασμός οι υποδόριες ενέσεις η λήψη εγκεφαλονωτιαίου υγρού οι βιοψίες και οι χειρουρ-γικές επεμβάσεις μπορούν ακούσια να εισαγάγουν μικροορ-γανισμούς στους ασθενείς Το προεγχειρητικό άγχος μπορεί επίσης να μειώσει τις αντιστάσεις του ασθενούς Τα διάφο-ρα αντιφλεγμονώδη φάρμακα που χορηγούνται για τον περι-ορισμό του πόνου και των οιδημάτων μειώνουν επίσης την ανοσιακή άμυνα του ξενιστή (βλ Τμήμα 2113) Στους ασθε-νείς που έχουν δεχθεί κάποιο μόσχευμα χορηγούνται ανοσο-κατασταλτικά φάρμακα τα οποία καταστέλλουν τον μηχα-νισμό απόρριψης του μοσχεύματος αλλά ταυτόχρονα μειώ-νουν την αμυντική ικανότητα του ασθενούς έναντι των λοι-μώξεων

Καταβεβλημένοι ξενιστές υπάρχουν και εκτός νοσο-κομείων Το κάπνισμα η υπέρμετρη κατανάλωση αλκοόλ η ενδοφλέβια λήψη ναρκωτικών ουσιών η έλλειψη ύπνου η ανεπαρκής διατροφή ή η λοίμωξη από κάποιον άλλο πα-ράγοντα αποτελούν συνθήκες που καταβάλλουν την άμυνα του ξενιστή έναντι των λοιμώξεων Επί παραδείγματι η μό-λυνση με τον ιό HIV (ιό της ανθρώπινης ανοσοανεπάρκειας) καθιστά τον ασθενή ευάλωτο σε πληθώρα μικροβιακών λοι-μώξεων κατά κανόνα ακίνδυνων για τα μη προσβεβλημένα άτομα Ο HIV προκαλεί το σύνδρομο της επίκτητης ανοσοα-νεπάρκειας (AIDS) επειδή καταστρέφει έναν τύπο κυττάρων του ανοσοποιητικού συστήματος τα λεμφοκύτταρα Τ-CD4 (f Τμήμα 227) που συμμετέχουν στην ανοσιακή απόκρι-ση του οργανισμού Εξαιτίας αυτής της βλάβης που προκα-λεί ο HIV στον ξενιστή οι ασθενείς με AIDS δεν διαθέτουν επαρκή άμυνα έναντι των λοιμώξεων και συχνά πεθαίνουν από κάποια λοίμωξη (f Τμήματα 256 και 2614)

Τέλος ένας ξενιστής μπορεί να είναι καταβεβλημένος εξαιτίας συγκεκριμένων γενετικών παραγόντων όπως πχ από διάφορες γενετικές ασθένειες που αναστέλλουν τη λει-τουργία ή καταστρέφουν ολόκληρα τμήματα του ανοσοποιη-τικού συστήματος Τα άτομα που υποφέρουν από τέτοιες πα-

2113 ΜΗ ΕΙΔΙΚΗ ΕΓΓΕΝΗΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΣΤΙΣ ΜΟΛΥΝΣΕΙΣ 863

ΠΙΝΑΚΑΣ 216 λοιμώξειςκαιιστικήεξειδίκευση

Νόσος Ιστός που μολύνεται Οργανισμός

αλλαντίαση Τελικήκινητικήπλάκα Clostridium botulinumαυτόματηαποβολή(βοοειδή) πλακούντας Brucella abortusΓονόρροια επιθήλιοτουουρογεννητικού Neisseria gonorrhoeaeδιφθερίτιδα επιθήλιοτουλάρυγγα Corynebacterum diphtheriaeελονοσία αίμα(ερυθροκύτταρα) είδηPlasmodiumπυελονεφρίτιδα μυελόςτωννεφρών είδηProteusΣύνδρομοεπίκτητηςανοσοανεπάρκειας(AIDS) βοηθητικάλεμφοκύτταραΤ Ιόςτηςανθρώπινηςανοσοανεπάρκειας(HIV)Τερηδόνα Στοματικόεπιθήλιο Streptococcus mutans S sobrinus S sanguisS mitisΤέτανος ανασταλτικοίδιάμεσοινευρώνες Clostridium tetani Χολέρα επιθήλιοτουλεπτούεντέρου Vibrio cholerae

864Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

θήσεις συνήθως πεθαίνουν σε νεαρή ηλικία όχι από την ίδια τη γενετική νόσο αλλά από κάποια μικροβιακή λοίμωξη

2113 Έλεγχος εννοιών

Ο αποικισμός ενός ξενιστή από παθογόνα παρεμποδίζεται από μη ειδικούς φραγμούς φυσικής ανατομικής και χημικής φύσεως Η κατάρρευση των μηχανισμών άμυνας οδηγεί σε καταβεβλημένους ξενιστές δηλαδή σε ασθενείς πιο ευάλωτους στις λοιμώξεις

Με ποιον τρόπο μπορούν το κάπνισμα και η δίαιτα να επηρεά-σουν την αντίσταση του ξενιστή σε κάποιο παθογόνο

Πώς θα μπορούσε μια προϋπάρχουσα λοίμωξη να καταβάλει έναν υγιή κατά τα άλλα ξενιστή

2114 Φλεγμονή και πυρετός

Φλεγμονή ονομάζεται η μη ειδική αντίδραση του οργανι-σμού σε διαφόρα επιβλαβή ερεθίσματα όπως είναι οι το-ξίνες και τα παθογόνα Χαρακτηριστικά της φλεγμονώδους αντίδρασης είναι η ερυθρότητα το οίδημα ο πόνος και η υψηλή θερμοκρασία που αναπτύσσεται τοπικά στο σημείο της λοίμωξης Στις ουσίες που παράγουν αυτό το αποτέλε-σμα ανήκει και μια ομάδα πρωτεϊνών που ονομάζονται κυ-τοκίνες (f Τμήμα 2310) ουσίες τις οποίες παράγουν τα λευκά αιμοσφαίρια ή λευκοκύτταρα (f Τμήμα 221) Τα λευκοκύτταρα συνδέονται επίσης με τις εξειδικευμένες αποκρίσεις του οργανισμού σε συγκεκριμένα παθογόνα τις οποίες θα εξετάσουμε στο Κεφάλαιο 22 Σπουδαιότερο απο-τέλεσμα μιας φλεγμονώδους αντίδρασης του οργανισμού εί-ναι ο άμεσος περιορισμός του παθογόνου κάτι που συνήθως επιτυγχάνεται με τον σχηματισμό ενός θρόμβου (δηλαδή ενός πλέγματος από ίνες) στο σημείο της φλεγμονής

Η φλεγμονή είναι ένας από τους σημαντικότερους και πιο διαδεδομένους αμυντικούς μηχανισμούς του ξενιστή έναντι των εισερχόμενων μικροοργανισμών Σε ορισμένες περιπτώσεις όμως η φλεγμονή μπορεί να αυξήσει την πα-θογονικότητα ενός μικροβίου Για παράδειγμα ορισμένοι μι-κροοργανισμοί επάγουν φλεγμονώδεις αντιδράσεις οι οποί-ες επειδή είναι υπερβολικά έντονες προξενούν σημαντικές βλάβες στους ιστούς δημιουργώντας laquoνεκρωμένεςraquo ζώνες πλούσιες σε θρεπτικά υλικά άρα και κατάλληλες για εγκα-τάσταση και πολλαπλασιασμό

Σε ορισμένες περιπτώσεις εκδηλώνεται μια ανεξέλεγκτη διασυστηματική φλεγμονή που ονομάζεται σηπτική κατα-πληξία (σοκ) η οποία οδηγεί σε ακόμη πιο γενικευμένα συ-μπτώματα όπως εντονότατο οίδημα και ανεξέλεγκτο πυρε-τό Η σηπτική καταπληξία είναι μια κατάσταση απειλητική για την ανθρώπινη ζωή που εμφανίζεται όταν οι λοιμώξεις και οι αντίστοιχες φλεγμονώδεις αντιδράσεις δεν περιορίζο-νται σε συγκεκριμένη θέση του σώματος αλλά διασπείρονται σε όλο το σώμα μέσω του κυκλοφορικού ή λεμφικού συστή-ματος (f Τμήμα 221)

Πυρετός

Το σώμα ενός υγιούς ατόμου διατηρεί αξιοθαύμαστα σταθε-ρή τη θερμοκρασία στο εσωτερικό του Σε μια μέση περίοδο 24 ωρών η θερμοκρασία του σώματος αυξομειώνεται σε ένα πολύ στενό εύρος τιμών που δεν υπερβαίνει τον 1ο-15οC Σε κάθε άτομο η μέση θερμοκρασία μπορεί να ποικίλλει ελα-φρά Ως laquoφυσιολογικήraquo θεωρείται μια μέση θερμοκρασία 37οC αλλά σε ορισμένα άτομα η φυσιολογική θερμοκρασία μπορεί να είναι 36οC ή 38οC Η θερμοκρασία του σώματος εξαρτάται πολύ από τη σωματική δραστηριότητα και μπορεί να φτάσει μέχρι και 4οC πάνω από το φυσιολογικό κατά τη διάρκεια έντονης σωματικής καταπόνησης και μέχρι 2οC κά-τω από το φυσιολογικό κατά τη διάρκεια του ύπνου

Πυρετός ονομάζεται η ανώμαλη αύξηση της θερμοκρα-σίας του σώματος Ο πυρετός προκαλείται ενίοτε και από μη λοιμώδη νοσήματα αλλά στις περισσότερες περιπτώσεις ευ-θύνεται κάποια λοίμωξη Το γεγονός ότι πολλές λοιμώξεις προκαλούν πυρετό οφείλεται σε ορισμένα πυρετογόνα προϊ-όντα των παθογόνων μικροοργανισμών Οι καλύτερα μελε-τημένοι πυρετογόνοι παράγοντες είναι οι ενδοτοξίνες των αρνητικών κατά Gram βακτηρίων (βλ Τμήμα 2112) Ωστό-σο υπάρχουν και οργανισμοί που προκαλούν πυρετό χωρίς να παράγουν ενδοτοξίνες Αυτοί οι οργανισμοί θανατώνο-νται από τα λευκοκύτταρα και καθώς συμβαίνει αυτό επά-γουν την απελευθέρωση λευκοκυτταρικών πρωτεϊνών που ονομάζονται ενδογενή πυρετογόνα (f Τμήμα 222) Ενίο-τε ο πυρετός ωφελεί τον ξενιστή Ο χαμηλός πυρετός επιτα-χύνει τις διαδικασίες της φαγοκυττάρωσης και της παραγω-γής αντισωμάτων Ωστόσο ο υψηλός πυρετός πχ 40οC ή και περισσότερο συνήθως λειτουργεί προς όφελος του πα-θογόνου διότι προκαλεί περαιτέρω καταστροφή των ιστών του ξενιστή

Οι πυρετοί των λοιμώξεων κατατάσσονται σε τρεις κα-τηγορίες (1) στον συνεχόμενο ή αδιάλειπτο πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώματος παραμένει αυξημένη καθrsquo όλο το 24ωρο και η διακύμανσή της γύρω από την αυ-ξημένη τιμή δεν υπερβαίνει τον 1οCOslash συνεχόμενος πυρετός εμφανίζεται στον τύφο (f Τμήμα 273) και στον τυφοει-δή πυρετό (f Τμήμα 288)Oslash (2) στον υφέσιμο πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώματος παραμένει αυξημένη καθrsquo όλο το 24ωρο αλλά παρουσιάζει διακυμάνσεις μεγαλύ-τερες του 1οCOslash αυτό το είδος πυρετού χαρακτηρίζει τις πυο-γενείς λοιμώξεις (f Τμήματα 262 και 269) και τη φυμα-τίωση (f Τμήμα 265)Oslash (3) στον διαλείποντα πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία είναι φυσιολογική ορισμένες περι-όδους της ημέρας αλλά κατά διαστήματα αυξάνεται πάνω από το φυσιολογικό Οι περισσότερες λοιμώξεις προκαλούν κάποια μορφή διαλείποντος πυρετού Ο διαλείπων πυρετός εμφανίζεται με πολύ χαρακτηριστικό τρόπο στην ελονοσία (f Τμήμα 275) η οποία οφείλεται σε λοίμωξη από πρω-τόζωο Ο υπόστροφος πυρετός που προκαλούν ορισμένα είδη του γένους Borrelia (f Τμήμα 273) είναι μια μορφή δια-λείποντος πυρετού κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώ-ματος παραμένει φυσιολογική για μεγάλο χρονικό διάστημα

αλλά διακόπτεται από εμπύρετες κρίσεις Ο υπόστροφος πυ-ρετός εμφανίζεται στις περιπτώσεις ατελούς ανάρρωσης από λοίμωξη και εκδηλώνεται περιοδικά κάθε φορά που ο λοιμώ-δης παράγοντας επανεγκαθίσταται

2114 Έλεγχος εννοιών

Η φλεγμονή και ο πυρετός αποτελούν γενικές αντιδράσεις του ορ-γανισμού σε επιβλαβή ερεθίσματα Οι αποκρίσεις του ξενιστή εί-

ναι σχεδιασμένες έτσι ώστε να απομονώνουν ταχύτατα και να κα-ταστρέφουν το παθογόνο αλλά μπορεί να προκαλέσουν περαιτέρω βλάβες στους ιστούς του ξενιστή

Περιγράψτε τα κυριότερα συμπτώματα της φλεγμονής Περιγράψτε τους τρεις τύπους πυρετού

νότητα εισβολής Ποιοι παράγοντες προσδίδουν τέτοιου είδους ικανότητες σε έναν μικροοργανισμό

9 Σε τι διαφέρουν μεταξύ τους οι τοξίνες Α-Β οι κυτταρο-τοξίνες και τα υπεραντιγόνα Δώστε ένα παράδειγμα από κάθε κατηγορία τοξινών Με ποιον τρόπο προκαλεί νόσο κάθε κατηγορία τοξίνης

10 Περιγράψτε τους μηχανισμούς δράσης της τετανοτοξί-νης και της αλλαντοτοξίνης Αναφορικά με τον μηχανι-σμό δράσης τους γιατί είναι τόσο επικίνδυνες οι εν λόγω τοξίνες

11 Περιγράψτε συνοπτικά τον μηχανισμό δράσης της εντε-ροτοξίνης της χολέρας Ποια είναι η κατάλληλη θερα-πεία για την ασθένεια αυτή και γιατί η χορήγηση αντιβι-οτικών δεν έχει κατά κανόνα αποτέλεσμα Περιγράψτε συνοπτικά τον μηχανισμό δράσης της εντεροτοξίνης του σταφυλόκοκκου Ποια είναι η κατάλληλη θεραπεία για την ασθένεια αυτή και γιατί η χορήγηση αντιβιοτικών δεν έχει κατά κανόνα αποτέλεσμα

12 Περιγράψτε τη δομή μιας τυπικής ενδοτοξίνης Με ποιον τρόπο προκαλεί η ενδοτοξίνη πυρετό Ποιοι μικροοργα-νισμοί παράγουν ενδοτοξίνες

13 Με ποιον τρόπο περιορίζουν τις βακτηριακές λοιμώξεις το pH και η θερμοκρασία Σε ποια σημεία πάνω ή μέσα στο σώμα μπορεί να είναι διαφορετικές οι τιμές της θερ-μοκρασίας και του pH από τις αντίστοιχες μέσες σωμα-τικές τιμές Ποιοι οργανισμοί θα μπορούσαν να ωφελού-νται από τις υφιστάμενες διαφορές στη θερμοκρασία και στο pH

14 Σε τι διαφέρουν ο συνεχόμενος ο υφέσιμος και ο διαλεί-πων πυρετός Αναφέρετε τουλάχιστον έναν λοιμώδη πα-ράγοντα για κάθε τύπο πυρετού Ποιος τύπος πυρετού εί-ναι συνηθέστερος στις λοιμώξεις

1 Σε τι διαφέρουν ένα παράσιτο από ένα παθογόνο Σε τι δι-αφέρει η λοίμωξη από τη νόσο

2 Ποια όργανα του ανθρώπινου σώματος αποικίζονται φυ-σιολογικά από μικροοργανισμούς Τι κοινό έχουν αυτά τα όργανα μεταξύ τους Ποια όργανα είναι εντελώς ελεύ-θερα από μικροοργανισμούς Τι κοινό έχουν αυτά τα όρ-γανα μεταξύ τους

3 Σε τι διαφέρουν οι μόνιμοι από τους περιστασιακούς πλη-θυσμούς μικροοργανισμών που αναπτύσσονται σε κά-ποια θέση του σώματος

4 Γιατί είναι καθοριστική η συμμετοχή των ειδών του γέ-νους Streptococcus στον σχηματισμό της τερηδόνας Γι-ατί είναι τα είδη αυτά ικανότερα στη δημιουργία τερηδό-νας από άλλους οργανισμούς

5 Με ποιον τρόπο επηρεάζει το pH τους οργανισμούς που αναπτύσσονται στα επιμέρους τμήματα του γαστρεντερι-κού σωλήνα Με ποιον τρόπο επηρεάζει η συγκέντρωση οξυγόνου τη σύσταση της μικροβιακής χλωρίδας στα δι-άφορα επιμέρους τμήματα του γαστρεντερικού σωλήνα

6 Περιγράψτε τη σχέση μεταξύ Lactobacillus acidophilus και γλυκογόνου στον κολπικό σωλήνα Γιατί είναι διαφο-ρετική η φυσιολογική χλωρίδα στον κόλπο μιας ενήλικης γυναίκας σε σχέση με εκείνην μιας πολύ νέας

7 Υποδείξτε σε τι διαφέρουν μεταξύ τους ο γλυκοκάλυκας η κάψα και η βλεννοστιβάδα Με ποιον τρόπο συνει-σφέρουν οι προαναφερθείσες δομές στη διαδικασία προ-σκόλλησης των βακτηρίων

8 Δώστε ένα παράδειγμα μικροοργανισμού του οποίου η παθογονικότητα οφείλεται στην ικανότητα παραγωγής τοξίνης Προσδιορίστε τη συγκεκριμένη τοξίνη και τον τρόπο δράσης της Δώστε ένα παράδειγμα μικροοργανι-σμού του οποίου η παθογονικότητα οφείλεται στην ικα-

Ερωτήσεις επανάληψης

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΕΠΑΝΑΛΗψΗΣ 865

866Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

θανές εξελικτικές πιέσεις που να προκαλούν αύξηση της μολυσματικότητας και της παθογονικότητας του Clos-tridium tetani Θα προσέδιδε επιλεκτικά πλεονεκτήματα σε αυτούς τους οργανισμούς μια ενδεχόμενη αύξηση της μολυσματικότητας Στον συλλογισμό σας βεβαιωθείτε ότι έχετε λάβει υπrsquo όψιν σας και το φυσικό ενδιαίτημα κάθε οργανισμού

9 Το ένζυμο πήξης του αίματος (coagulase) είναι ένας πα-ράγοντας μολυσματικότητας του Staphylococcus aure-us ο οποίος προκαλεί τον σχηματισμό θρόμβων στη θέ-ση ανάπτυξης του S aureus Η στρεπτοκινάση είναι ένας παράγοντας μολυσματικότητας του Staphylococcus pyo-genes που διασπά τους θρόμβους στη θέση ανάπτυξης του S pyogenes Υπάρχει κάποιος συνδυασμός αυτών των δύο αλληλοαναιρούμενων στρατηγικών που να αυ-ξάνει την παθογονικότητα

10 Τα είδη του γένους Salmonella παράγουν τουλάχιστον 10 διαφορετικά γονιδιακά προϊόντα τα οποία δρουν ως πα-ράγοντες μολυσματικότητας και αυξάνουν τη μολυσματι-κή δράση του παθογόνου Το Streptococcus pneumoniae ένα παθογόνο με κατά τεκμήριο μεγαλύτερη μολυσματι-κότητα (βλ Εικόνα 2115) χρησιμοποιεί μόνο έναν πα-ράγοντα μολυσματικότητας Ανατρέξτε στους κρίσιμους παράγοντες μολυσματικότητας για καθέναν από αυτούς τους δύο οργανισμούς και εξηγήστε γιατί είναι τόσο ση-μαντικός και αποτελεσματικός ένας συγκεκριμένος πα-ράγοντας του S pneumoniae Γιατί δεν χρησιμοποιούν όλα τα παθογόνα του ανθρώπου στρατηγικές μολυσματι-κότητας παρόμοιες με εκείνη του S pneumoniae

11 Τα εμβόλια κατά των εξωτοξινών πχ της τοξίνης της διφθερίτιδας και της τετανοτοξίνης χρησιμεύουν στην πρόληψη εκδήλωσης των αντίστοιχων νόσων (f Τμή-μα 2211) Γιατί δεν παρασκευάζονται εμβόλια και κατά των ενδοτοξινών

12 Αν και είναι σχετικά εύκολο να απομονωθούν μεταλλάγ-ματα μικροοργανισμών με ικανότητα παραγωγής ενδοτο-ξινών η απομόνωση μεταλλαγμάτων που δεν έχουν αυ-τή την ικανότητα είναι πολύ δυσκολότερη Με βάση όσα ξέρετε για τη δομή και τη λειτουργία αυτών των τοξινών εξηγήστε γιατί συμβαίνει αυτό

13 Τα εγκαύματα είναι από τις δυσκολότερες πληγές σε ότι αφορά τη θεραπεία τους καθώς μολύνονται εύκολα από ευκαιριακά συνήθως παθογόνα Εξηγήστε γιατί συμ-βαίνει αυτό με βάση τις γνώσεις σας για τους φυσικούς ανατομικούς και χημικούς μηχανισμούς που διαθέτει ο οργανισμός για την πρόληψη των λοιμώξεων

14 Πρέπει ο πυρετός να αντιμετωπίζεται θεραπευτικά σε κάθε περίπτωση Στην απάντησή σας λάβετε υπrsquo όψιν τη σημασία που έχουν οι φλεγμονώδεις αποκρίσεις του ξε-νιστή στον περιορισμό των λοιμώξεων

1 Με ποιον τρόπο αναστέλλει η βλέννη τον πολλαπλασι-ασμό των περισσότερων μικροοργανισμών Περιγράψ-τε πειράματα τα οποία καταδεικνύουν την προστατευτι-κή επίδραση της βλέννης έναντι του βακτηριακού αποι-κισμού

2 Οι βλεννογόνοι υμένες αποτελούν αποτελεσματικό φραγ-μό κατά του αποικισμού και της ανάπτυξης μικροοργανι-σμών Ωστόσο οι βλεννογόνοι του λάρυγγα και του φά-ρυγγα αποικίζονται από ποικίλους μικροοργανισμούς που μερικοί προκαλούν ενίοτε νόσο Εξηγήστε πώς μπο-ρεί υπό συγκεκριμένες συνθήκες να μετατραπεί σε παθο-γόνο ένας μικροοργανισμός που φυσιολογικά δεν είναι παθογόνος Περιγράψτε τουλάχιστον ένα σύνολο συνθη-κών που δυνητικά ευνοεί την παθογονικότητα

3 Ποια στάδια περιλαμβάνει ο σχηματισμός της οδοντικής πλάκας Περιγράψτε και αναλύστε τα πειράματα που κα-ταδεικνύουν ότι οδοντική πλάκα μπορεί να σχηματιστεί και σε απομιμήσεις οδοντικών επιφανειών και σχεδιάστε άλλα πειράματα σχετικά με τη χρήση βιολογικών μεθό-δων καταπολέμησης της πλάκας

4 Συμβάλλει η χρήση ενός αντιμικροβιακού σκευάσματος (οδοντόπαστα) στην πρόληψη της τερηδόνας Ποια εί-ναι τα πλεονεκτήματα ή τα μειονεκτήματα μιας τέτοιας στρατηγικής για την πρόληψη της τερηδόνας Πώς μπο-ρείτε να ελέγξετε εργαστηριακά την αποτελεσματικότη-τα αυτής της στρατηγικής

5 Η λήψη αντιβιοτικών μπορεί να μειώσει σημαντικά τον αριθμό των μικροοργανισμών της γαστρεντερικής οδού Ποια συμπτώματα σε επίπεδο φυσιολογίας μπορεί να προκαλέσει στον ξενιστή η μείωση της φυσιολογικής χλωρίδας Οι μακροχρόνιες θεραπείες με αντιβιοτικά συ-χνά συνοδεύονται από λοιμώξεις ευκαιριακών παθογό-νων πολλά από τα οποία είναι τα ίδια με αυτά που προ-καλούν ευκαιριακές λοιμώξεις σε άτομα με AIDS (f Τμήμα 2614) Ποια παθογόνα μπορεί να είναι αυτά Γι-ατί είναι ευάλωτα στα συγκεκριμένα παθογόνα όσα άτο-μα έχουν ακολουθήσει αντιβιοτική θεραπεία

6 Περιγράψτε σε τι διαφέρουν τα παθογόνα από τα μη πα-θογόνα στελέχη της Escherichia coli Συμπεριλάβετε στην επιχειρηματολογία σας δομικές και οικολογικές συ-νιστώσες

7 Αναφέρετε τρεις τουλάχιστον ξενιστικούς παράγοντες οι οποίοι περιορίζουν ή ευνοούν τον αποικισμό και την ανάπτυξη μικροοργανισμών σε δεδομένη θέση Συμπερι-λάβετε κάθε έναν από αυτούς τους παράγοντες σε in vi-tro πειράματα για τον έλεγχο της ισχύος των υποθέσεών σας

8 Προσδιορίστε πιθανές εξελικτικές πιέσεις που προκα-λούν αύξηση της μολυσματικότητας και της παθογονικό-τητας του Streptococcus pneumoniae Προσδιορίστε πι-

Ερωτήσεις εφαρμογής

Page 22: Ο Streptococcus mutans 21 - WordPress.com...838 Kεφάλαιο 21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ μικροοργανισμοί στα όργανα,

856Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

ισχυρές βιολογικές τοξίνες στη φύση Ένα χιλιοστογραμμά-ριο (mg) καθαρής αλλαντοτοξίνης αρκεί για να σκοτώσει πάνω από ένα εκατομμύριο ινδικά χοιρίδια Από τις επτά δι-αφορετικές αλλαντοτοξίνες που γνωρίζουμε δύο τουλάχι-στον κωδικεύονται από εξειδικευμένους λυσιγόνους βακτη-ριοφάγους του Clostridium botulinum Η κυριότερη τοξίνη είναι μια πρωτεΐνη με ΜΒ 150000 η οποία εύκολα σχηματί-ζει συμπλέγματα με άλλες μη τοξικές πρωτεΐνες του C bot-ulinum δημιουργώντας βιοενεργές τοξίνες με ΜΒ που αγγί-ζει το 106 Η τοξικότητά της οφείλεται στο ότι αυτή δεσμεύε-ται στις νευρομυϊκές συνάψεις (και συγκεκριμένα στις προ-συναπτικές μεμβράνες των απολήξεων των κινητικών νευ-ρώνων) όπου παρεμποδίζει την απελευθέρωση ακετυλοχο-λίνης Υπενθυμίζεται ότι η μετάδοση της νευρικής ώσης από τα νευρικά κύτταρα στα μυϊκά γίνεται μέσω της ακετυλοχο-λίνης η οποία δεσμεύεται σε ειδικούς υποδοχείς των μυϊκών κυττάρων Έτσι ένας μυς που έχει δηλητηριαστεί με αλλα-ντοτοξίνη αδυνατεί να προσλάβει το διεγερτικό σήμα (την ακετυλοχολίνη) άρα αδυνατεί να συσταλεί προκαλώντας γενικευμένη παράλυση (Εικόνα 2119)

Η τετανοτοξίνη είναι μια πρωτεΐνη με ΜΒ 150000 η οποία αποτελείται από συνδεδεμένα πολυπεπτίδια Α-Β Η τοξίνη μόλις έρθει σε επαφή με το νευρικό σύστημα μετα-φέρεται μέσω των κινητικών νευρώνων μέχρι τον νωτιαίο μυελό όπου συνδέεται εξειδικευμένα με γαγγλιοζιτικά λιπί-δια των αξονικών απολήξεων ορισμένων ανασταλτικών νευ-ρώνων του νωτιαίου μυελού Κατά τη φυσιολογική λειτουρ-

γία τους αυτοί οι διάμεσοι νευρώνες απελευθερώνουν κά-ποιον ανασταλτικό νευροδιαβιβαστή (συνήθως γλυκίνη) ο οποίος συνδέεται με ειδικούς υποδοχείς πάνω στη μεμβρά-νη του κινητικού νευρώνα και προκαλεί αποδιέγερση δη-λαδή άρση της διέγερσης του κινητικού νευρώνα Αυτός εί-ναι ο κυριότερος μηχανισμός για να σταματήσει η διέγερση ενός κινητικού νευρώνα και πρακτικά σημαίνει ότι η δρά-ση της γλυκίνης αναστέλλει την απελευθέρωση ακετυλοχο-λίνης στην τελική κινητική πλάκα και επομένως επιτρέπει τη χάλαση των μυών Η παρουσία όμως τετανοτοξίνης στον νωτιαίο μυελό εξουδετερώνει τη δράση των διάμεσων ανα-σταλτικών νευρώνων και επομένως διακόπτει την απελευθέ-ρωση και δράση της γλυκίνης επί των κινητικών νευρώνων Υπrsquo αυτές τις συνθήκες οι κινητικοί νευρώνες συνεχίζουν να παραμένουν σε κατάσταση διέγερσης εκφορτίζονται αστα-μάτητα και απελευθερώνουν συνεχώς ακετυλοχολίνη στη νευρομυϊκή σύναψη προκαλώντας συνεχείς και ανεξέλε-γκτες συστολές των αντίστοιχων μυών (Εικόνα 2120) Τε-λικό αποτέλεσμα είναι η σπαστική παράλυση δηλαδή μια κατάσταση κατά την οποία οι προσβεβλημένοι μύες βρίσκο-νται σε διαρκή συστολή Αν η προσβολή αφορά τους μυς του στόματος τότε ο παρατεταμένος σπασμός παραμορφώ-νει το στόμα προκαλώντας το φαινόμενο του τρισμού Αν η προσβολή συμβεί στους αναπνευστικούς μυς τότε μπορεί να επέλθει θάνατος από ασφυξία

Και οι δύο τοξίνες που μόλις εξετάσαμε εμποδίζουν την απελευθέρωση νευροδιαβιβαστών για τον έλεγχο των μυών

Φυσιολογικές συνθήκεςΗ ακετυλοχολίνη (A) προκαλείσυστολή των microυϊκών ινών

∆ιεγερτικό σήmicroααπό το κεντρικόνευρικό σύστηmicroα

Μυς

ΑλλαντίασηΗ αλλαντοτοξίνη εmicroποδίζει τηναπελευθέρωση της Α αναστέλλοντας έτσιτη microυϊκή συστολή

AA A

AAA

A AA

AAAAA

A

AA A

AA A

AA

A A

AAA

AAA AA

A AAA

A A A A A A A A AA A A A

(α) (β)

Εικόνα 2119 δράσητηςαλλαντοτοξίνηςηοποίαπαράγεταιαπότοClostridium botulinum (α)υπόφυσιολογικέςσυνθήκεςηδιέγερσηαπότοκεντρικόνευρικόσύστημακαταλήγειστηνευρομυϊκήσύναψηκαιέχειωςαποτέλεσματηναπελευθέρωσηακετυλοχολίνης(α)απότακυστίδιατωννευρικώναπολήξεωνστηντελικήκινητικήπλάκαΣτησυνέχειαηακετυλοχολίνησυνδέεταιμεειδικούςυποδοχείςστημεμβράνητουμυϊκούκυττάρουπροκαλώνταςσυστολήτουτελευταίου(β)ηαλλαντοτοξίνηδραστηντελικήκινητικήπλάκαπαρεμποδίζονταςτηναπελευθέρωσηακετυλοχολίνης(α)απότακυστίδιαlaquoκαταργώνταςraquoστηνπράξητηνευρικήδιέγερσηαποτέλεσματηςδράσηςαυτήςείναιημηαντιστρεπτήχάλασητουμυόςκαιτελικάημυϊκήπαράλυση(f

Τμήμα295)

Ωστόσο το τελικό αποτέλεσμα διαφέρει ανάλογα με το ποι-ος ακριβώς νευροδιαβιβαστής αναστέλλεται

2110 Έλεγχος εννοιών

Οι εξωτοξίνες τις οποίες παράγουν ορισμένοι μικροοργανισμοί εί-ναι οι ισχυρότερες βιολογικές τοξίνες που γνωρίζουμε Κάθε εξω-τοξίνη δρα σε εξειδικευμένα κύτταρα ή μόρια του ξενιστή επιφέ-ροντας βλάβες σε κάποια μείζονα (κυτταρική ή συστηματική) λει-τουργία του

Ποιες μείζονος σημασίας ιδιότητες είναι κοινές σε όλες τις εξωτοξίνες Σε όλες τις τοξίνες Α-Β

Είναι απαραίτητο να λάβει χώρα πολλαπλασιασμός των βακτη-ρίων και λοίμωξη προκειμένου να παραχθούν τοξίνες

2111 Εντεροτοξίνες

Οι εντεροτοξίνες είναι εξωτοξίνες που δρουν στο λεπτό έντερο και προκαλούν μαζική έκκριση υγρών στον εντερικό αυλό και κατά συνέπεια εμετό και διάρροια Εντεροτοξίνες

παράγουν πολλά βακτήρια όπως τα Staphylococcus aureus Clostridium perfringens και Bacillus cereus (που ευθύνονται συνήθως για τις τροφικές δηλητηριάσεις) αλλά και τα εντε-ροπαθογόνα Vibrio cholerae Escherichia coli και Salmonel-la enteritidis

Η τοξίνη της χολέρας

Η εντεροτοξίνη την οποία παράγει το Vibrio cholerae είναι ο αιτιολογικός παράγοντας της χολέρας και έχει μελετηθεί περισσότερο από οποιαδήποτε άλλη εντεροτοξίνη Η τοξί-νη της χολέρας ανήκει στις τοξίνες της κατηγορίας Α-Β (βλ Τμήμα 2110) και αποτελείται από μία υπομονάδα Α μορι-ακού βάρους 27200 και πέντε υπομονάδες Β καθεμιά από τις οποίες έχει ΜΒ 11600 (επομένως ολόκληρο το σύμπλεγ-μα της τοξίνης έχει ΜΒ 82200) Η υπομονάδα Β αποτελεί το τμήμα με το οποίο η τοξίνη δεσμεύεται εξειδικευμένα στον γαγγλιοζίτη GM1 που βρίσκεται στην κυτταροπλασματική μεμβράνη των κυττάρων του εντερικού επιθηλίου (Εικόνα 2121)Oslash ωστόσο η ίδια η υπομονάδα Β δεν προκαλεί κάποια μεταβολή στη διαπερατότητα της μεμβράνης Για την τοξι-κή δράση της τοξίνης της χολέρας υπεύθυνη είναι η υπομο-

AA

AA

A

AA A

AA

A AAA

AAA

A

AAA

A

AAAAAAAA

AAA

A

G

GGG

GGGGGGG

G

G

G G

G

G

G

GG G

G

GG

A A

A

A A

A

A

A

A

A AA A A A A A A A AA A A A

∆ιεγερτικά σήmicroατααπό το κεντρικόνευρικό σύστηmicroα

Ανασταλτικόςδιάmicroεσος νευρώνας

Αναστολή

Μυς

Φυσιολογικές συνθήκεςΗ γλυκίνη (G) που απελευθερώνεται από τουςανασταλτικούς διάmicroεσους νευρώνες σταmicroατάτην απελευθέρωση ακετυλοχολίνης (A)και επιφέρει χάλαση των microυών

ΤέτανοςΗ τετανοτοξίνη δεσmicroεύεται στουςανασταλτικούς διάmicroεσους νευρώνεςεmicroποδίζοντας την απελευθέρωση γλυκίνηςκαι τη χάλαση των microυών

(α) (β)

Τοξίνητουτετάνου

Εικόνα 2120 δράσητηςτετανοτοξίνηςτηνοποίαπαράγειτοClostridium tetani(α)υπόφυσιολογικέςσυνθήκεςηχάλασητωνμυώνοφείλεταιστηγλυ-κίνη(G)πουαπελευθερώνουνορισμένοιδιάμεσοιανασταλτικοίνευρώνεςηγλυκίνηαποδιεγείρειτουςκινητικούςνευρώνεςκάτιπουμετησειράτουση-μαίνειότιδιακόπτεταιηαπελευθέρωσηακετυλοχολίνης(α)στηνευρομυϊκήσύναψη(β)ητετανοτοξίνηδεσμεύεταισεδιάμεσουςανασταλτικούςνευρώνεςεμποδίζονταςτηναπελευθέρωσηγλυκίνηςαπότασυναπτικάκυστίδιαΈτσιδιακόπτεταιηροήανασταλτικώνσημάτωνπροςτουςκινητικούςνευρώνεςκαιηαπελευθέρωσηακετυλοχολίνηςστηνευρομυϊκήσύναψηείναισυνεχήςκαιαδιάκοπημεαποτέλεσμαναπροκαλείταιμηαντιστρεπτήσυστολήτωνμυώνκαισπαστικήπαράλυση(fΤμήμα278καιεικόνα2719)

2111 ΕΝΤΕΡΟΤΟξΙΝΕΣ 857

858Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

νάδα Α η οποία ενεργοποιεί το κυτταρικό ένζυμο αδενυλι-κή κυκλάση που με τη σειρά του μετατρέπει την τριφωσφο-ρική αδενοσίνη (ΑΤΡ) σε κυκλική μονοφωσφορική αδενοσί-νη (cAMP)

Όπως έχουμε ήδη δει στο Τμήμα 87 το κυκλικό ΑΜΡ είναι ένα ειδικό μόριο που συνδέει στα κύτταρα διάφο-ρους ρυθμιστικούς μηχανισμούς Στα θηλαστικά το κυκλι-κό ΑΜΡ συμμετέχει στον μηχανισμό δράσης αρκετών ορμο-

νών σε συναπτικές διαβιβάσεις του κεντρικού νευρικού συ-στήματος αλλά και στις φλεγμονώδεις και ανοσιακές αντι-δράσεις των ιστών συμπεριλαμβανομένων των αλλεργιών Όμως για να μπορέσει η υπομονάδα Α της τοξίνης της χολέ-ρας να ενεργοποιήσει την αδενυλική κυκλάση πρέπει πρώτα να ενεργοποιηθεί από ένα κυτταρικό ένζυμο που χρειάζεται NAD+ και ATP Κατά τη δράση της εντεροτοξίνης της χολέ-ρας τα αυξημένα επίπεδα κυκλικού ΑΜΡ προκαλούν ενερ-γητική έκκριση διττανθρακικών και ιόντων χλωρίου από τα επιθηλιακά κύτταρα προς τον εντερικό αυλό (Εικόνα 2121) Κατά την οξεία φάση της νόσου η απώλεια νερού στο λε-πτό έντερο υπερβαίνει τον ρυθμό απορρόφησής του στο πα-χύ έντερο με αποτέλεσμα τη μαζική καθαρή απώλεια νε-ρού Κατά κανόνα τα θύματα της χολέρας πεθαίνουν από ακραία αφυδάτωση Καλύτερη θεραπεία είναι η πρόσληψη από το στόμα μεγάλων ποσοτήτων από διαλύματα ηλεκτρο-λυτών προκειμένου να αναπληρωθούν τα απολεσθέντα υγρά και ιόντα

Η εντεροτοξίνη της χολέρας μπορεί να ενεργοποιήσει την αδενυλική κυκλάση σε μεγάλη ποικιλία κυττάρων και ιστών γιrsquo αυτό και οι παθολογικές εκδηλώσεις της τοξίνης αφορούν μάλλον την ειδική θέση όπου αυτή δεσμεύεται δη-λαδή τα κύτταρα του επιθηλίου του λεπτού εντέρου παρά την τοξική ενεργοποίηση της αδενυλικής κυκλάσης Πράγ-ματι η προσθήκη διαλύματος με απομονωμένες υπομονάδες Β (οι οποίες δεν διαθέτουν δραστικότητα αδενυλικής κυκλά-σης) στον αυλό του εντέρου μπορεί να εμποδίσει τη δράση της εντεροτοξίνης της χολέρας αρκεί να χορηγηθεί πριν την εκδήλωσή της Αυτό συμβαίνει διότι οι υπομονάδες Β κατα-λαμβάνουν τις ίδιες θέσεις δέσμευσης που χρησιμοποιούν και τα πλήρη μόρια (Α-Β) της τοξίνης στερώντας από τα τελευταία τη δυνατότητα δέσμευσης αλλά και δράσης κα-θώς μόνο τα πλήρη μόρια διαθέτουν δραστικότητα αδενυλι-κής κυκλάσης

Η εντεροτοξίνη της χολέρας κωδικεύεται από δύο γο-νίδια τα ctxA και ctxB Η έκφραση των εν λόγω γονιδίων ελέγχεται από έναν μηχανισμό θετικής ρύθμισης στον οποίο καθοριστικό ρόλο παίζει η πρωτεΐνη που κωδικεύει το γονί-διο toxR Το προϊόν του γονιδίου toxR είναι μια διαμεμβρα-νική πρωτεΐνη η οποία ελέγχει τόσο την παραγωγή της τοξί-νης όσο και άλλων σημαντικών παραγόντων μολυσματικό-

Εικόνα 2121 δράσητηςεντεροτοξίνηςτηςχολέρας(1)Φυσιολογικήδι-αδικασίακίνησηςτωνιόντωνστοέντεροκαιαποικισμόςτουεπιθηλίουαπότοVibrio choleraeακολουθούμενοςαπόδέσμευσητηςεντεροτοξίνηςμετουςγαγγλιοζίτεςGM1τωνκυττάρωντουξενιστή(2)ηδράσητηςτοξίνηςα-βέγκειταιστηνενσωμάτωσηστοκυτταρόπλασματωνξενιστικώνκυττάρωντηςυπομονάδαςαηοποίαενεργοποιείτηναδενυλικήκυκλάσηΤογεγονόςαυτόοδηγεί(3)στηδιακοπήτηςφυσιολογικήςροήςνa+προςταέσωκαι(4)στηναπώλειανερούπροςτοναυλόκαιτηνεμφάνισηδιάρροιαςηαντιμετώπισητηςχολέραςγίνεταιμεαναπλήρωσηιόντωνκαιενυδάτωσηηχρήσηαντιβι-οτικώνμπορείναπεριορίσειτηνανάπτυξητουV choleraeκαιναμειώσειτηδιάρκειατηςνόσουαλλάδενεπηρεάζεικαθόλουτηντοξίνηπουέχειήδηπαραχθεί

Κύτταρο GM1

Επιθήλιο

Τοξίνη του Vibrio cholerae

Κύτταρο του Vibrio cholerae

Ενεργοποίηση της επιθηλιακήςαδενυλικής κυκλάσης από τηντοξίνη της χολέρας

Τοξίνη τηςχολέρας

Αδενυλική κυκλάση

Αυλός

Αυλός

ATP κυκλικό AMP

Αίmicroα

Αίmicroα

Αίmicroα

Αυλός τουλεπτού εντέρου

Κύτταρο GM1Na+

Επιθηλιακά κύτταρα του εντέρου

Na+

Na+

Αναστολή microεταφοράς Na+ καθαρήροή Clndash προς τον αυλό

Clndash

Clndash

Μαζική microετακίνησηνερού προς τον αυλό

Φυσιολογική κίνηση ιόντων Na+ κινείται από τοναυλό προς το αίmicroαmiddot δεν υπάρχει καθαρή ροή Clndash

H2O

Αποικισmicroός καιπαραγωγή τοξινών

1

3

2

4

τητας του Vibrio cholerae (πχ πρωτεΐνες και τριχίδια της εξωτερικής μεμβράνης) που είναι απαραίτητοι για τον επι-τυχή αποικισμό του λεπτού εντέρου από το συγκεκριμένο εντεροπαθογόνο

Άλλες εντεροτοξίνες

Αρκετές εντεροτοξίνες που παράγονται από άλλα εντεροπα-θογόνα όπως είναι η Escherichia και η Salmonella δρουν παρόμοια με την τοξίνη της χολέρας Αυτό επιβεβαιώνεται από το ότι οι τοξίνες και των δύο βακτηρίων εξουδετερώνο-νται με τη χορήγηση αντισωμάτων κατά της εντεροτοξίνης της χολέρας γεγονός που υποδηλώνει ότι οι συγκεκριμένες τοξίνες έχουν παραπλήσια δομή Σε αυτό συνηγορεί και η ανάλυση της αλληλουχίας βάσεων στα γονίδια ctxA και ctxB τα οποία παρουσιάζουν ομολογία μεγαλύτερη του 75 με τα γονίδια που κωδικεύουν τη θερμοασταθή εντεροτοξίνη την οποία παράγουν τα εντεροπαθογόνα στελέχη της Escherich-ia και της Salmonella Ωστόσο υπάρχουν και εντεροτοξί-νες με διαφορετικό τρόπο δράσης τις οποίες παράγουν άλ-λα εντεροπαθογόνα των τροφίμων (Staphylococcus aureus Clostridium perfringens Bacillus cereus) Πχ η τοξίνη του Clostridium perfringens είναι μια κυτταροτοξίνη ενώ του Staphylococcus aureus μια υπεραντιγονική τοξίνη (Πίνακας 214) Τα υπεραντιγόνα έχουν έναν εντελώς διαφορετικό μη-χανισμό δράσηςOslash διεγείρουν μεγάλο αριθμό λεμφοκυττάρων προκαλώντας φλεγμονώδεις αντιδράσεις όχι μόνο τοπικά στο έντερο αλλά και διασυστηματικά σε όλο το σώμα (f Τμήμα 2214)

2111 Έλεγχος εννοιών

Οι εντεροτοξίνες είναι εξωτοξίνες που δρουν εξειδικευμένα στο λε-πτό έντερο προκαλώντας μεταβολές στη διαπερατότητα του εντε-ρικού επιθηλίου οι οποίες οδηγούν στην εμφάνιση διάρροιας Οι

εντεροτοξίνες διακρίνονται στις τοξίνες Α-Β στις κυτταροτοξίνες και στα υπεραντιγόνα

Ποια μείζονα χαρακτηριστικά είναι κοινά σε όλες τις εντεροτο-ξίνες Σε όλες τις εξωτοξίνες Α-Β

Πώς δρα η τοξίνη του Vibrio cholerae στο λεπτό έντερο Γιατί προκαλεί η τοξίνη αυτή μαζική απώλεια νερού

2112 Ενδοτοξίνες

Τα αρνητικά κατά Gram βακτήρια παράγουν λιποπολυσακ-χαρίτες για την εξωτερική στιβάδα του κυτταρικού τους τοι-χώματος (f Τμήμα 49) οι οποίοι σε πολλές περιπτώσεις είναι τοξικοί Οι πολυσακχαρίτες αυτοί ονομάζονται ενδο-τοξίνες διότι είναι σταθερά συνδεδεμένοι με το βακτηριακό κύτταρο και απελευθερώνονται σε μεγάλες ποσότητες μόνο αν συμβεί λύση του κυττάρου Οι ενδοτοξίνες έχουν μελε-τηθεί κυρίως στην περίπτωση των Escherichia Shigella και Salmonella Οι κυριότερες διαφορές μεταξύ εξωτοξινών και ενδοτοξινών παρατίθενται στον Πίνακα 215

Δομή και λειτουργία των ενδοτοξινών

Οι ενδοτοξίνες ασκούν ποικίλες επιδράσεις στη φυσιολο-γία Ο πυρετός είναι σχεδόν καθολικό σύμπτωμα της δρά-σης τους διότι οι τοξίνες αυτές διεγείρουν την απελευθέρω-ση ειδικών πρωτεϊνών από τα ξενιστικά κύτταρα οι οποίες ονομάζονται ενδογενή πυρετογόνα και επιδρούν στο θερμορ-ρυθμιστικό κέντρο του εγκεφάλου Επιπλέον οι ενδοτοξίνες προκαλούν διάρροια ταχεία μείωση του αριθμού των λεμ-φοκυττάρων και των αιμοπεταλίων και γενικευμένη φλεγ-μονή Μεγάλες ποσότητες ενδοτοξίνης μπορεί να επιφέρουν ακόμη και τον θάνατο κυρίως μέσω αιμορραγικής καταπλη-ξίας και ιστικής νέκρωσης Η τοξικότητα των ενδοτοξινών

2112 ΕΝΔΟΤΟξΙΝΕΣ 859

ΠΙΝΑΚΑΣ 215 Ιδιότητεςεξωτοξινώνκαιενδοτοξινών

Ιδιότητα Εξωτοξίνες Ενδοτοξίνες

Χημικέςιδιότητες πρωτεΐνεςπουεκκρίνονταιαπόορισμένα Σύμπλοκαλιποπολυσακχαριτών-λιποπρωτεϊνών(fεικόνα435) αρνητικάκατάGramβακτήριαενγένει ωςτμήματατηςεξωτερικήςμεμβράνηςτωναρνητικώνκατά θερμοασταθείς Gramβακτηρίωναπελευθερώνονταιμετηλύσητουκυττάρου πολύμεγάληθερμοσταθερότηταΤρόποςδράσης εξειδικευμένοςσυνήθωςδεσμεύονται μηειδικός σεειδικούςυποδοχείςήδομέςΣυμπτώματα είναικυτταροτοξίνεςεντεροτοξίνεςή πυρετόςδιάρροιαεμετός νευροτοξίνεςμεεξειδικευμένοτρόπο δράσηςσεκύτταραήιστούς Τοξικότητα Συχνάπολύμεγάληενίοτεθανατηφόρος μικρήσπάνιαθανατηφόροςανοσογονικότητα Ιδιαιτέρωςανοσοδιεγερτικέςδιεγείρουν Ήπιαανοσογόναηανοσοαπόκρισηείναι τηνπαραγωγήαντισωμάτων(αντιτοξινών) ανεπαρκήςγιατηνεξουδετέρωσητηςτοξίνηςδράσητοξοειδών ηαντιμετώπισητηςτοξίνηςμεφορμαλδεΰδη καμία καταστρέφειτηντοξικότητααλλάτα τοξοειδήπουπροκύπτουνεξακολουθούν ναέχουνανοσοδιεγερτικήδράσηπυρετογονία δενπροκαλούνπυρετόστονξενιστή πυρετογόνεςσυχνάπροκαλούνπυρετόστονξενιστή

860Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

πάντως είναι πολύ χαμηλότερη εκείνης των εξωτοξινών Στα ποντίκια επί παραδείγματι η ποσότητα ενδοτοξίνης που απαιτείται για να θανατωθεί το 50 ενός πληθυσμού πειρα-ματοζώων (δηλαδή η LD50) είναι κατά προσέγγιση 200-400 μg (μικρογραμμάρια) ανά άτομο ενώ η LD50 της αλλαντοτο-ξίνης είναι περίπου 25 pg (πικογραμμάρια) ανά άτομο δηλα-δή 10 εκατομμύρια φορές μικρότερη

Η γενική δομή των λιποπολυσακχαριτών (LPS) παρου-σιάζεται στην Εικόνα 435 Οι λιποπολυσακχαρίτες αποτε-λούνται από το λιπίδιο Α έναν κεντρικό πολυσακχαρίτη που περιέχει κετοδεοξυοκτονικό λίγα σάκχαρα με επτά άτομα άνθρακα (επτόζες) γλυκόζη γαλακτόζη Ν-ακετυλογλυκο-ζαμίνη και τον πολυσακχαρίτη Ο ένα ιδιαίτερα μεταβλητό πολυμερές που συνήθως περιέχει γαλακτόζη γλυκόζη ρα-μνόζη μαννόζη και ένα ή περισσότερα ασυνήθιστα διδεο-ξυ-σάκχαρα όπως αμπεκουόζη κολιτόζη παρατόζη ή τυβε-λόζη Τα σάκχαρα του πολυσακχαρίτη Ο σχηματίζουν αλυ-σίδες των τεσσάρων ή πέντε σακχάρων (συνήθως διακλαδι-σμένες) οι οποίες επαναλαμβάνονται αρκετές φορές για τον σχηματισμό του πλήρους μορίου (f Τμήμα 49) Το λιπί-διο Α αποτελείται από λιπαρά οξέα που συνδέονται με εστε-ρικούς δεσμούς στο μόριο της Ν-ακετυλογλυκοζαμίνης Συ-νηθέστερα τέτοια οξέα είναι το β-υδροξυμυριστικό το λαυ-ρικό (δαφνικό) το μυριστικό και το παλμιτικό (φοινικικό) Από τη μελέτη επιμέρους λιποπολυσακχαριτικών τμημάτων συνάγεται ότι το λιπίδιο ευθύνεται για την τοξικότητα και ο πολυσακχαρίτης για την υδατοδιαλυτότητα και την ανοσο-γονικότητα του συμπλόκου (f Τμήμα 223) Επίσης με-λέτες σε ζώα υποδεικνύουν ότι για τις in vivo τοξικές επι-δράσεις είναι απαραίτητο το λιπίδιο και ο πολυσακχαρίτης να συνυπάρχουν

Ανίχνευση ενδοτοξινών με τη μέθοδο Limulus

Επειδή οι ενδοτοξίνες έχουν πυρετογόνο δράση θα πρέπει τα διάφορα φάρμακα (πχ αντιβιοτικά ή σκευάσματα που χορηγούνται ενδοφλεβίως) να μην περιέχουν καθόλου εν-δοτοξίνες Για τον σκοπό αυτό έχει αναπτυχθεί μια ιδιαίτε-ρα ευαίσθητη μέθοδος ανίχνευσης ενδοτοξινών η οποία βα-σίζεται στη χρήση των αμοιβαδοκυττάρων Limulus polyphe-mus που παρασιτούν στις οπλές των αλόγων Η μέθοδος στη-ρίζεται στο γεγονός ότι οι ενδοτοξίνες προκαλούν εξειδικευ-μένα λύση αυτών των αμοιβαδοκυττάρων (Εικόνα 2122) Κατά τον εργαστηριακό έλεγχο αναμειγνύονται εκχυλίσμα-τα αμοιβαδοκύτταρων με το υπό έλεγχο διάλυμα Αν υπάρ-χει ενδοτοξίνη το εκχύλισμα των αμοιβαδοκυττάρων σχη-ματίζει πήγμα και καθιζάνει μεταβάλλοντας τη διαύγεια του διαλύματος Αυτή η αντίδραση μπορεί κατόπιν να ποσοτι-κοποιηθεί με τη χρήση φασματοφωτομέτρου Είναι εφικτή η εκτέλεση μετρήσιμης αντίδρασης με μόλις 10 pgml λιπο-πολυσακχαρίτη Η μέθοδος Limulus χρησιμοποιείται για την ανίχνευση απειροελάχιστων ποσοτήτων ενδοτοξίνης στους ορούς στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό στο πόσιμο νερό και σε όλα τα διαλύματα που χρησιμοποιούνται για την παρασκευή φαρμάκων και ενέσιμων σκευασμάτων

Επειδή η μέθοδος Limulus είναι πάρα πολύ ευαίσθητη χρειάζεται ιδιαίτερη προσοχή στην τήρηση μέτρων αποτρο-πής της μόλυνσης των εργαστηριακών οργάνων των διαλυ-μάτων και των αντιδραστηρίων από αρνητικά κατά Gram βακτήρια που υπάρχουν στο περιβάλλον του εργαστηρίου ή της κλινικής πχ στο απεσταγμένο νερό Ενδεχόμενη ανί-χνευση ενδοτοξινών με τη μέθοδο Limulus στο πλάσμα ή στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό συνιστά σοβαρή ένδειξη μόλυν-σης των συγκεκριμένων σωματικών υγρών με αρνητικά κα-τά Gram βακτήρια

2112 Έλεγχος εννοιών

Οι ενδοτοξίνες είναι λιποπολυσακχαρίτες προερχόμενοι από την εξωτερική στιβάδα των αρνητικών κατά Gram βακτηρίων Οι εν-δοτοξίνες απελευθερώνονται στο περιβάλλον με τη λύση του βα-κτηρικού κυττάρου προκαλώντας πυρετό και ορισμένες άλλες το-

(α)

(β)

A O

Tzi

anab

os a

nd R

D M

illha

mA

O T

zian

abos

and

R D

Mill

ham

Εικόνα 2122 μικροφωτογραφίεςαμοιβαδοκυττάρωνLimulus(α)Φυσι-ολογικάαμοιβαδοκύτταρα(β)αμοιβαδοκύτταραπουέχουνεκτεθείσεβα-κτηριακόλιποπολυσακχαρίτηηπαρουσίαλιποπολυσακχαρίτηπροκαλείαπο-κοκκίωσητωνκυττάρωνιδιότηταπουμπορείναχρησιμοποιηθείγιατηνανί-χνευσηλιποπολυσακχαριτώνσεκάποιουπόέλεγχοδιάλυμα

ξικές αντιδράσεις στον ξενιστή Κατά κανόνα οι ενδοτοξίνες είναι λιγότερο τοξικές από τις εξωτοξίνες

Γιατί δεν παράγουν ενδοτοξίνες τα θετικά κατά Gram βακτή-ρια

Γιατί είναι απαραίτητο να ελέγχονται τα διαλύματα των διαφό-ρων φαρμάκων ως προς την παρουσία ενδοτοξινών

ΙV ΓΕΝΙΚΟΙ ΜΗχΑΝΙΣΜΟΙ ΑΜΥΝΑΣ ΤΟΥ ξΕΝΙΣΤΗ

Οι εγγενείς laquoαμυντικοί μηχανισμοίraquo που είναι υπεύθυνοι για την καταστολή των παθογόνων μπορούν να χωριστούν σε δύο κατηγορίες στους μη ειδικούς ή γενικούς μηχανισμούς άμυνας που επιστρατεύονται έναντι μεγάλης ποικιλίας πα-θογόνων και στους ειδικούς αμυντικούς μηχανισμούς που χρησιμοποιούνται έναντι μεμονωμένων ειδών ή στελεχών παθογόνων Εδώ θα εξετάσουμε ορισμένους γενικούς αμυ-ντικούς μηχανισμούς που χρησιμοποιούνται για τον περιο-ρισμό των λοιμώξεων και τη διατήρηση της υγείας του ξε-νιστή ενώ στο επόμενο κεφάλαιο θα μελετήσουμε τους συ-γκεκριμένους μηχανισμούς άμυνας του ξενιστή έναντι μεμο-νωμένων παθογόνων δηλαδή την ανοσοαπόκριση

2113 Μη ειδική εγγενής αντίσταση στις

μολύνσεις

Η πρώτη γραμμή άμυνας του ξενιστή κατά των παθογόνων περιλαμβάνει μια σειρά φυσικών και χημικών φραγμών εγ-γενών στα περισσότερα ζώα οι οποίοι αντιδρούν με μη ει-δικό τρόπο στην εισβολή των παθογόνων Αυτοί οι γενικού χαρακτήρα μηχανισμοί εξουδετερώνουν όλα σχεδόν τα πα-θογόνα με τα οποία ερχόμαστε σε επαφή

Φυσική αντίσταση του ξενιστή

Η ικανότητα των παθογόνων να προκαλούν νόσο σε μεμο-νωμένα ζωικά είδη ποικίλλει σε πολύ μεγάλο βαθμό Για παράδειγμα η λύσσα εφόσον αρχίσει η εκδήλωση των συ-μπτωμάτων επιφέρει κατά κανόνα τον θάνατο σε οποιοδή-ποτε είδος θηλαστικού Βεβαίως ορισμένα είδη ζώων είναι πολύ πιο ευαίσθητα στη λύσσα από άλλα Τα ρακούν και τα κουνάβια πχ είναι εξαιρετικά ευαίσθητα στη μόλυνση από τον ιό της λύσσας σε αντίθεση με τα οπόσσουμ που σπανί-ως αρρωσταίνουν από την ασθένεια αυτή Ο άνθρακας μπο-ρεί να μολύνει πολλά είδη ζώων αλλά τα συμπτώματα που προκαλεί ποικίλλουν σημαντικά καθώς στον μεν άνθρω-πο εκδηλώνονται ως απλές φλύκταινες ενώ στις αγελάδες προκαλεί θανατηφόρο δηλητηρίαση του αίματος Αντίθετα ο πνευμονικός άνθρακας είναι θανατηφόρος για τον άνθρω-πο (f Τμήμα 2511) ενώ ιδιαίτερη σημασία έχει επίσης

το γεγονός ότι τα πουλιά είναι πλήρως ανθεκτικά στον άν-θρακα Επιπλέον οι ασθένειες των θερμόαιμων ζώων σπα-νίως μεταδίδονται στα ψυχρόαιμα (ποικιλόθερμα) ζώα και αντιστρόφως

Σε συγκεκριμένες συνθήκες συγγενικά είδη ή ακόμη και μέλη του ίδιου είδους ενδέχεται να παρουσιάζουν αρκε-τά διαφορετική ευαισθησία σε δεδομένο παθογόνο

Ηλικία στρες και δίαιτα

Η ηλικία είναι σημαντικός παράγοντας όσον αφορά την ευαι-σθησία έναντι μολυσματικών ασθενειών Τα λοιμώδη νοσή-ματα είναι πολύ πιο συχνά στα πολύ νεαρά και πολύ ηλικι-ωμένα άτομα Στα νεογέννητα πχ ο σχηματισμός της εντε-ρικής χλωρίδας γίνεται αρκετά γρήγορα αλλά η φυσιολογι-κή χλωρίδα του νεογέννητου δεν είναι ίδια με τη φυσιολο-γική χλωρίδα ενός ενήλικα Πριν τη δημιουργία της χλωρί-δας ενήλικα ιδιαίτερα τις πρώτες μέρες μετά τη γέννηση τα παθογόνα έχουν περισσότερες ευκαιρίες να εγκατασταθούν και να προκαλέσουν νόσο Έτσι η διάρροια που προκαλεί-ται από παθογονικά στελέχη της Escherichia coli (f Τμή-μα 297) ή του Pseudomonas aeruginosa εμφανίζεται πολύ συχνά σε νεογνά μικρότερα του ενός έτους Η νεογνική αλ-λαντίαση απαντά μόνο σε νεογνά πολύ μικρής ηλικίας επει-δή η φυσιολογική χλωρίδα που έχει δημιουργθεί στα μεγα-λύτερα παιδιά τα προφυλάσσει από εντερική λοίμωξη λόγω του Clostridium botulinum (f Τμήμα 295)

Σε άτομα μεγαλύτερα των 65 ετών τα λοιμώδη νοσήμα-τα εμφανίζονται πολύ συχνότερα απrsquo ότι σε νεότερους ενή-λικες Επί παραδείγματι οι ηλικιωμένοι είναι πολύ πιο ευ-αίσθητοι σε αναπνευστικές λοιμώξεις ιδιαίτερα στη γρίπ-πη (f Τμήμα 268) ίσως επειδή μειώνεται η αποτελεσμα-τικότητα της ανοσιακής τους απόκρισης στα παθογόνα του αναπνευστικού Επιπλέον διάφορες ανατομικές μεταβολές που συνοδεύουν το γήρας μπορεί να συμβάλλουν στην ανά-πτυξη λοιμώξεων Φερrsquo ειπείν η διόγκωση του προστάτη (συνηθισμένη πάθηση στους άνδρες άνω των 50 ετών) προ-καλεί συχνά μείωση της ροής των ούρων γεγονός που με τη σειρά του καθιστά ευκολότερο τον αποικισμό της ουροποιη-τικής οδού με παθογόνα (Εικόνα 2111) και αυξάνει τις σχε-τικές λοιμώξεις στους άνδρες μεγαλύτερης ηλικίας

Το στρες μπορεί να οδηγήσει σε προδιάθεση ενός ατό-μου που υπό φυσιολογικές συνθήκες θα ήταν υγιές στο να νοσήσει Σε σχετικές μελέτες με αρουραίους και ποντίκια η κόπωση η υπερπροσπάθεια η ελλειπής διατροφή η αφυδά-τωση και οι κλιματικές αλλαγές (όλα συνιστούν πηγές φυ-σιολογικού στρες) αυξάνουν όχι μόνο τον επιπολασμό αλλά και τη βαρύτητα των λοιμώξεων Επί παραδείγματι αρου-ραίοι που υποβάλλονται σε έντονη φυσική δραστηριότη-τα για μεγάλες χρονικές περιόδους εμφανίζουν μεγαλύτερη θνησιμότητα αν προσβληθούν από Salmonella σε σχέση με ζώα που αναπαύονται επαρκώς Επομένως οι ορμόνες που παράγονται υπό συνθήκες στρες επηρεάζουν το ανοσοποιη-τικό σύστημα και παίζουν κάποιο ρόλο στις σχετικές ασθέ-νειες Η ορμόνη κορτιζόνη πχ ένας ιδιαίτερα αποτελεσμα-

2113 ΜΗ ΕΙΔΙΚΗ ΕΓΓΕΝΗΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΣΤΙΣ ΜΟΛΥΝΣΕΙΣ 861

862Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

τικός αντιφλεγμονώδης παράγοντας παράγεται σε πολύ με-γαλύτερες ποσότητες κατά τη διάρκεια περιόδων στρες πα-ρά σε φυσιολογικές περιόδους Έτσι η καταστολή των φλεγ-μονωδών αντιδράσεων του οργανισμού στερεί το σώμα από έναν φυσιολογικό μηχανισμό άμυνας έναντι των λοιμώξεων (βλ Τμήμα 2114)

Η δίαιτα παίζει επίσης σημαντικό ρόλο στην αντίσταση του ξενιστή Η συσχέτιση μεταξύ πείνας και μολυσματικών ασθενειών είναι γνωστή εδώ και αιώνες Δίαιτες φτωχές σε πρωτεΐνη επηρεάζουν τη φυσιολογική χλωρίδα και προσφέ-ρουν μεγαλύτερες πιθανότητες ανάπτυξης σε διάφορα ευκαι-ριακά παθογόνα Για παράδειγμα ο αριθμός των κυττάρων Vibrio cholerae που απαιτούνται για να προκαλέσουν χολέ-ρα είναι πολύ μικρότερος όταν το προσβαλλόμενο άτομο υποσιτίζεται Επίσης ο αριθμός αυτός είναι πολύ μικρότε-ρος και όταν το V cholerae λαμβάνεται με την τροφή ίσως επειδή η τροφή εξουδετερώνει τα στομαχικά οξέα που υπό φυσιολογικές συνθήκες θα κατέστρεφαν το παθογόνο (f Τμήμα 285)

Σε ορισμένες περιπτώσεις η απουσία συγκεκριμένης ουσίας από τη διατροφή μπορεί να προστατεύσει από κάποια νόσο καθώς το αντίστοιχο παθογόνο στερείται τα απαραίτη-τα θρεπτικά υλικά Καλύτερο τέτοιο παράδειγμα είναι η επί-δραση της σακχαρόζης στην εμφάνιση της οδοντικής τερη-δόνας Όπως είδαμε στο Τμήμα 213 η απουσία σακχαρόζης από τη διατροφή (μαζί με τη σωστή στοματική υγιεινή) μπο-ρεί να εξαφανίσει την τερηδόνα καθώς χωρίς τη σακχαρό-ζη των τροφών τα ιδιαιτέρως τερηδονογόνα Streptococcus mutans και S sobrinus αδυνατούν να συνθέσουν τον κολ-λώδη πολυσακχαρίτη που είναι απαραίτητος για να παρα-μείνουν τα βακτηριακά κύτταρα κολλημένα στις επιφάνει-ες των δοντιών

Φυσικοί και χημικοί αμυντικοί μηχανισμοίΗ δομική ακεραιότητα των ιστικών επιφανειών συνιστά φραγμό στην είσοδο μικροοργανισμών Στο δέρμα και στις βλεννογόνους επιφάνειες τα δυνητικά παθογόνα πρέπει όχι μόνο να προσκολληθούν στην επιφάνεια του ιστού αλλά και να αναπτυχθούν σε αυτή τη θέση πριν μεταφερθούν σε κά-ποια άλλη περιοχή του σώματος Η ακεραιότητα μιας ιστι-κής επιφάνειας συνήθως αρκεί για την προστασία της από ενδεχόμενο μόνιμο αποικισμό από παθογόνα Ωστόσο μια τραυματισμένη ιστική επιφάνεια (πχ ένα γδάρσιμο στο δέρ-μα) αποικίζεται εύκολα και επιτρέπει την εισβολή μικροορ-γανισμών Η αντίσταση στον αποικισμό και στην εισβολή γίνεται αφrsquo ενός με ειδικές ουσίες που παράγει το αμυντικό σύστημα του ξενιστή και αφrsquo ετέρου με διάφορους μηχανι-σμούς ανατομικού χαρακτήρα που παρεμποδίζουν έναν πι-θανό αποικισμό Μια σύνοψη των σημαντικότερων ανατο-μικών μηχανισμών άμυνας του ανθρώπινου οργανισμού πα-ρουσιάζεται στην Εικόνα 2123

Το δέρμα συνιστά αποτελεσματικό εμπόδιο στη διείσδυ-ση μικροοργανισμών Οι σμηγματογόνοι αδένες του δέρμα-τος (Εικόνα 212) εκκρίνουν λιπαρά οξέα και γαλακτικό οξύ τα οποία μειώνουν το pH του δέρματος και αναστέλλουν τον αποικισμό από παθογόνα βακτήρια Όσοι μικροοργανι-σμοί εισπνέονται από τη μύτη ή το στόμα απομακρύνονται με τη δράση των βλεφαριδοφόρων επιθηλιακών κυττάρων των βλεννογόνων επιφανειών του ρινοφάρυγγα και της τρα-χείας Οι βλεφαρίδες ωθούν με τις κινήσεις τους τη βλέννη και τα παγιδευμένα σε αυτήν βακτήρια προς τα άνω μέχρι αυτή να ενσωματωθεί στις εκκρίσεις της στοματικής κοιλό-τητας και είτε να καταπωθεί (οπότε τα βακτήρια πεθαίνουν στο όξινο περιβάλλον του στομάχου) είτε να απομακρυνθεί με την απόχρεμψη Τα δυνητικά παθογόνα που εισέρχονται

Η λυσοζύmicroη στα δάκρυακαι σε άλλες εκκρίσεις διασπάτο κυτταρικό τοίχωmicroα τωνβακτηρίων

Αποmicroάκρυνση σωmicroατιδίων καιmicroικροοργανισmicroών microε την ταχείαδιέλευση αέρα πάνω από τα τριχίδια και τους κροσσούς τουρινοφάρυγγα

Η φυσιολογική χλωρίδαανταγωνίζεται τα παθογόνα

Η βλέννη και τα φαγοκύτταρα στους πνεύmicroονες αποτρέπουν τον αποικισmicroό

Η βλέννη και το κροσσωτό επιθήλιο στην τραχεία παγιδεύουνκαι ωθούν microικροοργανισmicroούςέξω από το σώmicroα

Το δέρmicroα είναι ένας φυσικόςφραγmicroός παράγει λιπαράοξέα microε αντιmicroικροβιακή δράση και η φυσιολογική χλωρίδα του εmicroποδίζει τοναποικισmicroό παθογόνων

Η ταχεία microεταβολή τουpH αναστέλλει τον πολλαπλασιασmicroό microικροβίων

Η περιοδική έκπλυση της ουροποιητικής οδού microε τα ούρα τηνπροφυλάσσει απότον αποικισmicroό

Η φυσιολογική χλωρίδαανταγωνίζεται τα παθογόνα

Η οξύτητα του περιβάλλοντος στο στοmicroάχι (pH 2) αναστέλλει τον πολλαπλασιασmicroό τωνmicroικροβίων

∆ιάφορες πρωτεΐνες του αίmicroατος αναστέλλουν τη microικροβιακή ανάπτυξη

Εικόνα 2123 Φυσικοίχημικοίκαιανατομικοίφραγμοίπροστασίαςέναντιτωνλοιμώξεων

στο στομάχι πρέπει να ανταπεξέλθουν αφrsquo ενός στην οξύτη-τα του στομάχου (που μπορεί να φθάσει και σε pH 2) και αφrsquo ετέρου στον ανταγωνισμό με τη διαρκώς αυξανόμενη μικρο-χλωρίδα του λεπτού (pH 5 περίπου) και του παχέος εντέρου (pH 6-7) Υπενθυμίζεται ότι στο παχύ έντερο ενός φυσιολο-γικού ενήλικα ο αριθμός των βακτηρίων προσεγγίζει το 1010 ανά γραμμάριο εντερικού περιεχομένου (βλ Τμήμα 214) Με όλους αυτούς τους αποτρεπτικούς μηχανισμούς γίνεται σαφές ότι η μόνιμη εγκατάσταση ενός νέου μικροοργανι-σμού είναι ιδιαίτερα δύσκολη

Οι νεφροί και η επιφάνεια των οφθαλμών λούονται συ-νεχώς με εκκρίσεις που περιέχουν λυσοζύμη ένζυμο το οποίο μειώνει δραστικά τους μικροβιακούς πληθυσμούς Βακτηρι-οκτόνες ουσίες υπάρχουν επίσης στα εξωκυτταρικά υγρά όπως στο πλάσμα του αίματος Οι β-λυσίνες επί παραδείγ-ματι είναι πρωτεΐνες του αίματος που έχουν την ιδιότητα να προσδένονται και να ανοίγουν ρήγματα στην κυτταρική μεμ-βράνη των βακτηρίων προκαλώντας εκροή του κυτταρο-πλάσματος άρα και λύση του βακτηριακού κυττάρου

Ιστική εξειδίκευση

Τα περισσότερα παθογόνα πρέπει αρχικά να προσκολληθούν και να αποικίσουν τη θέση που τους προσφέρεται Αν η θέ-ση αυτή δεν είναι συμβατή με τις διατροφικές και περιβαλ-λοντικές ανάγκες τους τότε είναι αδύνατο να πολλαπλασι-αστούν Επομένως αν το Clostridium tetani προσληφθεί με την τροφή δεν θα προκαλέσει τέτανο διότι πεθαίνει στο όξι-νο περιβάλλον του στομάχου Αν όμως εισχωρήσει σε μια βαθειά πληγή ενδέχεται να πολλαπλασιαστεί στις ανοξικές ζώνες που δημιουργούνται με την τοπική νέκρωση του ιστού και να αρχίσει την παραγωγή τετανοτοξίνης (βλ Τμήματα 2110 και 278) Αντίθετα τα εντεροβακτήρια όπως η Sal-monella και η Shigella δεν προκαλούν λοιμώξεις στις πλη-γές αλλά αποικίζουν επιτυχώς τον εντερικό σωλήνα Ορι-σμένες περιπτώσεις ιστικής εξειδίκευσης παρατίθενται στον Πίνακα 216

Ο καταβεβλημένος ξενιστής

Ο όρος καταβεβλημένος ξενιστής αφορά ξενιστές στους οποί-ους έχει αδρανοποιηθεί ένα ή περισσότερα τμήματα του ανο-

σοποιητικού τους συστήματος με συνέπεια να αυξάνονται σημαντικά οι πιθανότητες λοίμωξης

Πολλοί νοσοκομειακοί ασθενείς που πάσχουν από μη λοιμώδες νόσημα (πχ καρκίνο ή καρδιοπάθεια) προσβάλ-λονται σχετικά εύκολα από λοιμώξεις επειδή είναι καταβε-βλημένοι (f Τμήμα 257) Διάφορες συνήθεις νοσοκομει-ακές πράξεις όπως ο καθετηριασμός οι υποδόριες ενέσεις η λήψη εγκεφαλονωτιαίου υγρού οι βιοψίες και οι χειρουρ-γικές επεμβάσεις μπορούν ακούσια να εισαγάγουν μικροορ-γανισμούς στους ασθενείς Το προεγχειρητικό άγχος μπορεί επίσης να μειώσει τις αντιστάσεις του ασθενούς Τα διάφο-ρα αντιφλεγμονώδη φάρμακα που χορηγούνται για τον περι-ορισμό του πόνου και των οιδημάτων μειώνουν επίσης την ανοσιακή άμυνα του ξενιστή (βλ Τμήμα 2113) Στους ασθε-νείς που έχουν δεχθεί κάποιο μόσχευμα χορηγούνται ανοσο-κατασταλτικά φάρμακα τα οποία καταστέλλουν τον μηχα-νισμό απόρριψης του μοσχεύματος αλλά ταυτόχρονα μειώ-νουν την αμυντική ικανότητα του ασθενούς έναντι των λοι-μώξεων

Καταβεβλημένοι ξενιστές υπάρχουν και εκτός νοσο-κομείων Το κάπνισμα η υπέρμετρη κατανάλωση αλκοόλ η ενδοφλέβια λήψη ναρκωτικών ουσιών η έλλειψη ύπνου η ανεπαρκής διατροφή ή η λοίμωξη από κάποιον άλλο πα-ράγοντα αποτελούν συνθήκες που καταβάλλουν την άμυνα του ξενιστή έναντι των λοιμώξεων Επί παραδείγματι η μό-λυνση με τον ιό HIV (ιό της ανθρώπινης ανοσοανεπάρκειας) καθιστά τον ασθενή ευάλωτο σε πληθώρα μικροβιακών λοι-μώξεων κατά κανόνα ακίνδυνων για τα μη προσβεβλημένα άτομα Ο HIV προκαλεί το σύνδρομο της επίκτητης ανοσοα-νεπάρκειας (AIDS) επειδή καταστρέφει έναν τύπο κυττάρων του ανοσοποιητικού συστήματος τα λεμφοκύτταρα Τ-CD4 (f Τμήμα 227) που συμμετέχουν στην ανοσιακή απόκρι-ση του οργανισμού Εξαιτίας αυτής της βλάβης που προκα-λεί ο HIV στον ξενιστή οι ασθενείς με AIDS δεν διαθέτουν επαρκή άμυνα έναντι των λοιμώξεων και συχνά πεθαίνουν από κάποια λοίμωξη (f Τμήματα 256 και 2614)

Τέλος ένας ξενιστής μπορεί να είναι καταβεβλημένος εξαιτίας συγκεκριμένων γενετικών παραγόντων όπως πχ από διάφορες γενετικές ασθένειες που αναστέλλουν τη λει-τουργία ή καταστρέφουν ολόκληρα τμήματα του ανοσοποιη-τικού συστήματος Τα άτομα που υποφέρουν από τέτοιες πα-

2113 ΜΗ ΕΙΔΙΚΗ ΕΓΓΕΝΗΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΣΤΙΣ ΜΟΛΥΝΣΕΙΣ 863

ΠΙΝΑΚΑΣ 216 λοιμώξειςκαιιστικήεξειδίκευση

Νόσος Ιστός που μολύνεται Οργανισμός

αλλαντίαση Τελικήκινητικήπλάκα Clostridium botulinumαυτόματηαποβολή(βοοειδή) πλακούντας Brucella abortusΓονόρροια επιθήλιοτουουρογεννητικού Neisseria gonorrhoeaeδιφθερίτιδα επιθήλιοτουλάρυγγα Corynebacterum diphtheriaeελονοσία αίμα(ερυθροκύτταρα) είδηPlasmodiumπυελονεφρίτιδα μυελόςτωννεφρών είδηProteusΣύνδρομοεπίκτητηςανοσοανεπάρκειας(AIDS) βοηθητικάλεμφοκύτταραΤ Ιόςτηςανθρώπινηςανοσοανεπάρκειας(HIV)Τερηδόνα Στοματικόεπιθήλιο Streptococcus mutans S sobrinus S sanguisS mitisΤέτανος ανασταλτικοίδιάμεσοινευρώνες Clostridium tetani Χολέρα επιθήλιοτουλεπτούεντέρου Vibrio cholerae

864Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

θήσεις συνήθως πεθαίνουν σε νεαρή ηλικία όχι από την ίδια τη γενετική νόσο αλλά από κάποια μικροβιακή λοίμωξη

2113 Έλεγχος εννοιών

Ο αποικισμός ενός ξενιστή από παθογόνα παρεμποδίζεται από μη ειδικούς φραγμούς φυσικής ανατομικής και χημικής φύσεως Η κατάρρευση των μηχανισμών άμυνας οδηγεί σε καταβεβλημένους ξενιστές δηλαδή σε ασθενείς πιο ευάλωτους στις λοιμώξεις

Με ποιον τρόπο μπορούν το κάπνισμα και η δίαιτα να επηρεά-σουν την αντίσταση του ξενιστή σε κάποιο παθογόνο

Πώς θα μπορούσε μια προϋπάρχουσα λοίμωξη να καταβάλει έναν υγιή κατά τα άλλα ξενιστή

2114 Φλεγμονή και πυρετός

Φλεγμονή ονομάζεται η μη ειδική αντίδραση του οργανι-σμού σε διαφόρα επιβλαβή ερεθίσματα όπως είναι οι το-ξίνες και τα παθογόνα Χαρακτηριστικά της φλεγμονώδους αντίδρασης είναι η ερυθρότητα το οίδημα ο πόνος και η υψηλή θερμοκρασία που αναπτύσσεται τοπικά στο σημείο της λοίμωξης Στις ουσίες που παράγουν αυτό το αποτέλε-σμα ανήκει και μια ομάδα πρωτεϊνών που ονομάζονται κυ-τοκίνες (f Τμήμα 2310) ουσίες τις οποίες παράγουν τα λευκά αιμοσφαίρια ή λευκοκύτταρα (f Τμήμα 221) Τα λευκοκύτταρα συνδέονται επίσης με τις εξειδικευμένες αποκρίσεις του οργανισμού σε συγκεκριμένα παθογόνα τις οποίες θα εξετάσουμε στο Κεφάλαιο 22 Σπουδαιότερο απο-τέλεσμα μιας φλεγμονώδους αντίδρασης του οργανισμού εί-ναι ο άμεσος περιορισμός του παθογόνου κάτι που συνήθως επιτυγχάνεται με τον σχηματισμό ενός θρόμβου (δηλαδή ενός πλέγματος από ίνες) στο σημείο της φλεγμονής

Η φλεγμονή είναι ένας από τους σημαντικότερους και πιο διαδεδομένους αμυντικούς μηχανισμούς του ξενιστή έναντι των εισερχόμενων μικροοργανισμών Σε ορισμένες περιπτώσεις όμως η φλεγμονή μπορεί να αυξήσει την πα-θογονικότητα ενός μικροβίου Για παράδειγμα ορισμένοι μι-κροοργανισμοί επάγουν φλεγμονώδεις αντιδράσεις οι οποί-ες επειδή είναι υπερβολικά έντονες προξενούν σημαντικές βλάβες στους ιστούς δημιουργώντας laquoνεκρωμένεςraquo ζώνες πλούσιες σε θρεπτικά υλικά άρα και κατάλληλες για εγκα-τάσταση και πολλαπλασιασμό

Σε ορισμένες περιπτώσεις εκδηλώνεται μια ανεξέλεγκτη διασυστηματική φλεγμονή που ονομάζεται σηπτική κατα-πληξία (σοκ) η οποία οδηγεί σε ακόμη πιο γενικευμένα συ-μπτώματα όπως εντονότατο οίδημα και ανεξέλεγκτο πυρε-τό Η σηπτική καταπληξία είναι μια κατάσταση απειλητική για την ανθρώπινη ζωή που εμφανίζεται όταν οι λοιμώξεις και οι αντίστοιχες φλεγμονώδεις αντιδράσεις δεν περιορίζο-νται σε συγκεκριμένη θέση του σώματος αλλά διασπείρονται σε όλο το σώμα μέσω του κυκλοφορικού ή λεμφικού συστή-ματος (f Τμήμα 221)

Πυρετός

Το σώμα ενός υγιούς ατόμου διατηρεί αξιοθαύμαστα σταθε-ρή τη θερμοκρασία στο εσωτερικό του Σε μια μέση περίοδο 24 ωρών η θερμοκρασία του σώματος αυξομειώνεται σε ένα πολύ στενό εύρος τιμών που δεν υπερβαίνει τον 1ο-15οC Σε κάθε άτομο η μέση θερμοκρασία μπορεί να ποικίλλει ελα-φρά Ως laquoφυσιολογικήraquo θεωρείται μια μέση θερμοκρασία 37οC αλλά σε ορισμένα άτομα η φυσιολογική θερμοκρασία μπορεί να είναι 36οC ή 38οC Η θερμοκρασία του σώματος εξαρτάται πολύ από τη σωματική δραστηριότητα και μπορεί να φτάσει μέχρι και 4οC πάνω από το φυσιολογικό κατά τη διάρκεια έντονης σωματικής καταπόνησης και μέχρι 2οC κά-τω από το φυσιολογικό κατά τη διάρκεια του ύπνου

Πυρετός ονομάζεται η ανώμαλη αύξηση της θερμοκρα-σίας του σώματος Ο πυρετός προκαλείται ενίοτε και από μη λοιμώδη νοσήματα αλλά στις περισσότερες περιπτώσεις ευ-θύνεται κάποια λοίμωξη Το γεγονός ότι πολλές λοιμώξεις προκαλούν πυρετό οφείλεται σε ορισμένα πυρετογόνα προϊ-όντα των παθογόνων μικροοργανισμών Οι καλύτερα μελε-τημένοι πυρετογόνοι παράγοντες είναι οι ενδοτοξίνες των αρνητικών κατά Gram βακτηρίων (βλ Τμήμα 2112) Ωστό-σο υπάρχουν και οργανισμοί που προκαλούν πυρετό χωρίς να παράγουν ενδοτοξίνες Αυτοί οι οργανισμοί θανατώνο-νται από τα λευκοκύτταρα και καθώς συμβαίνει αυτό επά-γουν την απελευθέρωση λευκοκυτταρικών πρωτεϊνών που ονομάζονται ενδογενή πυρετογόνα (f Τμήμα 222) Ενίο-τε ο πυρετός ωφελεί τον ξενιστή Ο χαμηλός πυρετός επιτα-χύνει τις διαδικασίες της φαγοκυττάρωσης και της παραγω-γής αντισωμάτων Ωστόσο ο υψηλός πυρετός πχ 40οC ή και περισσότερο συνήθως λειτουργεί προς όφελος του πα-θογόνου διότι προκαλεί περαιτέρω καταστροφή των ιστών του ξενιστή

Οι πυρετοί των λοιμώξεων κατατάσσονται σε τρεις κα-τηγορίες (1) στον συνεχόμενο ή αδιάλειπτο πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώματος παραμένει αυξημένη καθrsquo όλο το 24ωρο και η διακύμανσή της γύρω από την αυ-ξημένη τιμή δεν υπερβαίνει τον 1οCOslash συνεχόμενος πυρετός εμφανίζεται στον τύφο (f Τμήμα 273) και στον τυφοει-δή πυρετό (f Τμήμα 288)Oslash (2) στον υφέσιμο πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώματος παραμένει αυξημένη καθrsquo όλο το 24ωρο αλλά παρουσιάζει διακυμάνσεις μεγαλύ-τερες του 1οCOslash αυτό το είδος πυρετού χαρακτηρίζει τις πυο-γενείς λοιμώξεις (f Τμήματα 262 και 269) και τη φυμα-τίωση (f Τμήμα 265)Oslash (3) στον διαλείποντα πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία είναι φυσιολογική ορισμένες περι-όδους της ημέρας αλλά κατά διαστήματα αυξάνεται πάνω από το φυσιολογικό Οι περισσότερες λοιμώξεις προκαλούν κάποια μορφή διαλείποντος πυρετού Ο διαλείπων πυρετός εμφανίζεται με πολύ χαρακτηριστικό τρόπο στην ελονοσία (f Τμήμα 275) η οποία οφείλεται σε λοίμωξη από πρω-τόζωο Ο υπόστροφος πυρετός που προκαλούν ορισμένα είδη του γένους Borrelia (f Τμήμα 273) είναι μια μορφή δια-λείποντος πυρετού κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώ-ματος παραμένει φυσιολογική για μεγάλο χρονικό διάστημα

αλλά διακόπτεται από εμπύρετες κρίσεις Ο υπόστροφος πυ-ρετός εμφανίζεται στις περιπτώσεις ατελούς ανάρρωσης από λοίμωξη και εκδηλώνεται περιοδικά κάθε φορά που ο λοιμώ-δης παράγοντας επανεγκαθίσταται

2114 Έλεγχος εννοιών

Η φλεγμονή και ο πυρετός αποτελούν γενικές αντιδράσεις του ορ-γανισμού σε επιβλαβή ερεθίσματα Οι αποκρίσεις του ξενιστή εί-

ναι σχεδιασμένες έτσι ώστε να απομονώνουν ταχύτατα και να κα-ταστρέφουν το παθογόνο αλλά μπορεί να προκαλέσουν περαιτέρω βλάβες στους ιστούς του ξενιστή

Περιγράψτε τα κυριότερα συμπτώματα της φλεγμονής Περιγράψτε τους τρεις τύπους πυρετού

νότητα εισβολής Ποιοι παράγοντες προσδίδουν τέτοιου είδους ικανότητες σε έναν μικροοργανισμό

9 Σε τι διαφέρουν μεταξύ τους οι τοξίνες Α-Β οι κυτταρο-τοξίνες και τα υπεραντιγόνα Δώστε ένα παράδειγμα από κάθε κατηγορία τοξινών Με ποιον τρόπο προκαλεί νόσο κάθε κατηγορία τοξίνης

10 Περιγράψτε τους μηχανισμούς δράσης της τετανοτοξί-νης και της αλλαντοτοξίνης Αναφορικά με τον μηχανι-σμό δράσης τους γιατί είναι τόσο επικίνδυνες οι εν λόγω τοξίνες

11 Περιγράψτε συνοπτικά τον μηχανισμό δράσης της εντε-ροτοξίνης της χολέρας Ποια είναι η κατάλληλη θερα-πεία για την ασθένεια αυτή και γιατί η χορήγηση αντιβι-οτικών δεν έχει κατά κανόνα αποτέλεσμα Περιγράψτε συνοπτικά τον μηχανισμό δράσης της εντεροτοξίνης του σταφυλόκοκκου Ποια είναι η κατάλληλη θεραπεία για την ασθένεια αυτή και γιατί η χορήγηση αντιβιοτικών δεν έχει κατά κανόνα αποτέλεσμα

12 Περιγράψτε τη δομή μιας τυπικής ενδοτοξίνης Με ποιον τρόπο προκαλεί η ενδοτοξίνη πυρετό Ποιοι μικροοργα-νισμοί παράγουν ενδοτοξίνες

13 Με ποιον τρόπο περιορίζουν τις βακτηριακές λοιμώξεις το pH και η θερμοκρασία Σε ποια σημεία πάνω ή μέσα στο σώμα μπορεί να είναι διαφορετικές οι τιμές της θερ-μοκρασίας και του pH από τις αντίστοιχες μέσες σωμα-τικές τιμές Ποιοι οργανισμοί θα μπορούσαν να ωφελού-νται από τις υφιστάμενες διαφορές στη θερμοκρασία και στο pH

14 Σε τι διαφέρουν ο συνεχόμενος ο υφέσιμος και ο διαλεί-πων πυρετός Αναφέρετε τουλάχιστον έναν λοιμώδη πα-ράγοντα για κάθε τύπο πυρετού Ποιος τύπος πυρετού εί-ναι συνηθέστερος στις λοιμώξεις

1 Σε τι διαφέρουν ένα παράσιτο από ένα παθογόνο Σε τι δι-αφέρει η λοίμωξη από τη νόσο

2 Ποια όργανα του ανθρώπινου σώματος αποικίζονται φυ-σιολογικά από μικροοργανισμούς Τι κοινό έχουν αυτά τα όργανα μεταξύ τους Ποια όργανα είναι εντελώς ελεύ-θερα από μικροοργανισμούς Τι κοινό έχουν αυτά τα όρ-γανα μεταξύ τους

3 Σε τι διαφέρουν οι μόνιμοι από τους περιστασιακούς πλη-θυσμούς μικροοργανισμών που αναπτύσσονται σε κά-ποια θέση του σώματος

4 Γιατί είναι καθοριστική η συμμετοχή των ειδών του γέ-νους Streptococcus στον σχηματισμό της τερηδόνας Γι-ατί είναι τα είδη αυτά ικανότερα στη δημιουργία τερηδό-νας από άλλους οργανισμούς

5 Με ποιον τρόπο επηρεάζει το pH τους οργανισμούς που αναπτύσσονται στα επιμέρους τμήματα του γαστρεντερι-κού σωλήνα Με ποιον τρόπο επηρεάζει η συγκέντρωση οξυγόνου τη σύσταση της μικροβιακής χλωρίδας στα δι-άφορα επιμέρους τμήματα του γαστρεντερικού σωλήνα

6 Περιγράψτε τη σχέση μεταξύ Lactobacillus acidophilus και γλυκογόνου στον κολπικό σωλήνα Γιατί είναι διαφο-ρετική η φυσιολογική χλωρίδα στον κόλπο μιας ενήλικης γυναίκας σε σχέση με εκείνην μιας πολύ νέας

7 Υποδείξτε σε τι διαφέρουν μεταξύ τους ο γλυκοκάλυκας η κάψα και η βλεννοστιβάδα Με ποιον τρόπο συνει-σφέρουν οι προαναφερθείσες δομές στη διαδικασία προ-σκόλλησης των βακτηρίων

8 Δώστε ένα παράδειγμα μικροοργανισμού του οποίου η παθογονικότητα οφείλεται στην ικανότητα παραγωγής τοξίνης Προσδιορίστε τη συγκεκριμένη τοξίνη και τον τρόπο δράσης της Δώστε ένα παράδειγμα μικροοργανι-σμού του οποίου η παθογονικότητα οφείλεται στην ικα-

Ερωτήσεις επανάληψης

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΕΠΑΝΑΛΗψΗΣ 865

866Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

θανές εξελικτικές πιέσεις που να προκαλούν αύξηση της μολυσματικότητας και της παθογονικότητας του Clos-tridium tetani Θα προσέδιδε επιλεκτικά πλεονεκτήματα σε αυτούς τους οργανισμούς μια ενδεχόμενη αύξηση της μολυσματικότητας Στον συλλογισμό σας βεβαιωθείτε ότι έχετε λάβει υπrsquo όψιν σας και το φυσικό ενδιαίτημα κάθε οργανισμού

9 Το ένζυμο πήξης του αίματος (coagulase) είναι ένας πα-ράγοντας μολυσματικότητας του Staphylococcus aure-us ο οποίος προκαλεί τον σχηματισμό θρόμβων στη θέ-ση ανάπτυξης του S aureus Η στρεπτοκινάση είναι ένας παράγοντας μολυσματικότητας του Staphylococcus pyo-genes που διασπά τους θρόμβους στη θέση ανάπτυξης του S pyogenes Υπάρχει κάποιος συνδυασμός αυτών των δύο αλληλοαναιρούμενων στρατηγικών που να αυ-ξάνει την παθογονικότητα

10 Τα είδη του γένους Salmonella παράγουν τουλάχιστον 10 διαφορετικά γονιδιακά προϊόντα τα οποία δρουν ως πα-ράγοντες μολυσματικότητας και αυξάνουν τη μολυσματι-κή δράση του παθογόνου Το Streptococcus pneumoniae ένα παθογόνο με κατά τεκμήριο μεγαλύτερη μολυσματι-κότητα (βλ Εικόνα 2115) χρησιμοποιεί μόνο έναν πα-ράγοντα μολυσματικότητας Ανατρέξτε στους κρίσιμους παράγοντες μολυσματικότητας για καθέναν από αυτούς τους δύο οργανισμούς και εξηγήστε γιατί είναι τόσο ση-μαντικός και αποτελεσματικός ένας συγκεκριμένος πα-ράγοντας του S pneumoniae Γιατί δεν χρησιμοποιούν όλα τα παθογόνα του ανθρώπου στρατηγικές μολυσματι-κότητας παρόμοιες με εκείνη του S pneumoniae

11 Τα εμβόλια κατά των εξωτοξινών πχ της τοξίνης της διφθερίτιδας και της τετανοτοξίνης χρησιμεύουν στην πρόληψη εκδήλωσης των αντίστοιχων νόσων (f Τμή-μα 2211) Γιατί δεν παρασκευάζονται εμβόλια και κατά των ενδοτοξινών

12 Αν και είναι σχετικά εύκολο να απομονωθούν μεταλλάγ-ματα μικροοργανισμών με ικανότητα παραγωγής ενδοτο-ξινών η απομόνωση μεταλλαγμάτων που δεν έχουν αυ-τή την ικανότητα είναι πολύ δυσκολότερη Με βάση όσα ξέρετε για τη δομή και τη λειτουργία αυτών των τοξινών εξηγήστε γιατί συμβαίνει αυτό

13 Τα εγκαύματα είναι από τις δυσκολότερες πληγές σε ότι αφορά τη θεραπεία τους καθώς μολύνονται εύκολα από ευκαιριακά συνήθως παθογόνα Εξηγήστε γιατί συμ-βαίνει αυτό με βάση τις γνώσεις σας για τους φυσικούς ανατομικούς και χημικούς μηχανισμούς που διαθέτει ο οργανισμός για την πρόληψη των λοιμώξεων

14 Πρέπει ο πυρετός να αντιμετωπίζεται θεραπευτικά σε κάθε περίπτωση Στην απάντησή σας λάβετε υπrsquo όψιν τη σημασία που έχουν οι φλεγμονώδεις αποκρίσεις του ξε-νιστή στον περιορισμό των λοιμώξεων

1 Με ποιον τρόπο αναστέλλει η βλέννη τον πολλαπλασι-ασμό των περισσότερων μικροοργανισμών Περιγράψ-τε πειράματα τα οποία καταδεικνύουν την προστατευτι-κή επίδραση της βλέννης έναντι του βακτηριακού αποι-κισμού

2 Οι βλεννογόνοι υμένες αποτελούν αποτελεσματικό φραγ-μό κατά του αποικισμού και της ανάπτυξης μικροοργανι-σμών Ωστόσο οι βλεννογόνοι του λάρυγγα και του φά-ρυγγα αποικίζονται από ποικίλους μικροοργανισμούς που μερικοί προκαλούν ενίοτε νόσο Εξηγήστε πώς μπο-ρεί υπό συγκεκριμένες συνθήκες να μετατραπεί σε παθο-γόνο ένας μικροοργανισμός που φυσιολογικά δεν είναι παθογόνος Περιγράψτε τουλάχιστον ένα σύνολο συνθη-κών που δυνητικά ευνοεί την παθογονικότητα

3 Ποια στάδια περιλαμβάνει ο σχηματισμός της οδοντικής πλάκας Περιγράψτε και αναλύστε τα πειράματα που κα-ταδεικνύουν ότι οδοντική πλάκα μπορεί να σχηματιστεί και σε απομιμήσεις οδοντικών επιφανειών και σχεδιάστε άλλα πειράματα σχετικά με τη χρήση βιολογικών μεθό-δων καταπολέμησης της πλάκας

4 Συμβάλλει η χρήση ενός αντιμικροβιακού σκευάσματος (οδοντόπαστα) στην πρόληψη της τερηδόνας Ποια εί-ναι τα πλεονεκτήματα ή τα μειονεκτήματα μιας τέτοιας στρατηγικής για την πρόληψη της τερηδόνας Πώς μπο-ρείτε να ελέγξετε εργαστηριακά την αποτελεσματικότη-τα αυτής της στρατηγικής

5 Η λήψη αντιβιοτικών μπορεί να μειώσει σημαντικά τον αριθμό των μικροοργανισμών της γαστρεντερικής οδού Ποια συμπτώματα σε επίπεδο φυσιολογίας μπορεί να προκαλέσει στον ξενιστή η μείωση της φυσιολογικής χλωρίδας Οι μακροχρόνιες θεραπείες με αντιβιοτικά συ-χνά συνοδεύονται από λοιμώξεις ευκαιριακών παθογό-νων πολλά από τα οποία είναι τα ίδια με αυτά που προ-καλούν ευκαιριακές λοιμώξεις σε άτομα με AIDS (f Τμήμα 2614) Ποια παθογόνα μπορεί να είναι αυτά Γι-ατί είναι ευάλωτα στα συγκεκριμένα παθογόνα όσα άτο-μα έχουν ακολουθήσει αντιβιοτική θεραπεία

6 Περιγράψτε σε τι διαφέρουν τα παθογόνα από τα μη πα-θογόνα στελέχη της Escherichia coli Συμπεριλάβετε στην επιχειρηματολογία σας δομικές και οικολογικές συ-νιστώσες

7 Αναφέρετε τρεις τουλάχιστον ξενιστικούς παράγοντες οι οποίοι περιορίζουν ή ευνοούν τον αποικισμό και την ανάπτυξη μικροοργανισμών σε δεδομένη θέση Συμπερι-λάβετε κάθε έναν από αυτούς τους παράγοντες σε in vi-tro πειράματα για τον έλεγχο της ισχύος των υποθέσεών σας

8 Προσδιορίστε πιθανές εξελικτικές πιέσεις που προκα-λούν αύξηση της μολυσματικότητας και της παθογονικό-τητας του Streptococcus pneumoniae Προσδιορίστε πι-

Ερωτήσεις εφαρμογής

Page 23: Ο Streptococcus mutans 21 - WordPress.com...838 Kεφάλαιο 21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ μικροοργανισμοί στα όργανα,

Ωστόσο το τελικό αποτέλεσμα διαφέρει ανάλογα με το ποι-ος ακριβώς νευροδιαβιβαστής αναστέλλεται

2110 Έλεγχος εννοιών

Οι εξωτοξίνες τις οποίες παράγουν ορισμένοι μικροοργανισμοί εί-ναι οι ισχυρότερες βιολογικές τοξίνες που γνωρίζουμε Κάθε εξω-τοξίνη δρα σε εξειδικευμένα κύτταρα ή μόρια του ξενιστή επιφέ-ροντας βλάβες σε κάποια μείζονα (κυτταρική ή συστηματική) λει-τουργία του

Ποιες μείζονος σημασίας ιδιότητες είναι κοινές σε όλες τις εξωτοξίνες Σε όλες τις τοξίνες Α-Β

Είναι απαραίτητο να λάβει χώρα πολλαπλασιασμός των βακτη-ρίων και λοίμωξη προκειμένου να παραχθούν τοξίνες

2111 Εντεροτοξίνες

Οι εντεροτοξίνες είναι εξωτοξίνες που δρουν στο λεπτό έντερο και προκαλούν μαζική έκκριση υγρών στον εντερικό αυλό και κατά συνέπεια εμετό και διάρροια Εντεροτοξίνες

παράγουν πολλά βακτήρια όπως τα Staphylococcus aureus Clostridium perfringens και Bacillus cereus (που ευθύνονται συνήθως για τις τροφικές δηλητηριάσεις) αλλά και τα εντε-ροπαθογόνα Vibrio cholerae Escherichia coli και Salmonel-la enteritidis

Η τοξίνη της χολέρας

Η εντεροτοξίνη την οποία παράγει το Vibrio cholerae είναι ο αιτιολογικός παράγοντας της χολέρας και έχει μελετηθεί περισσότερο από οποιαδήποτε άλλη εντεροτοξίνη Η τοξί-νη της χολέρας ανήκει στις τοξίνες της κατηγορίας Α-Β (βλ Τμήμα 2110) και αποτελείται από μία υπομονάδα Α μορι-ακού βάρους 27200 και πέντε υπομονάδες Β καθεμιά από τις οποίες έχει ΜΒ 11600 (επομένως ολόκληρο το σύμπλεγ-μα της τοξίνης έχει ΜΒ 82200) Η υπομονάδα Β αποτελεί το τμήμα με το οποίο η τοξίνη δεσμεύεται εξειδικευμένα στον γαγγλιοζίτη GM1 που βρίσκεται στην κυτταροπλασματική μεμβράνη των κυττάρων του εντερικού επιθηλίου (Εικόνα 2121)Oslash ωστόσο η ίδια η υπομονάδα Β δεν προκαλεί κάποια μεταβολή στη διαπερατότητα της μεμβράνης Για την τοξι-κή δράση της τοξίνης της χολέρας υπεύθυνη είναι η υπομο-

AA

AA

A

AA A

AA

A AAA

AAA

A

AAA

A

AAAAAAAA

AAA

A

G

GGG

GGGGGGG

G

G

G G

G

G

G

GG G

G

GG

A A

A

A A

A

A

A

A

A AA A A A A A A A AA A A A

∆ιεγερτικά σήmicroατααπό το κεντρικόνευρικό σύστηmicroα

Ανασταλτικόςδιάmicroεσος νευρώνας

Αναστολή

Μυς

Φυσιολογικές συνθήκεςΗ γλυκίνη (G) που απελευθερώνεται από τουςανασταλτικούς διάmicroεσους νευρώνες σταmicroατάτην απελευθέρωση ακετυλοχολίνης (A)και επιφέρει χάλαση των microυών

ΤέτανοςΗ τετανοτοξίνη δεσmicroεύεται στουςανασταλτικούς διάmicroεσους νευρώνεςεmicroποδίζοντας την απελευθέρωση γλυκίνηςκαι τη χάλαση των microυών

(α) (β)

Τοξίνητουτετάνου

Εικόνα 2120 δράσητηςτετανοτοξίνηςτηνοποίαπαράγειτοClostridium tetani(α)υπόφυσιολογικέςσυνθήκεςηχάλασητωνμυώνοφείλεταιστηγλυ-κίνη(G)πουαπελευθερώνουνορισμένοιδιάμεσοιανασταλτικοίνευρώνεςηγλυκίνηαποδιεγείρειτουςκινητικούςνευρώνεςκάτιπουμετησειράτουση-μαίνειότιδιακόπτεταιηαπελευθέρωσηακετυλοχολίνης(α)στηνευρομυϊκήσύναψη(β)ητετανοτοξίνηδεσμεύεταισεδιάμεσουςανασταλτικούςνευρώνεςεμποδίζονταςτηναπελευθέρωσηγλυκίνηςαπότασυναπτικάκυστίδιαΈτσιδιακόπτεταιηροήανασταλτικώνσημάτωνπροςτουςκινητικούςνευρώνεςκαιηαπελευθέρωσηακετυλοχολίνηςστηνευρομυϊκήσύναψηείναισυνεχήςκαιαδιάκοπημεαποτέλεσμαναπροκαλείταιμηαντιστρεπτήσυστολήτωνμυώνκαισπαστικήπαράλυση(fΤμήμα278καιεικόνα2719)

2111 ΕΝΤΕΡΟΤΟξΙΝΕΣ 857

858Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

νάδα Α η οποία ενεργοποιεί το κυτταρικό ένζυμο αδενυλι-κή κυκλάση που με τη σειρά του μετατρέπει την τριφωσφο-ρική αδενοσίνη (ΑΤΡ) σε κυκλική μονοφωσφορική αδενοσί-νη (cAMP)

Όπως έχουμε ήδη δει στο Τμήμα 87 το κυκλικό ΑΜΡ είναι ένα ειδικό μόριο που συνδέει στα κύτταρα διάφο-ρους ρυθμιστικούς μηχανισμούς Στα θηλαστικά το κυκλι-κό ΑΜΡ συμμετέχει στον μηχανισμό δράσης αρκετών ορμο-

νών σε συναπτικές διαβιβάσεις του κεντρικού νευρικού συ-στήματος αλλά και στις φλεγμονώδεις και ανοσιακές αντι-δράσεις των ιστών συμπεριλαμβανομένων των αλλεργιών Όμως για να μπορέσει η υπομονάδα Α της τοξίνης της χολέ-ρας να ενεργοποιήσει την αδενυλική κυκλάση πρέπει πρώτα να ενεργοποιηθεί από ένα κυτταρικό ένζυμο που χρειάζεται NAD+ και ATP Κατά τη δράση της εντεροτοξίνης της χολέ-ρας τα αυξημένα επίπεδα κυκλικού ΑΜΡ προκαλούν ενερ-γητική έκκριση διττανθρακικών και ιόντων χλωρίου από τα επιθηλιακά κύτταρα προς τον εντερικό αυλό (Εικόνα 2121) Κατά την οξεία φάση της νόσου η απώλεια νερού στο λε-πτό έντερο υπερβαίνει τον ρυθμό απορρόφησής του στο πα-χύ έντερο με αποτέλεσμα τη μαζική καθαρή απώλεια νε-ρού Κατά κανόνα τα θύματα της χολέρας πεθαίνουν από ακραία αφυδάτωση Καλύτερη θεραπεία είναι η πρόσληψη από το στόμα μεγάλων ποσοτήτων από διαλύματα ηλεκτρο-λυτών προκειμένου να αναπληρωθούν τα απολεσθέντα υγρά και ιόντα

Η εντεροτοξίνη της χολέρας μπορεί να ενεργοποιήσει την αδενυλική κυκλάση σε μεγάλη ποικιλία κυττάρων και ιστών γιrsquo αυτό και οι παθολογικές εκδηλώσεις της τοξίνης αφορούν μάλλον την ειδική θέση όπου αυτή δεσμεύεται δη-λαδή τα κύτταρα του επιθηλίου του λεπτού εντέρου παρά την τοξική ενεργοποίηση της αδενυλικής κυκλάσης Πράγ-ματι η προσθήκη διαλύματος με απομονωμένες υπομονάδες Β (οι οποίες δεν διαθέτουν δραστικότητα αδενυλικής κυκλά-σης) στον αυλό του εντέρου μπορεί να εμποδίσει τη δράση της εντεροτοξίνης της χολέρας αρκεί να χορηγηθεί πριν την εκδήλωσή της Αυτό συμβαίνει διότι οι υπομονάδες Β κατα-λαμβάνουν τις ίδιες θέσεις δέσμευσης που χρησιμοποιούν και τα πλήρη μόρια (Α-Β) της τοξίνης στερώντας από τα τελευταία τη δυνατότητα δέσμευσης αλλά και δράσης κα-θώς μόνο τα πλήρη μόρια διαθέτουν δραστικότητα αδενυλι-κής κυκλάσης

Η εντεροτοξίνη της χολέρας κωδικεύεται από δύο γο-νίδια τα ctxA και ctxB Η έκφραση των εν λόγω γονιδίων ελέγχεται από έναν μηχανισμό θετικής ρύθμισης στον οποίο καθοριστικό ρόλο παίζει η πρωτεΐνη που κωδικεύει το γονί-διο toxR Το προϊόν του γονιδίου toxR είναι μια διαμεμβρα-νική πρωτεΐνη η οποία ελέγχει τόσο την παραγωγή της τοξί-νης όσο και άλλων σημαντικών παραγόντων μολυσματικό-

Εικόνα 2121 δράσητηςεντεροτοξίνηςτηςχολέρας(1)Φυσιολογικήδι-αδικασίακίνησηςτωνιόντωνστοέντεροκαιαποικισμόςτουεπιθηλίουαπότοVibrio choleraeακολουθούμενοςαπόδέσμευσητηςεντεροτοξίνηςμετουςγαγγλιοζίτεςGM1τωνκυττάρωντουξενιστή(2)ηδράσητηςτοξίνηςα-βέγκειταιστηνενσωμάτωσηστοκυτταρόπλασματωνξενιστικώνκυττάρωντηςυπομονάδαςαηοποίαενεργοποιείτηναδενυλικήκυκλάσηΤογεγονόςαυτόοδηγεί(3)στηδιακοπήτηςφυσιολογικήςροήςνa+προςταέσωκαι(4)στηναπώλειανερούπροςτοναυλόκαιτηνεμφάνισηδιάρροιαςηαντιμετώπισητηςχολέραςγίνεταιμεαναπλήρωσηιόντωνκαιενυδάτωσηηχρήσηαντιβι-οτικώνμπορείναπεριορίσειτηνανάπτυξητουV choleraeκαιναμειώσειτηδιάρκειατηςνόσουαλλάδενεπηρεάζεικαθόλουτηντοξίνηπουέχειήδηπαραχθεί

Κύτταρο GM1

Επιθήλιο

Τοξίνη του Vibrio cholerae

Κύτταρο του Vibrio cholerae

Ενεργοποίηση της επιθηλιακήςαδενυλικής κυκλάσης από τηντοξίνη της χολέρας

Τοξίνη τηςχολέρας

Αδενυλική κυκλάση

Αυλός

Αυλός

ATP κυκλικό AMP

Αίmicroα

Αίmicroα

Αίmicroα

Αυλός τουλεπτού εντέρου

Κύτταρο GM1Na+

Επιθηλιακά κύτταρα του εντέρου

Na+

Na+

Αναστολή microεταφοράς Na+ καθαρήροή Clndash προς τον αυλό

Clndash

Clndash

Μαζική microετακίνησηνερού προς τον αυλό

Φυσιολογική κίνηση ιόντων Na+ κινείται από τοναυλό προς το αίmicroαmiddot δεν υπάρχει καθαρή ροή Clndash

H2O

Αποικισmicroός καιπαραγωγή τοξινών

1

3

2

4

τητας του Vibrio cholerae (πχ πρωτεΐνες και τριχίδια της εξωτερικής μεμβράνης) που είναι απαραίτητοι για τον επι-τυχή αποικισμό του λεπτού εντέρου από το συγκεκριμένο εντεροπαθογόνο

Άλλες εντεροτοξίνες

Αρκετές εντεροτοξίνες που παράγονται από άλλα εντεροπα-θογόνα όπως είναι η Escherichia και η Salmonella δρουν παρόμοια με την τοξίνη της χολέρας Αυτό επιβεβαιώνεται από το ότι οι τοξίνες και των δύο βακτηρίων εξουδετερώνο-νται με τη χορήγηση αντισωμάτων κατά της εντεροτοξίνης της χολέρας γεγονός που υποδηλώνει ότι οι συγκεκριμένες τοξίνες έχουν παραπλήσια δομή Σε αυτό συνηγορεί και η ανάλυση της αλληλουχίας βάσεων στα γονίδια ctxA και ctxB τα οποία παρουσιάζουν ομολογία μεγαλύτερη του 75 με τα γονίδια που κωδικεύουν τη θερμοασταθή εντεροτοξίνη την οποία παράγουν τα εντεροπαθογόνα στελέχη της Escherich-ia και της Salmonella Ωστόσο υπάρχουν και εντεροτοξί-νες με διαφορετικό τρόπο δράσης τις οποίες παράγουν άλ-λα εντεροπαθογόνα των τροφίμων (Staphylococcus aureus Clostridium perfringens Bacillus cereus) Πχ η τοξίνη του Clostridium perfringens είναι μια κυτταροτοξίνη ενώ του Staphylococcus aureus μια υπεραντιγονική τοξίνη (Πίνακας 214) Τα υπεραντιγόνα έχουν έναν εντελώς διαφορετικό μη-χανισμό δράσηςOslash διεγείρουν μεγάλο αριθμό λεμφοκυττάρων προκαλώντας φλεγμονώδεις αντιδράσεις όχι μόνο τοπικά στο έντερο αλλά και διασυστηματικά σε όλο το σώμα (f Τμήμα 2214)

2111 Έλεγχος εννοιών

Οι εντεροτοξίνες είναι εξωτοξίνες που δρουν εξειδικευμένα στο λε-πτό έντερο προκαλώντας μεταβολές στη διαπερατότητα του εντε-ρικού επιθηλίου οι οποίες οδηγούν στην εμφάνιση διάρροιας Οι

εντεροτοξίνες διακρίνονται στις τοξίνες Α-Β στις κυτταροτοξίνες και στα υπεραντιγόνα

Ποια μείζονα χαρακτηριστικά είναι κοινά σε όλες τις εντεροτο-ξίνες Σε όλες τις εξωτοξίνες Α-Β

Πώς δρα η τοξίνη του Vibrio cholerae στο λεπτό έντερο Γιατί προκαλεί η τοξίνη αυτή μαζική απώλεια νερού

2112 Ενδοτοξίνες

Τα αρνητικά κατά Gram βακτήρια παράγουν λιποπολυσακ-χαρίτες για την εξωτερική στιβάδα του κυτταρικού τους τοι-χώματος (f Τμήμα 49) οι οποίοι σε πολλές περιπτώσεις είναι τοξικοί Οι πολυσακχαρίτες αυτοί ονομάζονται ενδο-τοξίνες διότι είναι σταθερά συνδεδεμένοι με το βακτηριακό κύτταρο και απελευθερώνονται σε μεγάλες ποσότητες μόνο αν συμβεί λύση του κυττάρου Οι ενδοτοξίνες έχουν μελε-τηθεί κυρίως στην περίπτωση των Escherichia Shigella και Salmonella Οι κυριότερες διαφορές μεταξύ εξωτοξινών και ενδοτοξινών παρατίθενται στον Πίνακα 215

Δομή και λειτουργία των ενδοτοξινών

Οι ενδοτοξίνες ασκούν ποικίλες επιδράσεις στη φυσιολο-γία Ο πυρετός είναι σχεδόν καθολικό σύμπτωμα της δρά-σης τους διότι οι τοξίνες αυτές διεγείρουν την απελευθέρω-ση ειδικών πρωτεϊνών από τα ξενιστικά κύτταρα οι οποίες ονομάζονται ενδογενή πυρετογόνα και επιδρούν στο θερμορ-ρυθμιστικό κέντρο του εγκεφάλου Επιπλέον οι ενδοτοξίνες προκαλούν διάρροια ταχεία μείωση του αριθμού των λεμ-φοκυττάρων και των αιμοπεταλίων και γενικευμένη φλεγ-μονή Μεγάλες ποσότητες ενδοτοξίνης μπορεί να επιφέρουν ακόμη και τον θάνατο κυρίως μέσω αιμορραγικής καταπλη-ξίας και ιστικής νέκρωσης Η τοξικότητα των ενδοτοξινών

2112 ΕΝΔΟΤΟξΙΝΕΣ 859

ΠΙΝΑΚΑΣ 215 Ιδιότητεςεξωτοξινώνκαιενδοτοξινών

Ιδιότητα Εξωτοξίνες Ενδοτοξίνες

Χημικέςιδιότητες πρωτεΐνεςπουεκκρίνονταιαπόορισμένα Σύμπλοκαλιποπολυσακχαριτών-λιποπρωτεϊνών(fεικόνα435) αρνητικάκατάGramβακτήριαενγένει ωςτμήματατηςεξωτερικήςμεμβράνηςτωναρνητικώνκατά θερμοασταθείς Gramβακτηρίωναπελευθερώνονταιμετηλύσητουκυττάρου πολύμεγάληθερμοσταθερότηταΤρόποςδράσης εξειδικευμένοςσυνήθωςδεσμεύονται μηειδικός σεειδικούςυποδοχείςήδομέςΣυμπτώματα είναικυτταροτοξίνεςεντεροτοξίνεςή πυρετόςδιάρροιαεμετός νευροτοξίνεςμεεξειδικευμένοτρόπο δράσηςσεκύτταραήιστούς Τοξικότητα Συχνάπολύμεγάληενίοτεθανατηφόρος μικρήσπάνιαθανατηφόροςανοσογονικότητα Ιδιαιτέρωςανοσοδιεγερτικέςδιεγείρουν Ήπιαανοσογόναηανοσοαπόκρισηείναι τηνπαραγωγήαντισωμάτων(αντιτοξινών) ανεπαρκήςγιατηνεξουδετέρωσητηςτοξίνηςδράσητοξοειδών ηαντιμετώπισητηςτοξίνηςμεφορμαλδεΰδη καμία καταστρέφειτηντοξικότητααλλάτα τοξοειδήπουπροκύπτουνεξακολουθούν ναέχουνανοσοδιεγερτικήδράσηπυρετογονία δενπροκαλούνπυρετόστονξενιστή πυρετογόνεςσυχνάπροκαλούνπυρετόστονξενιστή

860Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

πάντως είναι πολύ χαμηλότερη εκείνης των εξωτοξινών Στα ποντίκια επί παραδείγματι η ποσότητα ενδοτοξίνης που απαιτείται για να θανατωθεί το 50 ενός πληθυσμού πειρα-ματοζώων (δηλαδή η LD50) είναι κατά προσέγγιση 200-400 μg (μικρογραμμάρια) ανά άτομο ενώ η LD50 της αλλαντοτο-ξίνης είναι περίπου 25 pg (πικογραμμάρια) ανά άτομο δηλα-δή 10 εκατομμύρια φορές μικρότερη

Η γενική δομή των λιποπολυσακχαριτών (LPS) παρου-σιάζεται στην Εικόνα 435 Οι λιποπολυσακχαρίτες αποτε-λούνται από το λιπίδιο Α έναν κεντρικό πολυσακχαρίτη που περιέχει κετοδεοξυοκτονικό λίγα σάκχαρα με επτά άτομα άνθρακα (επτόζες) γλυκόζη γαλακτόζη Ν-ακετυλογλυκο-ζαμίνη και τον πολυσακχαρίτη Ο ένα ιδιαίτερα μεταβλητό πολυμερές που συνήθως περιέχει γαλακτόζη γλυκόζη ρα-μνόζη μαννόζη και ένα ή περισσότερα ασυνήθιστα διδεο-ξυ-σάκχαρα όπως αμπεκουόζη κολιτόζη παρατόζη ή τυβε-λόζη Τα σάκχαρα του πολυσακχαρίτη Ο σχηματίζουν αλυ-σίδες των τεσσάρων ή πέντε σακχάρων (συνήθως διακλαδι-σμένες) οι οποίες επαναλαμβάνονται αρκετές φορές για τον σχηματισμό του πλήρους μορίου (f Τμήμα 49) Το λιπί-διο Α αποτελείται από λιπαρά οξέα που συνδέονται με εστε-ρικούς δεσμούς στο μόριο της Ν-ακετυλογλυκοζαμίνης Συ-νηθέστερα τέτοια οξέα είναι το β-υδροξυμυριστικό το λαυ-ρικό (δαφνικό) το μυριστικό και το παλμιτικό (φοινικικό) Από τη μελέτη επιμέρους λιποπολυσακχαριτικών τμημάτων συνάγεται ότι το λιπίδιο ευθύνεται για την τοξικότητα και ο πολυσακχαρίτης για την υδατοδιαλυτότητα και την ανοσο-γονικότητα του συμπλόκου (f Τμήμα 223) Επίσης με-λέτες σε ζώα υποδεικνύουν ότι για τις in vivo τοξικές επι-δράσεις είναι απαραίτητο το λιπίδιο και ο πολυσακχαρίτης να συνυπάρχουν

Ανίχνευση ενδοτοξινών με τη μέθοδο Limulus

Επειδή οι ενδοτοξίνες έχουν πυρετογόνο δράση θα πρέπει τα διάφορα φάρμακα (πχ αντιβιοτικά ή σκευάσματα που χορηγούνται ενδοφλεβίως) να μην περιέχουν καθόλου εν-δοτοξίνες Για τον σκοπό αυτό έχει αναπτυχθεί μια ιδιαίτε-ρα ευαίσθητη μέθοδος ανίχνευσης ενδοτοξινών η οποία βα-σίζεται στη χρήση των αμοιβαδοκυττάρων Limulus polyphe-mus που παρασιτούν στις οπλές των αλόγων Η μέθοδος στη-ρίζεται στο γεγονός ότι οι ενδοτοξίνες προκαλούν εξειδικευ-μένα λύση αυτών των αμοιβαδοκυττάρων (Εικόνα 2122) Κατά τον εργαστηριακό έλεγχο αναμειγνύονται εκχυλίσμα-τα αμοιβαδοκύτταρων με το υπό έλεγχο διάλυμα Αν υπάρ-χει ενδοτοξίνη το εκχύλισμα των αμοιβαδοκυττάρων σχη-ματίζει πήγμα και καθιζάνει μεταβάλλοντας τη διαύγεια του διαλύματος Αυτή η αντίδραση μπορεί κατόπιν να ποσοτι-κοποιηθεί με τη χρήση φασματοφωτομέτρου Είναι εφικτή η εκτέλεση μετρήσιμης αντίδρασης με μόλις 10 pgml λιπο-πολυσακχαρίτη Η μέθοδος Limulus χρησιμοποιείται για την ανίχνευση απειροελάχιστων ποσοτήτων ενδοτοξίνης στους ορούς στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό στο πόσιμο νερό και σε όλα τα διαλύματα που χρησιμοποιούνται για την παρασκευή φαρμάκων και ενέσιμων σκευασμάτων

Επειδή η μέθοδος Limulus είναι πάρα πολύ ευαίσθητη χρειάζεται ιδιαίτερη προσοχή στην τήρηση μέτρων αποτρο-πής της μόλυνσης των εργαστηριακών οργάνων των διαλυ-μάτων και των αντιδραστηρίων από αρνητικά κατά Gram βακτήρια που υπάρχουν στο περιβάλλον του εργαστηρίου ή της κλινικής πχ στο απεσταγμένο νερό Ενδεχόμενη ανί-χνευση ενδοτοξινών με τη μέθοδο Limulus στο πλάσμα ή στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό συνιστά σοβαρή ένδειξη μόλυν-σης των συγκεκριμένων σωματικών υγρών με αρνητικά κα-τά Gram βακτήρια

2112 Έλεγχος εννοιών

Οι ενδοτοξίνες είναι λιποπολυσακχαρίτες προερχόμενοι από την εξωτερική στιβάδα των αρνητικών κατά Gram βακτηρίων Οι εν-δοτοξίνες απελευθερώνονται στο περιβάλλον με τη λύση του βα-κτηρικού κυττάρου προκαλώντας πυρετό και ορισμένες άλλες το-

(α)

(β)

A O

Tzi

anab

os a

nd R

D M

illha

mA

O T

zian

abos

and

R D

Mill

ham

Εικόνα 2122 μικροφωτογραφίεςαμοιβαδοκυττάρωνLimulus(α)Φυσι-ολογικάαμοιβαδοκύτταρα(β)αμοιβαδοκύτταραπουέχουνεκτεθείσεβα-κτηριακόλιποπολυσακχαρίτηηπαρουσίαλιποπολυσακχαρίτηπροκαλείαπο-κοκκίωσητωνκυττάρωνιδιότηταπουμπορείναχρησιμοποιηθείγιατηνανί-χνευσηλιποπολυσακχαριτώνσεκάποιουπόέλεγχοδιάλυμα

ξικές αντιδράσεις στον ξενιστή Κατά κανόνα οι ενδοτοξίνες είναι λιγότερο τοξικές από τις εξωτοξίνες

Γιατί δεν παράγουν ενδοτοξίνες τα θετικά κατά Gram βακτή-ρια

Γιατί είναι απαραίτητο να ελέγχονται τα διαλύματα των διαφό-ρων φαρμάκων ως προς την παρουσία ενδοτοξινών

ΙV ΓΕΝΙΚΟΙ ΜΗχΑΝΙΣΜΟΙ ΑΜΥΝΑΣ ΤΟΥ ξΕΝΙΣΤΗ

Οι εγγενείς laquoαμυντικοί μηχανισμοίraquo που είναι υπεύθυνοι για την καταστολή των παθογόνων μπορούν να χωριστούν σε δύο κατηγορίες στους μη ειδικούς ή γενικούς μηχανισμούς άμυνας που επιστρατεύονται έναντι μεγάλης ποικιλίας πα-θογόνων και στους ειδικούς αμυντικούς μηχανισμούς που χρησιμοποιούνται έναντι μεμονωμένων ειδών ή στελεχών παθογόνων Εδώ θα εξετάσουμε ορισμένους γενικούς αμυ-ντικούς μηχανισμούς που χρησιμοποιούνται για τον περιο-ρισμό των λοιμώξεων και τη διατήρηση της υγείας του ξε-νιστή ενώ στο επόμενο κεφάλαιο θα μελετήσουμε τους συ-γκεκριμένους μηχανισμούς άμυνας του ξενιστή έναντι μεμο-νωμένων παθογόνων δηλαδή την ανοσοαπόκριση

2113 Μη ειδική εγγενής αντίσταση στις

μολύνσεις

Η πρώτη γραμμή άμυνας του ξενιστή κατά των παθογόνων περιλαμβάνει μια σειρά φυσικών και χημικών φραγμών εγ-γενών στα περισσότερα ζώα οι οποίοι αντιδρούν με μη ει-δικό τρόπο στην εισβολή των παθογόνων Αυτοί οι γενικού χαρακτήρα μηχανισμοί εξουδετερώνουν όλα σχεδόν τα πα-θογόνα με τα οποία ερχόμαστε σε επαφή

Φυσική αντίσταση του ξενιστή

Η ικανότητα των παθογόνων να προκαλούν νόσο σε μεμο-νωμένα ζωικά είδη ποικίλλει σε πολύ μεγάλο βαθμό Για παράδειγμα η λύσσα εφόσον αρχίσει η εκδήλωση των συ-μπτωμάτων επιφέρει κατά κανόνα τον θάνατο σε οποιοδή-ποτε είδος θηλαστικού Βεβαίως ορισμένα είδη ζώων είναι πολύ πιο ευαίσθητα στη λύσσα από άλλα Τα ρακούν και τα κουνάβια πχ είναι εξαιρετικά ευαίσθητα στη μόλυνση από τον ιό της λύσσας σε αντίθεση με τα οπόσσουμ που σπανί-ως αρρωσταίνουν από την ασθένεια αυτή Ο άνθρακας μπο-ρεί να μολύνει πολλά είδη ζώων αλλά τα συμπτώματα που προκαλεί ποικίλλουν σημαντικά καθώς στον μεν άνθρω-πο εκδηλώνονται ως απλές φλύκταινες ενώ στις αγελάδες προκαλεί θανατηφόρο δηλητηρίαση του αίματος Αντίθετα ο πνευμονικός άνθρακας είναι θανατηφόρος για τον άνθρω-πο (f Τμήμα 2511) ενώ ιδιαίτερη σημασία έχει επίσης

το γεγονός ότι τα πουλιά είναι πλήρως ανθεκτικά στον άν-θρακα Επιπλέον οι ασθένειες των θερμόαιμων ζώων σπα-νίως μεταδίδονται στα ψυχρόαιμα (ποικιλόθερμα) ζώα και αντιστρόφως

Σε συγκεκριμένες συνθήκες συγγενικά είδη ή ακόμη και μέλη του ίδιου είδους ενδέχεται να παρουσιάζουν αρκε-τά διαφορετική ευαισθησία σε δεδομένο παθογόνο

Ηλικία στρες και δίαιτα

Η ηλικία είναι σημαντικός παράγοντας όσον αφορά την ευαι-σθησία έναντι μολυσματικών ασθενειών Τα λοιμώδη νοσή-ματα είναι πολύ πιο συχνά στα πολύ νεαρά και πολύ ηλικι-ωμένα άτομα Στα νεογέννητα πχ ο σχηματισμός της εντε-ρικής χλωρίδας γίνεται αρκετά γρήγορα αλλά η φυσιολογι-κή χλωρίδα του νεογέννητου δεν είναι ίδια με τη φυσιολο-γική χλωρίδα ενός ενήλικα Πριν τη δημιουργία της χλωρί-δας ενήλικα ιδιαίτερα τις πρώτες μέρες μετά τη γέννηση τα παθογόνα έχουν περισσότερες ευκαιρίες να εγκατασταθούν και να προκαλέσουν νόσο Έτσι η διάρροια που προκαλεί-ται από παθογονικά στελέχη της Escherichia coli (f Τμή-μα 297) ή του Pseudomonas aeruginosa εμφανίζεται πολύ συχνά σε νεογνά μικρότερα του ενός έτους Η νεογνική αλ-λαντίαση απαντά μόνο σε νεογνά πολύ μικρής ηλικίας επει-δή η φυσιολογική χλωρίδα που έχει δημιουργθεί στα μεγα-λύτερα παιδιά τα προφυλάσσει από εντερική λοίμωξη λόγω του Clostridium botulinum (f Τμήμα 295)

Σε άτομα μεγαλύτερα των 65 ετών τα λοιμώδη νοσήμα-τα εμφανίζονται πολύ συχνότερα απrsquo ότι σε νεότερους ενή-λικες Επί παραδείγματι οι ηλικιωμένοι είναι πολύ πιο ευ-αίσθητοι σε αναπνευστικές λοιμώξεις ιδιαίτερα στη γρίπ-πη (f Τμήμα 268) ίσως επειδή μειώνεται η αποτελεσμα-τικότητα της ανοσιακής τους απόκρισης στα παθογόνα του αναπνευστικού Επιπλέον διάφορες ανατομικές μεταβολές που συνοδεύουν το γήρας μπορεί να συμβάλλουν στην ανά-πτυξη λοιμώξεων Φερrsquo ειπείν η διόγκωση του προστάτη (συνηθισμένη πάθηση στους άνδρες άνω των 50 ετών) προ-καλεί συχνά μείωση της ροής των ούρων γεγονός που με τη σειρά του καθιστά ευκολότερο τον αποικισμό της ουροποιη-τικής οδού με παθογόνα (Εικόνα 2111) και αυξάνει τις σχε-τικές λοιμώξεις στους άνδρες μεγαλύτερης ηλικίας

Το στρες μπορεί να οδηγήσει σε προδιάθεση ενός ατό-μου που υπό φυσιολογικές συνθήκες θα ήταν υγιές στο να νοσήσει Σε σχετικές μελέτες με αρουραίους και ποντίκια η κόπωση η υπερπροσπάθεια η ελλειπής διατροφή η αφυδά-τωση και οι κλιματικές αλλαγές (όλα συνιστούν πηγές φυ-σιολογικού στρες) αυξάνουν όχι μόνο τον επιπολασμό αλλά και τη βαρύτητα των λοιμώξεων Επί παραδείγματι αρου-ραίοι που υποβάλλονται σε έντονη φυσική δραστηριότη-τα για μεγάλες χρονικές περιόδους εμφανίζουν μεγαλύτερη θνησιμότητα αν προσβληθούν από Salmonella σε σχέση με ζώα που αναπαύονται επαρκώς Επομένως οι ορμόνες που παράγονται υπό συνθήκες στρες επηρεάζουν το ανοσοποιη-τικό σύστημα και παίζουν κάποιο ρόλο στις σχετικές ασθέ-νειες Η ορμόνη κορτιζόνη πχ ένας ιδιαίτερα αποτελεσμα-

2113 ΜΗ ΕΙΔΙΚΗ ΕΓΓΕΝΗΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΣΤΙΣ ΜΟΛΥΝΣΕΙΣ 861

862Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

τικός αντιφλεγμονώδης παράγοντας παράγεται σε πολύ με-γαλύτερες ποσότητες κατά τη διάρκεια περιόδων στρες πα-ρά σε φυσιολογικές περιόδους Έτσι η καταστολή των φλεγ-μονωδών αντιδράσεων του οργανισμού στερεί το σώμα από έναν φυσιολογικό μηχανισμό άμυνας έναντι των λοιμώξεων (βλ Τμήμα 2114)

Η δίαιτα παίζει επίσης σημαντικό ρόλο στην αντίσταση του ξενιστή Η συσχέτιση μεταξύ πείνας και μολυσματικών ασθενειών είναι γνωστή εδώ και αιώνες Δίαιτες φτωχές σε πρωτεΐνη επηρεάζουν τη φυσιολογική χλωρίδα και προσφέ-ρουν μεγαλύτερες πιθανότητες ανάπτυξης σε διάφορα ευκαι-ριακά παθογόνα Για παράδειγμα ο αριθμός των κυττάρων Vibrio cholerae που απαιτούνται για να προκαλέσουν χολέ-ρα είναι πολύ μικρότερος όταν το προσβαλλόμενο άτομο υποσιτίζεται Επίσης ο αριθμός αυτός είναι πολύ μικρότε-ρος και όταν το V cholerae λαμβάνεται με την τροφή ίσως επειδή η τροφή εξουδετερώνει τα στομαχικά οξέα που υπό φυσιολογικές συνθήκες θα κατέστρεφαν το παθογόνο (f Τμήμα 285)

Σε ορισμένες περιπτώσεις η απουσία συγκεκριμένης ουσίας από τη διατροφή μπορεί να προστατεύσει από κάποια νόσο καθώς το αντίστοιχο παθογόνο στερείται τα απαραίτη-τα θρεπτικά υλικά Καλύτερο τέτοιο παράδειγμα είναι η επί-δραση της σακχαρόζης στην εμφάνιση της οδοντικής τερη-δόνας Όπως είδαμε στο Τμήμα 213 η απουσία σακχαρόζης από τη διατροφή (μαζί με τη σωστή στοματική υγιεινή) μπο-ρεί να εξαφανίσει την τερηδόνα καθώς χωρίς τη σακχαρό-ζη των τροφών τα ιδιαιτέρως τερηδονογόνα Streptococcus mutans και S sobrinus αδυνατούν να συνθέσουν τον κολ-λώδη πολυσακχαρίτη που είναι απαραίτητος για να παρα-μείνουν τα βακτηριακά κύτταρα κολλημένα στις επιφάνει-ες των δοντιών

Φυσικοί και χημικοί αμυντικοί μηχανισμοίΗ δομική ακεραιότητα των ιστικών επιφανειών συνιστά φραγμό στην είσοδο μικροοργανισμών Στο δέρμα και στις βλεννογόνους επιφάνειες τα δυνητικά παθογόνα πρέπει όχι μόνο να προσκολληθούν στην επιφάνεια του ιστού αλλά και να αναπτυχθούν σε αυτή τη θέση πριν μεταφερθούν σε κά-ποια άλλη περιοχή του σώματος Η ακεραιότητα μιας ιστι-κής επιφάνειας συνήθως αρκεί για την προστασία της από ενδεχόμενο μόνιμο αποικισμό από παθογόνα Ωστόσο μια τραυματισμένη ιστική επιφάνεια (πχ ένα γδάρσιμο στο δέρ-μα) αποικίζεται εύκολα και επιτρέπει την εισβολή μικροορ-γανισμών Η αντίσταση στον αποικισμό και στην εισβολή γίνεται αφrsquo ενός με ειδικές ουσίες που παράγει το αμυντικό σύστημα του ξενιστή και αφrsquo ετέρου με διάφορους μηχανι-σμούς ανατομικού χαρακτήρα που παρεμποδίζουν έναν πι-θανό αποικισμό Μια σύνοψη των σημαντικότερων ανατο-μικών μηχανισμών άμυνας του ανθρώπινου οργανισμού πα-ρουσιάζεται στην Εικόνα 2123

Το δέρμα συνιστά αποτελεσματικό εμπόδιο στη διείσδυ-ση μικροοργανισμών Οι σμηγματογόνοι αδένες του δέρμα-τος (Εικόνα 212) εκκρίνουν λιπαρά οξέα και γαλακτικό οξύ τα οποία μειώνουν το pH του δέρματος και αναστέλλουν τον αποικισμό από παθογόνα βακτήρια Όσοι μικροοργανι-σμοί εισπνέονται από τη μύτη ή το στόμα απομακρύνονται με τη δράση των βλεφαριδοφόρων επιθηλιακών κυττάρων των βλεννογόνων επιφανειών του ρινοφάρυγγα και της τρα-χείας Οι βλεφαρίδες ωθούν με τις κινήσεις τους τη βλέννη και τα παγιδευμένα σε αυτήν βακτήρια προς τα άνω μέχρι αυτή να ενσωματωθεί στις εκκρίσεις της στοματικής κοιλό-τητας και είτε να καταπωθεί (οπότε τα βακτήρια πεθαίνουν στο όξινο περιβάλλον του στομάχου) είτε να απομακρυνθεί με την απόχρεμψη Τα δυνητικά παθογόνα που εισέρχονται

Η λυσοζύmicroη στα δάκρυακαι σε άλλες εκκρίσεις διασπάτο κυτταρικό τοίχωmicroα τωνβακτηρίων

Αποmicroάκρυνση σωmicroατιδίων καιmicroικροοργανισmicroών microε την ταχείαδιέλευση αέρα πάνω από τα τριχίδια και τους κροσσούς τουρινοφάρυγγα

Η φυσιολογική χλωρίδαανταγωνίζεται τα παθογόνα

Η βλέννη και τα φαγοκύτταρα στους πνεύmicroονες αποτρέπουν τον αποικισmicroό

Η βλέννη και το κροσσωτό επιθήλιο στην τραχεία παγιδεύουνκαι ωθούν microικροοργανισmicroούςέξω από το σώmicroα

Το δέρmicroα είναι ένας φυσικόςφραγmicroός παράγει λιπαράοξέα microε αντιmicroικροβιακή δράση και η φυσιολογική χλωρίδα του εmicroποδίζει τοναποικισmicroό παθογόνων

Η ταχεία microεταβολή τουpH αναστέλλει τον πολλαπλασιασmicroό microικροβίων

Η περιοδική έκπλυση της ουροποιητικής οδού microε τα ούρα τηνπροφυλάσσει απότον αποικισmicroό

Η φυσιολογική χλωρίδαανταγωνίζεται τα παθογόνα

Η οξύτητα του περιβάλλοντος στο στοmicroάχι (pH 2) αναστέλλει τον πολλαπλασιασmicroό τωνmicroικροβίων

∆ιάφορες πρωτεΐνες του αίmicroατος αναστέλλουν τη microικροβιακή ανάπτυξη

Εικόνα 2123 Φυσικοίχημικοίκαιανατομικοίφραγμοίπροστασίαςέναντιτωνλοιμώξεων

στο στομάχι πρέπει να ανταπεξέλθουν αφrsquo ενός στην οξύτη-τα του στομάχου (που μπορεί να φθάσει και σε pH 2) και αφrsquo ετέρου στον ανταγωνισμό με τη διαρκώς αυξανόμενη μικρο-χλωρίδα του λεπτού (pH 5 περίπου) και του παχέος εντέρου (pH 6-7) Υπενθυμίζεται ότι στο παχύ έντερο ενός φυσιολο-γικού ενήλικα ο αριθμός των βακτηρίων προσεγγίζει το 1010 ανά γραμμάριο εντερικού περιεχομένου (βλ Τμήμα 214) Με όλους αυτούς τους αποτρεπτικούς μηχανισμούς γίνεται σαφές ότι η μόνιμη εγκατάσταση ενός νέου μικροοργανι-σμού είναι ιδιαίτερα δύσκολη

Οι νεφροί και η επιφάνεια των οφθαλμών λούονται συ-νεχώς με εκκρίσεις που περιέχουν λυσοζύμη ένζυμο το οποίο μειώνει δραστικά τους μικροβιακούς πληθυσμούς Βακτηρι-οκτόνες ουσίες υπάρχουν επίσης στα εξωκυτταρικά υγρά όπως στο πλάσμα του αίματος Οι β-λυσίνες επί παραδείγ-ματι είναι πρωτεΐνες του αίματος που έχουν την ιδιότητα να προσδένονται και να ανοίγουν ρήγματα στην κυτταρική μεμ-βράνη των βακτηρίων προκαλώντας εκροή του κυτταρο-πλάσματος άρα και λύση του βακτηριακού κυττάρου

Ιστική εξειδίκευση

Τα περισσότερα παθογόνα πρέπει αρχικά να προσκολληθούν και να αποικίσουν τη θέση που τους προσφέρεται Αν η θέ-ση αυτή δεν είναι συμβατή με τις διατροφικές και περιβαλ-λοντικές ανάγκες τους τότε είναι αδύνατο να πολλαπλασι-αστούν Επομένως αν το Clostridium tetani προσληφθεί με την τροφή δεν θα προκαλέσει τέτανο διότι πεθαίνει στο όξι-νο περιβάλλον του στομάχου Αν όμως εισχωρήσει σε μια βαθειά πληγή ενδέχεται να πολλαπλασιαστεί στις ανοξικές ζώνες που δημιουργούνται με την τοπική νέκρωση του ιστού και να αρχίσει την παραγωγή τετανοτοξίνης (βλ Τμήματα 2110 και 278) Αντίθετα τα εντεροβακτήρια όπως η Sal-monella και η Shigella δεν προκαλούν λοιμώξεις στις πλη-γές αλλά αποικίζουν επιτυχώς τον εντερικό σωλήνα Ορι-σμένες περιπτώσεις ιστικής εξειδίκευσης παρατίθενται στον Πίνακα 216

Ο καταβεβλημένος ξενιστής

Ο όρος καταβεβλημένος ξενιστής αφορά ξενιστές στους οποί-ους έχει αδρανοποιηθεί ένα ή περισσότερα τμήματα του ανο-

σοποιητικού τους συστήματος με συνέπεια να αυξάνονται σημαντικά οι πιθανότητες λοίμωξης

Πολλοί νοσοκομειακοί ασθενείς που πάσχουν από μη λοιμώδες νόσημα (πχ καρκίνο ή καρδιοπάθεια) προσβάλ-λονται σχετικά εύκολα από λοιμώξεις επειδή είναι καταβε-βλημένοι (f Τμήμα 257) Διάφορες συνήθεις νοσοκομει-ακές πράξεις όπως ο καθετηριασμός οι υποδόριες ενέσεις η λήψη εγκεφαλονωτιαίου υγρού οι βιοψίες και οι χειρουρ-γικές επεμβάσεις μπορούν ακούσια να εισαγάγουν μικροορ-γανισμούς στους ασθενείς Το προεγχειρητικό άγχος μπορεί επίσης να μειώσει τις αντιστάσεις του ασθενούς Τα διάφο-ρα αντιφλεγμονώδη φάρμακα που χορηγούνται για τον περι-ορισμό του πόνου και των οιδημάτων μειώνουν επίσης την ανοσιακή άμυνα του ξενιστή (βλ Τμήμα 2113) Στους ασθε-νείς που έχουν δεχθεί κάποιο μόσχευμα χορηγούνται ανοσο-κατασταλτικά φάρμακα τα οποία καταστέλλουν τον μηχα-νισμό απόρριψης του μοσχεύματος αλλά ταυτόχρονα μειώ-νουν την αμυντική ικανότητα του ασθενούς έναντι των λοι-μώξεων

Καταβεβλημένοι ξενιστές υπάρχουν και εκτός νοσο-κομείων Το κάπνισμα η υπέρμετρη κατανάλωση αλκοόλ η ενδοφλέβια λήψη ναρκωτικών ουσιών η έλλειψη ύπνου η ανεπαρκής διατροφή ή η λοίμωξη από κάποιον άλλο πα-ράγοντα αποτελούν συνθήκες που καταβάλλουν την άμυνα του ξενιστή έναντι των λοιμώξεων Επί παραδείγματι η μό-λυνση με τον ιό HIV (ιό της ανθρώπινης ανοσοανεπάρκειας) καθιστά τον ασθενή ευάλωτο σε πληθώρα μικροβιακών λοι-μώξεων κατά κανόνα ακίνδυνων για τα μη προσβεβλημένα άτομα Ο HIV προκαλεί το σύνδρομο της επίκτητης ανοσοα-νεπάρκειας (AIDS) επειδή καταστρέφει έναν τύπο κυττάρων του ανοσοποιητικού συστήματος τα λεμφοκύτταρα Τ-CD4 (f Τμήμα 227) που συμμετέχουν στην ανοσιακή απόκρι-ση του οργανισμού Εξαιτίας αυτής της βλάβης που προκα-λεί ο HIV στον ξενιστή οι ασθενείς με AIDS δεν διαθέτουν επαρκή άμυνα έναντι των λοιμώξεων και συχνά πεθαίνουν από κάποια λοίμωξη (f Τμήματα 256 και 2614)

Τέλος ένας ξενιστής μπορεί να είναι καταβεβλημένος εξαιτίας συγκεκριμένων γενετικών παραγόντων όπως πχ από διάφορες γενετικές ασθένειες που αναστέλλουν τη λει-τουργία ή καταστρέφουν ολόκληρα τμήματα του ανοσοποιη-τικού συστήματος Τα άτομα που υποφέρουν από τέτοιες πα-

2113 ΜΗ ΕΙΔΙΚΗ ΕΓΓΕΝΗΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΣΤΙΣ ΜΟΛΥΝΣΕΙΣ 863

ΠΙΝΑΚΑΣ 216 λοιμώξειςκαιιστικήεξειδίκευση

Νόσος Ιστός που μολύνεται Οργανισμός

αλλαντίαση Τελικήκινητικήπλάκα Clostridium botulinumαυτόματηαποβολή(βοοειδή) πλακούντας Brucella abortusΓονόρροια επιθήλιοτουουρογεννητικού Neisseria gonorrhoeaeδιφθερίτιδα επιθήλιοτουλάρυγγα Corynebacterum diphtheriaeελονοσία αίμα(ερυθροκύτταρα) είδηPlasmodiumπυελονεφρίτιδα μυελόςτωννεφρών είδηProteusΣύνδρομοεπίκτητηςανοσοανεπάρκειας(AIDS) βοηθητικάλεμφοκύτταραΤ Ιόςτηςανθρώπινηςανοσοανεπάρκειας(HIV)Τερηδόνα Στοματικόεπιθήλιο Streptococcus mutans S sobrinus S sanguisS mitisΤέτανος ανασταλτικοίδιάμεσοινευρώνες Clostridium tetani Χολέρα επιθήλιοτουλεπτούεντέρου Vibrio cholerae

864Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

θήσεις συνήθως πεθαίνουν σε νεαρή ηλικία όχι από την ίδια τη γενετική νόσο αλλά από κάποια μικροβιακή λοίμωξη

2113 Έλεγχος εννοιών

Ο αποικισμός ενός ξενιστή από παθογόνα παρεμποδίζεται από μη ειδικούς φραγμούς φυσικής ανατομικής και χημικής φύσεως Η κατάρρευση των μηχανισμών άμυνας οδηγεί σε καταβεβλημένους ξενιστές δηλαδή σε ασθενείς πιο ευάλωτους στις λοιμώξεις

Με ποιον τρόπο μπορούν το κάπνισμα και η δίαιτα να επηρεά-σουν την αντίσταση του ξενιστή σε κάποιο παθογόνο

Πώς θα μπορούσε μια προϋπάρχουσα λοίμωξη να καταβάλει έναν υγιή κατά τα άλλα ξενιστή

2114 Φλεγμονή και πυρετός

Φλεγμονή ονομάζεται η μη ειδική αντίδραση του οργανι-σμού σε διαφόρα επιβλαβή ερεθίσματα όπως είναι οι το-ξίνες και τα παθογόνα Χαρακτηριστικά της φλεγμονώδους αντίδρασης είναι η ερυθρότητα το οίδημα ο πόνος και η υψηλή θερμοκρασία που αναπτύσσεται τοπικά στο σημείο της λοίμωξης Στις ουσίες που παράγουν αυτό το αποτέλε-σμα ανήκει και μια ομάδα πρωτεϊνών που ονομάζονται κυ-τοκίνες (f Τμήμα 2310) ουσίες τις οποίες παράγουν τα λευκά αιμοσφαίρια ή λευκοκύτταρα (f Τμήμα 221) Τα λευκοκύτταρα συνδέονται επίσης με τις εξειδικευμένες αποκρίσεις του οργανισμού σε συγκεκριμένα παθογόνα τις οποίες θα εξετάσουμε στο Κεφάλαιο 22 Σπουδαιότερο απο-τέλεσμα μιας φλεγμονώδους αντίδρασης του οργανισμού εί-ναι ο άμεσος περιορισμός του παθογόνου κάτι που συνήθως επιτυγχάνεται με τον σχηματισμό ενός θρόμβου (δηλαδή ενός πλέγματος από ίνες) στο σημείο της φλεγμονής

Η φλεγμονή είναι ένας από τους σημαντικότερους και πιο διαδεδομένους αμυντικούς μηχανισμούς του ξενιστή έναντι των εισερχόμενων μικροοργανισμών Σε ορισμένες περιπτώσεις όμως η φλεγμονή μπορεί να αυξήσει την πα-θογονικότητα ενός μικροβίου Για παράδειγμα ορισμένοι μι-κροοργανισμοί επάγουν φλεγμονώδεις αντιδράσεις οι οποί-ες επειδή είναι υπερβολικά έντονες προξενούν σημαντικές βλάβες στους ιστούς δημιουργώντας laquoνεκρωμένεςraquo ζώνες πλούσιες σε θρεπτικά υλικά άρα και κατάλληλες για εγκα-τάσταση και πολλαπλασιασμό

Σε ορισμένες περιπτώσεις εκδηλώνεται μια ανεξέλεγκτη διασυστηματική φλεγμονή που ονομάζεται σηπτική κατα-πληξία (σοκ) η οποία οδηγεί σε ακόμη πιο γενικευμένα συ-μπτώματα όπως εντονότατο οίδημα και ανεξέλεγκτο πυρε-τό Η σηπτική καταπληξία είναι μια κατάσταση απειλητική για την ανθρώπινη ζωή που εμφανίζεται όταν οι λοιμώξεις και οι αντίστοιχες φλεγμονώδεις αντιδράσεις δεν περιορίζο-νται σε συγκεκριμένη θέση του σώματος αλλά διασπείρονται σε όλο το σώμα μέσω του κυκλοφορικού ή λεμφικού συστή-ματος (f Τμήμα 221)

Πυρετός

Το σώμα ενός υγιούς ατόμου διατηρεί αξιοθαύμαστα σταθε-ρή τη θερμοκρασία στο εσωτερικό του Σε μια μέση περίοδο 24 ωρών η θερμοκρασία του σώματος αυξομειώνεται σε ένα πολύ στενό εύρος τιμών που δεν υπερβαίνει τον 1ο-15οC Σε κάθε άτομο η μέση θερμοκρασία μπορεί να ποικίλλει ελα-φρά Ως laquoφυσιολογικήraquo θεωρείται μια μέση θερμοκρασία 37οC αλλά σε ορισμένα άτομα η φυσιολογική θερμοκρασία μπορεί να είναι 36οC ή 38οC Η θερμοκρασία του σώματος εξαρτάται πολύ από τη σωματική δραστηριότητα και μπορεί να φτάσει μέχρι και 4οC πάνω από το φυσιολογικό κατά τη διάρκεια έντονης σωματικής καταπόνησης και μέχρι 2οC κά-τω από το φυσιολογικό κατά τη διάρκεια του ύπνου

Πυρετός ονομάζεται η ανώμαλη αύξηση της θερμοκρα-σίας του σώματος Ο πυρετός προκαλείται ενίοτε και από μη λοιμώδη νοσήματα αλλά στις περισσότερες περιπτώσεις ευ-θύνεται κάποια λοίμωξη Το γεγονός ότι πολλές λοιμώξεις προκαλούν πυρετό οφείλεται σε ορισμένα πυρετογόνα προϊ-όντα των παθογόνων μικροοργανισμών Οι καλύτερα μελε-τημένοι πυρετογόνοι παράγοντες είναι οι ενδοτοξίνες των αρνητικών κατά Gram βακτηρίων (βλ Τμήμα 2112) Ωστό-σο υπάρχουν και οργανισμοί που προκαλούν πυρετό χωρίς να παράγουν ενδοτοξίνες Αυτοί οι οργανισμοί θανατώνο-νται από τα λευκοκύτταρα και καθώς συμβαίνει αυτό επά-γουν την απελευθέρωση λευκοκυτταρικών πρωτεϊνών που ονομάζονται ενδογενή πυρετογόνα (f Τμήμα 222) Ενίο-τε ο πυρετός ωφελεί τον ξενιστή Ο χαμηλός πυρετός επιτα-χύνει τις διαδικασίες της φαγοκυττάρωσης και της παραγω-γής αντισωμάτων Ωστόσο ο υψηλός πυρετός πχ 40οC ή και περισσότερο συνήθως λειτουργεί προς όφελος του πα-θογόνου διότι προκαλεί περαιτέρω καταστροφή των ιστών του ξενιστή

Οι πυρετοί των λοιμώξεων κατατάσσονται σε τρεις κα-τηγορίες (1) στον συνεχόμενο ή αδιάλειπτο πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώματος παραμένει αυξημένη καθrsquo όλο το 24ωρο και η διακύμανσή της γύρω από την αυ-ξημένη τιμή δεν υπερβαίνει τον 1οCOslash συνεχόμενος πυρετός εμφανίζεται στον τύφο (f Τμήμα 273) και στον τυφοει-δή πυρετό (f Τμήμα 288)Oslash (2) στον υφέσιμο πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώματος παραμένει αυξημένη καθrsquo όλο το 24ωρο αλλά παρουσιάζει διακυμάνσεις μεγαλύ-τερες του 1οCOslash αυτό το είδος πυρετού χαρακτηρίζει τις πυο-γενείς λοιμώξεις (f Τμήματα 262 και 269) και τη φυμα-τίωση (f Τμήμα 265)Oslash (3) στον διαλείποντα πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία είναι φυσιολογική ορισμένες περι-όδους της ημέρας αλλά κατά διαστήματα αυξάνεται πάνω από το φυσιολογικό Οι περισσότερες λοιμώξεις προκαλούν κάποια μορφή διαλείποντος πυρετού Ο διαλείπων πυρετός εμφανίζεται με πολύ χαρακτηριστικό τρόπο στην ελονοσία (f Τμήμα 275) η οποία οφείλεται σε λοίμωξη από πρω-τόζωο Ο υπόστροφος πυρετός που προκαλούν ορισμένα είδη του γένους Borrelia (f Τμήμα 273) είναι μια μορφή δια-λείποντος πυρετού κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώ-ματος παραμένει φυσιολογική για μεγάλο χρονικό διάστημα

αλλά διακόπτεται από εμπύρετες κρίσεις Ο υπόστροφος πυ-ρετός εμφανίζεται στις περιπτώσεις ατελούς ανάρρωσης από λοίμωξη και εκδηλώνεται περιοδικά κάθε φορά που ο λοιμώ-δης παράγοντας επανεγκαθίσταται

2114 Έλεγχος εννοιών

Η φλεγμονή και ο πυρετός αποτελούν γενικές αντιδράσεις του ορ-γανισμού σε επιβλαβή ερεθίσματα Οι αποκρίσεις του ξενιστή εί-

ναι σχεδιασμένες έτσι ώστε να απομονώνουν ταχύτατα και να κα-ταστρέφουν το παθογόνο αλλά μπορεί να προκαλέσουν περαιτέρω βλάβες στους ιστούς του ξενιστή

Περιγράψτε τα κυριότερα συμπτώματα της φλεγμονής Περιγράψτε τους τρεις τύπους πυρετού

νότητα εισβολής Ποιοι παράγοντες προσδίδουν τέτοιου είδους ικανότητες σε έναν μικροοργανισμό

9 Σε τι διαφέρουν μεταξύ τους οι τοξίνες Α-Β οι κυτταρο-τοξίνες και τα υπεραντιγόνα Δώστε ένα παράδειγμα από κάθε κατηγορία τοξινών Με ποιον τρόπο προκαλεί νόσο κάθε κατηγορία τοξίνης

10 Περιγράψτε τους μηχανισμούς δράσης της τετανοτοξί-νης και της αλλαντοτοξίνης Αναφορικά με τον μηχανι-σμό δράσης τους γιατί είναι τόσο επικίνδυνες οι εν λόγω τοξίνες

11 Περιγράψτε συνοπτικά τον μηχανισμό δράσης της εντε-ροτοξίνης της χολέρας Ποια είναι η κατάλληλη θερα-πεία για την ασθένεια αυτή και γιατί η χορήγηση αντιβι-οτικών δεν έχει κατά κανόνα αποτέλεσμα Περιγράψτε συνοπτικά τον μηχανισμό δράσης της εντεροτοξίνης του σταφυλόκοκκου Ποια είναι η κατάλληλη θεραπεία για την ασθένεια αυτή και γιατί η χορήγηση αντιβιοτικών δεν έχει κατά κανόνα αποτέλεσμα

12 Περιγράψτε τη δομή μιας τυπικής ενδοτοξίνης Με ποιον τρόπο προκαλεί η ενδοτοξίνη πυρετό Ποιοι μικροοργα-νισμοί παράγουν ενδοτοξίνες

13 Με ποιον τρόπο περιορίζουν τις βακτηριακές λοιμώξεις το pH και η θερμοκρασία Σε ποια σημεία πάνω ή μέσα στο σώμα μπορεί να είναι διαφορετικές οι τιμές της θερ-μοκρασίας και του pH από τις αντίστοιχες μέσες σωμα-τικές τιμές Ποιοι οργανισμοί θα μπορούσαν να ωφελού-νται από τις υφιστάμενες διαφορές στη θερμοκρασία και στο pH

14 Σε τι διαφέρουν ο συνεχόμενος ο υφέσιμος και ο διαλεί-πων πυρετός Αναφέρετε τουλάχιστον έναν λοιμώδη πα-ράγοντα για κάθε τύπο πυρετού Ποιος τύπος πυρετού εί-ναι συνηθέστερος στις λοιμώξεις

1 Σε τι διαφέρουν ένα παράσιτο από ένα παθογόνο Σε τι δι-αφέρει η λοίμωξη από τη νόσο

2 Ποια όργανα του ανθρώπινου σώματος αποικίζονται φυ-σιολογικά από μικροοργανισμούς Τι κοινό έχουν αυτά τα όργανα μεταξύ τους Ποια όργανα είναι εντελώς ελεύ-θερα από μικροοργανισμούς Τι κοινό έχουν αυτά τα όρ-γανα μεταξύ τους

3 Σε τι διαφέρουν οι μόνιμοι από τους περιστασιακούς πλη-θυσμούς μικροοργανισμών που αναπτύσσονται σε κά-ποια θέση του σώματος

4 Γιατί είναι καθοριστική η συμμετοχή των ειδών του γέ-νους Streptococcus στον σχηματισμό της τερηδόνας Γι-ατί είναι τα είδη αυτά ικανότερα στη δημιουργία τερηδό-νας από άλλους οργανισμούς

5 Με ποιον τρόπο επηρεάζει το pH τους οργανισμούς που αναπτύσσονται στα επιμέρους τμήματα του γαστρεντερι-κού σωλήνα Με ποιον τρόπο επηρεάζει η συγκέντρωση οξυγόνου τη σύσταση της μικροβιακής χλωρίδας στα δι-άφορα επιμέρους τμήματα του γαστρεντερικού σωλήνα

6 Περιγράψτε τη σχέση μεταξύ Lactobacillus acidophilus και γλυκογόνου στον κολπικό σωλήνα Γιατί είναι διαφο-ρετική η φυσιολογική χλωρίδα στον κόλπο μιας ενήλικης γυναίκας σε σχέση με εκείνην μιας πολύ νέας

7 Υποδείξτε σε τι διαφέρουν μεταξύ τους ο γλυκοκάλυκας η κάψα και η βλεννοστιβάδα Με ποιον τρόπο συνει-σφέρουν οι προαναφερθείσες δομές στη διαδικασία προ-σκόλλησης των βακτηρίων

8 Δώστε ένα παράδειγμα μικροοργανισμού του οποίου η παθογονικότητα οφείλεται στην ικανότητα παραγωγής τοξίνης Προσδιορίστε τη συγκεκριμένη τοξίνη και τον τρόπο δράσης της Δώστε ένα παράδειγμα μικροοργανι-σμού του οποίου η παθογονικότητα οφείλεται στην ικα-

Ερωτήσεις επανάληψης

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΕΠΑΝΑΛΗψΗΣ 865

866Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

θανές εξελικτικές πιέσεις που να προκαλούν αύξηση της μολυσματικότητας και της παθογονικότητας του Clos-tridium tetani Θα προσέδιδε επιλεκτικά πλεονεκτήματα σε αυτούς τους οργανισμούς μια ενδεχόμενη αύξηση της μολυσματικότητας Στον συλλογισμό σας βεβαιωθείτε ότι έχετε λάβει υπrsquo όψιν σας και το φυσικό ενδιαίτημα κάθε οργανισμού

9 Το ένζυμο πήξης του αίματος (coagulase) είναι ένας πα-ράγοντας μολυσματικότητας του Staphylococcus aure-us ο οποίος προκαλεί τον σχηματισμό θρόμβων στη θέ-ση ανάπτυξης του S aureus Η στρεπτοκινάση είναι ένας παράγοντας μολυσματικότητας του Staphylococcus pyo-genes που διασπά τους θρόμβους στη θέση ανάπτυξης του S pyogenes Υπάρχει κάποιος συνδυασμός αυτών των δύο αλληλοαναιρούμενων στρατηγικών που να αυ-ξάνει την παθογονικότητα

10 Τα είδη του γένους Salmonella παράγουν τουλάχιστον 10 διαφορετικά γονιδιακά προϊόντα τα οποία δρουν ως πα-ράγοντες μολυσματικότητας και αυξάνουν τη μολυσματι-κή δράση του παθογόνου Το Streptococcus pneumoniae ένα παθογόνο με κατά τεκμήριο μεγαλύτερη μολυσματι-κότητα (βλ Εικόνα 2115) χρησιμοποιεί μόνο έναν πα-ράγοντα μολυσματικότητας Ανατρέξτε στους κρίσιμους παράγοντες μολυσματικότητας για καθέναν από αυτούς τους δύο οργανισμούς και εξηγήστε γιατί είναι τόσο ση-μαντικός και αποτελεσματικός ένας συγκεκριμένος πα-ράγοντας του S pneumoniae Γιατί δεν χρησιμοποιούν όλα τα παθογόνα του ανθρώπου στρατηγικές μολυσματι-κότητας παρόμοιες με εκείνη του S pneumoniae

11 Τα εμβόλια κατά των εξωτοξινών πχ της τοξίνης της διφθερίτιδας και της τετανοτοξίνης χρησιμεύουν στην πρόληψη εκδήλωσης των αντίστοιχων νόσων (f Τμή-μα 2211) Γιατί δεν παρασκευάζονται εμβόλια και κατά των ενδοτοξινών

12 Αν και είναι σχετικά εύκολο να απομονωθούν μεταλλάγ-ματα μικροοργανισμών με ικανότητα παραγωγής ενδοτο-ξινών η απομόνωση μεταλλαγμάτων που δεν έχουν αυ-τή την ικανότητα είναι πολύ δυσκολότερη Με βάση όσα ξέρετε για τη δομή και τη λειτουργία αυτών των τοξινών εξηγήστε γιατί συμβαίνει αυτό

13 Τα εγκαύματα είναι από τις δυσκολότερες πληγές σε ότι αφορά τη θεραπεία τους καθώς μολύνονται εύκολα από ευκαιριακά συνήθως παθογόνα Εξηγήστε γιατί συμ-βαίνει αυτό με βάση τις γνώσεις σας για τους φυσικούς ανατομικούς και χημικούς μηχανισμούς που διαθέτει ο οργανισμός για την πρόληψη των λοιμώξεων

14 Πρέπει ο πυρετός να αντιμετωπίζεται θεραπευτικά σε κάθε περίπτωση Στην απάντησή σας λάβετε υπrsquo όψιν τη σημασία που έχουν οι φλεγμονώδεις αποκρίσεις του ξε-νιστή στον περιορισμό των λοιμώξεων

1 Με ποιον τρόπο αναστέλλει η βλέννη τον πολλαπλασι-ασμό των περισσότερων μικροοργανισμών Περιγράψ-τε πειράματα τα οποία καταδεικνύουν την προστατευτι-κή επίδραση της βλέννης έναντι του βακτηριακού αποι-κισμού

2 Οι βλεννογόνοι υμένες αποτελούν αποτελεσματικό φραγ-μό κατά του αποικισμού και της ανάπτυξης μικροοργανι-σμών Ωστόσο οι βλεννογόνοι του λάρυγγα και του φά-ρυγγα αποικίζονται από ποικίλους μικροοργανισμούς που μερικοί προκαλούν ενίοτε νόσο Εξηγήστε πώς μπο-ρεί υπό συγκεκριμένες συνθήκες να μετατραπεί σε παθο-γόνο ένας μικροοργανισμός που φυσιολογικά δεν είναι παθογόνος Περιγράψτε τουλάχιστον ένα σύνολο συνθη-κών που δυνητικά ευνοεί την παθογονικότητα

3 Ποια στάδια περιλαμβάνει ο σχηματισμός της οδοντικής πλάκας Περιγράψτε και αναλύστε τα πειράματα που κα-ταδεικνύουν ότι οδοντική πλάκα μπορεί να σχηματιστεί και σε απομιμήσεις οδοντικών επιφανειών και σχεδιάστε άλλα πειράματα σχετικά με τη χρήση βιολογικών μεθό-δων καταπολέμησης της πλάκας

4 Συμβάλλει η χρήση ενός αντιμικροβιακού σκευάσματος (οδοντόπαστα) στην πρόληψη της τερηδόνας Ποια εί-ναι τα πλεονεκτήματα ή τα μειονεκτήματα μιας τέτοιας στρατηγικής για την πρόληψη της τερηδόνας Πώς μπο-ρείτε να ελέγξετε εργαστηριακά την αποτελεσματικότη-τα αυτής της στρατηγικής

5 Η λήψη αντιβιοτικών μπορεί να μειώσει σημαντικά τον αριθμό των μικροοργανισμών της γαστρεντερικής οδού Ποια συμπτώματα σε επίπεδο φυσιολογίας μπορεί να προκαλέσει στον ξενιστή η μείωση της φυσιολογικής χλωρίδας Οι μακροχρόνιες θεραπείες με αντιβιοτικά συ-χνά συνοδεύονται από λοιμώξεις ευκαιριακών παθογό-νων πολλά από τα οποία είναι τα ίδια με αυτά που προ-καλούν ευκαιριακές λοιμώξεις σε άτομα με AIDS (f Τμήμα 2614) Ποια παθογόνα μπορεί να είναι αυτά Γι-ατί είναι ευάλωτα στα συγκεκριμένα παθογόνα όσα άτο-μα έχουν ακολουθήσει αντιβιοτική θεραπεία

6 Περιγράψτε σε τι διαφέρουν τα παθογόνα από τα μη πα-θογόνα στελέχη της Escherichia coli Συμπεριλάβετε στην επιχειρηματολογία σας δομικές και οικολογικές συ-νιστώσες

7 Αναφέρετε τρεις τουλάχιστον ξενιστικούς παράγοντες οι οποίοι περιορίζουν ή ευνοούν τον αποικισμό και την ανάπτυξη μικροοργανισμών σε δεδομένη θέση Συμπερι-λάβετε κάθε έναν από αυτούς τους παράγοντες σε in vi-tro πειράματα για τον έλεγχο της ισχύος των υποθέσεών σας

8 Προσδιορίστε πιθανές εξελικτικές πιέσεις που προκα-λούν αύξηση της μολυσματικότητας και της παθογονικό-τητας του Streptococcus pneumoniae Προσδιορίστε πι-

Ερωτήσεις εφαρμογής

Page 24: Ο Streptococcus mutans 21 - WordPress.com...838 Kεφάλαιο 21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ μικροοργανισμοί στα όργανα,

858Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

νάδα Α η οποία ενεργοποιεί το κυτταρικό ένζυμο αδενυλι-κή κυκλάση που με τη σειρά του μετατρέπει την τριφωσφο-ρική αδενοσίνη (ΑΤΡ) σε κυκλική μονοφωσφορική αδενοσί-νη (cAMP)

Όπως έχουμε ήδη δει στο Τμήμα 87 το κυκλικό ΑΜΡ είναι ένα ειδικό μόριο που συνδέει στα κύτταρα διάφο-ρους ρυθμιστικούς μηχανισμούς Στα θηλαστικά το κυκλι-κό ΑΜΡ συμμετέχει στον μηχανισμό δράσης αρκετών ορμο-

νών σε συναπτικές διαβιβάσεις του κεντρικού νευρικού συ-στήματος αλλά και στις φλεγμονώδεις και ανοσιακές αντι-δράσεις των ιστών συμπεριλαμβανομένων των αλλεργιών Όμως για να μπορέσει η υπομονάδα Α της τοξίνης της χολέ-ρας να ενεργοποιήσει την αδενυλική κυκλάση πρέπει πρώτα να ενεργοποιηθεί από ένα κυτταρικό ένζυμο που χρειάζεται NAD+ και ATP Κατά τη δράση της εντεροτοξίνης της χολέ-ρας τα αυξημένα επίπεδα κυκλικού ΑΜΡ προκαλούν ενερ-γητική έκκριση διττανθρακικών και ιόντων χλωρίου από τα επιθηλιακά κύτταρα προς τον εντερικό αυλό (Εικόνα 2121) Κατά την οξεία φάση της νόσου η απώλεια νερού στο λε-πτό έντερο υπερβαίνει τον ρυθμό απορρόφησής του στο πα-χύ έντερο με αποτέλεσμα τη μαζική καθαρή απώλεια νε-ρού Κατά κανόνα τα θύματα της χολέρας πεθαίνουν από ακραία αφυδάτωση Καλύτερη θεραπεία είναι η πρόσληψη από το στόμα μεγάλων ποσοτήτων από διαλύματα ηλεκτρο-λυτών προκειμένου να αναπληρωθούν τα απολεσθέντα υγρά και ιόντα

Η εντεροτοξίνη της χολέρας μπορεί να ενεργοποιήσει την αδενυλική κυκλάση σε μεγάλη ποικιλία κυττάρων και ιστών γιrsquo αυτό και οι παθολογικές εκδηλώσεις της τοξίνης αφορούν μάλλον την ειδική θέση όπου αυτή δεσμεύεται δη-λαδή τα κύτταρα του επιθηλίου του λεπτού εντέρου παρά την τοξική ενεργοποίηση της αδενυλικής κυκλάσης Πράγ-ματι η προσθήκη διαλύματος με απομονωμένες υπομονάδες Β (οι οποίες δεν διαθέτουν δραστικότητα αδενυλικής κυκλά-σης) στον αυλό του εντέρου μπορεί να εμποδίσει τη δράση της εντεροτοξίνης της χολέρας αρκεί να χορηγηθεί πριν την εκδήλωσή της Αυτό συμβαίνει διότι οι υπομονάδες Β κατα-λαμβάνουν τις ίδιες θέσεις δέσμευσης που χρησιμοποιούν και τα πλήρη μόρια (Α-Β) της τοξίνης στερώντας από τα τελευταία τη δυνατότητα δέσμευσης αλλά και δράσης κα-θώς μόνο τα πλήρη μόρια διαθέτουν δραστικότητα αδενυλι-κής κυκλάσης

Η εντεροτοξίνη της χολέρας κωδικεύεται από δύο γο-νίδια τα ctxA και ctxB Η έκφραση των εν λόγω γονιδίων ελέγχεται από έναν μηχανισμό θετικής ρύθμισης στον οποίο καθοριστικό ρόλο παίζει η πρωτεΐνη που κωδικεύει το γονί-διο toxR Το προϊόν του γονιδίου toxR είναι μια διαμεμβρα-νική πρωτεΐνη η οποία ελέγχει τόσο την παραγωγή της τοξί-νης όσο και άλλων σημαντικών παραγόντων μολυσματικό-

Εικόνα 2121 δράσητηςεντεροτοξίνηςτηςχολέρας(1)Φυσιολογικήδι-αδικασίακίνησηςτωνιόντωνστοέντεροκαιαποικισμόςτουεπιθηλίουαπότοVibrio choleraeακολουθούμενοςαπόδέσμευσητηςεντεροτοξίνηςμετουςγαγγλιοζίτεςGM1τωνκυττάρωντουξενιστή(2)ηδράσητηςτοξίνηςα-βέγκειταιστηνενσωμάτωσηστοκυτταρόπλασματωνξενιστικώνκυττάρωντηςυπομονάδαςαηοποίαενεργοποιείτηναδενυλικήκυκλάσηΤογεγονόςαυτόοδηγεί(3)στηδιακοπήτηςφυσιολογικήςροήςνa+προςταέσωκαι(4)στηναπώλειανερούπροςτοναυλόκαιτηνεμφάνισηδιάρροιαςηαντιμετώπισητηςχολέραςγίνεταιμεαναπλήρωσηιόντωνκαιενυδάτωσηηχρήσηαντιβι-οτικώνμπορείναπεριορίσειτηνανάπτυξητουV choleraeκαιναμειώσειτηδιάρκειατηςνόσουαλλάδενεπηρεάζεικαθόλουτηντοξίνηπουέχειήδηπαραχθεί

Κύτταρο GM1

Επιθήλιο

Τοξίνη του Vibrio cholerae

Κύτταρο του Vibrio cholerae

Ενεργοποίηση της επιθηλιακήςαδενυλικής κυκλάσης από τηντοξίνη της χολέρας

Τοξίνη τηςχολέρας

Αδενυλική κυκλάση

Αυλός

Αυλός

ATP κυκλικό AMP

Αίmicroα

Αίmicroα

Αίmicroα

Αυλός τουλεπτού εντέρου

Κύτταρο GM1Na+

Επιθηλιακά κύτταρα του εντέρου

Na+

Na+

Αναστολή microεταφοράς Na+ καθαρήροή Clndash προς τον αυλό

Clndash

Clndash

Μαζική microετακίνησηνερού προς τον αυλό

Φυσιολογική κίνηση ιόντων Na+ κινείται από τοναυλό προς το αίmicroαmiddot δεν υπάρχει καθαρή ροή Clndash

H2O

Αποικισmicroός καιπαραγωγή τοξινών

1

3

2

4

τητας του Vibrio cholerae (πχ πρωτεΐνες και τριχίδια της εξωτερικής μεμβράνης) που είναι απαραίτητοι για τον επι-τυχή αποικισμό του λεπτού εντέρου από το συγκεκριμένο εντεροπαθογόνο

Άλλες εντεροτοξίνες

Αρκετές εντεροτοξίνες που παράγονται από άλλα εντεροπα-θογόνα όπως είναι η Escherichia και η Salmonella δρουν παρόμοια με την τοξίνη της χολέρας Αυτό επιβεβαιώνεται από το ότι οι τοξίνες και των δύο βακτηρίων εξουδετερώνο-νται με τη χορήγηση αντισωμάτων κατά της εντεροτοξίνης της χολέρας γεγονός που υποδηλώνει ότι οι συγκεκριμένες τοξίνες έχουν παραπλήσια δομή Σε αυτό συνηγορεί και η ανάλυση της αλληλουχίας βάσεων στα γονίδια ctxA και ctxB τα οποία παρουσιάζουν ομολογία μεγαλύτερη του 75 με τα γονίδια που κωδικεύουν τη θερμοασταθή εντεροτοξίνη την οποία παράγουν τα εντεροπαθογόνα στελέχη της Escherich-ia και της Salmonella Ωστόσο υπάρχουν και εντεροτοξί-νες με διαφορετικό τρόπο δράσης τις οποίες παράγουν άλ-λα εντεροπαθογόνα των τροφίμων (Staphylococcus aureus Clostridium perfringens Bacillus cereus) Πχ η τοξίνη του Clostridium perfringens είναι μια κυτταροτοξίνη ενώ του Staphylococcus aureus μια υπεραντιγονική τοξίνη (Πίνακας 214) Τα υπεραντιγόνα έχουν έναν εντελώς διαφορετικό μη-χανισμό δράσηςOslash διεγείρουν μεγάλο αριθμό λεμφοκυττάρων προκαλώντας φλεγμονώδεις αντιδράσεις όχι μόνο τοπικά στο έντερο αλλά και διασυστηματικά σε όλο το σώμα (f Τμήμα 2214)

2111 Έλεγχος εννοιών

Οι εντεροτοξίνες είναι εξωτοξίνες που δρουν εξειδικευμένα στο λε-πτό έντερο προκαλώντας μεταβολές στη διαπερατότητα του εντε-ρικού επιθηλίου οι οποίες οδηγούν στην εμφάνιση διάρροιας Οι

εντεροτοξίνες διακρίνονται στις τοξίνες Α-Β στις κυτταροτοξίνες και στα υπεραντιγόνα

Ποια μείζονα χαρακτηριστικά είναι κοινά σε όλες τις εντεροτο-ξίνες Σε όλες τις εξωτοξίνες Α-Β

Πώς δρα η τοξίνη του Vibrio cholerae στο λεπτό έντερο Γιατί προκαλεί η τοξίνη αυτή μαζική απώλεια νερού

2112 Ενδοτοξίνες

Τα αρνητικά κατά Gram βακτήρια παράγουν λιποπολυσακ-χαρίτες για την εξωτερική στιβάδα του κυτταρικού τους τοι-χώματος (f Τμήμα 49) οι οποίοι σε πολλές περιπτώσεις είναι τοξικοί Οι πολυσακχαρίτες αυτοί ονομάζονται ενδο-τοξίνες διότι είναι σταθερά συνδεδεμένοι με το βακτηριακό κύτταρο και απελευθερώνονται σε μεγάλες ποσότητες μόνο αν συμβεί λύση του κυττάρου Οι ενδοτοξίνες έχουν μελε-τηθεί κυρίως στην περίπτωση των Escherichia Shigella και Salmonella Οι κυριότερες διαφορές μεταξύ εξωτοξινών και ενδοτοξινών παρατίθενται στον Πίνακα 215

Δομή και λειτουργία των ενδοτοξινών

Οι ενδοτοξίνες ασκούν ποικίλες επιδράσεις στη φυσιολο-γία Ο πυρετός είναι σχεδόν καθολικό σύμπτωμα της δρά-σης τους διότι οι τοξίνες αυτές διεγείρουν την απελευθέρω-ση ειδικών πρωτεϊνών από τα ξενιστικά κύτταρα οι οποίες ονομάζονται ενδογενή πυρετογόνα και επιδρούν στο θερμορ-ρυθμιστικό κέντρο του εγκεφάλου Επιπλέον οι ενδοτοξίνες προκαλούν διάρροια ταχεία μείωση του αριθμού των λεμ-φοκυττάρων και των αιμοπεταλίων και γενικευμένη φλεγ-μονή Μεγάλες ποσότητες ενδοτοξίνης μπορεί να επιφέρουν ακόμη και τον θάνατο κυρίως μέσω αιμορραγικής καταπλη-ξίας και ιστικής νέκρωσης Η τοξικότητα των ενδοτοξινών

2112 ΕΝΔΟΤΟξΙΝΕΣ 859

ΠΙΝΑΚΑΣ 215 Ιδιότητεςεξωτοξινώνκαιενδοτοξινών

Ιδιότητα Εξωτοξίνες Ενδοτοξίνες

Χημικέςιδιότητες πρωτεΐνεςπουεκκρίνονταιαπόορισμένα Σύμπλοκαλιποπολυσακχαριτών-λιποπρωτεϊνών(fεικόνα435) αρνητικάκατάGramβακτήριαενγένει ωςτμήματατηςεξωτερικήςμεμβράνηςτωναρνητικώνκατά θερμοασταθείς Gramβακτηρίωναπελευθερώνονταιμετηλύσητουκυττάρου πολύμεγάληθερμοσταθερότηταΤρόποςδράσης εξειδικευμένοςσυνήθωςδεσμεύονται μηειδικός σεειδικούςυποδοχείςήδομέςΣυμπτώματα είναικυτταροτοξίνεςεντεροτοξίνεςή πυρετόςδιάρροιαεμετός νευροτοξίνεςμεεξειδικευμένοτρόπο δράσηςσεκύτταραήιστούς Τοξικότητα Συχνάπολύμεγάληενίοτεθανατηφόρος μικρήσπάνιαθανατηφόροςανοσογονικότητα Ιδιαιτέρωςανοσοδιεγερτικέςδιεγείρουν Ήπιαανοσογόναηανοσοαπόκρισηείναι τηνπαραγωγήαντισωμάτων(αντιτοξινών) ανεπαρκήςγιατηνεξουδετέρωσητηςτοξίνηςδράσητοξοειδών ηαντιμετώπισητηςτοξίνηςμεφορμαλδεΰδη καμία καταστρέφειτηντοξικότητααλλάτα τοξοειδήπουπροκύπτουνεξακολουθούν ναέχουνανοσοδιεγερτικήδράσηπυρετογονία δενπροκαλούνπυρετόστονξενιστή πυρετογόνεςσυχνάπροκαλούνπυρετόστονξενιστή

860Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

πάντως είναι πολύ χαμηλότερη εκείνης των εξωτοξινών Στα ποντίκια επί παραδείγματι η ποσότητα ενδοτοξίνης που απαιτείται για να θανατωθεί το 50 ενός πληθυσμού πειρα-ματοζώων (δηλαδή η LD50) είναι κατά προσέγγιση 200-400 μg (μικρογραμμάρια) ανά άτομο ενώ η LD50 της αλλαντοτο-ξίνης είναι περίπου 25 pg (πικογραμμάρια) ανά άτομο δηλα-δή 10 εκατομμύρια φορές μικρότερη

Η γενική δομή των λιποπολυσακχαριτών (LPS) παρου-σιάζεται στην Εικόνα 435 Οι λιποπολυσακχαρίτες αποτε-λούνται από το λιπίδιο Α έναν κεντρικό πολυσακχαρίτη που περιέχει κετοδεοξυοκτονικό λίγα σάκχαρα με επτά άτομα άνθρακα (επτόζες) γλυκόζη γαλακτόζη Ν-ακετυλογλυκο-ζαμίνη και τον πολυσακχαρίτη Ο ένα ιδιαίτερα μεταβλητό πολυμερές που συνήθως περιέχει γαλακτόζη γλυκόζη ρα-μνόζη μαννόζη και ένα ή περισσότερα ασυνήθιστα διδεο-ξυ-σάκχαρα όπως αμπεκουόζη κολιτόζη παρατόζη ή τυβε-λόζη Τα σάκχαρα του πολυσακχαρίτη Ο σχηματίζουν αλυ-σίδες των τεσσάρων ή πέντε σακχάρων (συνήθως διακλαδι-σμένες) οι οποίες επαναλαμβάνονται αρκετές φορές για τον σχηματισμό του πλήρους μορίου (f Τμήμα 49) Το λιπί-διο Α αποτελείται από λιπαρά οξέα που συνδέονται με εστε-ρικούς δεσμούς στο μόριο της Ν-ακετυλογλυκοζαμίνης Συ-νηθέστερα τέτοια οξέα είναι το β-υδροξυμυριστικό το λαυ-ρικό (δαφνικό) το μυριστικό και το παλμιτικό (φοινικικό) Από τη μελέτη επιμέρους λιποπολυσακχαριτικών τμημάτων συνάγεται ότι το λιπίδιο ευθύνεται για την τοξικότητα και ο πολυσακχαρίτης για την υδατοδιαλυτότητα και την ανοσο-γονικότητα του συμπλόκου (f Τμήμα 223) Επίσης με-λέτες σε ζώα υποδεικνύουν ότι για τις in vivo τοξικές επι-δράσεις είναι απαραίτητο το λιπίδιο και ο πολυσακχαρίτης να συνυπάρχουν

Ανίχνευση ενδοτοξινών με τη μέθοδο Limulus

Επειδή οι ενδοτοξίνες έχουν πυρετογόνο δράση θα πρέπει τα διάφορα φάρμακα (πχ αντιβιοτικά ή σκευάσματα που χορηγούνται ενδοφλεβίως) να μην περιέχουν καθόλου εν-δοτοξίνες Για τον σκοπό αυτό έχει αναπτυχθεί μια ιδιαίτε-ρα ευαίσθητη μέθοδος ανίχνευσης ενδοτοξινών η οποία βα-σίζεται στη χρήση των αμοιβαδοκυττάρων Limulus polyphe-mus που παρασιτούν στις οπλές των αλόγων Η μέθοδος στη-ρίζεται στο γεγονός ότι οι ενδοτοξίνες προκαλούν εξειδικευ-μένα λύση αυτών των αμοιβαδοκυττάρων (Εικόνα 2122) Κατά τον εργαστηριακό έλεγχο αναμειγνύονται εκχυλίσμα-τα αμοιβαδοκύτταρων με το υπό έλεγχο διάλυμα Αν υπάρ-χει ενδοτοξίνη το εκχύλισμα των αμοιβαδοκυττάρων σχη-ματίζει πήγμα και καθιζάνει μεταβάλλοντας τη διαύγεια του διαλύματος Αυτή η αντίδραση μπορεί κατόπιν να ποσοτι-κοποιηθεί με τη χρήση φασματοφωτομέτρου Είναι εφικτή η εκτέλεση μετρήσιμης αντίδρασης με μόλις 10 pgml λιπο-πολυσακχαρίτη Η μέθοδος Limulus χρησιμοποιείται για την ανίχνευση απειροελάχιστων ποσοτήτων ενδοτοξίνης στους ορούς στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό στο πόσιμο νερό και σε όλα τα διαλύματα που χρησιμοποιούνται για την παρασκευή φαρμάκων και ενέσιμων σκευασμάτων

Επειδή η μέθοδος Limulus είναι πάρα πολύ ευαίσθητη χρειάζεται ιδιαίτερη προσοχή στην τήρηση μέτρων αποτρο-πής της μόλυνσης των εργαστηριακών οργάνων των διαλυ-μάτων και των αντιδραστηρίων από αρνητικά κατά Gram βακτήρια που υπάρχουν στο περιβάλλον του εργαστηρίου ή της κλινικής πχ στο απεσταγμένο νερό Ενδεχόμενη ανί-χνευση ενδοτοξινών με τη μέθοδο Limulus στο πλάσμα ή στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό συνιστά σοβαρή ένδειξη μόλυν-σης των συγκεκριμένων σωματικών υγρών με αρνητικά κα-τά Gram βακτήρια

2112 Έλεγχος εννοιών

Οι ενδοτοξίνες είναι λιποπολυσακχαρίτες προερχόμενοι από την εξωτερική στιβάδα των αρνητικών κατά Gram βακτηρίων Οι εν-δοτοξίνες απελευθερώνονται στο περιβάλλον με τη λύση του βα-κτηρικού κυττάρου προκαλώντας πυρετό και ορισμένες άλλες το-

(α)

(β)

A O

Tzi

anab

os a

nd R

D M

illha

mA

O T

zian

abos

and

R D

Mill

ham

Εικόνα 2122 μικροφωτογραφίεςαμοιβαδοκυττάρωνLimulus(α)Φυσι-ολογικάαμοιβαδοκύτταρα(β)αμοιβαδοκύτταραπουέχουνεκτεθείσεβα-κτηριακόλιποπολυσακχαρίτηηπαρουσίαλιποπολυσακχαρίτηπροκαλείαπο-κοκκίωσητωνκυττάρωνιδιότηταπουμπορείναχρησιμοποιηθείγιατηνανί-χνευσηλιποπολυσακχαριτώνσεκάποιουπόέλεγχοδιάλυμα

ξικές αντιδράσεις στον ξενιστή Κατά κανόνα οι ενδοτοξίνες είναι λιγότερο τοξικές από τις εξωτοξίνες

Γιατί δεν παράγουν ενδοτοξίνες τα θετικά κατά Gram βακτή-ρια

Γιατί είναι απαραίτητο να ελέγχονται τα διαλύματα των διαφό-ρων φαρμάκων ως προς την παρουσία ενδοτοξινών

ΙV ΓΕΝΙΚΟΙ ΜΗχΑΝΙΣΜΟΙ ΑΜΥΝΑΣ ΤΟΥ ξΕΝΙΣΤΗ

Οι εγγενείς laquoαμυντικοί μηχανισμοίraquo που είναι υπεύθυνοι για την καταστολή των παθογόνων μπορούν να χωριστούν σε δύο κατηγορίες στους μη ειδικούς ή γενικούς μηχανισμούς άμυνας που επιστρατεύονται έναντι μεγάλης ποικιλίας πα-θογόνων και στους ειδικούς αμυντικούς μηχανισμούς που χρησιμοποιούνται έναντι μεμονωμένων ειδών ή στελεχών παθογόνων Εδώ θα εξετάσουμε ορισμένους γενικούς αμυ-ντικούς μηχανισμούς που χρησιμοποιούνται για τον περιο-ρισμό των λοιμώξεων και τη διατήρηση της υγείας του ξε-νιστή ενώ στο επόμενο κεφάλαιο θα μελετήσουμε τους συ-γκεκριμένους μηχανισμούς άμυνας του ξενιστή έναντι μεμο-νωμένων παθογόνων δηλαδή την ανοσοαπόκριση

2113 Μη ειδική εγγενής αντίσταση στις

μολύνσεις

Η πρώτη γραμμή άμυνας του ξενιστή κατά των παθογόνων περιλαμβάνει μια σειρά φυσικών και χημικών φραγμών εγ-γενών στα περισσότερα ζώα οι οποίοι αντιδρούν με μη ει-δικό τρόπο στην εισβολή των παθογόνων Αυτοί οι γενικού χαρακτήρα μηχανισμοί εξουδετερώνουν όλα σχεδόν τα πα-θογόνα με τα οποία ερχόμαστε σε επαφή

Φυσική αντίσταση του ξενιστή

Η ικανότητα των παθογόνων να προκαλούν νόσο σε μεμο-νωμένα ζωικά είδη ποικίλλει σε πολύ μεγάλο βαθμό Για παράδειγμα η λύσσα εφόσον αρχίσει η εκδήλωση των συ-μπτωμάτων επιφέρει κατά κανόνα τον θάνατο σε οποιοδή-ποτε είδος θηλαστικού Βεβαίως ορισμένα είδη ζώων είναι πολύ πιο ευαίσθητα στη λύσσα από άλλα Τα ρακούν και τα κουνάβια πχ είναι εξαιρετικά ευαίσθητα στη μόλυνση από τον ιό της λύσσας σε αντίθεση με τα οπόσσουμ που σπανί-ως αρρωσταίνουν από την ασθένεια αυτή Ο άνθρακας μπο-ρεί να μολύνει πολλά είδη ζώων αλλά τα συμπτώματα που προκαλεί ποικίλλουν σημαντικά καθώς στον μεν άνθρω-πο εκδηλώνονται ως απλές φλύκταινες ενώ στις αγελάδες προκαλεί θανατηφόρο δηλητηρίαση του αίματος Αντίθετα ο πνευμονικός άνθρακας είναι θανατηφόρος για τον άνθρω-πο (f Τμήμα 2511) ενώ ιδιαίτερη σημασία έχει επίσης

το γεγονός ότι τα πουλιά είναι πλήρως ανθεκτικά στον άν-θρακα Επιπλέον οι ασθένειες των θερμόαιμων ζώων σπα-νίως μεταδίδονται στα ψυχρόαιμα (ποικιλόθερμα) ζώα και αντιστρόφως

Σε συγκεκριμένες συνθήκες συγγενικά είδη ή ακόμη και μέλη του ίδιου είδους ενδέχεται να παρουσιάζουν αρκε-τά διαφορετική ευαισθησία σε δεδομένο παθογόνο

Ηλικία στρες και δίαιτα

Η ηλικία είναι σημαντικός παράγοντας όσον αφορά την ευαι-σθησία έναντι μολυσματικών ασθενειών Τα λοιμώδη νοσή-ματα είναι πολύ πιο συχνά στα πολύ νεαρά και πολύ ηλικι-ωμένα άτομα Στα νεογέννητα πχ ο σχηματισμός της εντε-ρικής χλωρίδας γίνεται αρκετά γρήγορα αλλά η φυσιολογι-κή χλωρίδα του νεογέννητου δεν είναι ίδια με τη φυσιολο-γική χλωρίδα ενός ενήλικα Πριν τη δημιουργία της χλωρί-δας ενήλικα ιδιαίτερα τις πρώτες μέρες μετά τη γέννηση τα παθογόνα έχουν περισσότερες ευκαιρίες να εγκατασταθούν και να προκαλέσουν νόσο Έτσι η διάρροια που προκαλεί-ται από παθογονικά στελέχη της Escherichia coli (f Τμή-μα 297) ή του Pseudomonas aeruginosa εμφανίζεται πολύ συχνά σε νεογνά μικρότερα του ενός έτους Η νεογνική αλ-λαντίαση απαντά μόνο σε νεογνά πολύ μικρής ηλικίας επει-δή η φυσιολογική χλωρίδα που έχει δημιουργθεί στα μεγα-λύτερα παιδιά τα προφυλάσσει από εντερική λοίμωξη λόγω του Clostridium botulinum (f Τμήμα 295)

Σε άτομα μεγαλύτερα των 65 ετών τα λοιμώδη νοσήμα-τα εμφανίζονται πολύ συχνότερα απrsquo ότι σε νεότερους ενή-λικες Επί παραδείγματι οι ηλικιωμένοι είναι πολύ πιο ευ-αίσθητοι σε αναπνευστικές λοιμώξεις ιδιαίτερα στη γρίπ-πη (f Τμήμα 268) ίσως επειδή μειώνεται η αποτελεσμα-τικότητα της ανοσιακής τους απόκρισης στα παθογόνα του αναπνευστικού Επιπλέον διάφορες ανατομικές μεταβολές που συνοδεύουν το γήρας μπορεί να συμβάλλουν στην ανά-πτυξη λοιμώξεων Φερrsquo ειπείν η διόγκωση του προστάτη (συνηθισμένη πάθηση στους άνδρες άνω των 50 ετών) προ-καλεί συχνά μείωση της ροής των ούρων γεγονός που με τη σειρά του καθιστά ευκολότερο τον αποικισμό της ουροποιη-τικής οδού με παθογόνα (Εικόνα 2111) και αυξάνει τις σχε-τικές λοιμώξεις στους άνδρες μεγαλύτερης ηλικίας

Το στρες μπορεί να οδηγήσει σε προδιάθεση ενός ατό-μου που υπό φυσιολογικές συνθήκες θα ήταν υγιές στο να νοσήσει Σε σχετικές μελέτες με αρουραίους και ποντίκια η κόπωση η υπερπροσπάθεια η ελλειπής διατροφή η αφυδά-τωση και οι κλιματικές αλλαγές (όλα συνιστούν πηγές φυ-σιολογικού στρες) αυξάνουν όχι μόνο τον επιπολασμό αλλά και τη βαρύτητα των λοιμώξεων Επί παραδείγματι αρου-ραίοι που υποβάλλονται σε έντονη φυσική δραστηριότη-τα για μεγάλες χρονικές περιόδους εμφανίζουν μεγαλύτερη θνησιμότητα αν προσβληθούν από Salmonella σε σχέση με ζώα που αναπαύονται επαρκώς Επομένως οι ορμόνες που παράγονται υπό συνθήκες στρες επηρεάζουν το ανοσοποιη-τικό σύστημα και παίζουν κάποιο ρόλο στις σχετικές ασθέ-νειες Η ορμόνη κορτιζόνη πχ ένας ιδιαίτερα αποτελεσμα-

2113 ΜΗ ΕΙΔΙΚΗ ΕΓΓΕΝΗΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΣΤΙΣ ΜΟΛΥΝΣΕΙΣ 861

862Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

τικός αντιφλεγμονώδης παράγοντας παράγεται σε πολύ με-γαλύτερες ποσότητες κατά τη διάρκεια περιόδων στρες πα-ρά σε φυσιολογικές περιόδους Έτσι η καταστολή των φλεγ-μονωδών αντιδράσεων του οργανισμού στερεί το σώμα από έναν φυσιολογικό μηχανισμό άμυνας έναντι των λοιμώξεων (βλ Τμήμα 2114)

Η δίαιτα παίζει επίσης σημαντικό ρόλο στην αντίσταση του ξενιστή Η συσχέτιση μεταξύ πείνας και μολυσματικών ασθενειών είναι γνωστή εδώ και αιώνες Δίαιτες φτωχές σε πρωτεΐνη επηρεάζουν τη φυσιολογική χλωρίδα και προσφέ-ρουν μεγαλύτερες πιθανότητες ανάπτυξης σε διάφορα ευκαι-ριακά παθογόνα Για παράδειγμα ο αριθμός των κυττάρων Vibrio cholerae που απαιτούνται για να προκαλέσουν χολέ-ρα είναι πολύ μικρότερος όταν το προσβαλλόμενο άτομο υποσιτίζεται Επίσης ο αριθμός αυτός είναι πολύ μικρότε-ρος και όταν το V cholerae λαμβάνεται με την τροφή ίσως επειδή η τροφή εξουδετερώνει τα στομαχικά οξέα που υπό φυσιολογικές συνθήκες θα κατέστρεφαν το παθογόνο (f Τμήμα 285)

Σε ορισμένες περιπτώσεις η απουσία συγκεκριμένης ουσίας από τη διατροφή μπορεί να προστατεύσει από κάποια νόσο καθώς το αντίστοιχο παθογόνο στερείται τα απαραίτη-τα θρεπτικά υλικά Καλύτερο τέτοιο παράδειγμα είναι η επί-δραση της σακχαρόζης στην εμφάνιση της οδοντικής τερη-δόνας Όπως είδαμε στο Τμήμα 213 η απουσία σακχαρόζης από τη διατροφή (μαζί με τη σωστή στοματική υγιεινή) μπο-ρεί να εξαφανίσει την τερηδόνα καθώς χωρίς τη σακχαρό-ζη των τροφών τα ιδιαιτέρως τερηδονογόνα Streptococcus mutans και S sobrinus αδυνατούν να συνθέσουν τον κολ-λώδη πολυσακχαρίτη που είναι απαραίτητος για να παρα-μείνουν τα βακτηριακά κύτταρα κολλημένα στις επιφάνει-ες των δοντιών

Φυσικοί και χημικοί αμυντικοί μηχανισμοίΗ δομική ακεραιότητα των ιστικών επιφανειών συνιστά φραγμό στην είσοδο μικροοργανισμών Στο δέρμα και στις βλεννογόνους επιφάνειες τα δυνητικά παθογόνα πρέπει όχι μόνο να προσκολληθούν στην επιφάνεια του ιστού αλλά και να αναπτυχθούν σε αυτή τη θέση πριν μεταφερθούν σε κά-ποια άλλη περιοχή του σώματος Η ακεραιότητα μιας ιστι-κής επιφάνειας συνήθως αρκεί για την προστασία της από ενδεχόμενο μόνιμο αποικισμό από παθογόνα Ωστόσο μια τραυματισμένη ιστική επιφάνεια (πχ ένα γδάρσιμο στο δέρ-μα) αποικίζεται εύκολα και επιτρέπει την εισβολή μικροορ-γανισμών Η αντίσταση στον αποικισμό και στην εισβολή γίνεται αφrsquo ενός με ειδικές ουσίες που παράγει το αμυντικό σύστημα του ξενιστή και αφrsquo ετέρου με διάφορους μηχανι-σμούς ανατομικού χαρακτήρα που παρεμποδίζουν έναν πι-θανό αποικισμό Μια σύνοψη των σημαντικότερων ανατο-μικών μηχανισμών άμυνας του ανθρώπινου οργανισμού πα-ρουσιάζεται στην Εικόνα 2123

Το δέρμα συνιστά αποτελεσματικό εμπόδιο στη διείσδυ-ση μικροοργανισμών Οι σμηγματογόνοι αδένες του δέρμα-τος (Εικόνα 212) εκκρίνουν λιπαρά οξέα και γαλακτικό οξύ τα οποία μειώνουν το pH του δέρματος και αναστέλλουν τον αποικισμό από παθογόνα βακτήρια Όσοι μικροοργανι-σμοί εισπνέονται από τη μύτη ή το στόμα απομακρύνονται με τη δράση των βλεφαριδοφόρων επιθηλιακών κυττάρων των βλεννογόνων επιφανειών του ρινοφάρυγγα και της τρα-χείας Οι βλεφαρίδες ωθούν με τις κινήσεις τους τη βλέννη και τα παγιδευμένα σε αυτήν βακτήρια προς τα άνω μέχρι αυτή να ενσωματωθεί στις εκκρίσεις της στοματικής κοιλό-τητας και είτε να καταπωθεί (οπότε τα βακτήρια πεθαίνουν στο όξινο περιβάλλον του στομάχου) είτε να απομακρυνθεί με την απόχρεμψη Τα δυνητικά παθογόνα που εισέρχονται

Η λυσοζύmicroη στα δάκρυακαι σε άλλες εκκρίσεις διασπάτο κυτταρικό τοίχωmicroα τωνβακτηρίων

Αποmicroάκρυνση σωmicroατιδίων καιmicroικροοργανισmicroών microε την ταχείαδιέλευση αέρα πάνω από τα τριχίδια και τους κροσσούς τουρινοφάρυγγα

Η φυσιολογική χλωρίδαανταγωνίζεται τα παθογόνα

Η βλέννη και τα φαγοκύτταρα στους πνεύmicroονες αποτρέπουν τον αποικισmicroό

Η βλέννη και το κροσσωτό επιθήλιο στην τραχεία παγιδεύουνκαι ωθούν microικροοργανισmicroούςέξω από το σώmicroα

Το δέρmicroα είναι ένας φυσικόςφραγmicroός παράγει λιπαράοξέα microε αντιmicroικροβιακή δράση και η φυσιολογική χλωρίδα του εmicroποδίζει τοναποικισmicroό παθογόνων

Η ταχεία microεταβολή τουpH αναστέλλει τον πολλαπλασιασmicroό microικροβίων

Η περιοδική έκπλυση της ουροποιητικής οδού microε τα ούρα τηνπροφυλάσσει απότον αποικισmicroό

Η φυσιολογική χλωρίδαανταγωνίζεται τα παθογόνα

Η οξύτητα του περιβάλλοντος στο στοmicroάχι (pH 2) αναστέλλει τον πολλαπλασιασmicroό τωνmicroικροβίων

∆ιάφορες πρωτεΐνες του αίmicroατος αναστέλλουν τη microικροβιακή ανάπτυξη

Εικόνα 2123 Φυσικοίχημικοίκαιανατομικοίφραγμοίπροστασίαςέναντιτωνλοιμώξεων

στο στομάχι πρέπει να ανταπεξέλθουν αφrsquo ενός στην οξύτη-τα του στομάχου (που μπορεί να φθάσει και σε pH 2) και αφrsquo ετέρου στον ανταγωνισμό με τη διαρκώς αυξανόμενη μικρο-χλωρίδα του λεπτού (pH 5 περίπου) και του παχέος εντέρου (pH 6-7) Υπενθυμίζεται ότι στο παχύ έντερο ενός φυσιολο-γικού ενήλικα ο αριθμός των βακτηρίων προσεγγίζει το 1010 ανά γραμμάριο εντερικού περιεχομένου (βλ Τμήμα 214) Με όλους αυτούς τους αποτρεπτικούς μηχανισμούς γίνεται σαφές ότι η μόνιμη εγκατάσταση ενός νέου μικροοργανι-σμού είναι ιδιαίτερα δύσκολη

Οι νεφροί και η επιφάνεια των οφθαλμών λούονται συ-νεχώς με εκκρίσεις που περιέχουν λυσοζύμη ένζυμο το οποίο μειώνει δραστικά τους μικροβιακούς πληθυσμούς Βακτηρι-οκτόνες ουσίες υπάρχουν επίσης στα εξωκυτταρικά υγρά όπως στο πλάσμα του αίματος Οι β-λυσίνες επί παραδείγ-ματι είναι πρωτεΐνες του αίματος που έχουν την ιδιότητα να προσδένονται και να ανοίγουν ρήγματα στην κυτταρική μεμ-βράνη των βακτηρίων προκαλώντας εκροή του κυτταρο-πλάσματος άρα και λύση του βακτηριακού κυττάρου

Ιστική εξειδίκευση

Τα περισσότερα παθογόνα πρέπει αρχικά να προσκολληθούν και να αποικίσουν τη θέση που τους προσφέρεται Αν η θέ-ση αυτή δεν είναι συμβατή με τις διατροφικές και περιβαλ-λοντικές ανάγκες τους τότε είναι αδύνατο να πολλαπλασι-αστούν Επομένως αν το Clostridium tetani προσληφθεί με την τροφή δεν θα προκαλέσει τέτανο διότι πεθαίνει στο όξι-νο περιβάλλον του στομάχου Αν όμως εισχωρήσει σε μια βαθειά πληγή ενδέχεται να πολλαπλασιαστεί στις ανοξικές ζώνες που δημιουργούνται με την τοπική νέκρωση του ιστού και να αρχίσει την παραγωγή τετανοτοξίνης (βλ Τμήματα 2110 και 278) Αντίθετα τα εντεροβακτήρια όπως η Sal-monella και η Shigella δεν προκαλούν λοιμώξεις στις πλη-γές αλλά αποικίζουν επιτυχώς τον εντερικό σωλήνα Ορι-σμένες περιπτώσεις ιστικής εξειδίκευσης παρατίθενται στον Πίνακα 216

Ο καταβεβλημένος ξενιστής

Ο όρος καταβεβλημένος ξενιστής αφορά ξενιστές στους οποί-ους έχει αδρανοποιηθεί ένα ή περισσότερα τμήματα του ανο-

σοποιητικού τους συστήματος με συνέπεια να αυξάνονται σημαντικά οι πιθανότητες λοίμωξης

Πολλοί νοσοκομειακοί ασθενείς που πάσχουν από μη λοιμώδες νόσημα (πχ καρκίνο ή καρδιοπάθεια) προσβάλ-λονται σχετικά εύκολα από λοιμώξεις επειδή είναι καταβε-βλημένοι (f Τμήμα 257) Διάφορες συνήθεις νοσοκομει-ακές πράξεις όπως ο καθετηριασμός οι υποδόριες ενέσεις η λήψη εγκεφαλονωτιαίου υγρού οι βιοψίες και οι χειρουρ-γικές επεμβάσεις μπορούν ακούσια να εισαγάγουν μικροορ-γανισμούς στους ασθενείς Το προεγχειρητικό άγχος μπορεί επίσης να μειώσει τις αντιστάσεις του ασθενούς Τα διάφο-ρα αντιφλεγμονώδη φάρμακα που χορηγούνται για τον περι-ορισμό του πόνου και των οιδημάτων μειώνουν επίσης την ανοσιακή άμυνα του ξενιστή (βλ Τμήμα 2113) Στους ασθε-νείς που έχουν δεχθεί κάποιο μόσχευμα χορηγούνται ανοσο-κατασταλτικά φάρμακα τα οποία καταστέλλουν τον μηχα-νισμό απόρριψης του μοσχεύματος αλλά ταυτόχρονα μειώ-νουν την αμυντική ικανότητα του ασθενούς έναντι των λοι-μώξεων

Καταβεβλημένοι ξενιστές υπάρχουν και εκτός νοσο-κομείων Το κάπνισμα η υπέρμετρη κατανάλωση αλκοόλ η ενδοφλέβια λήψη ναρκωτικών ουσιών η έλλειψη ύπνου η ανεπαρκής διατροφή ή η λοίμωξη από κάποιον άλλο πα-ράγοντα αποτελούν συνθήκες που καταβάλλουν την άμυνα του ξενιστή έναντι των λοιμώξεων Επί παραδείγματι η μό-λυνση με τον ιό HIV (ιό της ανθρώπινης ανοσοανεπάρκειας) καθιστά τον ασθενή ευάλωτο σε πληθώρα μικροβιακών λοι-μώξεων κατά κανόνα ακίνδυνων για τα μη προσβεβλημένα άτομα Ο HIV προκαλεί το σύνδρομο της επίκτητης ανοσοα-νεπάρκειας (AIDS) επειδή καταστρέφει έναν τύπο κυττάρων του ανοσοποιητικού συστήματος τα λεμφοκύτταρα Τ-CD4 (f Τμήμα 227) που συμμετέχουν στην ανοσιακή απόκρι-ση του οργανισμού Εξαιτίας αυτής της βλάβης που προκα-λεί ο HIV στον ξενιστή οι ασθενείς με AIDS δεν διαθέτουν επαρκή άμυνα έναντι των λοιμώξεων και συχνά πεθαίνουν από κάποια λοίμωξη (f Τμήματα 256 και 2614)

Τέλος ένας ξενιστής μπορεί να είναι καταβεβλημένος εξαιτίας συγκεκριμένων γενετικών παραγόντων όπως πχ από διάφορες γενετικές ασθένειες που αναστέλλουν τη λει-τουργία ή καταστρέφουν ολόκληρα τμήματα του ανοσοποιη-τικού συστήματος Τα άτομα που υποφέρουν από τέτοιες πα-

2113 ΜΗ ΕΙΔΙΚΗ ΕΓΓΕΝΗΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΣΤΙΣ ΜΟΛΥΝΣΕΙΣ 863

ΠΙΝΑΚΑΣ 216 λοιμώξειςκαιιστικήεξειδίκευση

Νόσος Ιστός που μολύνεται Οργανισμός

αλλαντίαση Τελικήκινητικήπλάκα Clostridium botulinumαυτόματηαποβολή(βοοειδή) πλακούντας Brucella abortusΓονόρροια επιθήλιοτουουρογεννητικού Neisseria gonorrhoeaeδιφθερίτιδα επιθήλιοτουλάρυγγα Corynebacterum diphtheriaeελονοσία αίμα(ερυθροκύτταρα) είδηPlasmodiumπυελονεφρίτιδα μυελόςτωννεφρών είδηProteusΣύνδρομοεπίκτητηςανοσοανεπάρκειας(AIDS) βοηθητικάλεμφοκύτταραΤ Ιόςτηςανθρώπινηςανοσοανεπάρκειας(HIV)Τερηδόνα Στοματικόεπιθήλιο Streptococcus mutans S sobrinus S sanguisS mitisΤέτανος ανασταλτικοίδιάμεσοινευρώνες Clostridium tetani Χολέρα επιθήλιοτουλεπτούεντέρου Vibrio cholerae

864Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

θήσεις συνήθως πεθαίνουν σε νεαρή ηλικία όχι από την ίδια τη γενετική νόσο αλλά από κάποια μικροβιακή λοίμωξη

2113 Έλεγχος εννοιών

Ο αποικισμός ενός ξενιστή από παθογόνα παρεμποδίζεται από μη ειδικούς φραγμούς φυσικής ανατομικής και χημικής φύσεως Η κατάρρευση των μηχανισμών άμυνας οδηγεί σε καταβεβλημένους ξενιστές δηλαδή σε ασθενείς πιο ευάλωτους στις λοιμώξεις

Με ποιον τρόπο μπορούν το κάπνισμα και η δίαιτα να επηρεά-σουν την αντίσταση του ξενιστή σε κάποιο παθογόνο

Πώς θα μπορούσε μια προϋπάρχουσα λοίμωξη να καταβάλει έναν υγιή κατά τα άλλα ξενιστή

2114 Φλεγμονή και πυρετός

Φλεγμονή ονομάζεται η μη ειδική αντίδραση του οργανι-σμού σε διαφόρα επιβλαβή ερεθίσματα όπως είναι οι το-ξίνες και τα παθογόνα Χαρακτηριστικά της φλεγμονώδους αντίδρασης είναι η ερυθρότητα το οίδημα ο πόνος και η υψηλή θερμοκρασία που αναπτύσσεται τοπικά στο σημείο της λοίμωξης Στις ουσίες που παράγουν αυτό το αποτέλε-σμα ανήκει και μια ομάδα πρωτεϊνών που ονομάζονται κυ-τοκίνες (f Τμήμα 2310) ουσίες τις οποίες παράγουν τα λευκά αιμοσφαίρια ή λευκοκύτταρα (f Τμήμα 221) Τα λευκοκύτταρα συνδέονται επίσης με τις εξειδικευμένες αποκρίσεις του οργανισμού σε συγκεκριμένα παθογόνα τις οποίες θα εξετάσουμε στο Κεφάλαιο 22 Σπουδαιότερο απο-τέλεσμα μιας φλεγμονώδους αντίδρασης του οργανισμού εί-ναι ο άμεσος περιορισμός του παθογόνου κάτι που συνήθως επιτυγχάνεται με τον σχηματισμό ενός θρόμβου (δηλαδή ενός πλέγματος από ίνες) στο σημείο της φλεγμονής

Η φλεγμονή είναι ένας από τους σημαντικότερους και πιο διαδεδομένους αμυντικούς μηχανισμούς του ξενιστή έναντι των εισερχόμενων μικροοργανισμών Σε ορισμένες περιπτώσεις όμως η φλεγμονή μπορεί να αυξήσει την πα-θογονικότητα ενός μικροβίου Για παράδειγμα ορισμένοι μι-κροοργανισμοί επάγουν φλεγμονώδεις αντιδράσεις οι οποί-ες επειδή είναι υπερβολικά έντονες προξενούν σημαντικές βλάβες στους ιστούς δημιουργώντας laquoνεκρωμένεςraquo ζώνες πλούσιες σε θρεπτικά υλικά άρα και κατάλληλες για εγκα-τάσταση και πολλαπλασιασμό

Σε ορισμένες περιπτώσεις εκδηλώνεται μια ανεξέλεγκτη διασυστηματική φλεγμονή που ονομάζεται σηπτική κατα-πληξία (σοκ) η οποία οδηγεί σε ακόμη πιο γενικευμένα συ-μπτώματα όπως εντονότατο οίδημα και ανεξέλεγκτο πυρε-τό Η σηπτική καταπληξία είναι μια κατάσταση απειλητική για την ανθρώπινη ζωή που εμφανίζεται όταν οι λοιμώξεις και οι αντίστοιχες φλεγμονώδεις αντιδράσεις δεν περιορίζο-νται σε συγκεκριμένη θέση του σώματος αλλά διασπείρονται σε όλο το σώμα μέσω του κυκλοφορικού ή λεμφικού συστή-ματος (f Τμήμα 221)

Πυρετός

Το σώμα ενός υγιούς ατόμου διατηρεί αξιοθαύμαστα σταθε-ρή τη θερμοκρασία στο εσωτερικό του Σε μια μέση περίοδο 24 ωρών η θερμοκρασία του σώματος αυξομειώνεται σε ένα πολύ στενό εύρος τιμών που δεν υπερβαίνει τον 1ο-15οC Σε κάθε άτομο η μέση θερμοκρασία μπορεί να ποικίλλει ελα-φρά Ως laquoφυσιολογικήraquo θεωρείται μια μέση θερμοκρασία 37οC αλλά σε ορισμένα άτομα η φυσιολογική θερμοκρασία μπορεί να είναι 36οC ή 38οC Η θερμοκρασία του σώματος εξαρτάται πολύ από τη σωματική δραστηριότητα και μπορεί να φτάσει μέχρι και 4οC πάνω από το φυσιολογικό κατά τη διάρκεια έντονης σωματικής καταπόνησης και μέχρι 2οC κά-τω από το φυσιολογικό κατά τη διάρκεια του ύπνου

Πυρετός ονομάζεται η ανώμαλη αύξηση της θερμοκρα-σίας του σώματος Ο πυρετός προκαλείται ενίοτε και από μη λοιμώδη νοσήματα αλλά στις περισσότερες περιπτώσεις ευ-θύνεται κάποια λοίμωξη Το γεγονός ότι πολλές λοιμώξεις προκαλούν πυρετό οφείλεται σε ορισμένα πυρετογόνα προϊ-όντα των παθογόνων μικροοργανισμών Οι καλύτερα μελε-τημένοι πυρετογόνοι παράγοντες είναι οι ενδοτοξίνες των αρνητικών κατά Gram βακτηρίων (βλ Τμήμα 2112) Ωστό-σο υπάρχουν και οργανισμοί που προκαλούν πυρετό χωρίς να παράγουν ενδοτοξίνες Αυτοί οι οργανισμοί θανατώνο-νται από τα λευκοκύτταρα και καθώς συμβαίνει αυτό επά-γουν την απελευθέρωση λευκοκυτταρικών πρωτεϊνών που ονομάζονται ενδογενή πυρετογόνα (f Τμήμα 222) Ενίο-τε ο πυρετός ωφελεί τον ξενιστή Ο χαμηλός πυρετός επιτα-χύνει τις διαδικασίες της φαγοκυττάρωσης και της παραγω-γής αντισωμάτων Ωστόσο ο υψηλός πυρετός πχ 40οC ή και περισσότερο συνήθως λειτουργεί προς όφελος του πα-θογόνου διότι προκαλεί περαιτέρω καταστροφή των ιστών του ξενιστή

Οι πυρετοί των λοιμώξεων κατατάσσονται σε τρεις κα-τηγορίες (1) στον συνεχόμενο ή αδιάλειπτο πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώματος παραμένει αυξημένη καθrsquo όλο το 24ωρο και η διακύμανσή της γύρω από την αυ-ξημένη τιμή δεν υπερβαίνει τον 1οCOslash συνεχόμενος πυρετός εμφανίζεται στον τύφο (f Τμήμα 273) και στον τυφοει-δή πυρετό (f Τμήμα 288)Oslash (2) στον υφέσιμο πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώματος παραμένει αυξημένη καθrsquo όλο το 24ωρο αλλά παρουσιάζει διακυμάνσεις μεγαλύ-τερες του 1οCOslash αυτό το είδος πυρετού χαρακτηρίζει τις πυο-γενείς λοιμώξεις (f Τμήματα 262 και 269) και τη φυμα-τίωση (f Τμήμα 265)Oslash (3) στον διαλείποντα πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία είναι φυσιολογική ορισμένες περι-όδους της ημέρας αλλά κατά διαστήματα αυξάνεται πάνω από το φυσιολογικό Οι περισσότερες λοιμώξεις προκαλούν κάποια μορφή διαλείποντος πυρετού Ο διαλείπων πυρετός εμφανίζεται με πολύ χαρακτηριστικό τρόπο στην ελονοσία (f Τμήμα 275) η οποία οφείλεται σε λοίμωξη από πρω-τόζωο Ο υπόστροφος πυρετός που προκαλούν ορισμένα είδη του γένους Borrelia (f Τμήμα 273) είναι μια μορφή δια-λείποντος πυρετού κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώ-ματος παραμένει φυσιολογική για μεγάλο χρονικό διάστημα

αλλά διακόπτεται από εμπύρετες κρίσεις Ο υπόστροφος πυ-ρετός εμφανίζεται στις περιπτώσεις ατελούς ανάρρωσης από λοίμωξη και εκδηλώνεται περιοδικά κάθε φορά που ο λοιμώ-δης παράγοντας επανεγκαθίσταται

2114 Έλεγχος εννοιών

Η φλεγμονή και ο πυρετός αποτελούν γενικές αντιδράσεις του ορ-γανισμού σε επιβλαβή ερεθίσματα Οι αποκρίσεις του ξενιστή εί-

ναι σχεδιασμένες έτσι ώστε να απομονώνουν ταχύτατα και να κα-ταστρέφουν το παθογόνο αλλά μπορεί να προκαλέσουν περαιτέρω βλάβες στους ιστούς του ξενιστή

Περιγράψτε τα κυριότερα συμπτώματα της φλεγμονής Περιγράψτε τους τρεις τύπους πυρετού

νότητα εισβολής Ποιοι παράγοντες προσδίδουν τέτοιου είδους ικανότητες σε έναν μικροοργανισμό

9 Σε τι διαφέρουν μεταξύ τους οι τοξίνες Α-Β οι κυτταρο-τοξίνες και τα υπεραντιγόνα Δώστε ένα παράδειγμα από κάθε κατηγορία τοξινών Με ποιον τρόπο προκαλεί νόσο κάθε κατηγορία τοξίνης

10 Περιγράψτε τους μηχανισμούς δράσης της τετανοτοξί-νης και της αλλαντοτοξίνης Αναφορικά με τον μηχανι-σμό δράσης τους γιατί είναι τόσο επικίνδυνες οι εν λόγω τοξίνες

11 Περιγράψτε συνοπτικά τον μηχανισμό δράσης της εντε-ροτοξίνης της χολέρας Ποια είναι η κατάλληλη θερα-πεία για την ασθένεια αυτή και γιατί η χορήγηση αντιβι-οτικών δεν έχει κατά κανόνα αποτέλεσμα Περιγράψτε συνοπτικά τον μηχανισμό δράσης της εντεροτοξίνης του σταφυλόκοκκου Ποια είναι η κατάλληλη θεραπεία για την ασθένεια αυτή και γιατί η χορήγηση αντιβιοτικών δεν έχει κατά κανόνα αποτέλεσμα

12 Περιγράψτε τη δομή μιας τυπικής ενδοτοξίνης Με ποιον τρόπο προκαλεί η ενδοτοξίνη πυρετό Ποιοι μικροοργα-νισμοί παράγουν ενδοτοξίνες

13 Με ποιον τρόπο περιορίζουν τις βακτηριακές λοιμώξεις το pH και η θερμοκρασία Σε ποια σημεία πάνω ή μέσα στο σώμα μπορεί να είναι διαφορετικές οι τιμές της θερ-μοκρασίας και του pH από τις αντίστοιχες μέσες σωμα-τικές τιμές Ποιοι οργανισμοί θα μπορούσαν να ωφελού-νται από τις υφιστάμενες διαφορές στη θερμοκρασία και στο pH

14 Σε τι διαφέρουν ο συνεχόμενος ο υφέσιμος και ο διαλεί-πων πυρετός Αναφέρετε τουλάχιστον έναν λοιμώδη πα-ράγοντα για κάθε τύπο πυρετού Ποιος τύπος πυρετού εί-ναι συνηθέστερος στις λοιμώξεις

1 Σε τι διαφέρουν ένα παράσιτο από ένα παθογόνο Σε τι δι-αφέρει η λοίμωξη από τη νόσο

2 Ποια όργανα του ανθρώπινου σώματος αποικίζονται φυ-σιολογικά από μικροοργανισμούς Τι κοινό έχουν αυτά τα όργανα μεταξύ τους Ποια όργανα είναι εντελώς ελεύ-θερα από μικροοργανισμούς Τι κοινό έχουν αυτά τα όρ-γανα μεταξύ τους

3 Σε τι διαφέρουν οι μόνιμοι από τους περιστασιακούς πλη-θυσμούς μικροοργανισμών που αναπτύσσονται σε κά-ποια θέση του σώματος

4 Γιατί είναι καθοριστική η συμμετοχή των ειδών του γέ-νους Streptococcus στον σχηματισμό της τερηδόνας Γι-ατί είναι τα είδη αυτά ικανότερα στη δημιουργία τερηδό-νας από άλλους οργανισμούς

5 Με ποιον τρόπο επηρεάζει το pH τους οργανισμούς που αναπτύσσονται στα επιμέρους τμήματα του γαστρεντερι-κού σωλήνα Με ποιον τρόπο επηρεάζει η συγκέντρωση οξυγόνου τη σύσταση της μικροβιακής χλωρίδας στα δι-άφορα επιμέρους τμήματα του γαστρεντερικού σωλήνα

6 Περιγράψτε τη σχέση μεταξύ Lactobacillus acidophilus και γλυκογόνου στον κολπικό σωλήνα Γιατί είναι διαφο-ρετική η φυσιολογική χλωρίδα στον κόλπο μιας ενήλικης γυναίκας σε σχέση με εκείνην μιας πολύ νέας

7 Υποδείξτε σε τι διαφέρουν μεταξύ τους ο γλυκοκάλυκας η κάψα και η βλεννοστιβάδα Με ποιον τρόπο συνει-σφέρουν οι προαναφερθείσες δομές στη διαδικασία προ-σκόλλησης των βακτηρίων

8 Δώστε ένα παράδειγμα μικροοργανισμού του οποίου η παθογονικότητα οφείλεται στην ικανότητα παραγωγής τοξίνης Προσδιορίστε τη συγκεκριμένη τοξίνη και τον τρόπο δράσης της Δώστε ένα παράδειγμα μικροοργανι-σμού του οποίου η παθογονικότητα οφείλεται στην ικα-

Ερωτήσεις επανάληψης

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΕΠΑΝΑΛΗψΗΣ 865

866Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

θανές εξελικτικές πιέσεις που να προκαλούν αύξηση της μολυσματικότητας και της παθογονικότητας του Clos-tridium tetani Θα προσέδιδε επιλεκτικά πλεονεκτήματα σε αυτούς τους οργανισμούς μια ενδεχόμενη αύξηση της μολυσματικότητας Στον συλλογισμό σας βεβαιωθείτε ότι έχετε λάβει υπrsquo όψιν σας και το φυσικό ενδιαίτημα κάθε οργανισμού

9 Το ένζυμο πήξης του αίματος (coagulase) είναι ένας πα-ράγοντας μολυσματικότητας του Staphylococcus aure-us ο οποίος προκαλεί τον σχηματισμό θρόμβων στη θέ-ση ανάπτυξης του S aureus Η στρεπτοκινάση είναι ένας παράγοντας μολυσματικότητας του Staphylococcus pyo-genes που διασπά τους θρόμβους στη θέση ανάπτυξης του S pyogenes Υπάρχει κάποιος συνδυασμός αυτών των δύο αλληλοαναιρούμενων στρατηγικών που να αυ-ξάνει την παθογονικότητα

10 Τα είδη του γένους Salmonella παράγουν τουλάχιστον 10 διαφορετικά γονιδιακά προϊόντα τα οποία δρουν ως πα-ράγοντες μολυσματικότητας και αυξάνουν τη μολυσματι-κή δράση του παθογόνου Το Streptococcus pneumoniae ένα παθογόνο με κατά τεκμήριο μεγαλύτερη μολυσματι-κότητα (βλ Εικόνα 2115) χρησιμοποιεί μόνο έναν πα-ράγοντα μολυσματικότητας Ανατρέξτε στους κρίσιμους παράγοντες μολυσματικότητας για καθέναν από αυτούς τους δύο οργανισμούς και εξηγήστε γιατί είναι τόσο ση-μαντικός και αποτελεσματικός ένας συγκεκριμένος πα-ράγοντας του S pneumoniae Γιατί δεν χρησιμοποιούν όλα τα παθογόνα του ανθρώπου στρατηγικές μολυσματι-κότητας παρόμοιες με εκείνη του S pneumoniae

11 Τα εμβόλια κατά των εξωτοξινών πχ της τοξίνης της διφθερίτιδας και της τετανοτοξίνης χρησιμεύουν στην πρόληψη εκδήλωσης των αντίστοιχων νόσων (f Τμή-μα 2211) Γιατί δεν παρασκευάζονται εμβόλια και κατά των ενδοτοξινών

12 Αν και είναι σχετικά εύκολο να απομονωθούν μεταλλάγ-ματα μικροοργανισμών με ικανότητα παραγωγής ενδοτο-ξινών η απομόνωση μεταλλαγμάτων που δεν έχουν αυ-τή την ικανότητα είναι πολύ δυσκολότερη Με βάση όσα ξέρετε για τη δομή και τη λειτουργία αυτών των τοξινών εξηγήστε γιατί συμβαίνει αυτό

13 Τα εγκαύματα είναι από τις δυσκολότερες πληγές σε ότι αφορά τη θεραπεία τους καθώς μολύνονται εύκολα από ευκαιριακά συνήθως παθογόνα Εξηγήστε γιατί συμ-βαίνει αυτό με βάση τις γνώσεις σας για τους φυσικούς ανατομικούς και χημικούς μηχανισμούς που διαθέτει ο οργανισμός για την πρόληψη των λοιμώξεων

14 Πρέπει ο πυρετός να αντιμετωπίζεται θεραπευτικά σε κάθε περίπτωση Στην απάντησή σας λάβετε υπrsquo όψιν τη σημασία που έχουν οι φλεγμονώδεις αποκρίσεις του ξε-νιστή στον περιορισμό των λοιμώξεων

1 Με ποιον τρόπο αναστέλλει η βλέννη τον πολλαπλασι-ασμό των περισσότερων μικροοργανισμών Περιγράψ-τε πειράματα τα οποία καταδεικνύουν την προστατευτι-κή επίδραση της βλέννης έναντι του βακτηριακού αποι-κισμού

2 Οι βλεννογόνοι υμένες αποτελούν αποτελεσματικό φραγ-μό κατά του αποικισμού και της ανάπτυξης μικροοργανι-σμών Ωστόσο οι βλεννογόνοι του λάρυγγα και του φά-ρυγγα αποικίζονται από ποικίλους μικροοργανισμούς που μερικοί προκαλούν ενίοτε νόσο Εξηγήστε πώς μπο-ρεί υπό συγκεκριμένες συνθήκες να μετατραπεί σε παθο-γόνο ένας μικροοργανισμός που φυσιολογικά δεν είναι παθογόνος Περιγράψτε τουλάχιστον ένα σύνολο συνθη-κών που δυνητικά ευνοεί την παθογονικότητα

3 Ποια στάδια περιλαμβάνει ο σχηματισμός της οδοντικής πλάκας Περιγράψτε και αναλύστε τα πειράματα που κα-ταδεικνύουν ότι οδοντική πλάκα μπορεί να σχηματιστεί και σε απομιμήσεις οδοντικών επιφανειών και σχεδιάστε άλλα πειράματα σχετικά με τη χρήση βιολογικών μεθό-δων καταπολέμησης της πλάκας

4 Συμβάλλει η χρήση ενός αντιμικροβιακού σκευάσματος (οδοντόπαστα) στην πρόληψη της τερηδόνας Ποια εί-ναι τα πλεονεκτήματα ή τα μειονεκτήματα μιας τέτοιας στρατηγικής για την πρόληψη της τερηδόνας Πώς μπο-ρείτε να ελέγξετε εργαστηριακά την αποτελεσματικότη-τα αυτής της στρατηγικής

5 Η λήψη αντιβιοτικών μπορεί να μειώσει σημαντικά τον αριθμό των μικροοργανισμών της γαστρεντερικής οδού Ποια συμπτώματα σε επίπεδο φυσιολογίας μπορεί να προκαλέσει στον ξενιστή η μείωση της φυσιολογικής χλωρίδας Οι μακροχρόνιες θεραπείες με αντιβιοτικά συ-χνά συνοδεύονται από λοιμώξεις ευκαιριακών παθογό-νων πολλά από τα οποία είναι τα ίδια με αυτά που προ-καλούν ευκαιριακές λοιμώξεις σε άτομα με AIDS (f Τμήμα 2614) Ποια παθογόνα μπορεί να είναι αυτά Γι-ατί είναι ευάλωτα στα συγκεκριμένα παθογόνα όσα άτο-μα έχουν ακολουθήσει αντιβιοτική θεραπεία

6 Περιγράψτε σε τι διαφέρουν τα παθογόνα από τα μη πα-θογόνα στελέχη της Escherichia coli Συμπεριλάβετε στην επιχειρηματολογία σας δομικές και οικολογικές συ-νιστώσες

7 Αναφέρετε τρεις τουλάχιστον ξενιστικούς παράγοντες οι οποίοι περιορίζουν ή ευνοούν τον αποικισμό και την ανάπτυξη μικροοργανισμών σε δεδομένη θέση Συμπερι-λάβετε κάθε έναν από αυτούς τους παράγοντες σε in vi-tro πειράματα για τον έλεγχο της ισχύος των υποθέσεών σας

8 Προσδιορίστε πιθανές εξελικτικές πιέσεις που προκα-λούν αύξηση της μολυσματικότητας και της παθογονικό-τητας του Streptococcus pneumoniae Προσδιορίστε πι-

Ερωτήσεις εφαρμογής

Page 25: Ο Streptococcus mutans 21 - WordPress.com...838 Kεφάλαιο 21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ μικροοργανισμοί στα όργανα,

τητας του Vibrio cholerae (πχ πρωτεΐνες και τριχίδια της εξωτερικής μεμβράνης) που είναι απαραίτητοι για τον επι-τυχή αποικισμό του λεπτού εντέρου από το συγκεκριμένο εντεροπαθογόνο

Άλλες εντεροτοξίνες

Αρκετές εντεροτοξίνες που παράγονται από άλλα εντεροπα-θογόνα όπως είναι η Escherichia και η Salmonella δρουν παρόμοια με την τοξίνη της χολέρας Αυτό επιβεβαιώνεται από το ότι οι τοξίνες και των δύο βακτηρίων εξουδετερώνο-νται με τη χορήγηση αντισωμάτων κατά της εντεροτοξίνης της χολέρας γεγονός που υποδηλώνει ότι οι συγκεκριμένες τοξίνες έχουν παραπλήσια δομή Σε αυτό συνηγορεί και η ανάλυση της αλληλουχίας βάσεων στα γονίδια ctxA και ctxB τα οποία παρουσιάζουν ομολογία μεγαλύτερη του 75 με τα γονίδια που κωδικεύουν τη θερμοασταθή εντεροτοξίνη την οποία παράγουν τα εντεροπαθογόνα στελέχη της Escherich-ia και της Salmonella Ωστόσο υπάρχουν και εντεροτοξί-νες με διαφορετικό τρόπο δράσης τις οποίες παράγουν άλ-λα εντεροπαθογόνα των τροφίμων (Staphylococcus aureus Clostridium perfringens Bacillus cereus) Πχ η τοξίνη του Clostridium perfringens είναι μια κυτταροτοξίνη ενώ του Staphylococcus aureus μια υπεραντιγονική τοξίνη (Πίνακας 214) Τα υπεραντιγόνα έχουν έναν εντελώς διαφορετικό μη-χανισμό δράσηςOslash διεγείρουν μεγάλο αριθμό λεμφοκυττάρων προκαλώντας φλεγμονώδεις αντιδράσεις όχι μόνο τοπικά στο έντερο αλλά και διασυστηματικά σε όλο το σώμα (f Τμήμα 2214)

2111 Έλεγχος εννοιών

Οι εντεροτοξίνες είναι εξωτοξίνες που δρουν εξειδικευμένα στο λε-πτό έντερο προκαλώντας μεταβολές στη διαπερατότητα του εντε-ρικού επιθηλίου οι οποίες οδηγούν στην εμφάνιση διάρροιας Οι

εντεροτοξίνες διακρίνονται στις τοξίνες Α-Β στις κυτταροτοξίνες και στα υπεραντιγόνα

Ποια μείζονα χαρακτηριστικά είναι κοινά σε όλες τις εντεροτο-ξίνες Σε όλες τις εξωτοξίνες Α-Β

Πώς δρα η τοξίνη του Vibrio cholerae στο λεπτό έντερο Γιατί προκαλεί η τοξίνη αυτή μαζική απώλεια νερού

2112 Ενδοτοξίνες

Τα αρνητικά κατά Gram βακτήρια παράγουν λιποπολυσακ-χαρίτες για την εξωτερική στιβάδα του κυτταρικού τους τοι-χώματος (f Τμήμα 49) οι οποίοι σε πολλές περιπτώσεις είναι τοξικοί Οι πολυσακχαρίτες αυτοί ονομάζονται ενδο-τοξίνες διότι είναι σταθερά συνδεδεμένοι με το βακτηριακό κύτταρο και απελευθερώνονται σε μεγάλες ποσότητες μόνο αν συμβεί λύση του κυττάρου Οι ενδοτοξίνες έχουν μελε-τηθεί κυρίως στην περίπτωση των Escherichia Shigella και Salmonella Οι κυριότερες διαφορές μεταξύ εξωτοξινών και ενδοτοξινών παρατίθενται στον Πίνακα 215

Δομή και λειτουργία των ενδοτοξινών

Οι ενδοτοξίνες ασκούν ποικίλες επιδράσεις στη φυσιολο-γία Ο πυρετός είναι σχεδόν καθολικό σύμπτωμα της δρά-σης τους διότι οι τοξίνες αυτές διεγείρουν την απελευθέρω-ση ειδικών πρωτεϊνών από τα ξενιστικά κύτταρα οι οποίες ονομάζονται ενδογενή πυρετογόνα και επιδρούν στο θερμορ-ρυθμιστικό κέντρο του εγκεφάλου Επιπλέον οι ενδοτοξίνες προκαλούν διάρροια ταχεία μείωση του αριθμού των λεμ-φοκυττάρων και των αιμοπεταλίων και γενικευμένη φλεγ-μονή Μεγάλες ποσότητες ενδοτοξίνης μπορεί να επιφέρουν ακόμη και τον θάνατο κυρίως μέσω αιμορραγικής καταπλη-ξίας και ιστικής νέκρωσης Η τοξικότητα των ενδοτοξινών

2112 ΕΝΔΟΤΟξΙΝΕΣ 859

ΠΙΝΑΚΑΣ 215 Ιδιότητεςεξωτοξινώνκαιενδοτοξινών

Ιδιότητα Εξωτοξίνες Ενδοτοξίνες

Χημικέςιδιότητες πρωτεΐνεςπουεκκρίνονταιαπόορισμένα Σύμπλοκαλιποπολυσακχαριτών-λιποπρωτεϊνών(fεικόνα435) αρνητικάκατάGramβακτήριαενγένει ωςτμήματατηςεξωτερικήςμεμβράνηςτωναρνητικώνκατά θερμοασταθείς Gramβακτηρίωναπελευθερώνονταιμετηλύσητουκυττάρου πολύμεγάληθερμοσταθερότηταΤρόποςδράσης εξειδικευμένοςσυνήθωςδεσμεύονται μηειδικός σεειδικούςυποδοχείςήδομέςΣυμπτώματα είναικυτταροτοξίνεςεντεροτοξίνεςή πυρετόςδιάρροιαεμετός νευροτοξίνεςμεεξειδικευμένοτρόπο δράσηςσεκύτταραήιστούς Τοξικότητα Συχνάπολύμεγάληενίοτεθανατηφόρος μικρήσπάνιαθανατηφόροςανοσογονικότητα Ιδιαιτέρωςανοσοδιεγερτικέςδιεγείρουν Ήπιαανοσογόναηανοσοαπόκρισηείναι τηνπαραγωγήαντισωμάτων(αντιτοξινών) ανεπαρκήςγιατηνεξουδετέρωσητηςτοξίνηςδράσητοξοειδών ηαντιμετώπισητηςτοξίνηςμεφορμαλδεΰδη καμία καταστρέφειτηντοξικότητααλλάτα τοξοειδήπουπροκύπτουνεξακολουθούν ναέχουνανοσοδιεγερτικήδράσηπυρετογονία δενπροκαλούνπυρετόστονξενιστή πυρετογόνεςσυχνάπροκαλούνπυρετόστονξενιστή

860Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

πάντως είναι πολύ χαμηλότερη εκείνης των εξωτοξινών Στα ποντίκια επί παραδείγματι η ποσότητα ενδοτοξίνης που απαιτείται για να θανατωθεί το 50 ενός πληθυσμού πειρα-ματοζώων (δηλαδή η LD50) είναι κατά προσέγγιση 200-400 μg (μικρογραμμάρια) ανά άτομο ενώ η LD50 της αλλαντοτο-ξίνης είναι περίπου 25 pg (πικογραμμάρια) ανά άτομο δηλα-δή 10 εκατομμύρια φορές μικρότερη

Η γενική δομή των λιποπολυσακχαριτών (LPS) παρου-σιάζεται στην Εικόνα 435 Οι λιποπολυσακχαρίτες αποτε-λούνται από το λιπίδιο Α έναν κεντρικό πολυσακχαρίτη που περιέχει κετοδεοξυοκτονικό λίγα σάκχαρα με επτά άτομα άνθρακα (επτόζες) γλυκόζη γαλακτόζη Ν-ακετυλογλυκο-ζαμίνη και τον πολυσακχαρίτη Ο ένα ιδιαίτερα μεταβλητό πολυμερές που συνήθως περιέχει γαλακτόζη γλυκόζη ρα-μνόζη μαννόζη και ένα ή περισσότερα ασυνήθιστα διδεο-ξυ-σάκχαρα όπως αμπεκουόζη κολιτόζη παρατόζη ή τυβε-λόζη Τα σάκχαρα του πολυσακχαρίτη Ο σχηματίζουν αλυ-σίδες των τεσσάρων ή πέντε σακχάρων (συνήθως διακλαδι-σμένες) οι οποίες επαναλαμβάνονται αρκετές φορές για τον σχηματισμό του πλήρους μορίου (f Τμήμα 49) Το λιπί-διο Α αποτελείται από λιπαρά οξέα που συνδέονται με εστε-ρικούς δεσμούς στο μόριο της Ν-ακετυλογλυκοζαμίνης Συ-νηθέστερα τέτοια οξέα είναι το β-υδροξυμυριστικό το λαυ-ρικό (δαφνικό) το μυριστικό και το παλμιτικό (φοινικικό) Από τη μελέτη επιμέρους λιποπολυσακχαριτικών τμημάτων συνάγεται ότι το λιπίδιο ευθύνεται για την τοξικότητα και ο πολυσακχαρίτης για την υδατοδιαλυτότητα και την ανοσο-γονικότητα του συμπλόκου (f Τμήμα 223) Επίσης με-λέτες σε ζώα υποδεικνύουν ότι για τις in vivo τοξικές επι-δράσεις είναι απαραίτητο το λιπίδιο και ο πολυσακχαρίτης να συνυπάρχουν

Ανίχνευση ενδοτοξινών με τη μέθοδο Limulus

Επειδή οι ενδοτοξίνες έχουν πυρετογόνο δράση θα πρέπει τα διάφορα φάρμακα (πχ αντιβιοτικά ή σκευάσματα που χορηγούνται ενδοφλεβίως) να μην περιέχουν καθόλου εν-δοτοξίνες Για τον σκοπό αυτό έχει αναπτυχθεί μια ιδιαίτε-ρα ευαίσθητη μέθοδος ανίχνευσης ενδοτοξινών η οποία βα-σίζεται στη χρήση των αμοιβαδοκυττάρων Limulus polyphe-mus που παρασιτούν στις οπλές των αλόγων Η μέθοδος στη-ρίζεται στο γεγονός ότι οι ενδοτοξίνες προκαλούν εξειδικευ-μένα λύση αυτών των αμοιβαδοκυττάρων (Εικόνα 2122) Κατά τον εργαστηριακό έλεγχο αναμειγνύονται εκχυλίσμα-τα αμοιβαδοκύτταρων με το υπό έλεγχο διάλυμα Αν υπάρ-χει ενδοτοξίνη το εκχύλισμα των αμοιβαδοκυττάρων σχη-ματίζει πήγμα και καθιζάνει μεταβάλλοντας τη διαύγεια του διαλύματος Αυτή η αντίδραση μπορεί κατόπιν να ποσοτι-κοποιηθεί με τη χρήση φασματοφωτομέτρου Είναι εφικτή η εκτέλεση μετρήσιμης αντίδρασης με μόλις 10 pgml λιπο-πολυσακχαρίτη Η μέθοδος Limulus χρησιμοποιείται για την ανίχνευση απειροελάχιστων ποσοτήτων ενδοτοξίνης στους ορούς στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό στο πόσιμο νερό και σε όλα τα διαλύματα που χρησιμοποιούνται για την παρασκευή φαρμάκων και ενέσιμων σκευασμάτων

Επειδή η μέθοδος Limulus είναι πάρα πολύ ευαίσθητη χρειάζεται ιδιαίτερη προσοχή στην τήρηση μέτρων αποτρο-πής της μόλυνσης των εργαστηριακών οργάνων των διαλυ-μάτων και των αντιδραστηρίων από αρνητικά κατά Gram βακτήρια που υπάρχουν στο περιβάλλον του εργαστηρίου ή της κλινικής πχ στο απεσταγμένο νερό Ενδεχόμενη ανί-χνευση ενδοτοξινών με τη μέθοδο Limulus στο πλάσμα ή στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό συνιστά σοβαρή ένδειξη μόλυν-σης των συγκεκριμένων σωματικών υγρών με αρνητικά κα-τά Gram βακτήρια

2112 Έλεγχος εννοιών

Οι ενδοτοξίνες είναι λιποπολυσακχαρίτες προερχόμενοι από την εξωτερική στιβάδα των αρνητικών κατά Gram βακτηρίων Οι εν-δοτοξίνες απελευθερώνονται στο περιβάλλον με τη λύση του βα-κτηρικού κυττάρου προκαλώντας πυρετό και ορισμένες άλλες το-

(α)

(β)

A O

Tzi

anab

os a

nd R

D M

illha

mA

O T

zian

abos

and

R D

Mill

ham

Εικόνα 2122 μικροφωτογραφίεςαμοιβαδοκυττάρωνLimulus(α)Φυσι-ολογικάαμοιβαδοκύτταρα(β)αμοιβαδοκύτταραπουέχουνεκτεθείσεβα-κτηριακόλιποπολυσακχαρίτηηπαρουσίαλιποπολυσακχαρίτηπροκαλείαπο-κοκκίωσητωνκυττάρωνιδιότηταπουμπορείναχρησιμοποιηθείγιατηνανί-χνευσηλιποπολυσακχαριτώνσεκάποιουπόέλεγχοδιάλυμα

ξικές αντιδράσεις στον ξενιστή Κατά κανόνα οι ενδοτοξίνες είναι λιγότερο τοξικές από τις εξωτοξίνες

Γιατί δεν παράγουν ενδοτοξίνες τα θετικά κατά Gram βακτή-ρια

Γιατί είναι απαραίτητο να ελέγχονται τα διαλύματα των διαφό-ρων φαρμάκων ως προς την παρουσία ενδοτοξινών

ΙV ΓΕΝΙΚΟΙ ΜΗχΑΝΙΣΜΟΙ ΑΜΥΝΑΣ ΤΟΥ ξΕΝΙΣΤΗ

Οι εγγενείς laquoαμυντικοί μηχανισμοίraquo που είναι υπεύθυνοι για την καταστολή των παθογόνων μπορούν να χωριστούν σε δύο κατηγορίες στους μη ειδικούς ή γενικούς μηχανισμούς άμυνας που επιστρατεύονται έναντι μεγάλης ποικιλίας πα-θογόνων και στους ειδικούς αμυντικούς μηχανισμούς που χρησιμοποιούνται έναντι μεμονωμένων ειδών ή στελεχών παθογόνων Εδώ θα εξετάσουμε ορισμένους γενικούς αμυ-ντικούς μηχανισμούς που χρησιμοποιούνται για τον περιο-ρισμό των λοιμώξεων και τη διατήρηση της υγείας του ξε-νιστή ενώ στο επόμενο κεφάλαιο θα μελετήσουμε τους συ-γκεκριμένους μηχανισμούς άμυνας του ξενιστή έναντι μεμο-νωμένων παθογόνων δηλαδή την ανοσοαπόκριση

2113 Μη ειδική εγγενής αντίσταση στις

μολύνσεις

Η πρώτη γραμμή άμυνας του ξενιστή κατά των παθογόνων περιλαμβάνει μια σειρά φυσικών και χημικών φραγμών εγ-γενών στα περισσότερα ζώα οι οποίοι αντιδρούν με μη ει-δικό τρόπο στην εισβολή των παθογόνων Αυτοί οι γενικού χαρακτήρα μηχανισμοί εξουδετερώνουν όλα σχεδόν τα πα-θογόνα με τα οποία ερχόμαστε σε επαφή

Φυσική αντίσταση του ξενιστή

Η ικανότητα των παθογόνων να προκαλούν νόσο σε μεμο-νωμένα ζωικά είδη ποικίλλει σε πολύ μεγάλο βαθμό Για παράδειγμα η λύσσα εφόσον αρχίσει η εκδήλωση των συ-μπτωμάτων επιφέρει κατά κανόνα τον θάνατο σε οποιοδή-ποτε είδος θηλαστικού Βεβαίως ορισμένα είδη ζώων είναι πολύ πιο ευαίσθητα στη λύσσα από άλλα Τα ρακούν και τα κουνάβια πχ είναι εξαιρετικά ευαίσθητα στη μόλυνση από τον ιό της λύσσας σε αντίθεση με τα οπόσσουμ που σπανί-ως αρρωσταίνουν από την ασθένεια αυτή Ο άνθρακας μπο-ρεί να μολύνει πολλά είδη ζώων αλλά τα συμπτώματα που προκαλεί ποικίλλουν σημαντικά καθώς στον μεν άνθρω-πο εκδηλώνονται ως απλές φλύκταινες ενώ στις αγελάδες προκαλεί θανατηφόρο δηλητηρίαση του αίματος Αντίθετα ο πνευμονικός άνθρακας είναι θανατηφόρος για τον άνθρω-πο (f Τμήμα 2511) ενώ ιδιαίτερη σημασία έχει επίσης

το γεγονός ότι τα πουλιά είναι πλήρως ανθεκτικά στον άν-θρακα Επιπλέον οι ασθένειες των θερμόαιμων ζώων σπα-νίως μεταδίδονται στα ψυχρόαιμα (ποικιλόθερμα) ζώα και αντιστρόφως

Σε συγκεκριμένες συνθήκες συγγενικά είδη ή ακόμη και μέλη του ίδιου είδους ενδέχεται να παρουσιάζουν αρκε-τά διαφορετική ευαισθησία σε δεδομένο παθογόνο

Ηλικία στρες και δίαιτα

Η ηλικία είναι σημαντικός παράγοντας όσον αφορά την ευαι-σθησία έναντι μολυσματικών ασθενειών Τα λοιμώδη νοσή-ματα είναι πολύ πιο συχνά στα πολύ νεαρά και πολύ ηλικι-ωμένα άτομα Στα νεογέννητα πχ ο σχηματισμός της εντε-ρικής χλωρίδας γίνεται αρκετά γρήγορα αλλά η φυσιολογι-κή χλωρίδα του νεογέννητου δεν είναι ίδια με τη φυσιολο-γική χλωρίδα ενός ενήλικα Πριν τη δημιουργία της χλωρί-δας ενήλικα ιδιαίτερα τις πρώτες μέρες μετά τη γέννηση τα παθογόνα έχουν περισσότερες ευκαιρίες να εγκατασταθούν και να προκαλέσουν νόσο Έτσι η διάρροια που προκαλεί-ται από παθογονικά στελέχη της Escherichia coli (f Τμή-μα 297) ή του Pseudomonas aeruginosa εμφανίζεται πολύ συχνά σε νεογνά μικρότερα του ενός έτους Η νεογνική αλ-λαντίαση απαντά μόνο σε νεογνά πολύ μικρής ηλικίας επει-δή η φυσιολογική χλωρίδα που έχει δημιουργθεί στα μεγα-λύτερα παιδιά τα προφυλάσσει από εντερική λοίμωξη λόγω του Clostridium botulinum (f Τμήμα 295)

Σε άτομα μεγαλύτερα των 65 ετών τα λοιμώδη νοσήμα-τα εμφανίζονται πολύ συχνότερα απrsquo ότι σε νεότερους ενή-λικες Επί παραδείγματι οι ηλικιωμένοι είναι πολύ πιο ευ-αίσθητοι σε αναπνευστικές λοιμώξεις ιδιαίτερα στη γρίπ-πη (f Τμήμα 268) ίσως επειδή μειώνεται η αποτελεσμα-τικότητα της ανοσιακής τους απόκρισης στα παθογόνα του αναπνευστικού Επιπλέον διάφορες ανατομικές μεταβολές που συνοδεύουν το γήρας μπορεί να συμβάλλουν στην ανά-πτυξη λοιμώξεων Φερrsquo ειπείν η διόγκωση του προστάτη (συνηθισμένη πάθηση στους άνδρες άνω των 50 ετών) προ-καλεί συχνά μείωση της ροής των ούρων γεγονός που με τη σειρά του καθιστά ευκολότερο τον αποικισμό της ουροποιη-τικής οδού με παθογόνα (Εικόνα 2111) και αυξάνει τις σχε-τικές λοιμώξεις στους άνδρες μεγαλύτερης ηλικίας

Το στρες μπορεί να οδηγήσει σε προδιάθεση ενός ατό-μου που υπό φυσιολογικές συνθήκες θα ήταν υγιές στο να νοσήσει Σε σχετικές μελέτες με αρουραίους και ποντίκια η κόπωση η υπερπροσπάθεια η ελλειπής διατροφή η αφυδά-τωση και οι κλιματικές αλλαγές (όλα συνιστούν πηγές φυ-σιολογικού στρες) αυξάνουν όχι μόνο τον επιπολασμό αλλά και τη βαρύτητα των λοιμώξεων Επί παραδείγματι αρου-ραίοι που υποβάλλονται σε έντονη φυσική δραστηριότη-τα για μεγάλες χρονικές περιόδους εμφανίζουν μεγαλύτερη θνησιμότητα αν προσβληθούν από Salmonella σε σχέση με ζώα που αναπαύονται επαρκώς Επομένως οι ορμόνες που παράγονται υπό συνθήκες στρες επηρεάζουν το ανοσοποιη-τικό σύστημα και παίζουν κάποιο ρόλο στις σχετικές ασθέ-νειες Η ορμόνη κορτιζόνη πχ ένας ιδιαίτερα αποτελεσμα-

2113 ΜΗ ΕΙΔΙΚΗ ΕΓΓΕΝΗΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΣΤΙΣ ΜΟΛΥΝΣΕΙΣ 861

862Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

τικός αντιφλεγμονώδης παράγοντας παράγεται σε πολύ με-γαλύτερες ποσότητες κατά τη διάρκεια περιόδων στρες πα-ρά σε φυσιολογικές περιόδους Έτσι η καταστολή των φλεγ-μονωδών αντιδράσεων του οργανισμού στερεί το σώμα από έναν φυσιολογικό μηχανισμό άμυνας έναντι των λοιμώξεων (βλ Τμήμα 2114)

Η δίαιτα παίζει επίσης σημαντικό ρόλο στην αντίσταση του ξενιστή Η συσχέτιση μεταξύ πείνας και μολυσματικών ασθενειών είναι γνωστή εδώ και αιώνες Δίαιτες φτωχές σε πρωτεΐνη επηρεάζουν τη φυσιολογική χλωρίδα και προσφέ-ρουν μεγαλύτερες πιθανότητες ανάπτυξης σε διάφορα ευκαι-ριακά παθογόνα Για παράδειγμα ο αριθμός των κυττάρων Vibrio cholerae που απαιτούνται για να προκαλέσουν χολέ-ρα είναι πολύ μικρότερος όταν το προσβαλλόμενο άτομο υποσιτίζεται Επίσης ο αριθμός αυτός είναι πολύ μικρότε-ρος και όταν το V cholerae λαμβάνεται με την τροφή ίσως επειδή η τροφή εξουδετερώνει τα στομαχικά οξέα που υπό φυσιολογικές συνθήκες θα κατέστρεφαν το παθογόνο (f Τμήμα 285)

Σε ορισμένες περιπτώσεις η απουσία συγκεκριμένης ουσίας από τη διατροφή μπορεί να προστατεύσει από κάποια νόσο καθώς το αντίστοιχο παθογόνο στερείται τα απαραίτη-τα θρεπτικά υλικά Καλύτερο τέτοιο παράδειγμα είναι η επί-δραση της σακχαρόζης στην εμφάνιση της οδοντικής τερη-δόνας Όπως είδαμε στο Τμήμα 213 η απουσία σακχαρόζης από τη διατροφή (μαζί με τη σωστή στοματική υγιεινή) μπο-ρεί να εξαφανίσει την τερηδόνα καθώς χωρίς τη σακχαρό-ζη των τροφών τα ιδιαιτέρως τερηδονογόνα Streptococcus mutans και S sobrinus αδυνατούν να συνθέσουν τον κολ-λώδη πολυσακχαρίτη που είναι απαραίτητος για να παρα-μείνουν τα βακτηριακά κύτταρα κολλημένα στις επιφάνει-ες των δοντιών

Φυσικοί και χημικοί αμυντικοί μηχανισμοίΗ δομική ακεραιότητα των ιστικών επιφανειών συνιστά φραγμό στην είσοδο μικροοργανισμών Στο δέρμα και στις βλεννογόνους επιφάνειες τα δυνητικά παθογόνα πρέπει όχι μόνο να προσκολληθούν στην επιφάνεια του ιστού αλλά και να αναπτυχθούν σε αυτή τη θέση πριν μεταφερθούν σε κά-ποια άλλη περιοχή του σώματος Η ακεραιότητα μιας ιστι-κής επιφάνειας συνήθως αρκεί για την προστασία της από ενδεχόμενο μόνιμο αποικισμό από παθογόνα Ωστόσο μια τραυματισμένη ιστική επιφάνεια (πχ ένα γδάρσιμο στο δέρ-μα) αποικίζεται εύκολα και επιτρέπει την εισβολή μικροορ-γανισμών Η αντίσταση στον αποικισμό και στην εισβολή γίνεται αφrsquo ενός με ειδικές ουσίες που παράγει το αμυντικό σύστημα του ξενιστή και αφrsquo ετέρου με διάφορους μηχανι-σμούς ανατομικού χαρακτήρα που παρεμποδίζουν έναν πι-θανό αποικισμό Μια σύνοψη των σημαντικότερων ανατο-μικών μηχανισμών άμυνας του ανθρώπινου οργανισμού πα-ρουσιάζεται στην Εικόνα 2123

Το δέρμα συνιστά αποτελεσματικό εμπόδιο στη διείσδυ-ση μικροοργανισμών Οι σμηγματογόνοι αδένες του δέρμα-τος (Εικόνα 212) εκκρίνουν λιπαρά οξέα και γαλακτικό οξύ τα οποία μειώνουν το pH του δέρματος και αναστέλλουν τον αποικισμό από παθογόνα βακτήρια Όσοι μικροοργανι-σμοί εισπνέονται από τη μύτη ή το στόμα απομακρύνονται με τη δράση των βλεφαριδοφόρων επιθηλιακών κυττάρων των βλεννογόνων επιφανειών του ρινοφάρυγγα και της τρα-χείας Οι βλεφαρίδες ωθούν με τις κινήσεις τους τη βλέννη και τα παγιδευμένα σε αυτήν βακτήρια προς τα άνω μέχρι αυτή να ενσωματωθεί στις εκκρίσεις της στοματικής κοιλό-τητας και είτε να καταπωθεί (οπότε τα βακτήρια πεθαίνουν στο όξινο περιβάλλον του στομάχου) είτε να απομακρυνθεί με την απόχρεμψη Τα δυνητικά παθογόνα που εισέρχονται

Η λυσοζύmicroη στα δάκρυακαι σε άλλες εκκρίσεις διασπάτο κυτταρικό τοίχωmicroα τωνβακτηρίων

Αποmicroάκρυνση σωmicroατιδίων καιmicroικροοργανισmicroών microε την ταχείαδιέλευση αέρα πάνω από τα τριχίδια και τους κροσσούς τουρινοφάρυγγα

Η φυσιολογική χλωρίδαανταγωνίζεται τα παθογόνα

Η βλέννη και τα φαγοκύτταρα στους πνεύmicroονες αποτρέπουν τον αποικισmicroό

Η βλέννη και το κροσσωτό επιθήλιο στην τραχεία παγιδεύουνκαι ωθούν microικροοργανισmicroούςέξω από το σώmicroα

Το δέρmicroα είναι ένας φυσικόςφραγmicroός παράγει λιπαράοξέα microε αντιmicroικροβιακή δράση και η φυσιολογική χλωρίδα του εmicroποδίζει τοναποικισmicroό παθογόνων

Η ταχεία microεταβολή τουpH αναστέλλει τον πολλαπλασιασmicroό microικροβίων

Η περιοδική έκπλυση της ουροποιητικής οδού microε τα ούρα τηνπροφυλάσσει απότον αποικισmicroό

Η φυσιολογική χλωρίδαανταγωνίζεται τα παθογόνα

Η οξύτητα του περιβάλλοντος στο στοmicroάχι (pH 2) αναστέλλει τον πολλαπλασιασmicroό τωνmicroικροβίων

∆ιάφορες πρωτεΐνες του αίmicroατος αναστέλλουν τη microικροβιακή ανάπτυξη

Εικόνα 2123 Φυσικοίχημικοίκαιανατομικοίφραγμοίπροστασίαςέναντιτωνλοιμώξεων

στο στομάχι πρέπει να ανταπεξέλθουν αφrsquo ενός στην οξύτη-τα του στομάχου (που μπορεί να φθάσει και σε pH 2) και αφrsquo ετέρου στον ανταγωνισμό με τη διαρκώς αυξανόμενη μικρο-χλωρίδα του λεπτού (pH 5 περίπου) και του παχέος εντέρου (pH 6-7) Υπενθυμίζεται ότι στο παχύ έντερο ενός φυσιολο-γικού ενήλικα ο αριθμός των βακτηρίων προσεγγίζει το 1010 ανά γραμμάριο εντερικού περιεχομένου (βλ Τμήμα 214) Με όλους αυτούς τους αποτρεπτικούς μηχανισμούς γίνεται σαφές ότι η μόνιμη εγκατάσταση ενός νέου μικροοργανι-σμού είναι ιδιαίτερα δύσκολη

Οι νεφροί και η επιφάνεια των οφθαλμών λούονται συ-νεχώς με εκκρίσεις που περιέχουν λυσοζύμη ένζυμο το οποίο μειώνει δραστικά τους μικροβιακούς πληθυσμούς Βακτηρι-οκτόνες ουσίες υπάρχουν επίσης στα εξωκυτταρικά υγρά όπως στο πλάσμα του αίματος Οι β-λυσίνες επί παραδείγ-ματι είναι πρωτεΐνες του αίματος που έχουν την ιδιότητα να προσδένονται και να ανοίγουν ρήγματα στην κυτταρική μεμ-βράνη των βακτηρίων προκαλώντας εκροή του κυτταρο-πλάσματος άρα και λύση του βακτηριακού κυττάρου

Ιστική εξειδίκευση

Τα περισσότερα παθογόνα πρέπει αρχικά να προσκολληθούν και να αποικίσουν τη θέση που τους προσφέρεται Αν η θέ-ση αυτή δεν είναι συμβατή με τις διατροφικές και περιβαλ-λοντικές ανάγκες τους τότε είναι αδύνατο να πολλαπλασι-αστούν Επομένως αν το Clostridium tetani προσληφθεί με την τροφή δεν θα προκαλέσει τέτανο διότι πεθαίνει στο όξι-νο περιβάλλον του στομάχου Αν όμως εισχωρήσει σε μια βαθειά πληγή ενδέχεται να πολλαπλασιαστεί στις ανοξικές ζώνες που δημιουργούνται με την τοπική νέκρωση του ιστού και να αρχίσει την παραγωγή τετανοτοξίνης (βλ Τμήματα 2110 και 278) Αντίθετα τα εντεροβακτήρια όπως η Sal-monella και η Shigella δεν προκαλούν λοιμώξεις στις πλη-γές αλλά αποικίζουν επιτυχώς τον εντερικό σωλήνα Ορι-σμένες περιπτώσεις ιστικής εξειδίκευσης παρατίθενται στον Πίνακα 216

Ο καταβεβλημένος ξενιστής

Ο όρος καταβεβλημένος ξενιστής αφορά ξενιστές στους οποί-ους έχει αδρανοποιηθεί ένα ή περισσότερα τμήματα του ανο-

σοποιητικού τους συστήματος με συνέπεια να αυξάνονται σημαντικά οι πιθανότητες λοίμωξης

Πολλοί νοσοκομειακοί ασθενείς που πάσχουν από μη λοιμώδες νόσημα (πχ καρκίνο ή καρδιοπάθεια) προσβάλ-λονται σχετικά εύκολα από λοιμώξεις επειδή είναι καταβε-βλημένοι (f Τμήμα 257) Διάφορες συνήθεις νοσοκομει-ακές πράξεις όπως ο καθετηριασμός οι υποδόριες ενέσεις η λήψη εγκεφαλονωτιαίου υγρού οι βιοψίες και οι χειρουρ-γικές επεμβάσεις μπορούν ακούσια να εισαγάγουν μικροορ-γανισμούς στους ασθενείς Το προεγχειρητικό άγχος μπορεί επίσης να μειώσει τις αντιστάσεις του ασθενούς Τα διάφο-ρα αντιφλεγμονώδη φάρμακα που χορηγούνται για τον περι-ορισμό του πόνου και των οιδημάτων μειώνουν επίσης την ανοσιακή άμυνα του ξενιστή (βλ Τμήμα 2113) Στους ασθε-νείς που έχουν δεχθεί κάποιο μόσχευμα χορηγούνται ανοσο-κατασταλτικά φάρμακα τα οποία καταστέλλουν τον μηχα-νισμό απόρριψης του μοσχεύματος αλλά ταυτόχρονα μειώ-νουν την αμυντική ικανότητα του ασθενούς έναντι των λοι-μώξεων

Καταβεβλημένοι ξενιστές υπάρχουν και εκτός νοσο-κομείων Το κάπνισμα η υπέρμετρη κατανάλωση αλκοόλ η ενδοφλέβια λήψη ναρκωτικών ουσιών η έλλειψη ύπνου η ανεπαρκής διατροφή ή η λοίμωξη από κάποιον άλλο πα-ράγοντα αποτελούν συνθήκες που καταβάλλουν την άμυνα του ξενιστή έναντι των λοιμώξεων Επί παραδείγματι η μό-λυνση με τον ιό HIV (ιό της ανθρώπινης ανοσοανεπάρκειας) καθιστά τον ασθενή ευάλωτο σε πληθώρα μικροβιακών λοι-μώξεων κατά κανόνα ακίνδυνων για τα μη προσβεβλημένα άτομα Ο HIV προκαλεί το σύνδρομο της επίκτητης ανοσοα-νεπάρκειας (AIDS) επειδή καταστρέφει έναν τύπο κυττάρων του ανοσοποιητικού συστήματος τα λεμφοκύτταρα Τ-CD4 (f Τμήμα 227) που συμμετέχουν στην ανοσιακή απόκρι-ση του οργανισμού Εξαιτίας αυτής της βλάβης που προκα-λεί ο HIV στον ξενιστή οι ασθενείς με AIDS δεν διαθέτουν επαρκή άμυνα έναντι των λοιμώξεων και συχνά πεθαίνουν από κάποια λοίμωξη (f Τμήματα 256 και 2614)

Τέλος ένας ξενιστής μπορεί να είναι καταβεβλημένος εξαιτίας συγκεκριμένων γενετικών παραγόντων όπως πχ από διάφορες γενετικές ασθένειες που αναστέλλουν τη λει-τουργία ή καταστρέφουν ολόκληρα τμήματα του ανοσοποιη-τικού συστήματος Τα άτομα που υποφέρουν από τέτοιες πα-

2113 ΜΗ ΕΙΔΙΚΗ ΕΓΓΕΝΗΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΣΤΙΣ ΜΟΛΥΝΣΕΙΣ 863

ΠΙΝΑΚΑΣ 216 λοιμώξειςκαιιστικήεξειδίκευση

Νόσος Ιστός που μολύνεται Οργανισμός

αλλαντίαση Τελικήκινητικήπλάκα Clostridium botulinumαυτόματηαποβολή(βοοειδή) πλακούντας Brucella abortusΓονόρροια επιθήλιοτουουρογεννητικού Neisseria gonorrhoeaeδιφθερίτιδα επιθήλιοτουλάρυγγα Corynebacterum diphtheriaeελονοσία αίμα(ερυθροκύτταρα) είδηPlasmodiumπυελονεφρίτιδα μυελόςτωννεφρών είδηProteusΣύνδρομοεπίκτητηςανοσοανεπάρκειας(AIDS) βοηθητικάλεμφοκύτταραΤ Ιόςτηςανθρώπινηςανοσοανεπάρκειας(HIV)Τερηδόνα Στοματικόεπιθήλιο Streptococcus mutans S sobrinus S sanguisS mitisΤέτανος ανασταλτικοίδιάμεσοινευρώνες Clostridium tetani Χολέρα επιθήλιοτουλεπτούεντέρου Vibrio cholerae

864Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

θήσεις συνήθως πεθαίνουν σε νεαρή ηλικία όχι από την ίδια τη γενετική νόσο αλλά από κάποια μικροβιακή λοίμωξη

2113 Έλεγχος εννοιών

Ο αποικισμός ενός ξενιστή από παθογόνα παρεμποδίζεται από μη ειδικούς φραγμούς φυσικής ανατομικής και χημικής φύσεως Η κατάρρευση των μηχανισμών άμυνας οδηγεί σε καταβεβλημένους ξενιστές δηλαδή σε ασθενείς πιο ευάλωτους στις λοιμώξεις

Με ποιον τρόπο μπορούν το κάπνισμα και η δίαιτα να επηρεά-σουν την αντίσταση του ξενιστή σε κάποιο παθογόνο

Πώς θα μπορούσε μια προϋπάρχουσα λοίμωξη να καταβάλει έναν υγιή κατά τα άλλα ξενιστή

2114 Φλεγμονή και πυρετός

Φλεγμονή ονομάζεται η μη ειδική αντίδραση του οργανι-σμού σε διαφόρα επιβλαβή ερεθίσματα όπως είναι οι το-ξίνες και τα παθογόνα Χαρακτηριστικά της φλεγμονώδους αντίδρασης είναι η ερυθρότητα το οίδημα ο πόνος και η υψηλή θερμοκρασία που αναπτύσσεται τοπικά στο σημείο της λοίμωξης Στις ουσίες που παράγουν αυτό το αποτέλε-σμα ανήκει και μια ομάδα πρωτεϊνών που ονομάζονται κυ-τοκίνες (f Τμήμα 2310) ουσίες τις οποίες παράγουν τα λευκά αιμοσφαίρια ή λευκοκύτταρα (f Τμήμα 221) Τα λευκοκύτταρα συνδέονται επίσης με τις εξειδικευμένες αποκρίσεις του οργανισμού σε συγκεκριμένα παθογόνα τις οποίες θα εξετάσουμε στο Κεφάλαιο 22 Σπουδαιότερο απο-τέλεσμα μιας φλεγμονώδους αντίδρασης του οργανισμού εί-ναι ο άμεσος περιορισμός του παθογόνου κάτι που συνήθως επιτυγχάνεται με τον σχηματισμό ενός θρόμβου (δηλαδή ενός πλέγματος από ίνες) στο σημείο της φλεγμονής

Η φλεγμονή είναι ένας από τους σημαντικότερους και πιο διαδεδομένους αμυντικούς μηχανισμούς του ξενιστή έναντι των εισερχόμενων μικροοργανισμών Σε ορισμένες περιπτώσεις όμως η φλεγμονή μπορεί να αυξήσει την πα-θογονικότητα ενός μικροβίου Για παράδειγμα ορισμένοι μι-κροοργανισμοί επάγουν φλεγμονώδεις αντιδράσεις οι οποί-ες επειδή είναι υπερβολικά έντονες προξενούν σημαντικές βλάβες στους ιστούς δημιουργώντας laquoνεκρωμένεςraquo ζώνες πλούσιες σε θρεπτικά υλικά άρα και κατάλληλες για εγκα-τάσταση και πολλαπλασιασμό

Σε ορισμένες περιπτώσεις εκδηλώνεται μια ανεξέλεγκτη διασυστηματική φλεγμονή που ονομάζεται σηπτική κατα-πληξία (σοκ) η οποία οδηγεί σε ακόμη πιο γενικευμένα συ-μπτώματα όπως εντονότατο οίδημα και ανεξέλεγκτο πυρε-τό Η σηπτική καταπληξία είναι μια κατάσταση απειλητική για την ανθρώπινη ζωή που εμφανίζεται όταν οι λοιμώξεις και οι αντίστοιχες φλεγμονώδεις αντιδράσεις δεν περιορίζο-νται σε συγκεκριμένη θέση του σώματος αλλά διασπείρονται σε όλο το σώμα μέσω του κυκλοφορικού ή λεμφικού συστή-ματος (f Τμήμα 221)

Πυρετός

Το σώμα ενός υγιούς ατόμου διατηρεί αξιοθαύμαστα σταθε-ρή τη θερμοκρασία στο εσωτερικό του Σε μια μέση περίοδο 24 ωρών η θερμοκρασία του σώματος αυξομειώνεται σε ένα πολύ στενό εύρος τιμών που δεν υπερβαίνει τον 1ο-15οC Σε κάθε άτομο η μέση θερμοκρασία μπορεί να ποικίλλει ελα-φρά Ως laquoφυσιολογικήraquo θεωρείται μια μέση θερμοκρασία 37οC αλλά σε ορισμένα άτομα η φυσιολογική θερμοκρασία μπορεί να είναι 36οC ή 38οC Η θερμοκρασία του σώματος εξαρτάται πολύ από τη σωματική δραστηριότητα και μπορεί να φτάσει μέχρι και 4οC πάνω από το φυσιολογικό κατά τη διάρκεια έντονης σωματικής καταπόνησης και μέχρι 2οC κά-τω από το φυσιολογικό κατά τη διάρκεια του ύπνου

Πυρετός ονομάζεται η ανώμαλη αύξηση της θερμοκρα-σίας του σώματος Ο πυρετός προκαλείται ενίοτε και από μη λοιμώδη νοσήματα αλλά στις περισσότερες περιπτώσεις ευ-θύνεται κάποια λοίμωξη Το γεγονός ότι πολλές λοιμώξεις προκαλούν πυρετό οφείλεται σε ορισμένα πυρετογόνα προϊ-όντα των παθογόνων μικροοργανισμών Οι καλύτερα μελε-τημένοι πυρετογόνοι παράγοντες είναι οι ενδοτοξίνες των αρνητικών κατά Gram βακτηρίων (βλ Τμήμα 2112) Ωστό-σο υπάρχουν και οργανισμοί που προκαλούν πυρετό χωρίς να παράγουν ενδοτοξίνες Αυτοί οι οργανισμοί θανατώνο-νται από τα λευκοκύτταρα και καθώς συμβαίνει αυτό επά-γουν την απελευθέρωση λευκοκυτταρικών πρωτεϊνών που ονομάζονται ενδογενή πυρετογόνα (f Τμήμα 222) Ενίο-τε ο πυρετός ωφελεί τον ξενιστή Ο χαμηλός πυρετός επιτα-χύνει τις διαδικασίες της φαγοκυττάρωσης και της παραγω-γής αντισωμάτων Ωστόσο ο υψηλός πυρετός πχ 40οC ή και περισσότερο συνήθως λειτουργεί προς όφελος του πα-θογόνου διότι προκαλεί περαιτέρω καταστροφή των ιστών του ξενιστή

Οι πυρετοί των λοιμώξεων κατατάσσονται σε τρεις κα-τηγορίες (1) στον συνεχόμενο ή αδιάλειπτο πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώματος παραμένει αυξημένη καθrsquo όλο το 24ωρο και η διακύμανσή της γύρω από την αυ-ξημένη τιμή δεν υπερβαίνει τον 1οCOslash συνεχόμενος πυρετός εμφανίζεται στον τύφο (f Τμήμα 273) και στον τυφοει-δή πυρετό (f Τμήμα 288)Oslash (2) στον υφέσιμο πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώματος παραμένει αυξημένη καθrsquo όλο το 24ωρο αλλά παρουσιάζει διακυμάνσεις μεγαλύ-τερες του 1οCOslash αυτό το είδος πυρετού χαρακτηρίζει τις πυο-γενείς λοιμώξεις (f Τμήματα 262 και 269) και τη φυμα-τίωση (f Τμήμα 265)Oslash (3) στον διαλείποντα πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία είναι φυσιολογική ορισμένες περι-όδους της ημέρας αλλά κατά διαστήματα αυξάνεται πάνω από το φυσιολογικό Οι περισσότερες λοιμώξεις προκαλούν κάποια μορφή διαλείποντος πυρετού Ο διαλείπων πυρετός εμφανίζεται με πολύ χαρακτηριστικό τρόπο στην ελονοσία (f Τμήμα 275) η οποία οφείλεται σε λοίμωξη από πρω-τόζωο Ο υπόστροφος πυρετός που προκαλούν ορισμένα είδη του γένους Borrelia (f Τμήμα 273) είναι μια μορφή δια-λείποντος πυρετού κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώ-ματος παραμένει φυσιολογική για μεγάλο χρονικό διάστημα

αλλά διακόπτεται από εμπύρετες κρίσεις Ο υπόστροφος πυ-ρετός εμφανίζεται στις περιπτώσεις ατελούς ανάρρωσης από λοίμωξη και εκδηλώνεται περιοδικά κάθε φορά που ο λοιμώ-δης παράγοντας επανεγκαθίσταται

2114 Έλεγχος εννοιών

Η φλεγμονή και ο πυρετός αποτελούν γενικές αντιδράσεις του ορ-γανισμού σε επιβλαβή ερεθίσματα Οι αποκρίσεις του ξενιστή εί-

ναι σχεδιασμένες έτσι ώστε να απομονώνουν ταχύτατα και να κα-ταστρέφουν το παθογόνο αλλά μπορεί να προκαλέσουν περαιτέρω βλάβες στους ιστούς του ξενιστή

Περιγράψτε τα κυριότερα συμπτώματα της φλεγμονής Περιγράψτε τους τρεις τύπους πυρετού

νότητα εισβολής Ποιοι παράγοντες προσδίδουν τέτοιου είδους ικανότητες σε έναν μικροοργανισμό

9 Σε τι διαφέρουν μεταξύ τους οι τοξίνες Α-Β οι κυτταρο-τοξίνες και τα υπεραντιγόνα Δώστε ένα παράδειγμα από κάθε κατηγορία τοξινών Με ποιον τρόπο προκαλεί νόσο κάθε κατηγορία τοξίνης

10 Περιγράψτε τους μηχανισμούς δράσης της τετανοτοξί-νης και της αλλαντοτοξίνης Αναφορικά με τον μηχανι-σμό δράσης τους γιατί είναι τόσο επικίνδυνες οι εν λόγω τοξίνες

11 Περιγράψτε συνοπτικά τον μηχανισμό δράσης της εντε-ροτοξίνης της χολέρας Ποια είναι η κατάλληλη θερα-πεία για την ασθένεια αυτή και γιατί η χορήγηση αντιβι-οτικών δεν έχει κατά κανόνα αποτέλεσμα Περιγράψτε συνοπτικά τον μηχανισμό δράσης της εντεροτοξίνης του σταφυλόκοκκου Ποια είναι η κατάλληλη θεραπεία για την ασθένεια αυτή και γιατί η χορήγηση αντιβιοτικών δεν έχει κατά κανόνα αποτέλεσμα

12 Περιγράψτε τη δομή μιας τυπικής ενδοτοξίνης Με ποιον τρόπο προκαλεί η ενδοτοξίνη πυρετό Ποιοι μικροοργα-νισμοί παράγουν ενδοτοξίνες

13 Με ποιον τρόπο περιορίζουν τις βακτηριακές λοιμώξεις το pH και η θερμοκρασία Σε ποια σημεία πάνω ή μέσα στο σώμα μπορεί να είναι διαφορετικές οι τιμές της θερ-μοκρασίας και του pH από τις αντίστοιχες μέσες σωμα-τικές τιμές Ποιοι οργανισμοί θα μπορούσαν να ωφελού-νται από τις υφιστάμενες διαφορές στη θερμοκρασία και στο pH

14 Σε τι διαφέρουν ο συνεχόμενος ο υφέσιμος και ο διαλεί-πων πυρετός Αναφέρετε τουλάχιστον έναν λοιμώδη πα-ράγοντα για κάθε τύπο πυρετού Ποιος τύπος πυρετού εί-ναι συνηθέστερος στις λοιμώξεις

1 Σε τι διαφέρουν ένα παράσιτο από ένα παθογόνο Σε τι δι-αφέρει η λοίμωξη από τη νόσο

2 Ποια όργανα του ανθρώπινου σώματος αποικίζονται φυ-σιολογικά από μικροοργανισμούς Τι κοινό έχουν αυτά τα όργανα μεταξύ τους Ποια όργανα είναι εντελώς ελεύ-θερα από μικροοργανισμούς Τι κοινό έχουν αυτά τα όρ-γανα μεταξύ τους

3 Σε τι διαφέρουν οι μόνιμοι από τους περιστασιακούς πλη-θυσμούς μικροοργανισμών που αναπτύσσονται σε κά-ποια θέση του σώματος

4 Γιατί είναι καθοριστική η συμμετοχή των ειδών του γέ-νους Streptococcus στον σχηματισμό της τερηδόνας Γι-ατί είναι τα είδη αυτά ικανότερα στη δημιουργία τερηδό-νας από άλλους οργανισμούς

5 Με ποιον τρόπο επηρεάζει το pH τους οργανισμούς που αναπτύσσονται στα επιμέρους τμήματα του γαστρεντερι-κού σωλήνα Με ποιον τρόπο επηρεάζει η συγκέντρωση οξυγόνου τη σύσταση της μικροβιακής χλωρίδας στα δι-άφορα επιμέρους τμήματα του γαστρεντερικού σωλήνα

6 Περιγράψτε τη σχέση μεταξύ Lactobacillus acidophilus και γλυκογόνου στον κολπικό σωλήνα Γιατί είναι διαφο-ρετική η φυσιολογική χλωρίδα στον κόλπο μιας ενήλικης γυναίκας σε σχέση με εκείνην μιας πολύ νέας

7 Υποδείξτε σε τι διαφέρουν μεταξύ τους ο γλυκοκάλυκας η κάψα και η βλεννοστιβάδα Με ποιον τρόπο συνει-σφέρουν οι προαναφερθείσες δομές στη διαδικασία προ-σκόλλησης των βακτηρίων

8 Δώστε ένα παράδειγμα μικροοργανισμού του οποίου η παθογονικότητα οφείλεται στην ικανότητα παραγωγής τοξίνης Προσδιορίστε τη συγκεκριμένη τοξίνη και τον τρόπο δράσης της Δώστε ένα παράδειγμα μικροοργανι-σμού του οποίου η παθογονικότητα οφείλεται στην ικα-

Ερωτήσεις επανάληψης

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΕΠΑΝΑΛΗψΗΣ 865

866Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

θανές εξελικτικές πιέσεις που να προκαλούν αύξηση της μολυσματικότητας και της παθογονικότητας του Clos-tridium tetani Θα προσέδιδε επιλεκτικά πλεονεκτήματα σε αυτούς τους οργανισμούς μια ενδεχόμενη αύξηση της μολυσματικότητας Στον συλλογισμό σας βεβαιωθείτε ότι έχετε λάβει υπrsquo όψιν σας και το φυσικό ενδιαίτημα κάθε οργανισμού

9 Το ένζυμο πήξης του αίματος (coagulase) είναι ένας πα-ράγοντας μολυσματικότητας του Staphylococcus aure-us ο οποίος προκαλεί τον σχηματισμό θρόμβων στη θέ-ση ανάπτυξης του S aureus Η στρεπτοκινάση είναι ένας παράγοντας μολυσματικότητας του Staphylococcus pyo-genes που διασπά τους θρόμβους στη θέση ανάπτυξης του S pyogenes Υπάρχει κάποιος συνδυασμός αυτών των δύο αλληλοαναιρούμενων στρατηγικών που να αυ-ξάνει την παθογονικότητα

10 Τα είδη του γένους Salmonella παράγουν τουλάχιστον 10 διαφορετικά γονιδιακά προϊόντα τα οποία δρουν ως πα-ράγοντες μολυσματικότητας και αυξάνουν τη μολυσματι-κή δράση του παθογόνου Το Streptococcus pneumoniae ένα παθογόνο με κατά τεκμήριο μεγαλύτερη μολυσματι-κότητα (βλ Εικόνα 2115) χρησιμοποιεί μόνο έναν πα-ράγοντα μολυσματικότητας Ανατρέξτε στους κρίσιμους παράγοντες μολυσματικότητας για καθέναν από αυτούς τους δύο οργανισμούς και εξηγήστε γιατί είναι τόσο ση-μαντικός και αποτελεσματικός ένας συγκεκριμένος πα-ράγοντας του S pneumoniae Γιατί δεν χρησιμοποιούν όλα τα παθογόνα του ανθρώπου στρατηγικές μολυσματι-κότητας παρόμοιες με εκείνη του S pneumoniae

11 Τα εμβόλια κατά των εξωτοξινών πχ της τοξίνης της διφθερίτιδας και της τετανοτοξίνης χρησιμεύουν στην πρόληψη εκδήλωσης των αντίστοιχων νόσων (f Τμή-μα 2211) Γιατί δεν παρασκευάζονται εμβόλια και κατά των ενδοτοξινών

12 Αν και είναι σχετικά εύκολο να απομονωθούν μεταλλάγ-ματα μικροοργανισμών με ικανότητα παραγωγής ενδοτο-ξινών η απομόνωση μεταλλαγμάτων που δεν έχουν αυ-τή την ικανότητα είναι πολύ δυσκολότερη Με βάση όσα ξέρετε για τη δομή και τη λειτουργία αυτών των τοξινών εξηγήστε γιατί συμβαίνει αυτό

13 Τα εγκαύματα είναι από τις δυσκολότερες πληγές σε ότι αφορά τη θεραπεία τους καθώς μολύνονται εύκολα από ευκαιριακά συνήθως παθογόνα Εξηγήστε γιατί συμ-βαίνει αυτό με βάση τις γνώσεις σας για τους φυσικούς ανατομικούς και χημικούς μηχανισμούς που διαθέτει ο οργανισμός για την πρόληψη των λοιμώξεων

14 Πρέπει ο πυρετός να αντιμετωπίζεται θεραπευτικά σε κάθε περίπτωση Στην απάντησή σας λάβετε υπrsquo όψιν τη σημασία που έχουν οι φλεγμονώδεις αποκρίσεις του ξε-νιστή στον περιορισμό των λοιμώξεων

1 Με ποιον τρόπο αναστέλλει η βλέννη τον πολλαπλασι-ασμό των περισσότερων μικροοργανισμών Περιγράψ-τε πειράματα τα οποία καταδεικνύουν την προστατευτι-κή επίδραση της βλέννης έναντι του βακτηριακού αποι-κισμού

2 Οι βλεννογόνοι υμένες αποτελούν αποτελεσματικό φραγ-μό κατά του αποικισμού και της ανάπτυξης μικροοργανι-σμών Ωστόσο οι βλεννογόνοι του λάρυγγα και του φά-ρυγγα αποικίζονται από ποικίλους μικροοργανισμούς που μερικοί προκαλούν ενίοτε νόσο Εξηγήστε πώς μπο-ρεί υπό συγκεκριμένες συνθήκες να μετατραπεί σε παθο-γόνο ένας μικροοργανισμός που φυσιολογικά δεν είναι παθογόνος Περιγράψτε τουλάχιστον ένα σύνολο συνθη-κών που δυνητικά ευνοεί την παθογονικότητα

3 Ποια στάδια περιλαμβάνει ο σχηματισμός της οδοντικής πλάκας Περιγράψτε και αναλύστε τα πειράματα που κα-ταδεικνύουν ότι οδοντική πλάκα μπορεί να σχηματιστεί και σε απομιμήσεις οδοντικών επιφανειών και σχεδιάστε άλλα πειράματα σχετικά με τη χρήση βιολογικών μεθό-δων καταπολέμησης της πλάκας

4 Συμβάλλει η χρήση ενός αντιμικροβιακού σκευάσματος (οδοντόπαστα) στην πρόληψη της τερηδόνας Ποια εί-ναι τα πλεονεκτήματα ή τα μειονεκτήματα μιας τέτοιας στρατηγικής για την πρόληψη της τερηδόνας Πώς μπο-ρείτε να ελέγξετε εργαστηριακά την αποτελεσματικότη-τα αυτής της στρατηγικής

5 Η λήψη αντιβιοτικών μπορεί να μειώσει σημαντικά τον αριθμό των μικροοργανισμών της γαστρεντερικής οδού Ποια συμπτώματα σε επίπεδο φυσιολογίας μπορεί να προκαλέσει στον ξενιστή η μείωση της φυσιολογικής χλωρίδας Οι μακροχρόνιες θεραπείες με αντιβιοτικά συ-χνά συνοδεύονται από λοιμώξεις ευκαιριακών παθογό-νων πολλά από τα οποία είναι τα ίδια με αυτά που προ-καλούν ευκαιριακές λοιμώξεις σε άτομα με AIDS (f Τμήμα 2614) Ποια παθογόνα μπορεί να είναι αυτά Γι-ατί είναι ευάλωτα στα συγκεκριμένα παθογόνα όσα άτο-μα έχουν ακολουθήσει αντιβιοτική θεραπεία

6 Περιγράψτε σε τι διαφέρουν τα παθογόνα από τα μη πα-θογόνα στελέχη της Escherichia coli Συμπεριλάβετε στην επιχειρηματολογία σας δομικές και οικολογικές συ-νιστώσες

7 Αναφέρετε τρεις τουλάχιστον ξενιστικούς παράγοντες οι οποίοι περιορίζουν ή ευνοούν τον αποικισμό και την ανάπτυξη μικροοργανισμών σε δεδομένη θέση Συμπερι-λάβετε κάθε έναν από αυτούς τους παράγοντες σε in vi-tro πειράματα για τον έλεγχο της ισχύος των υποθέσεών σας

8 Προσδιορίστε πιθανές εξελικτικές πιέσεις που προκα-λούν αύξηση της μολυσματικότητας και της παθογονικό-τητας του Streptococcus pneumoniae Προσδιορίστε πι-

Ερωτήσεις εφαρμογής

Page 26: Ο Streptococcus mutans 21 - WordPress.com...838 Kεφάλαιο 21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ μικροοργανισμοί στα όργανα,

860Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

πάντως είναι πολύ χαμηλότερη εκείνης των εξωτοξινών Στα ποντίκια επί παραδείγματι η ποσότητα ενδοτοξίνης που απαιτείται για να θανατωθεί το 50 ενός πληθυσμού πειρα-ματοζώων (δηλαδή η LD50) είναι κατά προσέγγιση 200-400 μg (μικρογραμμάρια) ανά άτομο ενώ η LD50 της αλλαντοτο-ξίνης είναι περίπου 25 pg (πικογραμμάρια) ανά άτομο δηλα-δή 10 εκατομμύρια φορές μικρότερη

Η γενική δομή των λιποπολυσακχαριτών (LPS) παρου-σιάζεται στην Εικόνα 435 Οι λιποπολυσακχαρίτες αποτε-λούνται από το λιπίδιο Α έναν κεντρικό πολυσακχαρίτη που περιέχει κετοδεοξυοκτονικό λίγα σάκχαρα με επτά άτομα άνθρακα (επτόζες) γλυκόζη γαλακτόζη Ν-ακετυλογλυκο-ζαμίνη και τον πολυσακχαρίτη Ο ένα ιδιαίτερα μεταβλητό πολυμερές που συνήθως περιέχει γαλακτόζη γλυκόζη ρα-μνόζη μαννόζη και ένα ή περισσότερα ασυνήθιστα διδεο-ξυ-σάκχαρα όπως αμπεκουόζη κολιτόζη παρατόζη ή τυβε-λόζη Τα σάκχαρα του πολυσακχαρίτη Ο σχηματίζουν αλυ-σίδες των τεσσάρων ή πέντε σακχάρων (συνήθως διακλαδι-σμένες) οι οποίες επαναλαμβάνονται αρκετές φορές για τον σχηματισμό του πλήρους μορίου (f Τμήμα 49) Το λιπί-διο Α αποτελείται από λιπαρά οξέα που συνδέονται με εστε-ρικούς δεσμούς στο μόριο της Ν-ακετυλογλυκοζαμίνης Συ-νηθέστερα τέτοια οξέα είναι το β-υδροξυμυριστικό το λαυ-ρικό (δαφνικό) το μυριστικό και το παλμιτικό (φοινικικό) Από τη μελέτη επιμέρους λιποπολυσακχαριτικών τμημάτων συνάγεται ότι το λιπίδιο ευθύνεται για την τοξικότητα και ο πολυσακχαρίτης για την υδατοδιαλυτότητα και την ανοσο-γονικότητα του συμπλόκου (f Τμήμα 223) Επίσης με-λέτες σε ζώα υποδεικνύουν ότι για τις in vivo τοξικές επι-δράσεις είναι απαραίτητο το λιπίδιο και ο πολυσακχαρίτης να συνυπάρχουν

Ανίχνευση ενδοτοξινών με τη μέθοδο Limulus

Επειδή οι ενδοτοξίνες έχουν πυρετογόνο δράση θα πρέπει τα διάφορα φάρμακα (πχ αντιβιοτικά ή σκευάσματα που χορηγούνται ενδοφλεβίως) να μην περιέχουν καθόλου εν-δοτοξίνες Για τον σκοπό αυτό έχει αναπτυχθεί μια ιδιαίτε-ρα ευαίσθητη μέθοδος ανίχνευσης ενδοτοξινών η οποία βα-σίζεται στη χρήση των αμοιβαδοκυττάρων Limulus polyphe-mus που παρασιτούν στις οπλές των αλόγων Η μέθοδος στη-ρίζεται στο γεγονός ότι οι ενδοτοξίνες προκαλούν εξειδικευ-μένα λύση αυτών των αμοιβαδοκυττάρων (Εικόνα 2122) Κατά τον εργαστηριακό έλεγχο αναμειγνύονται εκχυλίσμα-τα αμοιβαδοκύτταρων με το υπό έλεγχο διάλυμα Αν υπάρ-χει ενδοτοξίνη το εκχύλισμα των αμοιβαδοκυττάρων σχη-ματίζει πήγμα και καθιζάνει μεταβάλλοντας τη διαύγεια του διαλύματος Αυτή η αντίδραση μπορεί κατόπιν να ποσοτι-κοποιηθεί με τη χρήση φασματοφωτομέτρου Είναι εφικτή η εκτέλεση μετρήσιμης αντίδρασης με μόλις 10 pgml λιπο-πολυσακχαρίτη Η μέθοδος Limulus χρησιμοποιείται για την ανίχνευση απειροελάχιστων ποσοτήτων ενδοτοξίνης στους ορούς στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό στο πόσιμο νερό και σε όλα τα διαλύματα που χρησιμοποιούνται για την παρασκευή φαρμάκων και ενέσιμων σκευασμάτων

Επειδή η μέθοδος Limulus είναι πάρα πολύ ευαίσθητη χρειάζεται ιδιαίτερη προσοχή στην τήρηση μέτρων αποτρο-πής της μόλυνσης των εργαστηριακών οργάνων των διαλυ-μάτων και των αντιδραστηρίων από αρνητικά κατά Gram βακτήρια που υπάρχουν στο περιβάλλον του εργαστηρίου ή της κλινικής πχ στο απεσταγμένο νερό Ενδεχόμενη ανί-χνευση ενδοτοξινών με τη μέθοδο Limulus στο πλάσμα ή στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό συνιστά σοβαρή ένδειξη μόλυν-σης των συγκεκριμένων σωματικών υγρών με αρνητικά κα-τά Gram βακτήρια

2112 Έλεγχος εννοιών

Οι ενδοτοξίνες είναι λιποπολυσακχαρίτες προερχόμενοι από την εξωτερική στιβάδα των αρνητικών κατά Gram βακτηρίων Οι εν-δοτοξίνες απελευθερώνονται στο περιβάλλον με τη λύση του βα-κτηρικού κυττάρου προκαλώντας πυρετό και ορισμένες άλλες το-

(α)

(β)

A O

Tzi

anab

os a

nd R

D M

illha

mA

O T

zian

abos

and

R D

Mill

ham

Εικόνα 2122 μικροφωτογραφίεςαμοιβαδοκυττάρωνLimulus(α)Φυσι-ολογικάαμοιβαδοκύτταρα(β)αμοιβαδοκύτταραπουέχουνεκτεθείσεβα-κτηριακόλιποπολυσακχαρίτηηπαρουσίαλιποπολυσακχαρίτηπροκαλείαπο-κοκκίωσητωνκυττάρωνιδιότηταπουμπορείναχρησιμοποιηθείγιατηνανί-χνευσηλιποπολυσακχαριτώνσεκάποιουπόέλεγχοδιάλυμα

ξικές αντιδράσεις στον ξενιστή Κατά κανόνα οι ενδοτοξίνες είναι λιγότερο τοξικές από τις εξωτοξίνες

Γιατί δεν παράγουν ενδοτοξίνες τα θετικά κατά Gram βακτή-ρια

Γιατί είναι απαραίτητο να ελέγχονται τα διαλύματα των διαφό-ρων φαρμάκων ως προς την παρουσία ενδοτοξινών

ΙV ΓΕΝΙΚΟΙ ΜΗχΑΝΙΣΜΟΙ ΑΜΥΝΑΣ ΤΟΥ ξΕΝΙΣΤΗ

Οι εγγενείς laquoαμυντικοί μηχανισμοίraquo που είναι υπεύθυνοι για την καταστολή των παθογόνων μπορούν να χωριστούν σε δύο κατηγορίες στους μη ειδικούς ή γενικούς μηχανισμούς άμυνας που επιστρατεύονται έναντι μεγάλης ποικιλίας πα-θογόνων και στους ειδικούς αμυντικούς μηχανισμούς που χρησιμοποιούνται έναντι μεμονωμένων ειδών ή στελεχών παθογόνων Εδώ θα εξετάσουμε ορισμένους γενικούς αμυ-ντικούς μηχανισμούς που χρησιμοποιούνται για τον περιο-ρισμό των λοιμώξεων και τη διατήρηση της υγείας του ξε-νιστή ενώ στο επόμενο κεφάλαιο θα μελετήσουμε τους συ-γκεκριμένους μηχανισμούς άμυνας του ξενιστή έναντι μεμο-νωμένων παθογόνων δηλαδή την ανοσοαπόκριση

2113 Μη ειδική εγγενής αντίσταση στις

μολύνσεις

Η πρώτη γραμμή άμυνας του ξενιστή κατά των παθογόνων περιλαμβάνει μια σειρά φυσικών και χημικών φραγμών εγ-γενών στα περισσότερα ζώα οι οποίοι αντιδρούν με μη ει-δικό τρόπο στην εισβολή των παθογόνων Αυτοί οι γενικού χαρακτήρα μηχανισμοί εξουδετερώνουν όλα σχεδόν τα πα-θογόνα με τα οποία ερχόμαστε σε επαφή

Φυσική αντίσταση του ξενιστή

Η ικανότητα των παθογόνων να προκαλούν νόσο σε μεμο-νωμένα ζωικά είδη ποικίλλει σε πολύ μεγάλο βαθμό Για παράδειγμα η λύσσα εφόσον αρχίσει η εκδήλωση των συ-μπτωμάτων επιφέρει κατά κανόνα τον θάνατο σε οποιοδή-ποτε είδος θηλαστικού Βεβαίως ορισμένα είδη ζώων είναι πολύ πιο ευαίσθητα στη λύσσα από άλλα Τα ρακούν και τα κουνάβια πχ είναι εξαιρετικά ευαίσθητα στη μόλυνση από τον ιό της λύσσας σε αντίθεση με τα οπόσσουμ που σπανί-ως αρρωσταίνουν από την ασθένεια αυτή Ο άνθρακας μπο-ρεί να μολύνει πολλά είδη ζώων αλλά τα συμπτώματα που προκαλεί ποικίλλουν σημαντικά καθώς στον μεν άνθρω-πο εκδηλώνονται ως απλές φλύκταινες ενώ στις αγελάδες προκαλεί θανατηφόρο δηλητηρίαση του αίματος Αντίθετα ο πνευμονικός άνθρακας είναι θανατηφόρος για τον άνθρω-πο (f Τμήμα 2511) ενώ ιδιαίτερη σημασία έχει επίσης

το γεγονός ότι τα πουλιά είναι πλήρως ανθεκτικά στον άν-θρακα Επιπλέον οι ασθένειες των θερμόαιμων ζώων σπα-νίως μεταδίδονται στα ψυχρόαιμα (ποικιλόθερμα) ζώα και αντιστρόφως

Σε συγκεκριμένες συνθήκες συγγενικά είδη ή ακόμη και μέλη του ίδιου είδους ενδέχεται να παρουσιάζουν αρκε-τά διαφορετική ευαισθησία σε δεδομένο παθογόνο

Ηλικία στρες και δίαιτα

Η ηλικία είναι σημαντικός παράγοντας όσον αφορά την ευαι-σθησία έναντι μολυσματικών ασθενειών Τα λοιμώδη νοσή-ματα είναι πολύ πιο συχνά στα πολύ νεαρά και πολύ ηλικι-ωμένα άτομα Στα νεογέννητα πχ ο σχηματισμός της εντε-ρικής χλωρίδας γίνεται αρκετά γρήγορα αλλά η φυσιολογι-κή χλωρίδα του νεογέννητου δεν είναι ίδια με τη φυσιολο-γική χλωρίδα ενός ενήλικα Πριν τη δημιουργία της χλωρί-δας ενήλικα ιδιαίτερα τις πρώτες μέρες μετά τη γέννηση τα παθογόνα έχουν περισσότερες ευκαιρίες να εγκατασταθούν και να προκαλέσουν νόσο Έτσι η διάρροια που προκαλεί-ται από παθογονικά στελέχη της Escherichia coli (f Τμή-μα 297) ή του Pseudomonas aeruginosa εμφανίζεται πολύ συχνά σε νεογνά μικρότερα του ενός έτους Η νεογνική αλ-λαντίαση απαντά μόνο σε νεογνά πολύ μικρής ηλικίας επει-δή η φυσιολογική χλωρίδα που έχει δημιουργθεί στα μεγα-λύτερα παιδιά τα προφυλάσσει από εντερική λοίμωξη λόγω του Clostridium botulinum (f Τμήμα 295)

Σε άτομα μεγαλύτερα των 65 ετών τα λοιμώδη νοσήμα-τα εμφανίζονται πολύ συχνότερα απrsquo ότι σε νεότερους ενή-λικες Επί παραδείγματι οι ηλικιωμένοι είναι πολύ πιο ευ-αίσθητοι σε αναπνευστικές λοιμώξεις ιδιαίτερα στη γρίπ-πη (f Τμήμα 268) ίσως επειδή μειώνεται η αποτελεσμα-τικότητα της ανοσιακής τους απόκρισης στα παθογόνα του αναπνευστικού Επιπλέον διάφορες ανατομικές μεταβολές που συνοδεύουν το γήρας μπορεί να συμβάλλουν στην ανά-πτυξη λοιμώξεων Φερrsquo ειπείν η διόγκωση του προστάτη (συνηθισμένη πάθηση στους άνδρες άνω των 50 ετών) προ-καλεί συχνά μείωση της ροής των ούρων γεγονός που με τη σειρά του καθιστά ευκολότερο τον αποικισμό της ουροποιη-τικής οδού με παθογόνα (Εικόνα 2111) και αυξάνει τις σχε-τικές λοιμώξεις στους άνδρες μεγαλύτερης ηλικίας

Το στρες μπορεί να οδηγήσει σε προδιάθεση ενός ατό-μου που υπό φυσιολογικές συνθήκες θα ήταν υγιές στο να νοσήσει Σε σχετικές μελέτες με αρουραίους και ποντίκια η κόπωση η υπερπροσπάθεια η ελλειπής διατροφή η αφυδά-τωση και οι κλιματικές αλλαγές (όλα συνιστούν πηγές φυ-σιολογικού στρες) αυξάνουν όχι μόνο τον επιπολασμό αλλά και τη βαρύτητα των λοιμώξεων Επί παραδείγματι αρου-ραίοι που υποβάλλονται σε έντονη φυσική δραστηριότη-τα για μεγάλες χρονικές περιόδους εμφανίζουν μεγαλύτερη θνησιμότητα αν προσβληθούν από Salmonella σε σχέση με ζώα που αναπαύονται επαρκώς Επομένως οι ορμόνες που παράγονται υπό συνθήκες στρες επηρεάζουν το ανοσοποιη-τικό σύστημα και παίζουν κάποιο ρόλο στις σχετικές ασθέ-νειες Η ορμόνη κορτιζόνη πχ ένας ιδιαίτερα αποτελεσμα-

2113 ΜΗ ΕΙΔΙΚΗ ΕΓΓΕΝΗΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΣΤΙΣ ΜΟΛΥΝΣΕΙΣ 861

862Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

τικός αντιφλεγμονώδης παράγοντας παράγεται σε πολύ με-γαλύτερες ποσότητες κατά τη διάρκεια περιόδων στρες πα-ρά σε φυσιολογικές περιόδους Έτσι η καταστολή των φλεγ-μονωδών αντιδράσεων του οργανισμού στερεί το σώμα από έναν φυσιολογικό μηχανισμό άμυνας έναντι των λοιμώξεων (βλ Τμήμα 2114)

Η δίαιτα παίζει επίσης σημαντικό ρόλο στην αντίσταση του ξενιστή Η συσχέτιση μεταξύ πείνας και μολυσματικών ασθενειών είναι γνωστή εδώ και αιώνες Δίαιτες φτωχές σε πρωτεΐνη επηρεάζουν τη φυσιολογική χλωρίδα και προσφέ-ρουν μεγαλύτερες πιθανότητες ανάπτυξης σε διάφορα ευκαι-ριακά παθογόνα Για παράδειγμα ο αριθμός των κυττάρων Vibrio cholerae που απαιτούνται για να προκαλέσουν χολέ-ρα είναι πολύ μικρότερος όταν το προσβαλλόμενο άτομο υποσιτίζεται Επίσης ο αριθμός αυτός είναι πολύ μικρότε-ρος και όταν το V cholerae λαμβάνεται με την τροφή ίσως επειδή η τροφή εξουδετερώνει τα στομαχικά οξέα που υπό φυσιολογικές συνθήκες θα κατέστρεφαν το παθογόνο (f Τμήμα 285)

Σε ορισμένες περιπτώσεις η απουσία συγκεκριμένης ουσίας από τη διατροφή μπορεί να προστατεύσει από κάποια νόσο καθώς το αντίστοιχο παθογόνο στερείται τα απαραίτη-τα θρεπτικά υλικά Καλύτερο τέτοιο παράδειγμα είναι η επί-δραση της σακχαρόζης στην εμφάνιση της οδοντικής τερη-δόνας Όπως είδαμε στο Τμήμα 213 η απουσία σακχαρόζης από τη διατροφή (μαζί με τη σωστή στοματική υγιεινή) μπο-ρεί να εξαφανίσει την τερηδόνα καθώς χωρίς τη σακχαρό-ζη των τροφών τα ιδιαιτέρως τερηδονογόνα Streptococcus mutans και S sobrinus αδυνατούν να συνθέσουν τον κολ-λώδη πολυσακχαρίτη που είναι απαραίτητος για να παρα-μείνουν τα βακτηριακά κύτταρα κολλημένα στις επιφάνει-ες των δοντιών

Φυσικοί και χημικοί αμυντικοί μηχανισμοίΗ δομική ακεραιότητα των ιστικών επιφανειών συνιστά φραγμό στην είσοδο μικροοργανισμών Στο δέρμα και στις βλεννογόνους επιφάνειες τα δυνητικά παθογόνα πρέπει όχι μόνο να προσκολληθούν στην επιφάνεια του ιστού αλλά και να αναπτυχθούν σε αυτή τη θέση πριν μεταφερθούν σε κά-ποια άλλη περιοχή του σώματος Η ακεραιότητα μιας ιστι-κής επιφάνειας συνήθως αρκεί για την προστασία της από ενδεχόμενο μόνιμο αποικισμό από παθογόνα Ωστόσο μια τραυματισμένη ιστική επιφάνεια (πχ ένα γδάρσιμο στο δέρ-μα) αποικίζεται εύκολα και επιτρέπει την εισβολή μικροορ-γανισμών Η αντίσταση στον αποικισμό και στην εισβολή γίνεται αφrsquo ενός με ειδικές ουσίες που παράγει το αμυντικό σύστημα του ξενιστή και αφrsquo ετέρου με διάφορους μηχανι-σμούς ανατομικού χαρακτήρα που παρεμποδίζουν έναν πι-θανό αποικισμό Μια σύνοψη των σημαντικότερων ανατο-μικών μηχανισμών άμυνας του ανθρώπινου οργανισμού πα-ρουσιάζεται στην Εικόνα 2123

Το δέρμα συνιστά αποτελεσματικό εμπόδιο στη διείσδυ-ση μικροοργανισμών Οι σμηγματογόνοι αδένες του δέρμα-τος (Εικόνα 212) εκκρίνουν λιπαρά οξέα και γαλακτικό οξύ τα οποία μειώνουν το pH του δέρματος και αναστέλλουν τον αποικισμό από παθογόνα βακτήρια Όσοι μικροοργανι-σμοί εισπνέονται από τη μύτη ή το στόμα απομακρύνονται με τη δράση των βλεφαριδοφόρων επιθηλιακών κυττάρων των βλεννογόνων επιφανειών του ρινοφάρυγγα και της τρα-χείας Οι βλεφαρίδες ωθούν με τις κινήσεις τους τη βλέννη και τα παγιδευμένα σε αυτήν βακτήρια προς τα άνω μέχρι αυτή να ενσωματωθεί στις εκκρίσεις της στοματικής κοιλό-τητας και είτε να καταπωθεί (οπότε τα βακτήρια πεθαίνουν στο όξινο περιβάλλον του στομάχου) είτε να απομακρυνθεί με την απόχρεμψη Τα δυνητικά παθογόνα που εισέρχονται

Η λυσοζύmicroη στα δάκρυακαι σε άλλες εκκρίσεις διασπάτο κυτταρικό τοίχωmicroα τωνβακτηρίων

Αποmicroάκρυνση σωmicroατιδίων καιmicroικροοργανισmicroών microε την ταχείαδιέλευση αέρα πάνω από τα τριχίδια και τους κροσσούς τουρινοφάρυγγα

Η φυσιολογική χλωρίδαανταγωνίζεται τα παθογόνα

Η βλέννη και τα φαγοκύτταρα στους πνεύmicroονες αποτρέπουν τον αποικισmicroό

Η βλέννη και το κροσσωτό επιθήλιο στην τραχεία παγιδεύουνκαι ωθούν microικροοργανισmicroούςέξω από το σώmicroα

Το δέρmicroα είναι ένας φυσικόςφραγmicroός παράγει λιπαράοξέα microε αντιmicroικροβιακή δράση και η φυσιολογική χλωρίδα του εmicroποδίζει τοναποικισmicroό παθογόνων

Η ταχεία microεταβολή τουpH αναστέλλει τον πολλαπλασιασmicroό microικροβίων

Η περιοδική έκπλυση της ουροποιητικής οδού microε τα ούρα τηνπροφυλάσσει απότον αποικισmicroό

Η φυσιολογική χλωρίδαανταγωνίζεται τα παθογόνα

Η οξύτητα του περιβάλλοντος στο στοmicroάχι (pH 2) αναστέλλει τον πολλαπλασιασmicroό τωνmicroικροβίων

∆ιάφορες πρωτεΐνες του αίmicroατος αναστέλλουν τη microικροβιακή ανάπτυξη

Εικόνα 2123 Φυσικοίχημικοίκαιανατομικοίφραγμοίπροστασίαςέναντιτωνλοιμώξεων

στο στομάχι πρέπει να ανταπεξέλθουν αφrsquo ενός στην οξύτη-τα του στομάχου (που μπορεί να φθάσει και σε pH 2) και αφrsquo ετέρου στον ανταγωνισμό με τη διαρκώς αυξανόμενη μικρο-χλωρίδα του λεπτού (pH 5 περίπου) και του παχέος εντέρου (pH 6-7) Υπενθυμίζεται ότι στο παχύ έντερο ενός φυσιολο-γικού ενήλικα ο αριθμός των βακτηρίων προσεγγίζει το 1010 ανά γραμμάριο εντερικού περιεχομένου (βλ Τμήμα 214) Με όλους αυτούς τους αποτρεπτικούς μηχανισμούς γίνεται σαφές ότι η μόνιμη εγκατάσταση ενός νέου μικροοργανι-σμού είναι ιδιαίτερα δύσκολη

Οι νεφροί και η επιφάνεια των οφθαλμών λούονται συ-νεχώς με εκκρίσεις που περιέχουν λυσοζύμη ένζυμο το οποίο μειώνει δραστικά τους μικροβιακούς πληθυσμούς Βακτηρι-οκτόνες ουσίες υπάρχουν επίσης στα εξωκυτταρικά υγρά όπως στο πλάσμα του αίματος Οι β-λυσίνες επί παραδείγ-ματι είναι πρωτεΐνες του αίματος που έχουν την ιδιότητα να προσδένονται και να ανοίγουν ρήγματα στην κυτταρική μεμ-βράνη των βακτηρίων προκαλώντας εκροή του κυτταρο-πλάσματος άρα και λύση του βακτηριακού κυττάρου

Ιστική εξειδίκευση

Τα περισσότερα παθογόνα πρέπει αρχικά να προσκολληθούν και να αποικίσουν τη θέση που τους προσφέρεται Αν η θέ-ση αυτή δεν είναι συμβατή με τις διατροφικές και περιβαλ-λοντικές ανάγκες τους τότε είναι αδύνατο να πολλαπλασι-αστούν Επομένως αν το Clostridium tetani προσληφθεί με την τροφή δεν θα προκαλέσει τέτανο διότι πεθαίνει στο όξι-νο περιβάλλον του στομάχου Αν όμως εισχωρήσει σε μια βαθειά πληγή ενδέχεται να πολλαπλασιαστεί στις ανοξικές ζώνες που δημιουργούνται με την τοπική νέκρωση του ιστού και να αρχίσει την παραγωγή τετανοτοξίνης (βλ Τμήματα 2110 και 278) Αντίθετα τα εντεροβακτήρια όπως η Sal-monella και η Shigella δεν προκαλούν λοιμώξεις στις πλη-γές αλλά αποικίζουν επιτυχώς τον εντερικό σωλήνα Ορι-σμένες περιπτώσεις ιστικής εξειδίκευσης παρατίθενται στον Πίνακα 216

Ο καταβεβλημένος ξενιστής

Ο όρος καταβεβλημένος ξενιστής αφορά ξενιστές στους οποί-ους έχει αδρανοποιηθεί ένα ή περισσότερα τμήματα του ανο-

σοποιητικού τους συστήματος με συνέπεια να αυξάνονται σημαντικά οι πιθανότητες λοίμωξης

Πολλοί νοσοκομειακοί ασθενείς που πάσχουν από μη λοιμώδες νόσημα (πχ καρκίνο ή καρδιοπάθεια) προσβάλ-λονται σχετικά εύκολα από λοιμώξεις επειδή είναι καταβε-βλημένοι (f Τμήμα 257) Διάφορες συνήθεις νοσοκομει-ακές πράξεις όπως ο καθετηριασμός οι υποδόριες ενέσεις η λήψη εγκεφαλονωτιαίου υγρού οι βιοψίες και οι χειρουρ-γικές επεμβάσεις μπορούν ακούσια να εισαγάγουν μικροορ-γανισμούς στους ασθενείς Το προεγχειρητικό άγχος μπορεί επίσης να μειώσει τις αντιστάσεις του ασθενούς Τα διάφο-ρα αντιφλεγμονώδη φάρμακα που χορηγούνται για τον περι-ορισμό του πόνου και των οιδημάτων μειώνουν επίσης την ανοσιακή άμυνα του ξενιστή (βλ Τμήμα 2113) Στους ασθε-νείς που έχουν δεχθεί κάποιο μόσχευμα χορηγούνται ανοσο-κατασταλτικά φάρμακα τα οποία καταστέλλουν τον μηχα-νισμό απόρριψης του μοσχεύματος αλλά ταυτόχρονα μειώ-νουν την αμυντική ικανότητα του ασθενούς έναντι των λοι-μώξεων

Καταβεβλημένοι ξενιστές υπάρχουν και εκτός νοσο-κομείων Το κάπνισμα η υπέρμετρη κατανάλωση αλκοόλ η ενδοφλέβια λήψη ναρκωτικών ουσιών η έλλειψη ύπνου η ανεπαρκής διατροφή ή η λοίμωξη από κάποιον άλλο πα-ράγοντα αποτελούν συνθήκες που καταβάλλουν την άμυνα του ξενιστή έναντι των λοιμώξεων Επί παραδείγματι η μό-λυνση με τον ιό HIV (ιό της ανθρώπινης ανοσοανεπάρκειας) καθιστά τον ασθενή ευάλωτο σε πληθώρα μικροβιακών λοι-μώξεων κατά κανόνα ακίνδυνων για τα μη προσβεβλημένα άτομα Ο HIV προκαλεί το σύνδρομο της επίκτητης ανοσοα-νεπάρκειας (AIDS) επειδή καταστρέφει έναν τύπο κυττάρων του ανοσοποιητικού συστήματος τα λεμφοκύτταρα Τ-CD4 (f Τμήμα 227) που συμμετέχουν στην ανοσιακή απόκρι-ση του οργανισμού Εξαιτίας αυτής της βλάβης που προκα-λεί ο HIV στον ξενιστή οι ασθενείς με AIDS δεν διαθέτουν επαρκή άμυνα έναντι των λοιμώξεων και συχνά πεθαίνουν από κάποια λοίμωξη (f Τμήματα 256 και 2614)

Τέλος ένας ξενιστής μπορεί να είναι καταβεβλημένος εξαιτίας συγκεκριμένων γενετικών παραγόντων όπως πχ από διάφορες γενετικές ασθένειες που αναστέλλουν τη λει-τουργία ή καταστρέφουν ολόκληρα τμήματα του ανοσοποιη-τικού συστήματος Τα άτομα που υποφέρουν από τέτοιες πα-

2113 ΜΗ ΕΙΔΙΚΗ ΕΓΓΕΝΗΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΣΤΙΣ ΜΟΛΥΝΣΕΙΣ 863

ΠΙΝΑΚΑΣ 216 λοιμώξειςκαιιστικήεξειδίκευση

Νόσος Ιστός που μολύνεται Οργανισμός

αλλαντίαση Τελικήκινητικήπλάκα Clostridium botulinumαυτόματηαποβολή(βοοειδή) πλακούντας Brucella abortusΓονόρροια επιθήλιοτουουρογεννητικού Neisseria gonorrhoeaeδιφθερίτιδα επιθήλιοτουλάρυγγα Corynebacterum diphtheriaeελονοσία αίμα(ερυθροκύτταρα) είδηPlasmodiumπυελονεφρίτιδα μυελόςτωννεφρών είδηProteusΣύνδρομοεπίκτητηςανοσοανεπάρκειας(AIDS) βοηθητικάλεμφοκύτταραΤ Ιόςτηςανθρώπινηςανοσοανεπάρκειας(HIV)Τερηδόνα Στοματικόεπιθήλιο Streptococcus mutans S sobrinus S sanguisS mitisΤέτανος ανασταλτικοίδιάμεσοινευρώνες Clostridium tetani Χολέρα επιθήλιοτουλεπτούεντέρου Vibrio cholerae

864Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

θήσεις συνήθως πεθαίνουν σε νεαρή ηλικία όχι από την ίδια τη γενετική νόσο αλλά από κάποια μικροβιακή λοίμωξη

2113 Έλεγχος εννοιών

Ο αποικισμός ενός ξενιστή από παθογόνα παρεμποδίζεται από μη ειδικούς φραγμούς φυσικής ανατομικής και χημικής φύσεως Η κατάρρευση των μηχανισμών άμυνας οδηγεί σε καταβεβλημένους ξενιστές δηλαδή σε ασθενείς πιο ευάλωτους στις λοιμώξεις

Με ποιον τρόπο μπορούν το κάπνισμα και η δίαιτα να επηρεά-σουν την αντίσταση του ξενιστή σε κάποιο παθογόνο

Πώς θα μπορούσε μια προϋπάρχουσα λοίμωξη να καταβάλει έναν υγιή κατά τα άλλα ξενιστή

2114 Φλεγμονή και πυρετός

Φλεγμονή ονομάζεται η μη ειδική αντίδραση του οργανι-σμού σε διαφόρα επιβλαβή ερεθίσματα όπως είναι οι το-ξίνες και τα παθογόνα Χαρακτηριστικά της φλεγμονώδους αντίδρασης είναι η ερυθρότητα το οίδημα ο πόνος και η υψηλή θερμοκρασία που αναπτύσσεται τοπικά στο σημείο της λοίμωξης Στις ουσίες που παράγουν αυτό το αποτέλε-σμα ανήκει και μια ομάδα πρωτεϊνών που ονομάζονται κυ-τοκίνες (f Τμήμα 2310) ουσίες τις οποίες παράγουν τα λευκά αιμοσφαίρια ή λευκοκύτταρα (f Τμήμα 221) Τα λευκοκύτταρα συνδέονται επίσης με τις εξειδικευμένες αποκρίσεις του οργανισμού σε συγκεκριμένα παθογόνα τις οποίες θα εξετάσουμε στο Κεφάλαιο 22 Σπουδαιότερο απο-τέλεσμα μιας φλεγμονώδους αντίδρασης του οργανισμού εί-ναι ο άμεσος περιορισμός του παθογόνου κάτι που συνήθως επιτυγχάνεται με τον σχηματισμό ενός θρόμβου (δηλαδή ενός πλέγματος από ίνες) στο σημείο της φλεγμονής

Η φλεγμονή είναι ένας από τους σημαντικότερους και πιο διαδεδομένους αμυντικούς μηχανισμούς του ξενιστή έναντι των εισερχόμενων μικροοργανισμών Σε ορισμένες περιπτώσεις όμως η φλεγμονή μπορεί να αυξήσει την πα-θογονικότητα ενός μικροβίου Για παράδειγμα ορισμένοι μι-κροοργανισμοί επάγουν φλεγμονώδεις αντιδράσεις οι οποί-ες επειδή είναι υπερβολικά έντονες προξενούν σημαντικές βλάβες στους ιστούς δημιουργώντας laquoνεκρωμένεςraquo ζώνες πλούσιες σε θρεπτικά υλικά άρα και κατάλληλες για εγκα-τάσταση και πολλαπλασιασμό

Σε ορισμένες περιπτώσεις εκδηλώνεται μια ανεξέλεγκτη διασυστηματική φλεγμονή που ονομάζεται σηπτική κατα-πληξία (σοκ) η οποία οδηγεί σε ακόμη πιο γενικευμένα συ-μπτώματα όπως εντονότατο οίδημα και ανεξέλεγκτο πυρε-τό Η σηπτική καταπληξία είναι μια κατάσταση απειλητική για την ανθρώπινη ζωή που εμφανίζεται όταν οι λοιμώξεις και οι αντίστοιχες φλεγμονώδεις αντιδράσεις δεν περιορίζο-νται σε συγκεκριμένη θέση του σώματος αλλά διασπείρονται σε όλο το σώμα μέσω του κυκλοφορικού ή λεμφικού συστή-ματος (f Τμήμα 221)

Πυρετός

Το σώμα ενός υγιούς ατόμου διατηρεί αξιοθαύμαστα σταθε-ρή τη θερμοκρασία στο εσωτερικό του Σε μια μέση περίοδο 24 ωρών η θερμοκρασία του σώματος αυξομειώνεται σε ένα πολύ στενό εύρος τιμών που δεν υπερβαίνει τον 1ο-15οC Σε κάθε άτομο η μέση θερμοκρασία μπορεί να ποικίλλει ελα-φρά Ως laquoφυσιολογικήraquo θεωρείται μια μέση θερμοκρασία 37οC αλλά σε ορισμένα άτομα η φυσιολογική θερμοκρασία μπορεί να είναι 36οC ή 38οC Η θερμοκρασία του σώματος εξαρτάται πολύ από τη σωματική δραστηριότητα και μπορεί να φτάσει μέχρι και 4οC πάνω από το φυσιολογικό κατά τη διάρκεια έντονης σωματικής καταπόνησης και μέχρι 2οC κά-τω από το φυσιολογικό κατά τη διάρκεια του ύπνου

Πυρετός ονομάζεται η ανώμαλη αύξηση της θερμοκρα-σίας του σώματος Ο πυρετός προκαλείται ενίοτε και από μη λοιμώδη νοσήματα αλλά στις περισσότερες περιπτώσεις ευ-θύνεται κάποια λοίμωξη Το γεγονός ότι πολλές λοιμώξεις προκαλούν πυρετό οφείλεται σε ορισμένα πυρετογόνα προϊ-όντα των παθογόνων μικροοργανισμών Οι καλύτερα μελε-τημένοι πυρετογόνοι παράγοντες είναι οι ενδοτοξίνες των αρνητικών κατά Gram βακτηρίων (βλ Τμήμα 2112) Ωστό-σο υπάρχουν και οργανισμοί που προκαλούν πυρετό χωρίς να παράγουν ενδοτοξίνες Αυτοί οι οργανισμοί θανατώνο-νται από τα λευκοκύτταρα και καθώς συμβαίνει αυτό επά-γουν την απελευθέρωση λευκοκυτταρικών πρωτεϊνών που ονομάζονται ενδογενή πυρετογόνα (f Τμήμα 222) Ενίο-τε ο πυρετός ωφελεί τον ξενιστή Ο χαμηλός πυρετός επιτα-χύνει τις διαδικασίες της φαγοκυττάρωσης και της παραγω-γής αντισωμάτων Ωστόσο ο υψηλός πυρετός πχ 40οC ή και περισσότερο συνήθως λειτουργεί προς όφελος του πα-θογόνου διότι προκαλεί περαιτέρω καταστροφή των ιστών του ξενιστή

Οι πυρετοί των λοιμώξεων κατατάσσονται σε τρεις κα-τηγορίες (1) στον συνεχόμενο ή αδιάλειπτο πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώματος παραμένει αυξημένη καθrsquo όλο το 24ωρο και η διακύμανσή της γύρω από την αυ-ξημένη τιμή δεν υπερβαίνει τον 1οCOslash συνεχόμενος πυρετός εμφανίζεται στον τύφο (f Τμήμα 273) και στον τυφοει-δή πυρετό (f Τμήμα 288)Oslash (2) στον υφέσιμο πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώματος παραμένει αυξημένη καθrsquo όλο το 24ωρο αλλά παρουσιάζει διακυμάνσεις μεγαλύ-τερες του 1οCOslash αυτό το είδος πυρετού χαρακτηρίζει τις πυο-γενείς λοιμώξεις (f Τμήματα 262 και 269) και τη φυμα-τίωση (f Τμήμα 265)Oslash (3) στον διαλείποντα πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία είναι φυσιολογική ορισμένες περι-όδους της ημέρας αλλά κατά διαστήματα αυξάνεται πάνω από το φυσιολογικό Οι περισσότερες λοιμώξεις προκαλούν κάποια μορφή διαλείποντος πυρετού Ο διαλείπων πυρετός εμφανίζεται με πολύ χαρακτηριστικό τρόπο στην ελονοσία (f Τμήμα 275) η οποία οφείλεται σε λοίμωξη από πρω-τόζωο Ο υπόστροφος πυρετός που προκαλούν ορισμένα είδη του γένους Borrelia (f Τμήμα 273) είναι μια μορφή δια-λείποντος πυρετού κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώ-ματος παραμένει φυσιολογική για μεγάλο χρονικό διάστημα

αλλά διακόπτεται από εμπύρετες κρίσεις Ο υπόστροφος πυ-ρετός εμφανίζεται στις περιπτώσεις ατελούς ανάρρωσης από λοίμωξη και εκδηλώνεται περιοδικά κάθε φορά που ο λοιμώ-δης παράγοντας επανεγκαθίσταται

2114 Έλεγχος εννοιών

Η φλεγμονή και ο πυρετός αποτελούν γενικές αντιδράσεις του ορ-γανισμού σε επιβλαβή ερεθίσματα Οι αποκρίσεις του ξενιστή εί-

ναι σχεδιασμένες έτσι ώστε να απομονώνουν ταχύτατα και να κα-ταστρέφουν το παθογόνο αλλά μπορεί να προκαλέσουν περαιτέρω βλάβες στους ιστούς του ξενιστή

Περιγράψτε τα κυριότερα συμπτώματα της φλεγμονής Περιγράψτε τους τρεις τύπους πυρετού

νότητα εισβολής Ποιοι παράγοντες προσδίδουν τέτοιου είδους ικανότητες σε έναν μικροοργανισμό

9 Σε τι διαφέρουν μεταξύ τους οι τοξίνες Α-Β οι κυτταρο-τοξίνες και τα υπεραντιγόνα Δώστε ένα παράδειγμα από κάθε κατηγορία τοξινών Με ποιον τρόπο προκαλεί νόσο κάθε κατηγορία τοξίνης

10 Περιγράψτε τους μηχανισμούς δράσης της τετανοτοξί-νης και της αλλαντοτοξίνης Αναφορικά με τον μηχανι-σμό δράσης τους γιατί είναι τόσο επικίνδυνες οι εν λόγω τοξίνες

11 Περιγράψτε συνοπτικά τον μηχανισμό δράσης της εντε-ροτοξίνης της χολέρας Ποια είναι η κατάλληλη θερα-πεία για την ασθένεια αυτή και γιατί η χορήγηση αντιβι-οτικών δεν έχει κατά κανόνα αποτέλεσμα Περιγράψτε συνοπτικά τον μηχανισμό δράσης της εντεροτοξίνης του σταφυλόκοκκου Ποια είναι η κατάλληλη θεραπεία για την ασθένεια αυτή και γιατί η χορήγηση αντιβιοτικών δεν έχει κατά κανόνα αποτέλεσμα

12 Περιγράψτε τη δομή μιας τυπικής ενδοτοξίνης Με ποιον τρόπο προκαλεί η ενδοτοξίνη πυρετό Ποιοι μικροοργα-νισμοί παράγουν ενδοτοξίνες

13 Με ποιον τρόπο περιορίζουν τις βακτηριακές λοιμώξεις το pH και η θερμοκρασία Σε ποια σημεία πάνω ή μέσα στο σώμα μπορεί να είναι διαφορετικές οι τιμές της θερ-μοκρασίας και του pH από τις αντίστοιχες μέσες σωμα-τικές τιμές Ποιοι οργανισμοί θα μπορούσαν να ωφελού-νται από τις υφιστάμενες διαφορές στη θερμοκρασία και στο pH

14 Σε τι διαφέρουν ο συνεχόμενος ο υφέσιμος και ο διαλεί-πων πυρετός Αναφέρετε τουλάχιστον έναν λοιμώδη πα-ράγοντα για κάθε τύπο πυρετού Ποιος τύπος πυρετού εί-ναι συνηθέστερος στις λοιμώξεις

1 Σε τι διαφέρουν ένα παράσιτο από ένα παθογόνο Σε τι δι-αφέρει η λοίμωξη από τη νόσο

2 Ποια όργανα του ανθρώπινου σώματος αποικίζονται φυ-σιολογικά από μικροοργανισμούς Τι κοινό έχουν αυτά τα όργανα μεταξύ τους Ποια όργανα είναι εντελώς ελεύ-θερα από μικροοργανισμούς Τι κοινό έχουν αυτά τα όρ-γανα μεταξύ τους

3 Σε τι διαφέρουν οι μόνιμοι από τους περιστασιακούς πλη-θυσμούς μικροοργανισμών που αναπτύσσονται σε κά-ποια θέση του σώματος

4 Γιατί είναι καθοριστική η συμμετοχή των ειδών του γέ-νους Streptococcus στον σχηματισμό της τερηδόνας Γι-ατί είναι τα είδη αυτά ικανότερα στη δημιουργία τερηδό-νας από άλλους οργανισμούς

5 Με ποιον τρόπο επηρεάζει το pH τους οργανισμούς που αναπτύσσονται στα επιμέρους τμήματα του γαστρεντερι-κού σωλήνα Με ποιον τρόπο επηρεάζει η συγκέντρωση οξυγόνου τη σύσταση της μικροβιακής χλωρίδας στα δι-άφορα επιμέρους τμήματα του γαστρεντερικού σωλήνα

6 Περιγράψτε τη σχέση μεταξύ Lactobacillus acidophilus και γλυκογόνου στον κολπικό σωλήνα Γιατί είναι διαφο-ρετική η φυσιολογική χλωρίδα στον κόλπο μιας ενήλικης γυναίκας σε σχέση με εκείνην μιας πολύ νέας

7 Υποδείξτε σε τι διαφέρουν μεταξύ τους ο γλυκοκάλυκας η κάψα και η βλεννοστιβάδα Με ποιον τρόπο συνει-σφέρουν οι προαναφερθείσες δομές στη διαδικασία προ-σκόλλησης των βακτηρίων

8 Δώστε ένα παράδειγμα μικροοργανισμού του οποίου η παθογονικότητα οφείλεται στην ικανότητα παραγωγής τοξίνης Προσδιορίστε τη συγκεκριμένη τοξίνη και τον τρόπο δράσης της Δώστε ένα παράδειγμα μικροοργανι-σμού του οποίου η παθογονικότητα οφείλεται στην ικα-

Ερωτήσεις επανάληψης

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΕΠΑΝΑΛΗψΗΣ 865

866Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

θανές εξελικτικές πιέσεις που να προκαλούν αύξηση της μολυσματικότητας και της παθογονικότητας του Clos-tridium tetani Θα προσέδιδε επιλεκτικά πλεονεκτήματα σε αυτούς τους οργανισμούς μια ενδεχόμενη αύξηση της μολυσματικότητας Στον συλλογισμό σας βεβαιωθείτε ότι έχετε λάβει υπrsquo όψιν σας και το φυσικό ενδιαίτημα κάθε οργανισμού

9 Το ένζυμο πήξης του αίματος (coagulase) είναι ένας πα-ράγοντας μολυσματικότητας του Staphylococcus aure-us ο οποίος προκαλεί τον σχηματισμό θρόμβων στη θέ-ση ανάπτυξης του S aureus Η στρεπτοκινάση είναι ένας παράγοντας μολυσματικότητας του Staphylococcus pyo-genes που διασπά τους θρόμβους στη θέση ανάπτυξης του S pyogenes Υπάρχει κάποιος συνδυασμός αυτών των δύο αλληλοαναιρούμενων στρατηγικών που να αυ-ξάνει την παθογονικότητα

10 Τα είδη του γένους Salmonella παράγουν τουλάχιστον 10 διαφορετικά γονιδιακά προϊόντα τα οποία δρουν ως πα-ράγοντες μολυσματικότητας και αυξάνουν τη μολυσματι-κή δράση του παθογόνου Το Streptococcus pneumoniae ένα παθογόνο με κατά τεκμήριο μεγαλύτερη μολυσματι-κότητα (βλ Εικόνα 2115) χρησιμοποιεί μόνο έναν πα-ράγοντα μολυσματικότητας Ανατρέξτε στους κρίσιμους παράγοντες μολυσματικότητας για καθέναν από αυτούς τους δύο οργανισμούς και εξηγήστε γιατί είναι τόσο ση-μαντικός και αποτελεσματικός ένας συγκεκριμένος πα-ράγοντας του S pneumoniae Γιατί δεν χρησιμοποιούν όλα τα παθογόνα του ανθρώπου στρατηγικές μολυσματι-κότητας παρόμοιες με εκείνη του S pneumoniae

11 Τα εμβόλια κατά των εξωτοξινών πχ της τοξίνης της διφθερίτιδας και της τετανοτοξίνης χρησιμεύουν στην πρόληψη εκδήλωσης των αντίστοιχων νόσων (f Τμή-μα 2211) Γιατί δεν παρασκευάζονται εμβόλια και κατά των ενδοτοξινών

12 Αν και είναι σχετικά εύκολο να απομονωθούν μεταλλάγ-ματα μικροοργανισμών με ικανότητα παραγωγής ενδοτο-ξινών η απομόνωση μεταλλαγμάτων που δεν έχουν αυ-τή την ικανότητα είναι πολύ δυσκολότερη Με βάση όσα ξέρετε για τη δομή και τη λειτουργία αυτών των τοξινών εξηγήστε γιατί συμβαίνει αυτό

13 Τα εγκαύματα είναι από τις δυσκολότερες πληγές σε ότι αφορά τη θεραπεία τους καθώς μολύνονται εύκολα από ευκαιριακά συνήθως παθογόνα Εξηγήστε γιατί συμ-βαίνει αυτό με βάση τις γνώσεις σας για τους φυσικούς ανατομικούς και χημικούς μηχανισμούς που διαθέτει ο οργανισμός για την πρόληψη των λοιμώξεων

14 Πρέπει ο πυρετός να αντιμετωπίζεται θεραπευτικά σε κάθε περίπτωση Στην απάντησή σας λάβετε υπrsquo όψιν τη σημασία που έχουν οι φλεγμονώδεις αποκρίσεις του ξε-νιστή στον περιορισμό των λοιμώξεων

1 Με ποιον τρόπο αναστέλλει η βλέννη τον πολλαπλασι-ασμό των περισσότερων μικροοργανισμών Περιγράψ-τε πειράματα τα οποία καταδεικνύουν την προστατευτι-κή επίδραση της βλέννης έναντι του βακτηριακού αποι-κισμού

2 Οι βλεννογόνοι υμένες αποτελούν αποτελεσματικό φραγ-μό κατά του αποικισμού και της ανάπτυξης μικροοργανι-σμών Ωστόσο οι βλεννογόνοι του λάρυγγα και του φά-ρυγγα αποικίζονται από ποικίλους μικροοργανισμούς που μερικοί προκαλούν ενίοτε νόσο Εξηγήστε πώς μπο-ρεί υπό συγκεκριμένες συνθήκες να μετατραπεί σε παθο-γόνο ένας μικροοργανισμός που φυσιολογικά δεν είναι παθογόνος Περιγράψτε τουλάχιστον ένα σύνολο συνθη-κών που δυνητικά ευνοεί την παθογονικότητα

3 Ποια στάδια περιλαμβάνει ο σχηματισμός της οδοντικής πλάκας Περιγράψτε και αναλύστε τα πειράματα που κα-ταδεικνύουν ότι οδοντική πλάκα μπορεί να σχηματιστεί και σε απομιμήσεις οδοντικών επιφανειών και σχεδιάστε άλλα πειράματα σχετικά με τη χρήση βιολογικών μεθό-δων καταπολέμησης της πλάκας

4 Συμβάλλει η χρήση ενός αντιμικροβιακού σκευάσματος (οδοντόπαστα) στην πρόληψη της τερηδόνας Ποια εί-ναι τα πλεονεκτήματα ή τα μειονεκτήματα μιας τέτοιας στρατηγικής για την πρόληψη της τερηδόνας Πώς μπο-ρείτε να ελέγξετε εργαστηριακά την αποτελεσματικότη-τα αυτής της στρατηγικής

5 Η λήψη αντιβιοτικών μπορεί να μειώσει σημαντικά τον αριθμό των μικροοργανισμών της γαστρεντερικής οδού Ποια συμπτώματα σε επίπεδο φυσιολογίας μπορεί να προκαλέσει στον ξενιστή η μείωση της φυσιολογικής χλωρίδας Οι μακροχρόνιες θεραπείες με αντιβιοτικά συ-χνά συνοδεύονται από λοιμώξεις ευκαιριακών παθογό-νων πολλά από τα οποία είναι τα ίδια με αυτά που προ-καλούν ευκαιριακές λοιμώξεις σε άτομα με AIDS (f Τμήμα 2614) Ποια παθογόνα μπορεί να είναι αυτά Γι-ατί είναι ευάλωτα στα συγκεκριμένα παθογόνα όσα άτο-μα έχουν ακολουθήσει αντιβιοτική θεραπεία

6 Περιγράψτε σε τι διαφέρουν τα παθογόνα από τα μη πα-θογόνα στελέχη της Escherichia coli Συμπεριλάβετε στην επιχειρηματολογία σας δομικές και οικολογικές συ-νιστώσες

7 Αναφέρετε τρεις τουλάχιστον ξενιστικούς παράγοντες οι οποίοι περιορίζουν ή ευνοούν τον αποικισμό και την ανάπτυξη μικροοργανισμών σε δεδομένη θέση Συμπερι-λάβετε κάθε έναν από αυτούς τους παράγοντες σε in vi-tro πειράματα για τον έλεγχο της ισχύος των υποθέσεών σας

8 Προσδιορίστε πιθανές εξελικτικές πιέσεις που προκα-λούν αύξηση της μολυσματικότητας και της παθογονικό-τητας του Streptococcus pneumoniae Προσδιορίστε πι-

Ερωτήσεις εφαρμογής

Page 27: Ο Streptococcus mutans 21 - WordPress.com...838 Kεφάλαιο 21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ μικροοργανισμοί στα όργανα,

ξικές αντιδράσεις στον ξενιστή Κατά κανόνα οι ενδοτοξίνες είναι λιγότερο τοξικές από τις εξωτοξίνες

Γιατί δεν παράγουν ενδοτοξίνες τα θετικά κατά Gram βακτή-ρια

Γιατί είναι απαραίτητο να ελέγχονται τα διαλύματα των διαφό-ρων φαρμάκων ως προς την παρουσία ενδοτοξινών

ΙV ΓΕΝΙΚΟΙ ΜΗχΑΝΙΣΜΟΙ ΑΜΥΝΑΣ ΤΟΥ ξΕΝΙΣΤΗ

Οι εγγενείς laquoαμυντικοί μηχανισμοίraquo που είναι υπεύθυνοι για την καταστολή των παθογόνων μπορούν να χωριστούν σε δύο κατηγορίες στους μη ειδικούς ή γενικούς μηχανισμούς άμυνας που επιστρατεύονται έναντι μεγάλης ποικιλίας πα-θογόνων και στους ειδικούς αμυντικούς μηχανισμούς που χρησιμοποιούνται έναντι μεμονωμένων ειδών ή στελεχών παθογόνων Εδώ θα εξετάσουμε ορισμένους γενικούς αμυ-ντικούς μηχανισμούς που χρησιμοποιούνται για τον περιο-ρισμό των λοιμώξεων και τη διατήρηση της υγείας του ξε-νιστή ενώ στο επόμενο κεφάλαιο θα μελετήσουμε τους συ-γκεκριμένους μηχανισμούς άμυνας του ξενιστή έναντι μεμο-νωμένων παθογόνων δηλαδή την ανοσοαπόκριση

2113 Μη ειδική εγγενής αντίσταση στις

μολύνσεις

Η πρώτη γραμμή άμυνας του ξενιστή κατά των παθογόνων περιλαμβάνει μια σειρά φυσικών και χημικών φραγμών εγ-γενών στα περισσότερα ζώα οι οποίοι αντιδρούν με μη ει-δικό τρόπο στην εισβολή των παθογόνων Αυτοί οι γενικού χαρακτήρα μηχανισμοί εξουδετερώνουν όλα σχεδόν τα πα-θογόνα με τα οποία ερχόμαστε σε επαφή

Φυσική αντίσταση του ξενιστή

Η ικανότητα των παθογόνων να προκαλούν νόσο σε μεμο-νωμένα ζωικά είδη ποικίλλει σε πολύ μεγάλο βαθμό Για παράδειγμα η λύσσα εφόσον αρχίσει η εκδήλωση των συ-μπτωμάτων επιφέρει κατά κανόνα τον θάνατο σε οποιοδή-ποτε είδος θηλαστικού Βεβαίως ορισμένα είδη ζώων είναι πολύ πιο ευαίσθητα στη λύσσα από άλλα Τα ρακούν και τα κουνάβια πχ είναι εξαιρετικά ευαίσθητα στη μόλυνση από τον ιό της λύσσας σε αντίθεση με τα οπόσσουμ που σπανί-ως αρρωσταίνουν από την ασθένεια αυτή Ο άνθρακας μπο-ρεί να μολύνει πολλά είδη ζώων αλλά τα συμπτώματα που προκαλεί ποικίλλουν σημαντικά καθώς στον μεν άνθρω-πο εκδηλώνονται ως απλές φλύκταινες ενώ στις αγελάδες προκαλεί θανατηφόρο δηλητηρίαση του αίματος Αντίθετα ο πνευμονικός άνθρακας είναι θανατηφόρος για τον άνθρω-πο (f Τμήμα 2511) ενώ ιδιαίτερη σημασία έχει επίσης

το γεγονός ότι τα πουλιά είναι πλήρως ανθεκτικά στον άν-θρακα Επιπλέον οι ασθένειες των θερμόαιμων ζώων σπα-νίως μεταδίδονται στα ψυχρόαιμα (ποικιλόθερμα) ζώα και αντιστρόφως

Σε συγκεκριμένες συνθήκες συγγενικά είδη ή ακόμη και μέλη του ίδιου είδους ενδέχεται να παρουσιάζουν αρκε-τά διαφορετική ευαισθησία σε δεδομένο παθογόνο

Ηλικία στρες και δίαιτα

Η ηλικία είναι σημαντικός παράγοντας όσον αφορά την ευαι-σθησία έναντι μολυσματικών ασθενειών Τα λοιμώδη νοσή-ματα είναι πολύ πιο συχνά στα πολύ νεαρά και πολύ ηλικι-ωμένα άτομα Στα νεογέννητα πχ ο σχηματισμός της εντε-ρικής χλωρίδας γίνεται αρκετά γρήγορα αλλά η φυσιολογι-κή χλωρίδα του νεογέννητου δεν είναι ίδια με τη φυσιολο-γική χλωρίδα ενός ενήλικα Πριν τη δημιουργία της χλωρί-δας ενήλικα ιδιαίτερα τις πρώτες μέρες μετά τη γέννηση τα παθογόνα έχουν περισσότερες ευκαιρίες να εγκατασταθούν και να προκαλέσουν νόσο Έτσι η διάρροια που προκαλεί-ται από παθογονικά στελέχη της Escherichia coli (f Τμή-μα 297) ή του Pseudomonas aeruginosa εμφανίζεται πολύ συχνά σε νεογνά μικρότερα του ενός έτους Η νεογνική αλ-λαντίαση απαντά μόνο σε νεογνά πολύ μικρής ηλικίας επει-δή η φυσιολογική χλωρίδα που έχει δημιουργθεί στα μεγα-λύτερα παιδιά τα προφυλάσσει από εντερική λοίμωξη λόγω του Clostridium botulinum (f Τμήμα 295)

Σε άτομα μεγαλύτερα των 65 ετών τα λοιμώδη νοσήμα-τα εμφανίζονται πολύ συχνότερα απrsquo ότι σε νεότερους ενή-λικες Επί παραδείγματι οι ηλικιωμένοι είναι πολύ πιο ευ-αίσθητοι σε αναπνευστικές λοιμώξεις ιδιαίτερα στη γρίπ-πη (f Τμήμα 268) ίσως επειδή μειώνεται η αποτελεσμα-τικότητα της ανοσιακής τους απόκρισης στα παθογόνα του αναπνευστικού Επιπλέον διάφορες ανατομικές μεταβολές που συνοδεύουν το γήρας μπορεί να συμβάλλουν στην ανά-πτυξη λοιμώξεων Φερrsquo ειπείν η διόγκωση του προστάτη (συνηθισμένη πάθηση στους άνδρες άνω των 50 ετών) προ-καλεί συχνά μείωση της ροής των ούρων γεγονός που με τη σειρά του καθιστά ευκολότερο τον αποικισμό της ουροποιη-τικής οδού με παθογόνα (Εικόνα 2111) και αυξάνει τις σχε-τικές λοιμώξεις στους άνδρες μεγαλύτερης ηλικίας

Το στρες μπορεί να οδηγήσει σε προδιάθεση ενός ατό-μου που υπό φυσιολογικές συνθήκες θα ήταν υγιές στο να νοσήσει Σε σχετικές μελέτες με αρουραίους και ποντίκια η κόπωση η υπερπροσπάθεια η ελλειπής διατροφή η αφυδά-τωση και οι κλιματικές αλλαγές (όλα συνιστούν πηγές φυ-σιολογικού στρες) αυξάνουν όχι μόνο τον επιπολασμό αλλά και τη βαρύτητα των λοιμώξεων Επί παραδείγματι αρου-ραίοι που υποβάλλονται σε έντονη φυσική δραστηριότη-τα για μεγάλες χρονικές περιόδους εμφανίζουν μεγαλύτερη θνησιμότητα αν προσβληθούν από Salmonella σε σχέση με ζώα που αναπαύονται επαρκώς Επομένως οι ορμόνες που παράγονται υπό συνθήκες στρες επηρεάζουν το ανοσοποιη-τικό σύστημα και παίζουν κάποιο ρόλο στις σχετικές ασθέ-νειες Η ορμόνη κορτιζόνη πχ ένας ιδιαίτερα αποτελεσμα-

2113 ΜΗ ΕΙΔΙΚΗ ΕΓΓΕΝΗΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΣΤΙΣ ΜΟΛΥΝΣΕΙΣ 861

862Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

τικός αντιφλεγμονώδης παράγοντας παράγεται σε πολύ με-γαλύτερες ποσότητες κατά τη διάρκεια περιόδων στρες πα-ρά σε φυσιολογικές περιόδους Έτσι η καταστολή των φλεγ-μονωδών αντιδράσεων του οργανισμού στερεί το σώμα από έναν φυσιολογικό μηχανισμό άμυνας έναντι των λοιμώξεων (βλ Τμήμα 2114)

Η δίαιτα παίζει επίσης σημαντικό ρόλο στην αντίσταση του ξενιστή Η συσχέτιση μεταξύ πείνας και μολυσματικών ασθενειών είναι γνωστή εδώ και αιώνες Δίαιτες φτωχές σε πρωτεΐνη επηρεάζουν τη φυσιολογική χλωρίδα και προσφέ-ρουν μεγαλύτερες πιθανότητες ανάπτυξης σε διάφορα ευκαι-ριακά παθογόνα Για παράδειγμα ο αριθμός των κυττάρων Vibrio cholerae που απαιτούνται για να προκαλέσουν χολέ-ρα είναι πολύ μικρότερος όταν το προσβαλλόμενο άτομο υποσιτίζεται Επίσης ο αριθμός αυτός είναι πολύ μικρότε-ρος και όταν το V cholerae λαμβάνεται με την τροφή ίσως επειδή η τροφή εξουδετερώνει τα στομαχικά οξέα που υπό φυσιολογικές συνθήκες θα κατέστρεφαν το παθογόνο (f Τμήμα 285)

Σε ορισμένες περιπτώσεις η απουσία συγκεκριμένης ουσίας από τη διατροφή μπορεί να προστατεύσει από κάποια νόσο καθώς το αντίστοιχο παθογόνο στερείται τα απαραίτη-τα θρεπτικά υλικά Καλύτερο τέτοιο παράδειγμα είναι η επί-δραση της σακχαρόζης στην εμφάνιση της οδοντικής τερη-δόνας Όπως είδαμε στο Τμήμα 213 η απουσία σακχαρόζης από τη διατροφή (μαζί με τη σωστή στοματική υγιεινή) μπο-ρεί να εξαφανίσει την τερηδόνα καθώς χωρίς τη σακχαρό-ζη των τροφών τα ιδιαιτέρως τερηδονογόνα Streptococcus mutans και S sobrinus αδυνατούν να συνθέσουν τον κολ-λώδη πολυσακχαρίτη που είναι απαραίτητος για να παρα-μείνουν τα βακτηριακά κύτταρα κολλημένα στις επιφάνει-ες των δοντιών

Φυσικοί και χημικοί αμυντικοί μηχανισμοίΗ δομική ακεραιότητα των ιστικών επιφανειών συνιστά φραγμό στην είσοδο μικροοργανισμών Στο δέρμα και στις βλεννογόνους επιφάνειες τα δυνητικά παθογόνα πρέπει όχι μόνο να προσκολληθούν στην επιφάνεια του ιστού αλλά και να αναπτυχθούν σε αυτή τη θέση πριν μεταφερθούν σε κά-ποια άλλη περιοχή του σώματος Η ακεραιότητα μιας ιστι-κής επιφάνειας συνήθως αρκεί για την προστασία της από ενδεχόμενο μόνιμο αποικισμό από παθογόνα Ωστόσο μια τραυματισμένη ιστική επιφάνεια (πχ ένα γδάρσιμο στο δέρ-μα) αποικίζεται εύκολα και επιτρέπει την εισβολή μικροορ-γανισμών Η αντίσταση στον αποικισμό και στην εισβολή γίνεται αφrsquo ενός με ειδικές ουσίες που παράγει το αμυντικό σύστημα του ξενιστή και αφrsquo ετέρου με διάφορους μηχανι-σμούς ανατομικού χαρακτήρα που παρεμποδίζουν έναν πι-θανό αποικισμό Μια σύνοψη των σημαντικότερων ανατο-μικών μηχανισμών άμυνας του ανθρώπινου οργανισμού πα-ρουσιάζεται στην Εικόνα 2123

Το δέρμα συνιστά αποτελεσματικό εμπόδιο στη διείσδυ-ση μικροοργανισμών Οι σμηγματογόνοι αδένες του δέρμα-τος (Εικόνα 212) εκκρίνουν λιπαρά οξέα και γαλακτικό οξύ τα οποία μειώνουν το pH του δέρματος και αναστέλλουν τον αποικισμό από παθογόνα βακτήρια Όσοι μικροοργανι-σμοί εισπνέονται από τη μύτη ή το στόμα απομακρύνονται με τη δράση των βλεφαριδοφόρων επιθηλιακών κυττάρων των βλεννογόνων επιφανειών του ρινοφάρυγγα και της τρα-χείας Οι βλεφαρίδες ωθούν με τις κινήσεις τους τη βλέννη και τα παγιδευμένα σε αυτήν βακτήρια προς τα άνω μέχρι αυτή να ενσωματωθεί στις εκκρίσεις της στοματικής κοιλό-τητας και είτε να καταπωθεί (οπότε τα βακτήρια πεθαίνουν στο όξινο περιβάλλον του στομάχου) είτε να απομακρυνθεί με την απόχρεμψη Τα δυνητικά παθογόνα που εισέρχονται

Η λυσοζύmicroη στα δάκρυακαι σε άλλες εκκρίσεις διασπάτο κυτταρικό τοίχωmicroα τωνβακτηρίων

Αποmicroάκρυνση σωmicroατιδίων καιmicroικροοργανισmicroών microε την ταχείαδιέλευση αέρα πάνω από τα τριχίδια και τους κροσσούς τουρινοφάρυγγα

Η φυσιολογική χλωρίδαανταγωνίζεται τα παθογόνα

Η βλέννη και τα φαγοκύτταρα στους πνεύmicroονες αποτρέπουν τον αποικισmicroό

Η βλέννη και το κροσσωτό επιθήλιο στην τραχεία παγιδεύουνκαι ωθούν microικροοργανισmicroούςέξω από το σώmicroα

Το δέρmicroα είναι ένας φυσικόςφραγmicroός παράγει λιπαράοξέα microε αντιmicroικροβιακή δράση και η φυσιολογική χλωρίδα του εmicroποδίζει τοναποικισmicroό παθογόνων

Η ταχεία microεταβολή τουpH αναστέλλει τον πολλαπλασιασmicroό microικροβίων

Η περιοδική έκπλυση της ουροποιητικής οδού microε τα ούρα τηνπροφυλάσσει απότον αποικισmicroό

Η φυσιολογική χλωρίδαανταγωνίζεται τα παθογόνα

Η οξύτητα του περιβάλλοντος στο στοmicroάχι (pH 2) αναστέλλει τον πολλαπλασιασmicroό τωνmicroικροβίων

∆ιάφορες πρωτεΐνες του αίmicroατος αναστέλλουν τη microικροβιακή ανάπτυξη

Εικόνα 2123 Φυσικοίχημικοίκαιανατομικοίφραγμοίπροστασίαςέναντιτωνλοιμώξεων

στο στομάχι πρέπει να ανταπεξέλθουν αφrsquo ενός στην οξύτη-τα του στομάχου (που μπορεί να φθάσει και σε pH 2) και αφrsquo ετέρου στον ανταγωνισμό με τη διαρκώς αυξανόμενη μικρο-χλωρίδα του λεπτού (pH 5 περίπου) και του παχέος εντέρου (pH 6-7) Υπενθυμίζεται ότι στο παχύ έντερο ενός φυσιολο-γικού ενήλικα ο αριθμός των βακτηρίων προσεγγίζει το 1010 ανά γραμμάριο εντερικού περιεχομένου (βλ Τμήμα 214) Με όλους αυτούς τους αποτρεπτικούς μηχανισμούς γίνεται σαφές ότι η μόνιμη εγκατάσταση ενός νέου μικροοργανι-σμού είναι ιδιαίτερα δύσκολη

Οι νεφροί και η επιφάνεια των οφθαλμών λούονται συ-νεχώς με εκκρίσεις που περιέχουν λυσοζύμη ένζυμο το οποίο μειώνει δραστικά τους μικροβιακούς πληθυσμούς Βακτηρι-οκτόνες ουσίες υπάρχουν επίσης στα εξωκυτταρικά υγρά όπως στο πλάσμα του αίματος Οι β-λυσίνες επί παραδείγ-ματι είναι πρωτεΐνες του αίματος που έχουν την ιδιότητα να προσδένονται και να ανοίγουν ρήγματα στην κυτταρική μεμ-βράνη των βακτηρίων προκαλώντας εκροή του κυτταρο-πλάσματος άρα και λύση του βακτηριακού κυττάρου

Ιστική εξειδίκευση

Τα περισσότερα παθογόνα πρέπει αρχικά να προσκολληθούν και να αποικίσουν τη θέση που τους προσφέρεται Αν η θέ-ση αυτή δεν είναι συμβατή με τις διατροφικές και περιβαλ-λοντικές ανάγκες τους τότε είναι αδύνατο να πολλαπλασι-αστούν Επομένως αν το Clostridium tetani προσληφθεί με την τροφή δεν θα προκαλέσει τέτανο διότι πεθαίνει στο όξι-νο περιβάλλον του στομάχου Αν όμως εισχωρήσει σε μια βαθειά πληγή ενδέχεται να πολλαπλασιαστεί στις ανοξικές ζώνες που δημιουργούνται με την τοπική νέκρωση του ιστού και να αρχίσει την παραγωγή τετανοτοξίνης (βλ Τμήματα 2110 και 278) Αντίθετα τα εντεροβακτήρια όπως η Sal-monella και η Shigella δεν προκαλούν λοιμώξεις στις πλη-γές αλλά αποικίζουν επιτυχώς τον εντερικό σωλήνα Ορι-σμένες περιπτώσεις ιστικής εξειδίκευσης παρατίθενται στον Πίνακα 216

Ο καταβεβλημένος ξενιστής

Ο όρος καταβεβλημένος ξενιστής αφορά ξενιστές στους οποί-ους έχει αδρανοποιηθεί ένα ή περισσότερα τμήματα του ανο-

σοποιητικού τους συστήματος με συνέπεια να αυξάνονται σημαντικά οι πιθανότητες λοίμωξης

Πολλοί νοσοκομειακοί ασθενείς που πάσχουν από μη λοιμώδες νόσημα (πχ καρκίνο ή καρδιοπάθεια) προσβάλ-λονται σχετικά εύκολα από λοιμώξεις επειδή είναι καταβε-βλημένοι (f Τμήμα 257) Διάφορες συνήθεις νοσοκομει-ακές πράξεις όπως ο καθετηριασμός οι υποδόριες ενέσεις η λήψη εγκεφαλονωτιαίου υγρού οι βιοψίες και οι χειρουρ-γικές επεμβάσεις μπορούν ακούσια να εισαγάγουν μικροορ-γανισμούς στους ασθενείς Το προεγχειρητικό άγχος μπορεί επίσης να μειώσει τις αντιστάσεις του ασθενούς Τα διάφο-ρα αντιφλεγμονώδη φάρμακα που χορηγούνται για τον περι-ορισμό του πόνου και των οιδημάτων μειώνουν επίσης την ανοσιακή άμυνα του ξενιστή (βλ Τμήμα 2113) Στους ασθε-νείς που έχουν δεχθεί κάποιο μόσχευμα χορηγούνται ανοσο-κατασταλτικά φάρμακα τα οποία καταστέλλουν τον μηχα-νισμό απόρριψης του μοσχεύματος αλλά ταυτόχρονα μειώ-νουν την αμυντική ικανότητα του ασθενούς έναντι των λοι-μώξεων

Καταβεβλημένοι ξενιστές υπάρχουν και εκτός νοσο-κομείων Το κάπνισμα η υπέρμετρη κατανάλωση αλκοόλ η ενδοφλέβια λήψη ναρκωτικών ουσιών η έλλειψη ύπνου η ανεπαρκής διατροφή ή η λοίμωξη από κάποιον άλλο πα-ράγοντα αποτελούν συνθήκες που καταβάλλουν την άμυνα του ξενιστή έναντι των λοιμώξεων Επί παραδείγματι η μό-λυνση με τον ιό HIV (ιό της ανθρώπινης ανοσοανεπάρκειας) καθιστά τον ασθενή ευάλωτο σε πληθώρα μικροβιακών λοι-μώξεων κατά κανόνα ακίνδυνων για τα μη προσβεβλημένα άτομα Ο HIV προκαλεί το σύνδρομο της επίκτητης ανοσοα-νεπάρκειας (AIDS) επειδή καταστρέφει έναν τύπο κυττάρων του ανοσοποιητικού συστήματος τα λεμφοκύτταρα Τ-CD4 (f Τμήμα 227) που συμμετέχουν στην ανοσιακή απόκρι-ση του οργανισμού Εξαιτίας αυτής της βλάβης που προκα-λεί ο HIV στον ξενιστή οι ασθενείς με AIDS δεν διαθέτουν επαρκή άμυνα έναντι των λοιμώξεων και συχνά πεθαίνουν από κάποια λοίμωξη (f Τμήματα 256 και 2614)

Τέλος ένας ξενιστής μπορεί να είναι καταβεβλημένος εξαιτίας συγκεκριμένων γενετικών παραγόντων όπως πχ από διάφορες γενετικές ασθένειες που αναστέλλουν τη λει-τουργία ή καταστρέφουν ολόκληρα τμήματα του ανοσοποιη-τικού συστήματος Τα άτομα που υποφέρουν από τέτοιες πα-

2113 ΜΗ ΕΙΔΙΚΗ ΕΓΓΕΝΗΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΣΤΙΣ ΜΟΛΥΝΣΕΙΣ 863

ΠΙΝΑΚΑΣ 216 λοιμώξειςκαιιστικήεξειδίκευση

Νόσος Ιστός που μολύνεται Οργανισμός

αλλαντίαση Τελικήκινητικήπλάκα Clostridium botulinumαυτόματηαποβολή(βοοειδή) πλακούντας Brucella abortusΓονόρροια επιθήλιοτουουρογεννητικού Neisseria gonorrhoeaeδιφθερίτιδα επιθήλιοτουλάρυγγα Corynebacterum diphtheriaeελονοσία αίμα(ερυθροκύτταρα) είδηPlasmodiumπυελονεφρίτιδα μυελόςτωννεφρών είδηProteusΣύνδρομοεπίκτητηςανοσοανεπάρκειας(AIDS) βοηθητικάλεμφοκύτταραΤ Ιόςτηςανθρώπινηςανοσοανεπάρκειας(HIV)Τερηδόνα Στοματικόεπιθήλιο Streptococcus mutans S sobrinus S sanguisS mitisΤέτανος ανασταλτικοίδιάμεσοινευρώνες Clostridium tetani Χολέρα επιθήλιοτουλεπτούεντέρου Vibrio cholerae

864Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

θήσεις συνήθως πεθαίνουν σε νεαρή ηλικία όχι από την ίδια τη γενετική νόσο αλλά από κάποια μικροβιακή λοίμωξη

2113 Έλεγχος εννοιών

Ο αποικισμός ενός ξενιστή από παθογόνα παρεμποδίζεται από μη ειδικούς φραγμούς φυσικής ανατομικής και χημικής φύσεως Η κατάρρευση των μηχανισμών άμυνας οδηγεί σε καταβεβλημένους ξενιστές δηλαδή σε ασθενείς πιο ευάλωτους στις λοιμώξεις

Με ποιον τρόπο μπορούν το κάπνισμα και η δίαιτα να επηρεά-σουν την αντίσταση του ξενιστή σε κάποιο παθογόνο

Πώς θα μπορούσε μια προϋπάρχουσα λοίμωξη να καταβάλει έναν υγιή κατά τα άλλα ξενιστή

2114 Φλεγμονή και πυρετός

Φλεγμονή ονομάζεται η μη ειδική αντίδραση του οργανι-σμού σε διαφόρα επιβλαβή ερεθίσματα όπως είναι οι το-ξίνες και τα παθογόνα Χαρακτηριστικά της φλεγμονώδους αντίδρασης είναι η ερυθρότητα το οίδημα ο πόνος και η υψηλή θερμοκρασία που αναπτύσσεται τοπικά στο σημείο της λοίμωξης Στις ουσίες που παράγουν αυτό το αποτέλε-σμα ανήκει και μια ομάδα πρωτεϊνών που ονομάζονται κυ-τοκίνες (f Τμήμα 2310) ουσίες τις οποίες παράγουν τα λευκά αιμοσφαίρια ή λευκοκύτταρα (f Τμήμα 221) Τα λευκοκύτταρα συνδέονται επίσης με τις εξειδικευμένες αποκρίσεις του οργανισμού σε συγκεκριμένα παθογόνα τις οποίες θα εξετάσουμε στο Κεφάλαιο 22 Σπουδαιότερο απο-τέλεσμα μιας φλεγμονώδους αντίδρασης του οργανισμού εί-ναι ο άμεσος περιορισμός του παθογόνου κάτι που συνήθως επιτυγχάνεται με τον σχηματισμό ενός θρόμβου (δηλαδή ενός πλέγματος από ίνες) στο σημείο της φλεγμονής

Η φλεγμονή είναι ένας από τους σημαντικότερους και πιο διαδεδομένους αμυντικούς μηχανισμούς του ξενιστή έναντι των εισερχόμενων μικροοργανισμών Σε ορισμένες περιπτώσεις όμως η φλεγμονή μπορεί να αυξήσει την πα-θογονικότητα ενός μικροβίου Για παράδειγμα ορισμένοι μι-κροοργανισμοί επάγουν φλεγμονώδεις αντιδράσεις οι οποί-ες επειδή είναι υπερβολικά έντονες προξενούν σημαντικές βλάβες στους ιστούς δημιουργώντας laquoνεκρωμένεςraquo ζώνες πλούσιες σε θρεπτικά υλικά άρα και κατάλληλες για εγκα-τάσταση και πολλαπλασιασμό

Σε ορισμένες περιπτώσεις εκδηλώνεται μια ανεξέλεγκτη διασυστηματική φλεγμονή που ονομάζεται σηπτική κατα-πληξία (σοκ) η οποία οδηγεί σε ακόμη πιο γενικευμένα συ-μπτώματα όπως εντονότατο οίδημα και ανεξέλεγκτο πυρε-τό Η σηπτική καταπληξία είναι μια κατάσταση απειλητική για την ανθρώπινη ζωή που εμφανίζεται όταν οι λοιμώξεις και οι αντίστοιχες φλεγμονώδεις αντιδράσεις δεν περιορίζο-νται σε συγκεκριμένη θέση του σώματος αλλά διασπείρονται σε όλο το σώμα μέσω του κυκλοφορικού ή λεμφικού συστή-ματος (f Τμήμα 221)

Πυρετός

Το σώμα ενός υγιούς ατόμου διατηρεί αξιοθαύμαστα σταθε-ρή τη θερμοκρασία στο εσωτερικό του Σε μια μέση περίοδο 24 ωρών η θερμοκρασία του σώματος αυξομειώνεται σε ένα πολύ στενό εύρος τιμών που δεν υπερβαίνει τον 1ο-15οC Σε κάθε άτομο η μέση θερμοκρασία μπορεί να ποικίλλει ελα-φρά Ως laquoφυσιολογικήraquo θεωρείται μια μέση θερμοκρασία 37οC αλλά σε ορισμένα άτομα η φυσιολογική θερμοκρασία μπορεί να είναι 36οC ή 38οC Η θερμοκρασία του σώματος εξαρτάται πολύ από τη σωματική δραστηριότητα και μπορεί να φτάσει μέχρι και 4οC πάνω από το φυσιολογικό κατά τη διάρκεια έντονης σωματικής καταπόνησης και μέχρι 2οC κά-τω από το φυσιολογικό κατά τη διάρκεια του ύπνου

Πυρετός ονομάζεται η ανώμαλη αύξηση της θερμοκρα-σίας του σώματος Ο πυρετός προκαλείται ενίοτε και από μη λοιμώδη νοσήματα αλλά στις περισσότερες περιπτώσεις ευ-θύνεται κάποια λοίμωξη Το γεγονός ότι πολλές λοιμώξεις προκαλούν πυρετό οφείλεται σε ορισμένα πυρετογόνα προϊ-όντα των παθογόνων μικροοργανισμών Οι καλύτερα μελε-τημένοι πυρετογόνοι παράγοντες είναι οι ενδοτοξίνες των αρνητικών κατά Gram βακτηρίων (βλ Τμήμα 2112) Ωστό-σο υπάρχουν και οργανισμοί που προκαλούν πυρετό χωρίς να παράγουν ενδοτοξίνες Αυτοί οι οργανισμοί θανατώνο-νται από τα λευκοκύτταρα και καθώς συμβαίνει αυτό επά-γουν την απελευθέρωση λευκοκυτταρικών πρωτεϊνών που ονομάζονται ενδογενή πυρετογόνα (f Τμήμα 222) Ενίο-τε ο πυρετός ωφελεί τον ξενιστή Ο χαμηλός πυρετός επιτα-χύνει τις διαδικασίες της φαγοκυττάρωσης και της παραγω-γής αντισωμάτων Ωστόσο ο υψηλός πυρετός πχ 40οC ή και περισσότερο συνήθως λειτουργεί προς όφελος του πα-θογόνου διότι προκαλεί περαιτέρω καταστροφή των ιστών του ξενιστή

Οι πυρετοί των λοιμώξεων κατατάσσονται σε τρεις κα-τηγορίες (1) στον συνεχόμενο ή αδιάλειπτο πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώματος παραμένει αυξημένη καθrsquo όλο το 24ωρο και η διακύμανσή της γύρω από την αυ-ξημένη τιμή δεν υπερβαίνει τον 1οCOslash συνεχόμενος πυρετός εμφανίζεται στον τύφο (f Τμήμα 273) και στον τυφοει-δή πυρετό (f Τμήμα 288)Oslash (2) στον υφέσιμο πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώματος παραμένει αυξημένη καθrsquo όλο το 24ωρο αλλά παρουσιάζει διακυμάνσεις μεγαλύ-τερες του 1οCOslash αυτό το είδος πυρετού χαρακτηρίζει τις πυο-γενείς λοιμώξεις (f Τμήματα 262 και 269) και τη φυμα-τίωση (f Τμήμα 265)Oslash (3) στον διαλείποντα πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία είναι φυσιολογική ορισμένες περι-όδους της ημέρας αλλά κατά διαστήματα αυξάνεται πάνω από το φυσιολογικό Οι περισσότερες λοιμώξεις προκαλούν κάποια μορφή διαλείποντος πυρετού Ο διαλείπων πυρετός εμφανίζεται με πολύ χαρακτηριστικό τρόπο στην ελονοσία (f Τμήμα 275) η οποία οφείλεται σε λοίμωξη από πρω-τόζωο Ο υπόστροφος πυρετός που προκαλούν ορισμένα είδη του γένους Borrelia (f Τμήμα 273) είναι μια μορφή δια-λείποντος πυρετού κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώ-ματος παραμένει φυσιολογική για μεγάλο χρονικό διάστημα

αλλά διακόπτεται από εμπύρετες κρίσεις Ο υπόστροφος πυ-ρετός εμφανίζεται στις περιπτώσεις ατελούς ανάρρωσης από λοίμωξη και εκδηλώνεται περιοδικά κάθε φορά που ο λοιμώ-δης παράγοντας επανεγκαθίσταται

2114 Έλεγχος εννοιών

Η φλεγμονή και ο πυρετός αποτελούν γενικές αντιδράσεις του ορ-γανισμού σε επιβλαβή ερεθίσματα Οι αποκρίσεις του ξενιστή εί-

ναι σχεδιασμένες έτσι ώστε να απομονώνουν ταχύτατα και να κα-ταστρέφουν το παθογόνο αλλά μπορεί να προκαλέσουν περαιτέρω βλάβες στους ιστούς του ξενιστή

Περιγράψτε τα κυριότερα συμπτώματα της φλεγμονής Περιγράψτε τους τρεις τύπους πυρετού

νότητα εισβολής Ποιοι παράγοντες προσδίδουν τέτοιου είδους ικανότητες σε έναν μικροοργανισμό

9 Σε τι διαφέρουν μεταξύ τους οι τοξίνες Α-Β οι κυτταρο-τοξίνες και τα υπεραντιγόνα Δώστε ένα παράδειγμα από κάθε κατηγορία τοξινών Με ποιον τρόπο προκαλεί νόσο κάθε κατηγορία τοξίνης

10 Περιγράψτε τους μηχανισμούς δράσης της τετανοτοξί-νης και της αλλαντοτοξίνης Αναφορικά με τον μηχανι-σμό δράσης τους γιατί είναι τόσο επικίνδυνες οι εν λόγω τοξίνες

11 Περιγράψτε συνοπτικά τον μηχανισμό δράσης της εντε-ροτοξίνης της χολέρας Ποια είναι η κατάλληλη θερα-πεία για την ασθένεια αυτή και γιατί η χορήγηση αντιβι-οτικών δεν έχει κατά κανόνα αποτέλεσμα Περιγράψτε συνοπτικά τον μηχανισμό δράσης της εντεροτοξίνης του σταφυλόκοκκου Ποια είναι η κατάλληλη θεραπεία για την ασθένεια αυτή και γιατί η χορήγηση αντιβιοτικών δεν έχει κατά κανόνα αποτέλεσμα

12 Περιγράψτε τη δομή μιας τυπικής ενδοτοξίνης Με ποιον τρόπο προκαλεί η ενδοτοξίνη πυρετό Ποιοι μικροοργα-νισμοί παράγουν ενδοτοξίνες

13 Με ποιον τρόπο περιορίζουν τις βακτηριακές λοιμώξεις το pH και η θερμοκρασία Σε ποια σημεία πάνω ή μέσα στο σώμα μπορεί να είναι διαφορετικές οι τιμές της θερ-μοκρασίας και του pH από τις αντίστοιχες μέσες σωμα-τικές τιμές Ποιοι οργανισμοί θα μπορούσαν να ωφελού-νται από τις υφιστάμενες διαφορές στη θερμοκρασία και στο pH

14 Σε τι διαφέρουν ο συνεχόμενος ο υφέσιμος και ο διαλεί-πων πυρετός Αναφέρετε τουλάχιστον έναν λοιμώδη πα-ράγοντα για κάθε τύπο πυρετού Ποιος τύπος πυρετού εί-ναι συνηθέστερος στις λοιμώξεις

1 Σε τι διαφέρουν ένα παράσιτο από ένα παθογόνο Σε τι δι-αφέρει η λοίμωξη από τη νόσο

2 Ποια όργανα του ανθρώπινου σώματος αποικίζονται φυ-σιολογικά από μικροοργανισμούς Τι κοινό έχουν αυτά τα όργανα μεταξύ τους Ποια όργανα είναι εντελώς ελεύ-θερα από μικροοργανισμούς Τι κοινό έχουν αυτά τα όρ-γανα μεταξύ τους

3 Σε τι διαφέρουν οι μόνιμοι από τους περιστασιακούς πλη-θυσμούς μικροοργανισμών που αναπτύσσονται σε κά-ποια θέση του σώματος

4 Γιατί είναι καθοριστική η συμμετοχή των ειδών του γέ-νους Streptococcus στον σχηματισμό της τερηδόνας Γι-ατί είναι τα είδη αυτά ικανότερα στη δημιουργία τερηδό-νας από άλλους οργανισμούς

5 Με ποιον τρόπο επηρεάζει το pH τους οργανισμούς που αναπτύσσονται στα επιμέρους τμήματα του γαστρεντερι-κού σωλήνα Με ποιον τρόπο επηρεάζει η συγκέντρωση οξυγόνου τη σύσταση της μικροβιακής χλωρίδας στα δι-άφορα επιμέρους τμήματα του γαστρεντερικού σωλήνα

6 Περιγράψτε τη σχέση μεταξύ Lactobacillus acidophilus και γλυκογόνου στον κολπικό σωλήνα Γιατί είναι διαφο-ρετική η φυσιολογική χλωρίδα στον κόλπο μιας ενήλικης γυναίκας σε σχέση με εκείνην μιας πολύ νέας

7 Υποδείξτε σε τι διαφέρουν μεταξύ τους ο γλυκοκάλυκας η κάψα και η βλεννοστιβάδα Με ποιον τρόπο συνει-σφέρουν οι προαναφερθείσες δομές στη διαδικασία προ-σκόλλησης των βακτηρίων

8 Δώστε ένα παράδειγμα μικροοργανισμού του οποίου η παθογονικότητα οφείλεται στην ικανότητα παραγωγής τοξίνης Προσδιορίστε τη συγκεκριμένη τοξίνη και τον τρόπο δράσης της Δώστε ένα παράδειγμα μικροοργανι-σμού του οποίου η παθογονικότητα οφείλεται στην ικα-

Ερωτήσεις επανάληψης

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΕΠΑΝΑΛΗψΗΣ 865

866Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

θανές εξελικτικές πιέσεις που να προκαλούν αύξηση της μολυσματικότητας και της παθογονικότητας του Clos-tridium tetani Θα προσέδιδε επιλεκτικά πλεονεκτήματα σε αυτούς τους οργανισμούς μια ενδεχόμενη αύξηση της μολυσματικότητας Στον συλλογισμό σας βεβαιωθείτε ότι έχετε λάβει υπrsquo όψιν σας και το φυσικό ενδιαίτημα κάθε οργανισμού

9 Το ένζυμο πήξης του αίματος (coagulase) είναι ένας πα-ράγοντας μολυσματικότητας του Staphylococcus aure-us ο οποίος προκαλεί τον σχηματισμό θρόμβων στη θέ-ση ανάπτυξης του S aureus Η στρεπτοκινάση είναι ένας παράγοντας μολυσματικότητας του Staphylococcus pyo-genes που διασπά τους θρόμβους στη θέση ανάπτυξης του S pyogenes Υπάρχει κάποιος συνδυασμός αυτών των δύο αλληλοαναιρούμενων στρατηγικών που να αυ-ξάνει την παθογονικότητα

10 Τα είδη του γένους Salmonella παράγουν τουλάχιστον 10 διαφορετικά γονιδιακά προϊόντα τα οποία δρουν ως πα-ράγοντες μολυσματικότητας και αυξάνουν τη μολυσματι-κή δράση του παθογόνου Το Streptococcus pneumoniae ένα παθογόνο με κατά τεκμήριο μεγαλύτερη μολυσματι-κότητα (βλ Εικόνα 2115) χρησιμοποιεί μόνο έναν πα-ράγοντα μολυσματικότητας Ανατρέξτε στους κρίσιμους παράγοντες μολυσματικότητας για καθέναν από αυτούς τους δύο οργανισμούς και εξηγήστε γιατί είναι τόσο ση-μαντικός και αποτελεσματικός ένας συγκεκριμένος πα-ράγοντας του S pneumoniae Γιατί δεν χρησιμοποιούν όλα τα παθογόνα του ανθρώπου στρατηγικές μολυσματι-κότητας παρόμοιες με εκείνη του S pneumoniae

11 Τα εμβόλια κατά των εξωτοξινών πχ της τοξίνης της διφθερίτιδας και της τετανοτοξίνης χρησιμεύουν στην πρόληψη εκδήλωσης των αντίστοιχων νόσων (f Τμή-μα 2211) Γιατί δεν παρασκευάζονται εμβόλια και κατά των ενδοτοξινών

12 Αν και είναι σχετικά εύκολο να απομονωθούν μεταλλάγ-ματα μικροοργανισμών με ικανότητα παραγωγής ενδοτο-ξινών η απομόνωση μεταλλαγμάτων που δεν έχουν αυ-τή την ικανότητα είναι πολύ δυσκολότερη Με βάση όσα ξέρετε για τη δομή και τη λειτουργία αυτών των τοξινών εξηγήστε γιατί συμβαίνει αυτό

13 Τα εγκαύματα είναι από τις δυσκολότερες πληγές σε ότι αφορά τη θεραπεία τους καθώς μολύνονται εύκολα από ευκαιριακά συνήθως παθογόνα Εξηγήστε γιατί συμ-βαίνει αυτό με βάση τις γνώσεις σας για τους φυσικούς ανατομικούς και χημικούς μηχανισμούς που διαθέτει ο οργανισμός για την πρόληψη των λοιμώξεων

14 Πρέπει ο πυρετός να αντιμετωπίζεται θεραπευτικά σε κάθε περίπτωση Στην απάντησή σας λάβετε υπrsquo όψιν τη σημασία που έχουν οι φλεγμονώδεις αποκρίσεις του ξε-νιστή στον περιορισμό των λοιμώξεων

1 Με ποιον τρόπο αναστέλλει η βλέννη τον πολλαπλασι-ασμό των περισσότερων μικροοργανισμών Περιγράψ-τε πειράματα τα οποία καταδεικνύουν την προστατευτι-κή επίδραση της βλέννης έναντι του βακτηριακού αποι-κισμού

2 Οι βλεννογόνοι υμένες αποτελούν αποτελεσματικό φραγ-μό κατά του αποικισμού και της ανάπτυξης μικροοργανι-σμών Ωστόσο οι βλεννογόνοι του λάρυγγα και του φά-ρυγγα αποικίζονται από ποικίλους μικροοργανισμούς που μερικοί προκαλούν ενίοτε νόσο Εξηγήστε πώς μπο-ρεί υπό συγκεκριμένες συνθήκες να μετατραπεί σε παθο-γόνο ένας μικροοργανισμός που φυσιολογικά δεν είναι παθογόνος Περιγράψτε τουλάχιστον ένα σύνολο συνθη-κών που δυνητικά ευνοεί την παθογονικότητα

3 Ποια στάδια περιλαμβάνει ο σχηματισμός της οδοντικής πλάκας Περιγράψτε και αναλύστε τα πειράματα που κα-ταδεικνύουν ότι οδοντική πλάκα μπορεί να σχηματιστεί και σε απομιμήσεις οδοντικών επιφανειών και σχεδιάστε άλλα πειράματα σχετικά με τη χρήση βιολογικών μεθό-δων καταπολέμησης της πλάκας

4 Συμβάλλει η χρήση ενός αντιμικροβιακού σκευάσματος (οδοντόπαστα) στην πρόληψη της τερηδόνας Ποια εί-ναι τα πλεονεκτήματα ή τα μειονεκτήματα μιας τέτοιας στρατηγικής για την πρόληψη της τερηδόνας Πώς μπο-ρείτε να ελέγξετε εργαστηριακά την αποτελεσματικότη-τα αυτής της στρατηγικής

5 Η λήψη αντιβιοτικών μπορεί να μειώσει σημαντικά τον αριθμό των μικροοργανισμών της γαστρεντερικής οδού Ποια συμπτώματα σε επίπεδο φυσιολογίας μπορεί να προκαλέσει στον ξενιστή η μείωση της φυσιολογικής χλωρίδας Οι μακροχρόνιες θεραπείες με αντιβιοτικά συ-χνά συνοδεύονται από λοιμώξεις ευκαιριακών παθογό-νων πολλά από τα οποία είναι τα ίδια με αυτά που προ-καλούν ευκαιριακές λοιμώξεις σε άτομα με AIDS (f Τμήμα 2614) Ποια παθογόνα μπορεί να είναι αυτά Γι-ατί είναι ευάλωτα στα συγκεκριμένα παθογόνα όσα άτο-μα έχουν ακολουθήσει αντιβιοτική θεραπεία

6 Περιγράψτε σε τι διαφέρουν τα παθογόνα από τα μη πα-θογόνα στελέχη της Escherichia coli Συμπεριλάβετε στην επιχειρηματολογία σας δομικές και οικολογικές συ-νιστώσες

7 Αναφέρετε τρεις τουλάχιστον ξενιστικούς παράγοντες οι οποίοι περιορίζουν ή ευνοούν τον αποικισμό και την ανάπτυξη μικροοργανισμών σε δεδομένη θέση Συμπερι-λάβετε κάθε έναν από αυτούς τους παράγοντες σε in vi-tro πειράματα για τον έλεγχο της ισχύος των υποθέσεών σας

8 Προσδιορίστε πιθανές εξελικτικές πιέσεις που προκα-λούν αύξηση της μολυσματικότητας και της παθογονικό-τητας του Streptococcus pneumoniae Προσδιορίστε πι-

Ερωτήσεις εφαρμογής

Page 28: Ο Streptococcus mutans 21 - WordPress.com...838 Kεφάλαιο 21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ μικροοργανισμοί στα όργανα,

862Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

τικός αντιφλεγμονώδης παράγοντας παράγεται σε πολύ με-γαλύτερες ποσότητες κατά τη διάρκεια περιόδων στρες πα-ρά σε φυσιολογικές περιόδους Έτσι η καταστολή των φλεγ-μονωδών αντιδράσεων του οργανισμού στερεί το σώμα από έναν φυσιολογικό μηχανισμό άμυνας έναντι των λοιμώξεων (βλ Τμήμα 2114)

Η δίαιτα παίζει επίσης σημαντικό ρόλο στην αντίσταση του ξενιστή Η συσχέτιση μεταξύ πείνας και μολυσματικών ασθενειών είναι γνωστή εδώ και αιώνες Δίαιτες φτωχές σε πρωτεΐνη επηρεάζουν τη φυσιολογική χλωρίδα και προσφέ-ρουν μεγαλύτερες πιθανότητες ανάπτυξης σε διάφορα ευκαι-ριακά παθογόνα Για παράδειγμα ο αριθμός των κυττάρων Vibrio cholerae που απαιτούνται για να προκαλέσουν χολέ-ρα είναι πολύ μικρότερος όταν το προσβαλλόμενο άτομο υποσιτίζεται Επίσης ο αριθμός αυτός είναι πολύ μικρότε-ρος και όταν το V cholerae λαμβάνεται με την τροφή ίσως επειδή η τροφή εξουδετερώνει τα στομαχικά οξέα που υπό φυσιολογικές συνθήκες θα κατέστρεφαν το παθογόνο (f Τμήμα 285)

Σε ορισμένες περιπτώσεις η απουσία συγκεκριμένης ουσίας από τη διατροφή μπορεί να προστατεύσει από κάποια νόσο καθώς το αντίστοιχο παθογόνο στερείται τα απαραίτη-τα θρεπτικά υλικά Καλύτερο τέτοιο παράδειγμα είναι η επί-δραση της σακχαρόζης στην εμφάνιση της οδοντικής τερη-δόνας Όπως είδαμε στο Τμήμα 213 η απουσία σακχαρόζης από τη διατροφή (μαζί με τη σωστή στοματική υγιεινή) μπο-ρεί να εξαφανίσει την τερηδόνα καθώς χωρίς τη σακχαρό-ζη των τροφών τα ιδιαιτέρως τερηδονογόνα Streptococcus mutans και S sobrinus αδυνατούν να συνθέσουν τον κολ-λώδη πολυσακχαρίτη που είναι απαραίτητος για να παρα-μείνουν τα βακτηριακά κύτταρα κολλημένα στις επιφάνει-ες των δοντιών

Φυσικοί και χημικοί αμυντικοί μηχανισμοίΗ δομική ακεραιότητα των ιστικών επιφανειών συνιστά φραγμό στην είσοδο μικροοργανισμών Στο δέρμα και στις βλεννογόνους επιφάνειες τα δυνητικά παθογόνα πρέπει όχι μόνο να προσκολληθούν στην επιφάνεια του ιστού αλλά και να αναπτυχθούν σε αυτή τη θέση πριν μεταφερθούν σε κά-ποια άλλη περιοχή του σώματος Η ακεραιότητα μιας ιστι-κής επιφάνειας συνήθως αρκεί για την προστασία της από ενδεχόμενο μόνιμο αποικισμό από παθογόνα Ωστόσο μια τραυματισμένη ιστική επιφάνεια (πχ ένα γδάρσιμο στο δέρ-μα) αποικίζεται εύκολα και επιτρέπει την εισβολή μικροορ-γανισμών Η αντίσταση στον αποικισμό και στην εισβολή γίνεται αφrsquo ενός με ειδικές ουσίες που παράγει το αμυντικό σύστημα του ξενιστή και αφrsquo ετέρου με διάφορους μηχανι-σμούς ανατομικού χαρακτήρα που παρεμποδίζουν έναν πι-θανό αποικισμό Μια σύνοψη των σημαντικότερων ανατο-μικών μηχανισμών άμυνας του ανθρώπινου οργανισμού πα-ρουσιάζεται στην Εικόνα 2123

Το δέρμα συνιστά αποτελεσματικό εμπόδιο στη διείσδυ-ση μικροοργανισμών Οι σμηγματογόνοι αδένες του δέρμα-τος (Εικόνα 212) εκκρίνουν λιπαρά οξέα και γαλακτικό οξύ τα οποία μειώνουν το pH του δέρματος και αναστέλλουν τον αποικισμό από παθογόνα βακτήρια Όσοι μικροοργανι-σμοί εισπνέονται από τη μύτη ή το στόμα απομακρύνονται με τη δράση των βλεφαριδοφόρων επιθηλιακών κυττάρων των βλεννογόνων επιφανειών του ρινοφάρυγγα και της τρα-χείας Οι βλεφαρίδες ωθούν με τις κινήσεις τους τη βλέννη και τα παγιδευμένα σε αυτήν βακτήρια προς τα άνω μέχρι αυτή να ενσωματωθεί στις εκκρίσεις της στοματικής κοιλό-τητας και είτε να καταπωθεί (οπότε τα βακτήρια πεθαίνουν στο όξινο περιβάλλον του στομάχου) είτε να απομακρυνθεί με την απόχρεμψη Τα δυνητικά παθογόνα που εισέρχονται

Η λυσοζύmicroη στα δάκρυακαι σε άλλες εκκρίσεις διασπάτο κυτταρικό τοίχωmicroα τωνβακτηρίων

Αποmicroάκρυνση σωmicroατιδίων καιmicroικροοργανισmicroών microε την ταχείαδιέλευση αέρα πάνω από τα τριχίδια και τους κροσσούς τουρινοφάρυγγα

Η φυσιολογική χλωρίδαανταγωνίζεται τα παθογόνα

Η βλέννη και τα φαγοκύτταρα στους πνεύmicroονες αποτρέπουν τον αποικισmicroό

Η βλέννη και το κροσσωτό επιθήλιο στην τραχεία παγιδεύουνκαι ωθούν microικροοργανισmicroούςέξω από το σώmicroα

Το δέρmicroα είναι ένας φυσικόςφραγmicroός παράγει λιπαράοξέα microε αντιmicroικροβιακή δράση και η φυσιολογική χλωρίδα του εmicroποδίζει τοναποικισmicroό παθογόνων

Η ταχεία microεταβολή τουpH αναστέλλει τον πολλαπλασιασmicroό microικροβίων

Η περιοδική έκπλυση της ουροποιητικής οδού microε τα ούρα τηνπροφυλάσσει απότον αποικισmicroό

Η φυσιολογική χλωρίδαανταγωνίζεται τα παθογόνα

Η οξύτητα του περιβάλλοντος στο στοmicroάχι (pH 2) αναστέλλει τον πολλαπλασιασmicroό τωνmicroικροβίων

∆ιάφορες πρωτεΐνες του αίmicroατος αναστέλλουν τη microικροβιακή ανάπτυξη

Εικόνα 2123 Φυσικοίχημικοίκαιανατομικοίφραγμοίπροστασίαςέναντιτωνλοιμώξεων

στο στομάχι πρέπει να ανταπεξέλθουν αφrsquo ενός στην οξύτη-τα του στομάχου (που μπορεί να φθάσει και σε pH 2) και αφrsquo ετέρου στον ανταγωνισμό με τη διαρκώς αυξανόμενη μικρο-χλωρίδα του λεπτού (pH 5 περίπου) και του παχέος εντέρου (pH 6-7) Υπενθυμίζεται ότι στο παχύ έντερο ενός φυσιολο-γικού ενήλικα ο αριθμός των βακτηρίων προσεγγίζει το 1010 ανά γραμμάριο εντερικού περιεχομένου (βλ Τμήμα 214) Με όλους αυτούς τους αποτρεπτικούς μηχανισμούς γίνεται σαφές ότι η μόνιμη εγκατάσταση ενός νέου μικροοργανι-σμού είναι ιδιαίτερα δύσκολη

Οι νεφροί και η επιφάνεια των οφθαλμών λούονται συ-νεχώς με εκκρίσεις που περιέχουν λυσοζύμη ένζυμο το οποίο μειώνει δραστικά τους μικροβιακούς πληθυσμούς Βακτηρι-οκτόνες ουσίες υπάρχουν επίσης στα εξωκυτταρικά υγρά όπως στο πλάσμα του αίματος Οι β-λυσίνες επί παραδείγ-ματι είναι πρωτεΐνες του αίματος που έχουν την ιδιότητα να προσδένονται και να ανοίγουν ρήγματα στην κυτταρική μεμ-βράνη των βακτηρίων προκαλώντας εκροή του κυτταρο-πλάσματος άρα και λύση του βακτηριακού κυττάρου

Ιστική εξειδίκευση

Τα περισσότερα παθογόνα πρέπει αρχικά να προσκολληθούν και να αποικίσουν τη θέση που τους προσφέρεται Αν η θέ-ση αυτή δεν είναι συμβατή με τις διατροφικές και περιβαλ-λοντικές ανάγκες τους τότε είναι αδύνατο να πολλαπλασι-αστούν Επομένως αν το Clostridium tetani προσληφθεί με την τροφή δεν θα προκαλέσει τέτανο διότι πεθαίνει στο όξι-νο περιβάλλον του στομάχου Αν όμως εισχωρήσει σε μια βαθειά πληγή ενδέχεται να πολλαπλασιαστεί στις ανοξικές ζώνες που δημιουργούνται με την τοπική νέκρωση του ιστού και να αρχίσει την παραγωγή τετανοτοξίνης (βλ Τμήματα 2110 και 278) Αντίθετα τα εντεροβακτήρια όπως η Sal-monella και η Shigella δεν προκαλούν λοιμώξεις στις πλη-γές αλλά αποικίζουν επιτυχώς τον εντερικό σωλήνα Ορι-σμένες περιπτώσεις ιστικής εξειδίκευσης παρατίθενται στον Πίνακα 216

Ο καταβεβλημένος ξενιστής

Ο όρος καταβεβλημένος ξενιστής αφορά ξενιστές στους οποί-ους έχει αδρανοποιηθεί ένα ή περισσότερα τμήματα του ανο-

σοποιητικού τους συστήματος με συνέπεια να αυξάνονται σημαντικά οι πιθανότητες λοίμωξης

Πολλοί νοσοκομειακοί ασθενείς που πάσχουν από μη λοιμώδες νόσημα (πχ καρκίνο ή καρδιοπάθεια) προσβάλ-λονται σχετικά εύκολα από λοιμώξεις επειδή είναι καταβε-βλημένοι (f Τμήμα 257) Διάφορες συνήθεις νοσοκομει-ακές πράξεις όπως ο καθετηριασμός οι υποδόριες ενέσεις η λήψη εγκεφαλονωτιαίου υγρού οι βιοψίες και οι χειρουρ-γικές επεμβάσεις μπορούν ακούσια να εισαγάγουν μικροορ-γανισμούς στους ασθενείς Το προεγχειρητικό άγχος μπορεί επίσης να μειώσει τις αντιστάσεις του ασθενούς Τα διάφο-ρα αντιφλεγμονώδη φάρμακα που χορηγούνται για τον περι-ορισμό του πόνου και των οιδημάτων μειώνουν επίσης την ανοσιακή άμυνα του ξενιστή (βλ Τμήμα 2113) Στους ασθε-νείς που έχουν δεχθεί κάποιο μόσχευμα χορηγούνται ανοσο-κατασταλτικά φάρμακα τα οποία καταστέλλουν τον μηχα-νισμό απόρριψης του μοσχεύματος αλλά ταυτόχρονα μειώ-νουν την αμυντική ικανότητα του ασθενούς έναντι των λοι-μώξεων

Καταβεβλημένοι ξενιστές υπάρχουν και εκτός νοσο-κομείων Το κάπνισμα η υπέρμετρη κατανάλωση αλκοόλ η ενδοφλέβια λήψη ναρκωτικών ουσιών η έλλειψη ύπνου η ανεπαρκής διατροφή ή η λοίμωξη από κάποιον άλλο πα-ράγοντα αποτελούν συνθήκες που καταβάλλουν την άμυνα του ξενιστή έναντι των λοιμώξεων Επί παραδείγματι η μό-λυνση με τον ιό HIV (ιό της ανθρώπινης ανοσοανεπάρκειας) καθιστά τον ασθενή ευάλωτο σε πληθώρα μικροβιακών λοι-μώξεων κατά κανόνα ακίνδυνων για τα μη προσβεβλημένα άτομα Ο HIV προκαλεί το σύνδρομο της επίκτητης ανοσοα-νεπάρκειας (AIDS) επειδή καταστρέφει έναν τύπο κυττάρων του ανοσοποιητικού συστήματος τα λεμφοκύτταρα Τ-CD4 (f Τμήμα 227) που συμμετέχουν στην ανοσιακή απόκρι-ση του οργανισμού Εξαιτίας αυτής της βλάβης που προκα-λεί ο HIV στον ξενιστή οι ασθενείς με AIDS δεν διαθέτουν επαρκή άμυνα έναντι των λοιμώξεων και συχνά πεθαίνουν από κάποια λοίμωξη (f Τμήματα 256 και 2614)

Τέλος ένας ξενιστής μπορεί να είναι καταβεβλημένος εξαιτίας συγκεκριμένων γενετικών παραγόντων όπως πχ από διάφορες γενετικές ασθένειες που αναστέλλουν τη λει-τουργία ή καταστρέφουν ολόκληρα τμήματα του ανοσοποιη-τικού συστήματος Τα άτομα που υποφέρουν από τέτοιες πα-

2113 ΜΗ ΕΙΔΙΚΗ ΕΓΓΕΝΗΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΣΤΙΣ ΜΟΛΥΝΣΕΙΣ 863

ΠΙΝΑΚΑΣ 216 λοιμώξειςκαιιστικήεξειδίκευση

Νόσος Ιστός που μολύνεται Οργανισμός

αλλαντίαση Τελικήκινητικήπλάκα Clostridium botulinumαυτόματηαποβολή(βοοειδή) πλακούντας Brucella abortusΓονόρροια επιθήλιοτουουρογεννητικού Neisseria gonorrhoeaeδιφθερίτιδα επιθήλιοτουλάρυγγα Corynebacterum diphtheriaeελονοσία αίμα(ερυθροκύτταρα) είδηPlasmodiumπυελονεφρίτιδα μυελόςτωννεφρών είδηProteusΣύνδρομοεπίκτητηςανοσοανεπάρκειας(AIDS) βοηθητικάλεμφοκύτταραΤ Ιόςτηςανθρώπινηςανοσοανεπάρκειας(HIV)Τερηδόνα Στοματικόεπιθήλιο Streptococcus mutans S sobrinus S sanguisS mitisΤέτανος ανασταλτικοίδιάμεσοινευρώνες Clostridium tetani Χολέρα επιθήλιοτουλεπτούεντέρου Vibrio cholerae

864Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

θήσεις συνήθως πεθαίνουν σε νεαρή ηλικία όχι από την ίδια τη γενετική νόσο αλλά από κάποια μικροβιακή λοίμωξη

2113 Έλεγχος εννοιών

Ο αποικισμός ενός ξενιστή από παθογόνα παρεμποδίζεται από μη ειδικούς φραγμούς φυσικής ανατομικής και χημικής φύσεως Η κατάρρευση των μηχανισμών άμυνας οδηγεί σε καταβεβλημένους ξενιστές δηλαδή σε ασθενείς πιο ευάλωτους στις λοιμώξεις

Με ποιον τρόπο μπορούν το κάπνισμα και η δίαιτα να επηρεά-σουν την αντίσταση του ξενιστή σε κάποιο παθογόνο

Πώς θα μπορούσε μια προϋπάρχουσα λοίμωξη να καταβάλει έναν υγιή κατά τα άλλα ξενιστή

2114 Φλεγμονή και πυρετός

Φλεγμονή ονομάζεται η μη ειδική αντίδραση του οργανι-σμού σε διαφόρα επιβλαβή ερεθίσματα όπως είναι οι το-ξίνες και τα παθογόνα Χαρακτηριστικά της φλεγμονώδους αντίδρασης είναι η ερυθρότητα το οίδημα ο πόνος και η υψηλή θερμοκρασία που αναπτύσσεται τοπικά στο σημείο της λοίμωξης Στις ουσίες που παράγουν αυτό το αποτέλε-σμα ανήκει και μια ομάδα πρωτεϊνών που ονομάζονται κυ-τοκίνες (f Τμήμα 2310) ουσίες τις οποίες παράγουν τα λευκά αιμοσφαίρια ή λευκοκύτταρα (f Τμήμα 221) Τα λευκοκύτταρα συνδέονται επίσης με τις εξειδικευμένες αποκρίσεις του οργανισμού σε συγκεκριμένα παθογόνα τις οποίες θα εξετάσουμε στο Κεφάλαιο 22 Σπουδαιότερο απο-τέλεσμα μιας φλεγμονώδους αντίδρασης του οργανισμού εί-ναι ο άμεσος περιορισμός του παθογόνου κάτι που συνήθως επιτυγχάνεται με τον σχηματισμό ενός θρόμβου (δηλαδή ενός πλέγματος από ίνες) στο σημείο της φλεγμονής

Η φλεγμονή είναι ένας από τους σημαντικότερους και πιο διαδεδομένους αμυντικούς μηχανισμούς του ξενιστή έναντι των εισερχόμενων μικροοργανισμών Σε ορισμένες περιπτώσεις όμως η φλεγμονή μπορεί να αυξήσει την πα-θογονικότητα ενός μικροβίου Για παράδειγμα ορισμένοι μι-κροοργανισμοί επάγουν φλεγμονώδεις αντιδράσεις οι οποί-ες επειδή είναι υπερβολικά έντονες προξενούν σημαντικές βλάβες στους ιστούς δημιουργώντας laquoνεκρωμένεςraquo ζώνες πλούσιες σε θρεπτικά υλικά άρα και κατάλληλες για εγκα-τάσταση και πολλαπλασιασμό

Σε ορισμένες περιπτώσεις εκδηλώνεται μια ανεξέλεγκτη διασυστηματική φλεγμονή που ονομάζεται σηπτική κατα-πληξία (σοκ) η οποία οδηγεί σε ακόμη πιο γενικευμένα συ-μπτώματα όπως εντονότατο οίδημα και ανεξέλεγκτο πυρε-τό Η σηπτική καταπληξία είναι μια κατάσταση απειλητική για την ανθρώπινη ζωή που εμφανίζεται όταν οι λοιμώξεις και οι αντίστοιχες φλεγμονώδεις αντιδράσεις δεν περιορίζο-νται σε συγκεκριμένη θέση του σώματος αλλά διασπείρονται σε όλο το σώμα μέσω του κυκλοφορικού ή λεμφικού συστή-ματος (f Τμήμα 221)

Πυρετός

Το σώμα ενός υγιούς ατόμου διατηρεί αξιοθαύμαστα σταθε-ρή τη θερμοκρασία στο εσωτερικό του Σε μια μέση περίοδο 24 ωρών η θερμοκρασία του σώματος αυξομειώνεται σε ένα πολύ στενό εύρος τιμών που δεν υπερβαίνει τον 1ο-15οC Σε κάθε άτομο η μέση θερμοκρασία μπορεί να ποικίλλει ελα-φρά Ως laquoφυσιολογικήraquo θεωρείται μια μέση θερμοκρασία 37οC αλλά σε ορισμένα άτομα η φυσιολογική θερμοκρασία μπορεί να είναι 36οC ή 38οC Η θερμοκρασία του σώματος εξαρτάται πολύ από τη σωματική δραστηριότητα και μπορεί να φτάσει μέχρι και 4οC πάνω από το φυσιολογικό κατά τη διάρκεια έντονης σωματικής καταπόνησης και μέχρι 2οC κά-τω από το φυσιολογικό κατά τη διάρκεια του ύπνου

Πυρετός ονομάζεται η ανώμαλη αύξηση της θερμοκρα-σίας του σώματος Ο πυρετός προκαλείται ενίοτε και από μη λοιμώδη νοσήματα αλλά στις περισσότερες περιπτώσεις ευ-θύνεται κάποια λοίμωξη Το γεγονός ότι πολλές λοιμώξεις προκαλούν πυρετό οφείλεται σε ορισμένα πυρετογόνα προϊ-όντα των παθογόνων μικροοργανισμών Οι καλύτερα μελε-τημένοι πυρετογόνοι παράγοντες είναι οι ενδοτοξίνες των αρνητικών κατά Gram βακτηρίων (βλ Τμήμα 2112) Ωστό-σο υπάρχουν και οργανισμοί που προκαλούν πυρετό χωρίς να παράγουν ενδοτοξίνες Αυτοί οι οργανισμοί θανατώνο-νται από τα λευκοκύτταρα και καθώς συμβαίνει αυτό επά-γουν την απελευθέρωση λευκοκυτταρικών πρωτεϊνών που ονομάζονται ενδογενή πυρετογόνα (f Τμήμα 222) Ενίο-τε ο πυρετός ωφελεί τον ξενιστή Ο χαμηλός πυρετός επιτα-χύνει τις διαδικασίες της φαγοκυττάρωσης και της παραγω-γής αντισωμάτων Ωστόσο ο υψηλός πυρετός πχ 40οC ή και περισσότερο συνήθως λειτουργεί προς όφελος του πα-θογόνου διότι προκαλεί περαιτέρω καταστροφή των ιστών του ξενιστή

Οι πυρετοί των λοιμώξεων κατατάσσονται σε τρεις κα-τηγορίες (1) στον συνεχόμενο ή αδιάλειπτο πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώματος παραμένει αυξημένη καθrsquo όλο το 24ωρο και η διακύμανσή της γύρω από την αυ-ξημένη τιμή δεν υπερβαίνει τον 1οCOslash συνεχόμενος πυρετός εμφανίζεται στον τύφο (f Τμήμα 273) και στον τυφοει-δή πυρετό (f Τμήμα 288)Oslash (2) στον υφέσιμο πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώματος παραμένει αυξημένη καθrsquo όλο το 24ωρο αλλά παρουσιάζει διακυμάνσεις μεγαλύ-τερες του 1οCOslash αυτό το είδος πυρετού χαρακτηρίζει τις πυο-γενείς λοιμώξεις (f Τμήματα 262 και 269) και τη φυμα-τίωση (f Τμήμα 265)Oslash (3) στον διαλείποντα πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία είναι φυσιολογική ορισμένες περι-όδους της ημέρας αλλά κατά διαστήματα αυξάνεται πάνω από το φυσιολογικό Οι περισσότερες λοιμώξεις προκαλούν κάποια μορφή διαλείποντος πυρετού Ο διαλείπων πυρετός εμφανίζεται με πολύ χαρακτηριστικό τρόπο στην ελονοσία (f Τμήμα 275) η οποία οφείλεται σε λοίμωξη από πρω-τόζωο Ο υπόστροφος πυρετός που προκαλούν ορισμένα είδη του γένους Borrelia (f Τμήμα 273) είναι μια μορφή δια-λείποντος πυρετού κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώ-ματος παραμένει φυσιολογική για μεγάλο χρονικό διάστημα

αλλά διακόπτεται από εμπύρετες κρίσεις Ο υπόστροφος πυ-ρετός εμφανίζεται στις περιπτώσεις ατελούς ανάρρωσης από λοίμωξη και εκδηλώνεται περιοδικά κάθε φορά που ο λοιμώ-δης παράγοντας επανεγκαθίσταται

2114 Έλεγχος εννοιών

Η φλεγμονή και ο πυρετός αποτελούν γενικές αντιδράσεις του ορ-γανισμού σε επιβλαβή ερεθίσματα Οι αποκρίσεις του ξενιστή εί-

ναι σχεδιασμένες έτσι ώστε να απομονώνουν ταχύτατα και να κα-ταστρέφουν το παθογόνο αλλά μπορεί να προκαλέσουν περαιτέρω βλάβες στους ιστούς του ξενιστή

Περιγράψτε τα κυριότερα συμπτώματα της φλεγμονής Περιγράψτε τους τρεις τύπους πυρετού

νότητα εισβολής Ποιοι παράγοντες προσδίδουν τέτοιου είδους ικανότητες σε έναν μικροοργανισμό

9 Σε τι διαφέρουν μεταξύ τους οι τοξίνες Α-Β οι κυτταρο-τοξίνες και τα υπεραντιγόνα Δώστε ένα παράδειγμα από κάθε κατηγορία τοξινών Με ποιον τρόπο προκαλεί νόσο κάθε κατηγορία τοξίνης

10 Περιγράψτε τους μηχανισμούς δράσης της τετανοτοξί-νης και της αλλαντοτοξίνης Αναφορικά με τον μηχανι-σμό δράσης τους γιατί είναι τόσο επικίνδυνες οι εν λόγω τοξίνες

11 Περιγράψτε συνοπτικά τον μηχανισμό δράσης της εντε-ροτοξίνης της χολέρας Ποια είναι η κατάλληλη θερα-πεία για την ασθένεια αυτή και γιατί η χορήγηση αντιβι-οτικών δεν έχει κατά κανόνα αποτέλεσμα Περιγράψτε συνοπτικά τον μηχανισμό δράσης της εντεροτοξίνης του σταφυλόκοκκου Ποια είναι η κατάλληλη θεραπεία για την ασθένεια αυτή και γιατί η χορήγηση αντιβιοτικών δεν έχει κατά κανόνα αποτέλεσμα

12 Περιγράψτε τη δομή μιας τυπικής ενδοτοξίνης Με ποιον τρόπο προκαλεί η ενδοτοξίνη πυρετό Ποιοι μικροοργα-νισμοί παράγουν ενδοτοξίνες

13 Με ποιον τρόπο περιορίζουν τις βακτηριακές λοιμώξεις το pH και η θερμοκρασία Σε ποια σημεία πάνω ή μέσα στο σώμα μπορεί να είναι διαφορετικές οι τιμές της θερ-μοκρασίας και του pH από τις αντίστοιχες μέσες σωμα-τικές τιμές Ποιοι οργανισμοί θα μπορούσαν να ωφελού-νται από τις υφιστάμενες διαφορές στη θερμοκρασία και στο pH

14 Σε τι διαφέρουν ο συνεχόμενος ο υφέσιμος και ο διαλεί-πων πυρετός Αναφέρετε τουλάχιστον έναν λοιμώδη πα-ράγοντα για κάθε τύπο πυρετού Ποιος τύπος πυρετού εί-ναι συνηθέστερος στις λοιμώξεις

1 Σε τι διαφέρουν ένα παράσιτο από ένα παθογόνο Σε τι δι-αφέρει η λοίμωξη από τη νόσο

2 Ποια όργανα του ανθρώπινου σώματος αποικίζονται φυ-σιολογικά από μικροοργανισμούς Τι κοινό έχουν αυτά τα όργανα μεταξύ τους Ποια όργανα είναι εντελώς ελεύ-θερα από μικροοργανισμούς Τι κοινό έχουν αυτά τα όρ-γανα μεταξύ τους

3 Σε τι διαφέρουν οι μόνιμοι από τους περιστασιακούς πλη-θυσμούς μικροοργανισμών που αναπτύσσονται σε κά-ποια θέση του σώματος

4 Γιατί είναι καθοριστική η συμμετοχή των ειδών του γέ-νους Streptococcus στον σχηματισμό της τερηδόνας Γι-ατί είναι τα είδη αυτά ικανότερα στη δημιουργία τερηδό-νας από άλλους οργανισμούς

5 Με ποιον τρόπο επηρεάζει το pH τους οργανισμούς που αναπτύσσονται στα επιμέρους τμήματα του γαστρεντερι-κού σωλήνα Με ποιον τρόπο επηρεάζει η συγκέντρωση οξυγόνου τη σύσταση της μικροβιακής χλωρίδας στα δι-άφορα επιμέρους τμήματα του γαστρεντερικού σωλήνα

6 Περιγράψτε τη σχέση μεταξύ Lactobacillus acidophilus και γλυκογόνου στον κολπικό σωλήνα Γιατί είναι διαφο-ρετική η φυσιολογική χλωρίδα στον κόλπο μιας ενήλικης γυναίκας σε σχέση με εκείνην μιας πολύ νέας

7 Υποδείξτε σε τι διαφέρουν μεταξύ τους ο γλυκοκάλυκας η κάψα και η βλεννοστιβάδα Με ποιον τρόπο συνει-σφέρουν οι προαναφερθείσες δομές στη διαδικασία προ-σκόλλησης των βακτηρίων

8 Δώστε ένα παράδειγμα μικροοργανισμού του οποίου η παθογονικότητα οφείλεται στην ικανότητα παραγωγής τοξίνης Προσδιορίστε τη συγκεκριμένη τοξίνη και τον τρόπο δράσης της Δώστε ένα παράδειγμα μικροοργανι-σμού του οποίου η παθογονικότητα οφείλεται στην ικα-

Ερωτήσεις επανάληψης

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΕΠΑΝΑΛΗψΗΣ 865

866Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

θανές εξελικτικές πιέσεις που να προκαλούν αύξηση της μολυσματικότητας και της παθογονικότητας του Clos-tridium tetani Θα προσέδιδε επιλεκτικά πλεονεκτήματα σε αυτούς τους οργανισμούς μια ενδεχόμενη αύξηση της μολυσματικότητας Στον συλλογισμό σας βεβαιωθείτε ότι έχετε λάβει υπrsquo όψιν σας και το φυσικό ενδιαίτημα κάθε οργανισμού

9 Το ένζυμο πήξης του αίματος (coagulase) είναι ένας πα-ράγοντας μολυσματικότητας του Staphylococcus aure-us ο οποίος προκαλεί τον σχηματισμό θρόμβων στη θέ-ση ανάπτυξης του S aureus Η στρεπτοκινάση είναι ένας παράγοντας μολυσματικότητας του Staphylococcus pyo-genes που διασπά τους θρόμβους στη θέση ανάπτυξης του S pyogenes Υπάρχει κάποιος συνδυασμός αυτών των δύο αλληλοαναιρούμενων στρατηγικών που να αυ-ξάνει την παθογονικότητα

10 Τα είδη του γένους Salmonella παράγουν τουλάχιστον 10 διαφορετικά γονιδιακά προϊόντα τα οποία δρουν ως πα-ράγοντες μολυσματικότητας και αυξάνουν τη μολυσματι-κή δράση του παθογόνου Το Streptococcus pneumoniae ένα παθογόνο με κατά τεκμήριο μεγαλύτερη μολυσματι-κότητα (βλ Εικόνα 2115) χρησιμοποιεί μόνο έναν πα-ράγοντα μολυσματικότητας Ανατρέξτε στους κρίσιμους παράγοντες μολυσματικότητας για καθέναν από αυτούς τους δύο οργανισμούς και εξηγήστε γιατί είναι τόσο ση-μαντικός και αποτελεσματικός ένας συγκεκριμένος πα-ράγοντας του S pneumoniae Γιατί δεν χρησιμοποιούν όλα τα παθογόνα του ανθρώπου στρατηγικές μολυσματι-κότητας παρόμοιες με εκείνη του S pneumoniae

11 Τα εμβόλια κατά των εξωτοξινών πχ της τοξίνης της διφθερίτιδας και της τετανοτοξίνης χρησιμεύουν στην πρόληψη εκδήλωσης των αντίστοιχων νόσων (f Τμή-μα 2211) Γιατί δεν παρασκευάζονται εμβόλια και κατά των ενδοτοξινών

12 Αν και είναι σχετικά εύκολο να απομονωθούν μεταλλάγ-ματα μικροοργανισμών με ικανότητα παραγωγής ενδοτο-ξινών η απομόνωση μεταλλαγμάτων που δεν έχουν αυ-τή την ικανότητα είναι πολύ δυσκολότερη Με βάση όσα ξέρετε για τη δομή και τη λειτουργία αυτών των τοξινών εξηγήστε γιατί συμβαίνει αυτό

13 Τα εγκαύματα είναι από τις δυσκολότερες πληγές σε ότι αφορά τη θεραπεία τους καθώς μολύνονται εύκολα από ευκαιριακά συνήθως παθογόνα Εξηγήστε γιατί συμ-βαίνει αυτό με βάση τις γνώσεις σας για τους φυσικούς ανατομικούς και χημικούς μηχανισμούς που διαθέτει ο οργανισμός για την πρόληψη των λοιμώξεων

14 Πρέπει ο πυρετός να αντιμετωπίζεται θεραπευτικά σε κάθε περίπτωση Στην απάντησή σας λάβετε υπrsquo όψιν τη σημασία που έχουν οι φλεγμονώδεις αποκρίσεις του ξε-νιστή στον περιορισμό των λοιμώξεων

1 Με ποιον τρόπο αναστέλλει η βλέννη τον πολλαπλασι-ασμό των περισσότερων μικροοργανισμών Περιγράψ-τε πειράματα τα οποία καταδεικνύουν την προστατευτι-κή επίδραση της βλέννης έναντι του βακτηριακού αποι-κισμού

2 Οι βλεννογόνοι υμένες αποτελούν αποτελεσματικό φραγ-μό κατά του αποικισμού και της ανάπτυξης μικροοργανι-σμών Ωστόσο οι βλεννογόνοι του λάρυγγα και του φά-ρυγγα αποικίζονται από ποικίλους μικροοργανισμούς που μερικοί προκαλούν ενίοτε νόσο Εξηγήστε πώς μπο-ρεί υπό συγκεκριμένες συνθήκες να μετατραπεί σε παθο-γόνο ένας μικροοργανισμός που φυσιολογικά δεν είναι παθογόνος Περιγράψτε τουλάχιστον ένα σύνολο συνθη-κών που δυνητικά ευνοεί την παθογονικότητα

3 Ποια στάδια περιλαμβάνει ο σχηματισμός της οδοντικής πλάκας Περιγράψτε και αναλύστε τα πειράματα που κα-ταδεικνύουν ότι οδοντική πλάκα μπορεί να σχηματιστεί και σε απομιμήσεις οδοντικών επιφανειών και σχεδιάστε άλλα πειράματα σχετικά με τη χρήση βιολογικών μεθό-δων καταπολέμησης της πλάκας

4 Συμβάλλει η χρήση ενός αντιμικροβιακού σκευάσματος (οδοντόπαστα) στην πρόληψη της τερηδόνας Ποια εί-ναι τα πλεονεκτήματα ή τα μειονεκτήματα μιας τέτοιας στρατηγικής για την πρόληψη της τερηδόνας Πώς μπο-ρείτε να ελέγξετε εργαστηριακά την αποτελεσματικότη-τα αυτής της στρατηγικής

5 Η λήψη αντιβιοτικών μπορεί να μειώσει σημαντικά τον αριθμό των μικροοργανισμών της γαστρεντερικής οδού Ποια συμπτώματα σε επίπεδο φυσιολογίας μπορεί να προκαλέσει στον ξενιστή η μείωση της φυσιολογικής χλωρίδας Οι μακροχρόνιες θεραπείες με αντιβιοτικά συ-χνά συνοδεύονται από λοιμώξεις ευκαιριακών παθογό-νων πολλά από τα οποία είναι τα ίδια με αυτά που προ-καλούν ευκαιριακές λοιμώξεις σε άτομα με AIDS (f Τμήμα 2614) Ποια παθογόνα μπορεί να είναι αυτά Γι-ατί είναι ευάλωτα στα συγκεκριμένα παθογόνα όσα άτο-μα έχουν ακολουθήσει αντιβιοτική θεραπεία

6 Περιγράψτε σε τι διαφέρουν τα παθογόνα από τα μη πα-θογόνα στελέχη της Escherichia coli Συμπεριλάβετε στην επιχειρηματολογία σας δομικές και οικολογικές συ-νιστώσες

7 Αναφέρετε τρεις τουλάχιστον ξενιστικούς παράγοντες οι οποίοι περιορίζουν ή ευνοούν τον αποικισμό και την ανάπτυξη μικροοργανισμών σε δεδομένη θέση Συμπερι-λάβετε κάθε έναν από αυτούς τους παράγοντες σε in vi-tro πειράματα για τον έλεγχο της ισχύος των υποθέσεών σας

8 Προσδιορίστε πιθανές εξελικτικές πιέσεις που προκα-λούν αύξηση της μολυσματικότητας και της παθογονικό-τητας του Streptococcus pneumoniae Προσδιορίστε πι-

Ερωτήσεις εφαρμογής

Page 29: Ο Streptococcus mutans 21 - WordPress.com...838 Kεφάλαιο 21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ μικροοργανισμοί στα όργανα,

στο στομάχι πρέπει να ανταπεξέλθουν αφrsquo ενός στην οξύτη-τα του στομάχου (που μπορεί να φθάσει και σε pH 2) και αφrsquo ετέρου στον ανταγωνισμό με τη διαρκώς αυξανόμενη μικρο-χλωρίδα του λεπτού (pH 5 περίπου) και του παχέος εντέρου (pH 6-7) Υπενθυμίζεται ότι στο παχύ έντερο ενός φυσιολο-γικού ενήλικα ο αριθμός των βακτηρίων προσεγγίζει το 1010 ανά γραμμάριο εντερικού περιεχομένου (βλ Τμήμα 214) Με όλους αυτούς τους αποτρεπτικούς μηχανισμούς γίνεται σαφές ότι η μόνιμη εγκατάσταση ενός νέου μικροοργανι-σμού είναι ιδιαίτερα δύσκολη

Οι νεφροί και η επιφάνεια των οφθαλμών λούονται συ-νεχώς με εκκρίσεις που περιέχουν λυσοζύμη ένζυμο το οποίο μειώνει δραστικά τους μικροβιακούς πληθυσμούς Βακτηρι-οκτόνες ουσίες υπάρχουν επίσης στα εξωκυτταρικά υγρά όπως στο πλάσμα του αίματος Οι β-λυσίνες επί παραδείγ-ματι είναι πρωτεΐνες του αίματος που έχουν την ιδιότητα να προσδένονται και να ανοίγουν ρήγματα στην κυτταρική μεμ-βράνη των βακτηρίων προκαλώντας εκροή του κυτταρο-πλάσματος άρα και λύση του βακτηριακού κυττάρου

Ιστική εξειδίκευση

Τα περισσότερα παθογόνα πρέπει αρχικά να προσκολληθούν και να αποικίσουν τη θέση που τους προσφέρεται Αν η θέ-ση αυτή δεν είναι συμβατή με τις διατροφικές και περιβαλ-λοντικές ανάγκες τους τότε είναι αδύνατο να πολλαπλασι-αστούν Επομένως αν το Clostridium tetani προσληφθεί με την τροφή δεν θα προκαλέσει τέτανο διότι πεθαίνει στο όξι-νο περιβάλλον του στομάχου Αν όμως εισχωρήσει σε μια βαθειά πληγή ενδέχεται να πολλαπλασιαστεί στις ανοξικές ζώνες που δημιουργούνται με την τοπική νέκρωση του ιστού και να αρχίσει την παραγωγή τετανοτοξίνης (βλ Τμήματα 2110 και 278) Αντίθετα τα εντεροβακτήρια όπως η Sal-monella και η Shigella δεν προκαλούν λοιμώξεις στις πλη-γές αλλά αποικίζουν επιτυχώς τον εντερικό σωλήνα Ορι-σμένες περιπτώσεις ιστικής εξειδίκευσης παρατίθενται στον Πίνακα 216

Ο καταβεβλημένος ξενιστής

Ο όρος καταβεβλημένος ξενιστής αφορά ξενιστές στους οποί-ους έχει αδρανοποιηθεί ένα ή περισσότερα τμήματα του ανο-

σοποιητικού τους συστήματος με συνέπεια να αυξάνονται σημαντικά οι πιθανότητες λοίμωξης

Πολλοί νοσοκομειακοί ασθενείς που πάσχουν από μη λοιμώδες νόσημα (πχ καρκίνο ή καρδιοπάθεια) προσβάλ-λονται σχετικά εύκολα από λοιμώξεις επειδή είναι καταβε-βλημένοι (f Τμήμα 257) Διάφορες συνήθεις νοσοκομει-ακές πράξεις όπως ο καθετηριασμός οι υποδόριες ενέσεις η λήψη εγκεφαλονωτιαίου υγρού οι βιοψίες και οι χειρουρ-γικές επεμβάσεις μπορούν ακούσια να εισαγάγουν μικροορ-γανισμούς στους ασθενείς Το προεγχειρητικό άγχος μπορεί επίσης να μειώσει τις αντιστάσεις του ασθενούς Τα διάφο-ρα αντιφλεγμονώδη φάρμακα που χορηγούνται για τον περι-ορισμό του πόνου και των οιδημάτων μειώνουν επίσης την ανοσιακή άμυνα του ξενιστή (βλ Τμήμα 2113) Στους ασθε-νείς που έχουν δεχθεί κάποιο μόσχευμα χορηγούνται ανοσο-κατασταλτικά φάρμακα τα οποία καταστέλλουν τον μηχα-νισμό απόρριψης του μοσχεύματος αλλά ταυτόχρονα μειώ-νουν την αμυντική ικανότητα του ασθενούς έναντι των λοι-μώξεων

Καταβεβλημένοι ξενιστές υπάρχουν και εκτός νοσο-κομείων Το κάπνισμα η υπέρμετρη κατανάλωση αλκοόλ η ενδοφλέβια λήψη ναρκωτικών ουσιών η έλλειψη ύπνου η ανεπαρκής διατροφή ή η λοίμωξη από κάποιον άλλο πα-ράγοντα αποτελούν συνθήκες που καταβάλλουν την άμυνα του ξενιστή έναντι των λοιμώξεων Επί παραδείγματι η μό-λυνση με τον ιό HIV (ιό της ανθρώπινης ανοσοανεπάρκειας) καθιστά τον ασθενή ευάλωτο σε πληθώρα μικροβιακών λοι-μώξεων κατά κανόνα ακίνδυνων για τα μη προσβεβλημένα άτομα Ο HIV προκαλεί το σύνδρομο της επίκτητης ανοσοα-νεπάρκειας (AIDS) επειδή καταστρέφει έναν τύπο κυττάρων του ανοσοποιητικού συστήματος τα λεμφοκύτταρα Τ-CD4 (f Τμήμα 227) που συμμετέχουν στην ανοσιακή απόκρι-ση του οργανισμού Εξαιτίας αυτής της βλάβης που προκα-λεί ο HIV στον ξενιστή οι ασθενείς με AIDS δεν διαθέτουν επαρκή άμυνα έναντι των λοιμώξεων και συχνά πεθαίνουν από κάποια λοίμωξη (f Τμήματα 256 και 2614)

Τέλος ένας ξενιστής μπορεί να είναι καταβεβλημένος εξαιτίας συγκεκριμένων γενετικών παραγόντων όπως πχ από διάφορες γενετικές ασθένειες που αναστέλλουν τη λει-τουργία ή καταστρέφουν ολόκληρα τμήματα του ανοσοποιη-τικού συστήματος Τα άτομα που υποφέρουν από τέτοιες πα-

2113 ΜΗ ΕΙΔΙΚΗ ΕΓΓΕΝΗΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΣΤΙΣ ΜΟΛΥΝΣΕΙΣ 863

ΠΙΝΑΚΑΣ 216 λοιμώξειςκαιιστικήεξειδίκευση

Νόσος Ιστός που μολύνεται Οργανισμός

αλλαντίαση Τελικήκινητικήπλάκα Clostridium botulinumαυτόματηαποβολή(βοοειδή) πλακούντας Brucella abortusΓονόρροια επιθήλιοτουουρογεννητικού Neisseria gonorrhoeaeδιφθερίτιδα επιθήλιοτουλάρυγγα Corynebacterum diphtheriaeελονοσία αίμα(ερυθροκύτταρα) είδηPlasmodiumπυελονεφρίτιδα μυελόςτωννεφρών είδηProteusΣύνδρομοεπίκτητηςανοσοανεπάρκειας(AIDS) βοηθητικάλεμφοκύτταραΤ Ιόςτηςανθρώπινηςανοσοανεπάρκειας(HIV)Τερηδόνα Στοματικόεπιθήλιο Streptococcus mutans S sobrinus S sanguisS mitisΤέτανος ανασταλτικοίδιάμεσοινευρώνες Clostridium tetani Χολέρα επιθήλιοτουλεπτούεντέρου Vibrio cholerae

864Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

θήσεις συνήθως πεθαίνουν σε νεαρή ηλικία όχι από την ίδια τη γενετική νόσο αλλά από κάποια μικροβιακή λοίμωξη

2113 Έλεγχος εννοιών

Ο αποικισμός ενός ξενιστή από παθογόνα παρεμποδίζεται από μη ειδικούς φραγμούς φυσικής ανατομικής και χημικής φύσεως Η κατάρρευση των μηχανισμών άμυνας οδηγεί σε καταβεβλημένους ξενιστές δηλαδή σε ασθενείς πιο ευάλωτους στις λοιμώξεις

Με ποιον τρόπο μπορούν το κάπνισμα και η δίαιτα να επηρεά-σουν την αντίσταση του ξενιστή σε κάποιο παθογόνο

Πώς θα μπορούσε μια προϋπάρχουσα λοίμωξη να καταβάλει έναν υγιή κατά τα άλλα ξενιστή

2114 Φλεγμονή και πυρετός

Φλεγμονή ονομάζεται η μη ειδική αντίδραση του οργανι-σμού σε διαφόρα επιβλαβή ερεθίσματα όπως είναι οι το-ξίνες και τα παθογόνα Χαρακτηριστικά της φλεγμονώδους αντίδρασης είναι η ερυθρότητα το οίδημα ο πόνος και η υψηλή θερμοκρασία που αναπτύσσεται τοπικά στο σημείο της λοίμωξης Στις ουσίες που παράγουν αυτό το αποτέλε-σμα ανήκει και μια ομάδα πρωτεϊνών που ονομάζονται κυ-τοκίνες (f Τμήμα 2310) ουσίες τις οποίες παράγουν τα λευκά αιμοσφαίρια ή λευκοκύτταρα (f Τμήμα 221) Τα λευκοκύτταρα συνδέονται επίσης με τις εξειδικευμένες αποκρίσεις του οργανισμού σε συγκεκριμένα παθογόνα τις οποίες θα εξετάσουμε στο Κεφάλαιο 22 Σπουδαιότερο απο-τέλεσμα μιας φλεγμονώδους αντίδρασης του οργανισμού εί-ναι ο άμεσος περιορισμός του παθογόνου κάτι που συνήθως επιτυγχάνεται με τον σχηματισμό ενός θρόμβου (δηλαδή ενός πλέγματος από ίνες) στο σημείο της φλεγμονής

Η φλεγμονή είναι ένας από τους σημαντικότερους και πιο διαδεδομένους αμυντικούς μηχανισμούς του ξενιστή έναντι των εισερχόμενων μικροοργανισμών Σε ορισμένες περιπτώσεις όμως η φλεγμονή μπορεί να αυξήσει την πα-θογονικότητα ενός μικροβίου Για παράδειγμα ορισμένοι μι-κροοργανισμοί επάγουν φλεγμονώδεις αντιδράσεις οι οποί-ες επειδή είναι υπερβολικά έντονες προξενούν σημαντικές βλάβες στους ιστούς δημιουργώντας laquoνεκρωμένεςraquo ζώνες πλούσιες σε θρεπτικά υλικά άρα και κατάλληλες για εγκα-τάσταση και πολλαπλασιασμό

Σε ορισμένες περιπτώσεις εκδηλώνεται μια ανεξέλεγκτη διασυστηματική φλεγμονή που ονομάζεται σηπτική κατα-πληξία (σοκ) η οποία οδηγεί σε ακόμη πιο γενικευμένα συ-μπτώματα όπως εντονότατο οίδημα και ανεξέλεγκτο πυρε-τό Η σηπτική καταπληξία είναι μια κατάσταση απειλητική για την ανθρώπινη ζωή που εμφανίζεται όταν οι λοιμώξεις και οι αντίστοιχες φλεγμονώδεις αντιδράσεις δεν περιορίζο-νται σε συγκεκριμένη θέση του σώματος αλλά διασπείρονται σε όλο το σώμα μέσω του κυκλοφορικού ή λεμφικού συστή-ματος (f Τμήμα 221)

Πυρετός

Το σώμα ενός υγιούς ατόμου διατηρεί αξιοθαύμαστα σταθε-ρή τη θερμοκρασία στο εσωτερικό του Σε μια μέση περίοδο 24 ωρών η θερμοκρασία του σώματος αυξομειώνεται σε ένα πολύ στενό εύρος τιμών που δεν υπερβαίνει τον 1ο-15οC Σε κάθε άτομο η μέση θερμοκρασία μπορεί να ποικίλλει ελα-φρά Ως laquoφυσιολογικήraquo θεωρείται μια μέση θερμοκρασία 37οC αλλά σε ορισμένα άτομα η φυσιολογική θερμοκρασία μπορεί να είναι 36οC ή 38οC Η θερμοκρασία του σώματος εξαρτάται πολύ από τη σωματική δραστηριότητα και μπορεί να φτάσει μέχρι και 4οC πάνω από το φυσιολογικό κατά τη διάρκεια έντονης σωματικής καταπόνησης και μέχρι 2οC κά-τω από το φυσιολογικό κατά τη διάρκεια του ύπνου

Πυρετός ονομάζεται η ανώμαλη αύξηση της θερμοκρα-σίας του σώματος Ο πυρετός προκαλείται ενίοτε και από μη λοιμώδη νοσήματα αλλά στις περισσότερες περιπτώσεις ευ-θύνεται κάποια λοίμωξη Το γεγονός ότι πολλές λοιμώξεις προκαλούν πυρετό οφείλεται σε ορισμένα πυρετογόνα προϊ-όντα των παθογόνων μικροοργανισμών Οι καλύτερα μελε-τημένοι πυρετογόνοι παράγοντες είναι οι ενδοτοξίνες των αρνητικών κατά Gram βακτηρίων (βλ Τμήμα 2112) Ωστό-σο υπάρχουν και οργανισμοί που προκαλούν πυρετό χωρίς να παράγουν ενδοτοξίνες Αυτοί οι οργανισμοί θανατώνο-νται από τα λευκοκύτταρα και καθώς συμβαίνει αυτό επά-γουν την απελευθέρωση λευκοκυτταρικών πρωτεϊνών που ονομάζονται ενδογενή πυρετογόνα (f Τμήμα 222) Ενίο-τε ο πυρετός ωφελεί τον ξενιστή Ο χαμηλός πυρετός επιτα-χύνει τις διαδικασίες της φαγοκυττάρωσης και της παραγω-γής αντισωμάτων Ωστόσο ο υψηλός πυρετός πχ 40οC ή και περισσότερο συνήθως λειτουργεί προς όφελος του πα-θογόνου διότι προκαλεί περαιτέρω καταστροφή των ιστών του ξενιστή

Οι πυρετοί των λοιμώξεων κατατάσσονται σε τρεις κα-τηγορίες (1) στον συνεχόμενο ή αδιάλειπτο πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώματος παραμένει αυξημένη καθrsquo όλο το 24ωρο και η διακύμανσή της γύρω από την αυ-ξημένη τιμή δεν υπερβαίνει τον 1οCOslash συνεχόμενος πυρετός εμφανίζεται στον τύφο (f Τμήμα 273) και στον τυφοει-δή πυρετό (f Τμήμα 288)Oslash (2) στον υφέσιμο πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώματος παραμένει αυξημένη καθrsquo όλο το 24ωρο αλλά παρουσιάζει διακυμάνσεις μεγαλύ-τερες του 1οCOslash αυτό το είδος πυρετού χαρακτηρίζει τις πυο-γενείς λοιμώξεις (f Τμήματα 262 και 269) και τη φυμα-τίωση (f Τμήμα 265)Oslash (3) στον διαλείποντα πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία είναι φυσιολογική ορισμένες περι-όδους της ημέρας αλλά κατά διαστήματα αυξάνεται πάνω από το φυσιολογικό Οι περισσότερες λοιμώξεις προκαλούν κάποια μορφή διαλείποντος πυρετού Ο διαλείπων πυρετός εμφανίζεται με πολύ χαρακτηριστικό τρόπο στην ελονοσία (f Τμήμα 275) η οποία οφείλεται σε λοίμωξη από πρω-τόζωο Ο υπόστροφος πυρετός που προκαλούν ορισμένα είδη του γένους Borrelia (f Τμήμα 273) είναι μια μορφή δια-λείποντος πυρετού κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώ-ματος παραμένει φυσιολογική για μεγάλο χρονικό διάστημα

αλλά διακόπτεται από εμπύρετες κρίσεις Ο υπόστροφος πυ-ρετός εμφανίζεται στις περιπτώσεις ατελούς ανάρρωσης από λοίμωξη και εκδηλώνεται περιοδικά κάθε φορά που ο λοιμώ-δης παράγοντας επανεγκαθίσταται

2114 Έλεγχος εννοιών

Η φλεγμονή και ο πυρετός αποτελούν γενικές αντιδράσεις του ορ-γανισμού σε επιβλαβή ερεθίσματα Οι αποκρίσεις του ξενιστή εί-

ναι σχεδιασμένες έτσι ώστε να απομονώνουν ταχύτατα και να κα-ταστρέφουν το παθογόνο αλλά μπορεί να προκαλέσουν περαιτέρω βλάβες στους ιστούς του ξενιστή

Περιγράψτε τα κυριότερα συμπτώματα της φλεγμονής Περιγράψτε τους τρεις τύπους πυρετού

νότητα εισβολής Ποιοι παράγοντες προσδίδουν τέτοιου είδους ικανότητες σε έναν μικροοργανισμό

9 Σε τι διαφέρουν μεταξύ τους οι τοξίνες Α-Β οι κυτταρο-τοξίνες και τα υπεραντιγόνα Δώστε ένα παράδειγμα από κάθε κατηγορία τοξινών Με ποιον τρόπο προκαλεί νόσο κάθε κατηγορία τοξίνης

10 Περιγράψτε τους μηχανισμούς δράσης της τετανοτοξί-νης και της αλλαντοτοξίνης Αναφορικά με τον μηχανι-σμό δράσης τους γιατί είναι τόσο επικίνδυνες οι εν λόγω τοξίνες

11 Περιγράψτε συνοπτικά τον μηχανισμό δράσης της εντε-ροτοξίνης της χολέρας Ποια είναι η κατάλληλη θερα-πεία για την ασθένεια αυτή και γιατί η χορήγηση αντιβι-οτικών δεν έχει κατά κανόνα αποτέλεσμα Περιγράψτε συνοπτικά τον μηχανισμό δράσης της εντεροτοξίνης του σταφυλόκοκκου Ποια είναι η κατάλληλη θεραπεία για την ασθένεια αυτή και γιατί η χορήγηση αντιβιοτικών δεν έχει κατά κανόνα αποτέλεσμα

12 Περιγράψτε τη δομή μιας τυπικής ενδοτοξίνης Με ποιον τρόπο προκαλεί η ενδοτοξίνη πυρετό Ποιοι μικροοργα-νισμοί παράγουν ενδοτοξίνες

13 Με ποιον τρόπο περιορίζουν τις βακτηριακές λοιμώξεις το pH και η θερμοκρασία Σε ποια σημεία πάνω ή μέσα στο σώμα μπορεί να είναι διαφορετικές οι τιμές της θερ-μοκρασίας και του pH από τις αντίστοιχες μέσες σωμα-τικές τιμές Ποιοι οργανισμοί θα μπορούσαν να ωφελού-νται από τις υφιστάμενες διαφορές στη θερμοκρασία και στο pH

14 Σε τι διαφέρουν ο συνεχόμενος ο υφέσιμος και ο διαλεί-πων πυρετός Αναφέρετε τουλάχιστον έναν λοιμώδη πα-ράγοντα για κάθε τύπο πυρετού Ποιος τύπος πυρετού εί-ναι συνηθέστερος στις λοιμώξεις

1 Σε τι διαφέρουν ένα παράσιτο από ένα παθογόνο Σε τι δι-αφέρει η λοίμωξη από τη νόσο

2 Ποια όργανα του ανθρώπινου σώματος αποικίζονται φυ-σιολογικά από μικροοργανισμούς Τι κοινό έχουν αυτά τα όργανα μεταξύ τους Ποια όργανα είναι εντελώς ελεύ-θερα από μικροοργανισμούς Τι κοινό έχουν αυτά τα όρ-γανα μεταξύ τους

3 Σε τι διαφέρουν οι μόνιμοι από τους περιστασιακούς πλη-θυσμούς μικροοργανισμών που αναπτύσσονται σε κά-ποια θέση του σώματος

4 Γιατί είναι καθοριστική η συμμετοχή των ειδών του γέ-νους Streptococcus στον σχηματισμό της τερηδόνας Γι-ατί είναι τα είδη αυτά ικανότερα στη δημιουργία τερηδό-νας από άλλους οργανισμούς

5 Με ποιον τρόπο επηρεάζει το pH τους οργανισμούς που αναπτύσσονται στα επιμέρους τμήματα του γαστρεντερι-κού σωλήνα Με ποιον τρόπο επηρεάζει η συγκέντρωση οξυγόνου τη σύσταση της μικροβιακής χλωρίδας στα δι-άφορα επιμέρους τμήματα του γαστρεντερικού σωλήνα

6 Περιγράψτε τη σχέση μεταξύ Lactobacillus acidophilus και γλυκογόνου στον κολπικό σωλήνα Γιατί είναι διαφο-ρετική η φυσιολογική χλωρίδα στον κόλπο μιας ενήλικης γυναίκας σε σχέση με εκείνην μιας πολύ νέας

7 Υποδείξτε σε τι διαφέρουν μεταξύ τους ο γλυκοκάλυκας η κάψα και η βλεννοστιβάδα Με ποιον τρόπο συνει-σφέρουν οι προαναφερθείσες δομές στη διαδικασία προ-σκόλλησης των βακτηρίων

8 Δώστε ένα παράδειγμα μικροοργανισμού του οποίου η παθογονικότητα οφείλεται στην ικανότητα παραγωγής τοξίνης Προσδιορίστε τη συγκεκριμένη τοξίνη και τον τρόπο δράσης της Δώστε ένα παράδειγμα μικροοργανι-σμού του οποίου η παθογονικότητα οφείλεται στην ικα-

Ερωτήσεις επανάληψης

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΕΠΑΝΑΛΗψΗΣ 865

866Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

θανές εξελικτικές πιέσεις που να προκαλούν αύξηση της μολυσματικότητας και της παθογονικότητας του Clos-tridium tetani Θα προσέδιδε επιλεκτικά πλεονεκτήματα σε αυτούς τους οργανισμούς μια ενδεχόμενη αύξηση της μολυσματικότητας Στον συλλογισμό σας βεβαιωθείτε ότι έχετε λάβει υπrsquo όψιν σας και το φυσικό ενδιαίτημα κάθε οργανισμού

9 Το ένζυμο πήξης του αίματος (coagulase) είναι ένας πα-ράγοντας μολυσματικότητας του Staphylococcus aure-us ο οποίος προκαλεί τον σχηματισμό θρόμβων στη θέ-ση ανάπτυξης του S aureus Η στρεπτοκινάση είναι ένας παράγοντας μολυσματικότητας του Staphylococcus pyo-genes που διασπά τους θρόμβους στη θέση ανάπτυξης του S pyogenes Υπάρχει κάποιος συνδυασμός αυτών των δύο αλληλοαναιρούμενων στρατηγικών που να αυ-ξάνει την παθογονικότητα

10 Τα είδη του γένους Salmonella παράγουν τουλάχιστον 10 διαφορετικά γονιδιακά προϊόντα τα οποία δρουν ως πα-ράγοντες μολυσματικότητας και αυξάνουν τη μολυσματι-κή δράση του παθογόνου Το Streptococcus pneumoniae ένα παθογόνο με κατά τεκμήριο μεγαλύτερη μολυσματι-κότητα (βλ Εικόνα 2115) χρησιμοποιεί μόνο έναν πα-ράγοντα μολυσματικότητας Ανατρέξτε στους κρίσιμους παράγοντες μολυσματικότητας για καθέναν από αυτούς τους δύο οργανισμούς και εξηγήστε γιατί είναι τόσο ση-μαντικός και αποτελεσματικός ένας συγκεκριμένος πα-ράγοντας του S pneumoniae Γιατί δεν χρησιμοποιούν όλα τα παθογόνα του ανθρώπου στρατηγικές μολυσματι-κότητας παρόμοιες με εκείνη του S pneumoniae

11 Τα εμβόλια κατά των εξωτοξινών πχ της τοξίνης της διφθερίτιδας και της τετανοτοξίνης χρησιμεύουν στην πρόληψη εκδήλωσης των αντίστοιχων νόσων (f Τμή-μα 2211) Γιατί δεν παρασκευάζονται εμβόλια και κατά των ενδοτοξινών

12 Αν και είναι σχετικά εύκολο να απομονωθούν μεταλλάγ-ματα μικροοργανισμών με ικανότητα παραγωγής ενδοτο-ξινών η απομόνωση μεταλλαγμάτων που δεν έχουν αυ-τή την ικανότητα είναι πολύ δυσκολότερη Με βάση όσα ξέρετε για τη δομή και τη λειτουργία αυτών των τοξινών εξηγήστε γιατί συμβαίνει αυτό

13 Τα εγκαύματα είναι από τις δυσκολότερες πληγές σε ότι αφορά τη θεραπεία τους καθώς μολύνονται εύκολα από ευκαιριακά συνήθως παθογόνα Εξηγήστε γιατί συμ-βαίνει αυτό με βάση τις γνώσεις σας για τους φυσικούς ανατομικούς και χημικούς μηχανισμούς που διαθέτει ο οργανισμός για την πρόληψη των λοιμώξεων

14 Πρέπει ο πυρετός να αντιμετωπίζεται θεραπευτικά σε κάθε περίπτωση Στην απάντησή σας λάβετε υπrsquo όψιν τη σημασία που έχουν οι φλεγμονώδεις αποκρίσεις του ξε-νιστή στον περιορισμό των λοιμώξεων

1 Με ποιον τρόπο αναστέλλει η βλέννη τον πολλαπλασι-ασμό των περισσότερων μικροοργανισμών Περιγράψ-τε πειράματα τα οποία καταδεικνύουν την προστατευτι-κή επίδραση της βλέννης έναντι του βακτηριακού αποι-κισμού

2 Οι βλεννογόνοι υμένες αποτελούν αποτελεσματικό φραγ-μό κατά του αποικισμού και της ανάπτυξης μικροοργανι-σμών Ωστόσο οι βλεννογόνοι του λάρυγγα και του φά-ρυγγα αποικίζονται από ποικίλους μικροοργανισμούς που μερικοί προκαλούν ενίοτε νόσο Εξηγήστε πώς μπο-ρεί υπό συγκεκριμένες συνθήκες να μετατραπεί σε παθο-γόνο ένας μικροοργανισμός που φυσιολογικά δεν είναι παθογόνος Περιγράψτε τουλάχιστον ένα σύνολο συνθη-κών που δυνητικά ευνοεί την παθογονικότητα

3 Ποια στάδια περιλαμβάνει ο σχηματισμός της οδοντικής πλάκας Περιγράψτε και αναλύστε τα πειράματα που κα-ταδεικνύουν ότι οδοντική πλάκα μπορεί να σχηματιστεί και σε απομιμήσεις οδοντικών επιφανειών και σχεδιάστε άλλα πειράματα σχετικά με τη χρήση βιολογικών μεθό-δων καταπολέμησης της πλάκας

4 Συμβάλλει η χρήση ενός αντιμικροβιακού σκευάσματος (οδοντόπαστα) στην πρόληψη της τερηδόνας Ποια εί-ναι τα πλεονεκτήματα ή τα μειονεκτήματα μιας τέτοιας στρατηγικής για την πρόληψη της τερηδόνας Πώς μπο-ρείτε να ελέγξετε εργαστηριακά την αποτελεσματικότη-τα αυτής της στρατηγικής

5 Η λήψη αντιβιοτικών μπορεί να μειώσει σημαντικά τον αριθμό των μικροοργανισμών της γαστρεντερικής οδού Ποια συμπτώματα σε επίπεδο φυσιολογίας μπορεί να προκαλέσει στον ξενιστή η μείωση της φυσιολογικής χλωρίδας Οι μακροχρόνιες θεραπείες με αντιβιοτικά συ-χνά συνοδεύονται από λοιμώξεις ευκαιριακών παθογό-νων πολλά από τα οποία είναι τα ίδια με αυτά που προ-καλούν ευκαιριακές λοιμώξεις σε άτομα με AIDS (f Τμήμα 2614) Ποια παθογόνα μπορεί να είναι αυτά Γι-ατί είναι ευάλωτα στα συγκεκριμένα παθογόνα όσα άτο-μα έχουν ακολουθήσει αντιβιοτική θεραπεία

6 Περιγράψτε σε τι διαφέρουν τα παθογόνα από τα μη πα-θογόνα στελέχη της Escherichia coli Συμπεριλάβετε στην επιχειρηματολογία σας δομικές και οικολογικές συ-νιστώσες

7 Αναφέρετε τρεις τουλάχιστον ξενιστικούς παράγοντες οι οποίοι περιορίζουν ή ευνοούν τον αποικισμό και την ανάπτυξη μικροοργανισμών σε δεδομένη θέση Συμπερι-λάβετε κάθε έναν από αυτούς τους παράγοντες σε in vi-tro πειράματα για τον έλεγχο της ισχύος των υποθέσεών σας

8 Προσδιορίστε πιθανές εξελικτικές πιέσεις που προκα-λούν αύξηση της μολυσματικότητας και της παθογονικό-τητας του Streptococcus pneumoniae Προσδιορίστε πι-

Ερωτήσεις εφαρμογής

Page 30: Ο Streptococcus mutans 21 - WordPress.com...838 Kεφάλαιο 21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ μικροοργανισμοί στα όργανα,

864Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

θήσεις συνήθως πεθαίνουν σε νεαρή ηλικία όχι από την ίδια τη γενετική νόσο αλλά από κάποια μικροβιακή λοίμωξη

2113 Έλεγχος εννοιών

Ο αποικισμός ενός ξενιστή από παθογόνα παρεμποδίζεται από μη ειδικούς φραγμούς φυσικής ανατομικής και χημικής φύσεως Η κατάρρευση των μηχανισμών άμυνας οδηγεί σε καταβεβλημένους ξενιστές δηλαδή σε ασθενείς πιο ευάλωτους στις λοιμώξεις

Με ποιον τρόπο μπορούν το κάπνισμα και η δίαιτα να επηρεά-σουν την αντίσταση του ξενιστή σε κάποιο παθογόνο

Πώς θα μπορούσε μια προϋπάρχουσα λοίμωξη να καταβάλει έναν υγιή κατά τα άλλα ξενιστή

2114 Φλεγμονή και πυρετός

Φλεγμονή ονομάζεται η μη ειδική αντίδραση του οργανι-σμού σε διαφόρα επιβλαβή ερεθίσματα όπως είναι οι το-ξίνες και τα παθογόνα Χαρακτηριστικά της φλεγμονώδους αντίδρασης είναι η ερυθρότητα το οίδημα ο πόνος και η υψηλή θερμοκρασία που αναπτύσσεται τοπικά στο σημείο της λοίμωξης Στις ουσίες που παράγουν αυτό το αποτέλε-σμα ανήκει και μια ομάδα πρωτεϊνών που ονομάζονται κυ-τοκίνες (f Τμήμα 2310) ουσίες τις οποίες παράγουν τα λευκά αιμοσφαίρια ή λευκοκύτταρα (f Τμήμα 221) Τα λευκοκύτταρα συνδέονται επίσης με τις εξειδικευμένες αποκρίσεις του οργανισμού σε συγκεκριμένα παθογόνα τις οποίες θα εξετάσουμε στο Κεφάλαιο 22 Σπουδαιότερο απο-τέλεσμα μιας φλεγμονώδους αντίδρασης του οργανισμού εί-ναι ο άμεσος περιορισμός του παθογόνου κάτι που συνήθως επιτυγχάνεται με τον σχηματισμό ενός θρόμβου (δηλαδή ενός πλέγματος από ίνες) στο σημείο της φλεγμονής

Η φλεγμονή είναι ένας από τους σημαντικότερους και πιο διαδεδομένους αμυντικούς μηχανισμούς του ξενιστή έναντι των εισερχόμενων μικροοργανισμών Σε ορισμένες περιπτώσεις όμως η φλεγμονή μπορεί να αυξήσει την πα-θογονικότητα ενός μικροβίου Για παράδειγμα ορισμένοι μι-κροοργανισμοί επάγουν φλεγμονώδεις αντιδράσεις οι οποί-ες επειδή είναι υπερβολικά έντονες προξενούν σημαντικές βλάβες στους ιστούς δημιουργώντας laquoνεκρωμένεςraquo ζώνες πλούσιες σε θρεπτικά υλικά άρα και κατάλληλες για εγκα-τάσταση και πολλαπλασιασμό

Σε ορισμένες περιπτώσεις εκδηλώνεται μια ανεξέλεγκτη διασυστηματική φλεγμονή που ονομάζεται σηπτική κατα-πληξία (σοκ) η οποία οδηγεί σε ακόμη πιο γενικευμένα συ-μπτώματα όπως εντονότατο οίδημα και ανεξέλεγκτο πυρε-τό Η σηπτική καταπληξία είναι μια κατάσταση απειλητική για την ανθρώπινη ζωή που εμφανίζεται όταν οι λοιμώξεις και οι αντίστοιχες φλεγμονώδεις αντιδράσεις δεν περιορίζο-νται σε συγκεκριμένη θέση του σώματος αλλά διασπείρονται σε όλο το σώμα μέσω του κυκλοφορικού ή λεμφικού συστή-ματος (f Τμήμα 221)

Πυρετός

Το σώμα ενός υγιούς ατόμου διατηρεί αξιοθαύμαστα σταθε-ρή τη θερμοκρασία στο εσωτερικό του Σε μια μέση περίοδο 24 ωρών η θερμοκρασία του σώματος αυξομειώνεται σε ένα πολύ στενό εύρος τιμών που δεν υπερβαίνει τον 1ο-15οC Σε κάθε άτομο η μέση θερμοκρασία μπορεί να ποικίλλει ελα-φρά Ως laquoφυσιολογικήraquo θεωρείται μια μέση θερμοκρασία 37οC αλλά σε ορισμένα άτομα η φυσιολογική θερμοκρασία μπορεί να είναι 36οC ή 38οC Η θερμοκρασία του σώματος εξαρτάται πολύ από τη σωματική δραστηριότητα και μπορεί να φτάσει μέχρι και 4οC πάνω από το φυσιολογικό κατά τη διάρκεια έντονης σωματικής καταπόνησης και μέχρι 2οC κά-τω από το φυσιολογικό κατά τη διάρκεια του ύπνου

Πυρετός ονομάζεται η ανώμαλη αύξηση της θερμοκρα-σίας του σώματος Ο πυρετός προκαλείται ενίοτε και από μη λοιμώδη νοσήματα αλλά στις περισσότερες περιπτώσεις ευ-θύνεται κάποια λοίμωξη Το γεγονός ότι πολλές λοιμώξεις προκαλούν πυρετό οφείλεται σε ορισμένα πυρετογόνα προϊ-όντα των παθογόνων μικροοργανισμών Οι καλύτερα μελε-τημένοι πυρετογόνοι παράγοντες είναι οι ενδοτοξίνες των αρνητικών κατά Gram βακτηρίων (βλ Τμήμα 2112) Ωστό-σο υπάρχουν και οργανισμοί που προκαλούν πυρετό χωρίς να παράγουν ενδοτοξίνες Αυτοί οι οργανισμοί θανατώνο-νται από τα λευκοκύτταρα και καθώς συμβαίνει αυτό επά-γουν την απελευθέρωση λευκοκυτταρικών πρωτεϊνών που ονομάζονται ενδογενή πυρετογόνα (f Τμήμα 222) Ενίο-τε ο πυρετός ωφελεί τον ξενιστή Ο χαμηλός πυρετός επιτα-χύνει τις διαδικασίες της φαγοκυττάρωσης και της παραγω-γής αντισωμάτων Ωστόσο ο υψηλός πυρετός πχ 40οC ή και περισσότερο συνήθως λειτουργεί προς όφελος του πα-θογόνου διότι προκαλεί περαιτέρω καταστροφή των ιστών του ξενιστή

Οι πυρετοί των λοιμώξεων κατατάσσονται σε τρεις κα-τηγορίες (1) στον συνεχόμενο ή αδιάλειπτο πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώματος παραμένει αυξημένη καθrsquo όλο το 24ωρο και η διακύμανσή της γύρω από την αυ-ξημένη τιμή δεν υπερβαίνει τον 1οCOslash συνεχόμενος πυρετός εμφανίζεται στον τύφο (f Τμήμα 273) και στον τυφοει-δή πυρετό (f Τμήμα 288)Oslash (2) στον υφέσιμο πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώματος παραμένει αυξημένη καθrsquo όλο το 24ωρο αλλά παρουσιάζει διακυμάνσεις μεγαλύ-τερες του 1οCOslash αυτό το είδος πυρετού χαρακτηρίζει τις πυο-γενείς λοιμώξεις (f Τμήματα 262 και 269) και τη φυμα-τίωση (f Τμήμα 265)Oslash (3) στον διαλείποντα πυρετό κατά τον οποίο η θερμοκρασία είναι φυσιολογική ορισμένες περι-όδους της ημέρας αλλά κατά διαστήματα αυξάνεται πάνω από το φυσιολογικό Οι περισσότερες λοιμώξεις προκαλούν κάποια μορφή διαλείποντος πυρετού Ο διαλείπων πυρετός εμφανίζεται με πολύ χαρακτηριστικό τρόπο στην ελονοσία (f Τμήμα 275) η οποία οφείλεται σε λοίμωξη από πρω-τόζωο Ο υπόστροφος πυρετός που προκαλούν ορισμένα είδη του γένους Borrelia (f Τμήμα 273) είναι μια μορφή δια-λείποντος πυρετού κατά τον οποίο η θερμοκρασία του σώ-ματος παραμένει φυσιολογική για μεγάλο χρονικό διάστημα

αλλά διακόπτεται από εμπύρετες κρίσεις Ο υπόστροφος πυ-ρετός εμφανίζεται στις περιπτώσεις ατελούς ανάρρωσης από λοίμωξη και εκδηλώνεται περιοδικά κάθε φορά που ο λοιμώ-δης παράγοντας επανεγκαθίσταται

2114 Έλεγχος εννοιών

Η φλεγμονή και ο πυρετός αποτελούν γενικές αντιδράσεις του ορ-γανισμού σε επιβλαβή ερεθίσματα Οι αποκρίσεις του ξενιστή εί-

ναι σχεδιασμένες έτσι ώστε να απομονώνουν ταχύτατα και να κα-ταστρέφουν το παθογόνο αλλά μπορεί να προκαλέσουν περαιτέρω βλάβες στους ιστούς του ξενιστή

Περιγράψτε τα κυριότερα συμπτώματα της φλεγμονής Περιγράψτε τους τρεις τύπους πυρετού

νότητα εισβολής Ποιοι παράγοντες προσδίδουν τέτοιου είδους ικανότητες σε έναν μικροοργανισμό

9 Σε τι διαφέρουν μεταξύ τους οι τοξίνες Α-Β οι κυτταρο-τοξίνες και τα υπεραντιγόνα Δώστε ένα παράδειγμα από κάθε κατηγορία τοξινών Με ποιον τρόπο προκαλεί νόσο κάθε κατηγορία τοξίνης

10 Περιγράψτε τους μηχανισμούς δράσης της τετανοτοξί-νης και της αλλαντοτοξίνης Αναφορικά με τον μηχανι-σμό δράσης τους γιατί είναι τόσο επικίνδυνες οι εν λόγω τοξίνες

11 Περιγράψτε συνοπτικά τον μηχανισμό δράσης της εντε-ροτοξίνης της χολέρας Ποια είναι η κατάλληλη θερα-πεία για την ασθένεια αυτή και γιατί η χορήγηση αντιβι-οτικών δεν έχει κατά κανόνα αποτέλεσμα Περιγράψτε συνοπτικά τον μηχανισμό δράσης της εντεροτοξίνης του σταφυλόκοκκου Ποια είναι η κατάλληλη θεραπεία για την ασθένεια αυτή και γιατί η χορήγηση αντιβιοτικών δεν έχει κατά κανόνα αποτέλεσμα

12 Περιγράψτε τη δομή μιας τυπικής ενδοτοξίνης Με ποιον τρόπο προκαλεί η ενδοτοξίνη πυρετό Ποιοι μικροοργα-νισμοί παράγουν ενδοτοξίνες

13 Με ποιον τρόπο περιορίζουν τις βακτηριακές λοιμώξεις το pH και η θερμοκρασία Σε ποια σημεία πάνω ή μέσα στο σώμα μπορεί να είναι διαφορετικές οι τιμές της θερ-μοκρασίας και του pH από τις αντίστοιχες μέσες σωμα-τικές τιμές Ποιοι οργανισμοί θα μπορούσαν να ωφελού-νται από τις υφιστάμενες διαφορές στη θερμοκρασία και στο pH

14 Σε τι διαφέρουν ο συνεχόμενος ο υφέσιμος και ο διαλεί-πων πυρετός Αναφέρετε τουλάχιστον έναν λοιμώδη πα-ράγοντα για κάθε τύπο πυρετού Ποιος τύπος πυρετού εί-ναι συνηθέστερος στις λοιμώξεις

1 Σε τι διαφέρουν ένα παράσιτο από ένα παθογόνο Σε τι δι-αφέρει η λοίμωξη από τη νόσο

2 Ποια όργανα του ανθρώπινου σώματος αποικίζονται φυ-σιολογικά από μικροοργανισμούς Τι κοινό έχουν αυτά τα όργανα μεταξύ τους Ποια όργανα είναι εντελώς ελεύ-θερα από μικροοργανισμούς Τι κοινό έχουν αυτά τα όρ-γανα μεταξύ τους

3 Σε τι διαφέρουν οι μόνιμοι από τους περιστασιακούς πλη-θυσμούς μικροοργανισμών που αναπτύσσονται σε κά-ποια θέση του σώματος

4 Γιατί είναι καθοριστική η συμμετοχή των ειδών του γέ-νους Streptococcus στον σχηματισμό της τερηδόνας Γι-ατί είναι τα είδη αυτά ικανότερα στη δημιουργία τερηδό-νας από άλλους οργανισμούς

5 Με ποιον τρόπο επηρεάζει το pH τους οργανισμούς που αναπτύσσονται στα επιμέρους τμήματα του γαστρεντερι-κού σωλήνα Με ποιον τρόπο επηρεάζει η συγκέντρωση οξυγόνου τη σύσταση της μικροβιακής χλωρίδας στα δι-άφορα επιμέρους τμήματα του γαστρεντερικού σωλήνα

6 Περιγράψτε τη σχέση μεταξύ Lactobacillus acidophilus και γλυκογόνου στον κολπικό σωλήνα Γιατί είναι διαφο-ρετική η φυσιολογική χλωρίδα στον κόλπο μιας ενήλικης γυναίκας σε σχέση με εκείνην μιας πολύ νέας

7 Υποδείξτε σε τι διαφέρουν μεταξύ τους ο γλυκοκάλυκας η κάψα και η βλεννοστιβάδα Με ποιον τρόπο συνει-σφέρουν οι προαναφερθείσες δομές στη διαδικασία προ-σκόλλησης των βακτηρίων

8 Δώστε ένα παράδειγμα μικροοργανισμού του οποίου η παθογονικότητα οφείλεται στην ικανότητα παραγωγής τοξίνης Προσδιορίστε τη συγκεκριμένη τοξίνη και τον τρόπο δράσης της Δώστε ένα παράδειγμα μικροοργανι-σμού του οποίου η παθογονικότητα οφείλεται στην ικα-

Ερωτήσεις επανάληψης

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΕΠΑΝΑΛΗψΗΣ 865

866Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

θανές εξελικτικές πιέσεις που να προκαλούν αύξηση της μολυσματικότητας και της παθογονικότητας του Clos-tridium tetani Θα προσέδιδε επιλεκτικά πλεονεκτήματα σε αυτούς τους οργανισμούς μια ενδεχόμενη αύξηση της μολυσματικότητας Στον συλλογισμό σας βεβαιωθείτε ότι έχετε λάβει υπrsquo όψιν σας και το φυσικό ενδιαίτημα κάθε οργανισμού

9 Το ένζυμο πήξης του αίματος (coagulase) είναι ένας πα-ράγοντας μολυσματικότητας του Staphylococcus aure-us ο οποίος προκαλεί τον σχηματισμό θρόμβων στη θέ-ση ανάπτυξης του S aureus Η στρεπτοκινάση είναι ένας παράγοντας μολυσματικότητας του Staphylococcus pyo-genes που διασπά τους θρόμβους στη θέση ανάπτυξης του S pyogenes Υπάρχει κάποιος συνδυασμός αυτών των δύο αλληλοαναιρούμενων στρατηγικών που να αυ-ξάνει την παθογονικότητα

10 Τα είδη του γένους Salmonella παράγουν τουλάχιστον 10 διαφορετικά γονιδιακά προϊόντα τα οποία δρουν ως πα-ράγοντες μολυσματικότητας και αυξάνουν τη μολυσματι-κή δράση του παθογόνου Το Streptococcus pneumoniae ένα παθογόνο με κατά τεκμήριο μεγαλύτερη μολυσματι-κότητα (βλ Εικόνα 2115) χρησιμοποιεί μόνο έναν πα-ράγοντα μολυσματικότητας Ανατρέξτε στους κρίσιμους παράγοντες μολυσματικότητας για καθέναν από αυτούς τους δύο οργανισμούς και εξηγήστε γιατί είναι τόσο ση-μαντικός και αποτελεσματικός ένας συγκεκριμένος πα-ράγοντας του S pneumoniae Γιατί δεν χρησιμοποιούν όλα τα παθογόνα του ανθρώπου στρατηγικές μολυσματι-κότητας παρόμοιες με εκείνη του S pneumoniae

11 Τα εμβόλια κατά των εξωτοξινών πχ της τοξίνης της διφθερίτιδας και της τετανοτοξίνης χρησιμεύουν στην πρόληψη εκδήλωσης των αντίστοιχων νόσων (f Τμή-μα 2211) Γιατί δεν παρασκευάζονται εμβόλια και κατά των ενδοτοξινών

12 Αν και είναι σχετικά εύκολο να απομονωθούν μεταλλάγ-ματα μικροοργανισμών με ικανότητα παραγωγής ενδοτο-ξινών η απομόνωση μεταλλαγμάτων που δεν έχουν αυ-τή την ικανότητα είναι πολύ δυσκολότερη Με βάση όσα ξέρετε για τη δομή και τη λειτουργία αυτών των τοξινών εξηγήστε γιατί συμβαίνει αυτό

13 Τα εγκαύματα είναι από τις δυσκολότερες πληγές σε ότι αφορά τη θεραπεία τους καθώς μολύνονται εύκολα από ευκαιριακά συνήθως παθογόνα Εξηγήστε γιατί συμ-βαίνει αυτό με βάση τις γνώσεις σας για τους φυσικούς ανατομικούς και χημικούς μηχανισμούς που διαθέτει ο οργανισμός για την πρόληψη των λοιμώξεων

14 Πρέπει ο πυρετός να αντιμετωπίζεται θεραπευτικά σε κάθε περίπτωση Στην απάντησή σας λάβετε υπrsquo όψιν τη σημασία που έχουν οι φλεγμονώδεις αποκρίσεις του ξε-νιστή στον περιορισμό των λοιμώξεων

1 Με ποιον τρόπο αναστέλλει η βλέννη τον πολλαπλασι-ασμό των περισσότερων μικροοργανισμών Περιγράψ-τε πειράματα τα οποία καταδεικνύουν την προστατευτι-κή επίδραση της βλέννης έναντι του βακτηριακού αποι-κισμού

2 Οι βλεννογόνοι υμένες αποτελούν αποτελεσματικό φραγ-μό κατά του αποικισμού και της ανάπτυξης μικροοργανι-σμών Ωστόσο οι βλεννογόνοι του λάρυγγα και του φά-ρυγγα αποικίζονται από ποικίλους μικροοργανισμούς που μερικοί προκαλούν ενίοτε νόσο Εξηγήστε πώς μπο-ρεί υπό συγκεκριμένες συνθήκες να μετατραπεί σε παθο-γόνο ένας μικροοργανισμός που φυσιολογικά δεν είναι παθογόνος Περιγράψτε τουλάχιστον ένα σύνολο συνθη-κών που δυνητικά ευνοεί την παθογονικότητα

3 Ποια στάδια περιλαμβάνει ο σχηματισμός της οδοντικής πλάκας Περιγράψτε και αναλύστε τα πειράματα που κα-ταδεικνύουν ότι οδοντική πλάκα μπορεί να σχηματιστεί και σε απομιμήσεις οδοντικών επιφανειών και σχεδιάστε άλλα πειράματα σχετικά με τη χρήση βιολογικών μεθό-δων καταπολέμησης της πλάκας

4 Συμβάλλει η χρήση ενός αντιμικροβιακού σκευάσματος (οδοντόπαστα) στην πρόληψη της τερηδόνας Ποια εί-ναι τα πλεονεκτήματα ή τα μειονεκτήματα μιας τέτοιας στρατηγικής για την πρόληψη της τερηδόνας Πώς μπο-ρείτε να ελέγξετε εργαστηριακά την αποτελεσματικότη-τα αυτής της στρατηγικής

5 Η λήψη αντιβιοτικών μπορεί να μειώσει σημαντικά τον αριθμό των μικροοργανισμών της γαστρεντερικής οδού Ποια συμπτώματα σε επίπεδο φυσιολογίας μπορεί να προκαλέσει στον ξενιστή η μείωση της φυσιολογικής χλωρίδας Οι μακροχρόνιες θεραπείες με αντιβιοτικά συ-χνά συνοδεύονται από λοιμώξεις ευκαιριακών παθογό-νων πολλά από τα οποία είναι τα ίδια με αυτά που προ-καλούν ευκαιριακές λοιμώξεις σε άτομα με AIDS (f Τμήμα 2614) Ποια παθογόνα μπορεί να είναι αυτά Γι-ατί είναι ευάλωτα στα συγκεκριμένα παθογόνα όσα άτο-μα έχουν ακολουθήσει αντιβιοτική θεραπεία

6 Περιγράψτε σε τι διαφέρουν τα παθογόνα από τα μη πα-θογόνα στελέχη της Escherichia coli Συμπεριλάβετε στην επιχειρηματολογία σας δομικές και οικολογικές συ-νιστώσες

7 Αναφέρετε τρεις τουλάχιστον ξενιστικούς παράγοντες οι οποίοι περιορίζουν ή ευνοούν τον αποικισμό και την ανάπτυξη μικροοργανισμών σε δεδομένη θέση Συμπερι-λάβετε κάθε έναν από αυτούς τους παράγοντες σε in vi-tro πειράματα για τον έλεγχο της ισχύος των υποθέσεών σας

8 Προσδιορίστε πιθανές εξελικτικές πιέσεις που προκα-λούν αύξηση της μολυσματικότητας και της παθογονικό-τητας του Streptococcus pneumoniae Προσδιορίστε πι-

Ερωτήσεις εφαρμογής

Page 31: Ο Streptococcus mutans 21 - WordPress.com...838 Kεφάλαιο 21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ μικροοργανισμοί στα όργανα,

αλλά διακόπτεται από εμπύρετες κρίσεις Ο υπόστροφος πυ-ρετός εμφανίζεται στις περιπτώσεις ατελούς ανάρρωσης από λοίμωξη και εκδηλώνεται περιοδικά κάθε φορά που ο λοιμώ-δης παράγοντας επανεγκαθίσταται

2114 Έλεγχος εννοιών

Η φλεγμονή και ο πυρετός αποτελούν γενικές αντιδράσεις του ορ-γανισμού σε επιβλαβή ερεθίσματα Οι αποκρίσεις του ξενιστή εί-

ναι σχεδιασμένες έτσι ώστε να απομονώνουν ταχύτατα και να κα-ταστρέφουν το παθογόνο αλλά μπορεί να προκαλέσουν περαιτέρω βλάβες στους ιστούς του ξενιστή

Περιγράψτε τα κυριότερα συμπτώματα της φλεγμονής Περιγράψτε τους τρεις τύπους πυρετού

νότητα εισβολής Ποιοι παράγοντες προσδίδουν τέτοιου είδους ικανότητες σε έναν μικροοργανισμό

9 Σε τι διαφέρουν μεταξύ τους οι τοξίνες Α-Β οι κυτταρο-τοξίνες και τα υπεραντιγόνα Δώστε ένα παράδειγμα από κάθε κατηγορία τοξινών Με ποιον τρόπο προκαλεί νόσο κάθε κατηγορία τοξίνης

10 Περιγράψτε τους μηχανισμούς δράσης της τετανοτοξί-νης και της αλλαντοτοξίνης Αναφορικά με τον μηχανι-σμό δράσης τους γιατί είναι τόσο επικίνδυνες οι εν λόγω τοξίνες

11 Περιγράψτε συνοπτικά τον μηχανισμό δράσης της εντε-ροτοξίνης της χολέρας Ποια είναι η κατάλληλη θερα-πεία για την ασθένεια αυτή και γιατί η χορήγηση αντιβι-οτικών δεν έχει κατά κανόνα αποτέλεσμα Περιγράψτε συνοπτικά τον μηχανισμό δράσης της εντεροτοξίνης του σταφυλόκοκκου Ποια είναι η κατάλληλη θεραπεία για την ασθένεια αυτή και γιατί η χορήγηση αντιβιοτικών δεν έχει κατά κανόνα αποτέλεσμα

12 Περιγράψτε τη δομή μιας τυπικής ενδοτοξίνης Με ποιον τρόπο προκαλεί η ενδοτοξίνη πυρετό Ποιοι μικροοργα-νισμοί παράγουν ενδοτοξίνες

13 Με ποιον τρόπο περιορίζουν τις βακτηριακές λοιμώξεις το pH και η θερμοκρασία Σε ποια σημεία πάνω ή μέσα στο σώμα μπορεί να είναι διαφορετικές οι τιμές της θερ-μοκρασίας και του pH από τις αντίστοιχες μέσες σωμα-τικές τιμές Ποιοι οργανισμοί θα μπορούσαν να ωφελού-νται από τις υφιστάμενες διαφορές στη θερμοκρασία και στο pH

14 Σε τι διαφέρουν ο συνεχόμενος ο υφέσιμος και ο διαλεί-πων πυρετός Αναφέρετε τουλάχιστον έναν λοιμώδη πα-ράγοντα για κάθε τύπο πυρετού Ποιος τύπος πυρετού εί-ναι συνηθέστερος στις λοιμώξεις

1 Σε τι διαφέρουν ένα παράσιτο από ένα παθογόνο Σε τι δι-αφέρει η λοίμωξη από τη νόσο

2 Ποια όργανα του ανθρώπινου σώματος αποικίζονται φυ-σιολογικά από μικροοργανισμούς Τι κοινό έχουν αυτά τα όργανα μεταξύ τους Ποια όργανα είναι εντελώς ελεύ-θερα από μικροοργανισμούς Τι κοινό έχουν αυτά τα όρ-γανα μεταξύ τους

3 Σε τι διαφέρουν οι μόνιμοι από τους περιστασιακούς πλη-θυσμούς μικροοργανισμών που αναπτύσσονται σε κά-ποια θέση του σώματος

4 Γιατί είναι καθοριστική η συμμετοχή των ειδών του γέ-νους Streptococcus στον σχηματισμό της τερηδόνας Γι-ατί είναι τα είδη αυτά ικανότερα στη δημιουργία τερηδό-νας από άλλους οργανισμούς

5 Με ποιον τρόπο επηρεάζει το pH τους οργανισμούς που αναπτύσσονται στα επιμέρους τμήματα του γαστρεντερι-κού σωλήνα Με ποιον τρόπο επηρεάζει η συγκέντρωση οξυγόνου τη σύσταση της μικροβιακής χλωρίδας στα δι-άφορα επιμέρους τμήματα του γαστρεντερικού σωλήνα

6 Περιγράψτε τη σχέση μεταξύ Lactobacillus acidophilus και γλυκογόνου στον κολπικό σωλήνα Γιατί είναι διαφο-ρετική η φυσιολογική χλωρίδα στον κόλπο μιας ενήλικης γυναίκας σε σχέση με εκείνην μιας πολύ νέας

7 Υποδείξτε σε τι διαφέρουν μεταξύ τους ο γλυκοκάλυκας η κάψα και η βλεννοστιβάδα Με ποιον τρόπο συνει-σφέρουν οι προαναφερθείσες δομές στη διαδικασία προ-σκόλλησης των βακτηρίων

8 Δώστε ένα παράδειγμα μικροοργανισμού του οποίου η παθογονικότητα οφείλεται στην ικανότητα παραγωγής τοξίνης Προσδιορίστε τη συγκεκριμένη τοξίνη και τον τρόπο δράσης της Δώστε ένα παράδειγμα μικροοργανι-σμού του οποίου η παθογονικότητα οφείλεται στην ικα-

Ερωτήσεις επανάληψης

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΕΠΑΝΑΛΗψΗΣ 865

866Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

θανές εξελικτικές πιέσεις που να προκαλούν αύξηση της μολυσματικότητας και της παθογονικότητας του Clos-tridium tetani Θα προσέδιδε επιλεκτικά πλεονεκτήματα σε αυτούς τους οργανισμούς μια ενδεχόμενη αύξηση της μολυσματικότητας Στον συλλογισμό σας βεβαιωθείτε ότι έχετε λάβει υπrsquo όψιν σας και το φυσικό ενδιαίτημα κάθε οργανισμού

9 Το ένζυμο πήξης του αίματος (coagulase) είναι ένας πα-ράγοντας μολυσματικότητας του Staphylococcus aure-us ο οποίος προκαλεί τον σχηματισμό θρόμβων στη θέ-ση ανάπτυξης του S aureus Η στρεπτοκινάση είναι ένας παράγοντας μολυσματικότητας του Staphylococcus pyo-genes που διασπά τους θρόμβους στη θέση ανάπτυξης του S pyogenes Υπάρχει κάποιος συνδυασμός αυτών των δύο αλληλοαναιρούμενων στρατηγικών που να αυ-ξάνει την παθογονικότητα

10 Τα είδη του γένους Salmonella παράγουν τουλάχιστον 10 διαφορετικά γονιδιακά προϊόντα τα οποία δρουν ως πα-ράγοντες μολυσματικότητας και αυξάνουν τη μολυσματι-κή δράση του παθογόνου Το Streptococcus pneumoniae ένα παθογόνο με κατά τεκμήριο μεγαλύτερη μολυσματι-κότητα (βλ Εικόνα 2115) χρησιμοποιεί μόνο έναν πα-ράγοντα μολυσματικότητας Ανατρέξτε στους κρίσιμους παράγοντες μολυσματικότητας για καθέναν από αυτούς τους δύο οργανισμούς και εξηγήστε γιατί είναι τόσο ση-μαντικός και αποτελεσματικός ένας συγκεκριμένος πα-ράγοντας του S pneumoniae Γιατί δεν χρησιμοποιούν όλα τα παθογόνα του ανθρώπου στρατηγικές μολυσματι-κότητας παρόμοιες με εκείνη του S pneumoniae

11 Τα εμβόλια κατά των εξωτοξινών πχ της τοξίνης της διφθερίτιδας και της τετανοτοξίνης χρησιμεύουν στην πρόληψη εκδήλωσης των αντίστοιχων νόσων (f Τμή-μα 2211) Γιατί δεν παρασκευάζονται εμβόλια και κατά των ενδοτοξινών

12 Αν και είναι σχετικά εύκολο να απομονωθούν μεταλλάγ-ματα μικροοργανισμών με ικανότητα παραγωγής ενδοτο-ξινών η απομόνωση μεταλλαγμάτων που δεν έχουν αυ-τή την ικανότητα είναι πολύ δυσκολότερη Με βάση όσα ξέρετε για τη δομή και τη λειτουργία αυτών των τοξινών εξηγήστε γιατί συμβαίνει αυτό

13 Τα εγκαύματα είναι από τις δυσκολότερες πληγές σε ότι αφορά τη θεραπεία τους καθώς μολύνονται εύκολα από ευκαιριακά συνήθως παθογόνα Εξηγήστε γιατί συμ-βαίνει αυτό με βάση τις γνώσεις σας για τους φυσικούς ανατομικούς και χημικούς μηχανισμούς που διαθέτει ο οργανισμός για την πρόληψη των λοιμώξεων

14 Πρέπει ο πυρετός να αντιμετωπίζεται θεραπευτικά σε κάθε περίπτωση Στην απάντησή σας λάβετε υπrsquo όψιν τη σημασία που έχουν οι φλεγμονώδεις αποκρίσεις του ξε-νιστή στον περιορισμό των λοιμώξεων

1 Με ποιον τρόπο αναστέλλει η βλέννη τον πολλαπλασι-ασμό των περισσότερων μικροοργανισμών Περιγράψ-τε πειράματα τα οποία καταδεικνύουν την προστατευτι-κή επίδραση της βλέννης έναντι του βακτηριακού αποι-κισμού

2 Οι βλεννογόνοι υμένες αποτελούν αποτελεσματικό φραγ-μό κατά του αποικισμού και της ανάπτυξης μικροοργανι-σμών Ωστόσο οι βλεννογόνοι του λάρυγγα και του φά-ρυγγα αποικίζονται από ποικίλους μικροοργανισμούς που μερικοί προκαλούν ενίοτε νόσο Εξηγήστε πώς μπο-ρεί υπό συγκεκριμένες συνθήκες να μετατραπεί σε παθο-γόνο ένας μικροοργανισμός που φυσιολογικά δεν είναι παθογόνος Περιγράψτε τουλάχιστον ένα σύνολο συνθη-κών που δυνητικά ευνοεί την παθογονικότητα

3 Ποια στάδια περιλαμβάνει ο σχηματισμός της οδοντικής πλάκας Περιγράψτε και αναλύστε τα πειράματα που κα-ταδεικνύουν ότι οδοντική πλάκα μπορεί να σχηματιστεί και σε απομιμήσεις οδοντικών επιφανειών και σχεδιάστε άλλα πειράματα σχετικά με τη χρήση βιολογικών μεθό-δων καταπολέμησης της πλάκας

4 Συμβάλλει η χρήση ενός αντιμικροβιακού σκευάσματος (οδοντόπαστα) στην πρόληψη της τερηδόνας Ποια εί-ναι τα πλεονεκτήματα ή τα μειονεκτήματα μιας τέτοιας στρατηγικής για την πρόληψη της τερηδόνας Πώς μπο-ρείτε να ελέγξετε εργαστηριακά την αποτελεσματικότη-τα αυτής της στρατηγικής

5 Η λήψη αντιβιοτικών μπορεί να μειώσει σημαντικά τον αριθμό των μικροοργανισμών της γαστρεντερικής οδού Ποια συμπτώματα σε επίπεδο φυσιολογίας μπορεί να προκαλέσει στον ξενιστή η μείωση της φυσιολογικής χλωρίδας Οι μακροχρόνιες θεραπείες με αντιβιοτικά συ-χνά συνοδεύονται από λοιμώξεις ευκαιριακών παθογό-νων πολλά από τα οποία είναι τα ίδια με αυτά που προ-καλούν ευκαιριακές λοιμώξεις σε άτομα με AIDS (f Τμήμα 2614) Ποια παθογόνα μπορεί να είναι αυτά Γι-ατί είναι ευάλωτα στα συγκεκριμένα παθογόνα όσα άτο-μα έχουν ακολουθήσει αντιβιοτική θεραπεία

6 Περιγράψτε σε τι διαφέρουν τα παθογόνα από τα μη πα-θογόνα στελέχη της Escherichia coli Συμπεριλάβετε στην επιχειρηματολογία σας δομικές και οικολογικές συ-νιστώσες

7 Αναφέρετε τρεις τουλάχιστον ξενιστικούς παράγοντες οι οποίοι περιορίζουν ή ευνοούν τον αποικισμό και την ανάπτυξη μικροοργανισμών σε δεδομένη θέση Συμπερι-λάβετε κάθε έναν από αυτούς τους παράγοντες σε in vi-tro πειράματα για τον έλεγχο της ισχύος των υποθέσεών σας

8 Προσδιορίστε πιθανές εξελικτικές πιέσεις που προκα-λούν αύξηση της μολυσματικότητας και της παθογονικό-τητας του Streptococcus pneumoniae Προσδιορίστε πι-

Ερωτήσεις εφαρμογής

Page 32: Ο Streptococcus mutans 21 - WordPress.com...838 Kεφάλαιο 21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ μικροοργανισμοί στα όργανα,

866Kεφάλαιο21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ-ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ

θανές εξελικτικές πιέσεις που να προκαλούν αύξηση της μολυσματικότητας και της παθογονικότητας του Clos-tridium tetani Θα προσέδιδε επιλεκτικά πλεονεκτήματα σε αυτούς τους οργανισμούς μια ενδεχόμενη αύξηση της μολυσματικότητας Στον συλλογισμό σας βεβαιωθείτε ότι έχετε λάβει υπrsquo όψιν σας και το φυσικό ενδιαίτημα κάθε οργανισμού

9 Το ένζυμο πήξης του αίματος (coagulase) είναι ένας πα-ράγοντας μολυσματικότητας του Staphylococcus aure-us ο οποίος προκαλεί τον σχηματισμό θρόμβων στη θέ-ση ανάπτυξης του S aureus Η στρεπτοκινάση είναι ένας παράγοντας μολυσματικότητας του Staphylococcus pyo-genes που διασπά τους θρόμβους στη θέση ανάπτυξης του S pyogenes Υπάρχει κάποιος συνδυασμός αυτών των δύο αλληλοαναιρούμενων στρατηγικών που να αυ-ξάνει την παθογονικότητα

10 Τα είδη του γένους Salmonella παράγουν τουλάχιστον 10 διαφορετικά γονιδιακά προϊόντα τα οποία δρουν ως πα-ράγοντες μολυσματικότητας και αυξάνουν τη μολυσματι-κή δράση του παθογόνου Το Streptococcus pneumoniae ένα παθογόνο με κατά τεκμήριο μεγαλύτερη μολυσματι-κότητα (βλ Εικόνα 2115) χρησιμοποιεί μόνο έναν πα-ράγοντα μολυσματικότητας Ανατρέξτε στους κρίσιμους παράγοντες μολυσματικότητας για καθέναν από αυτούς τους δύο οργανισμούς και εξηγήστε γιατί είναι τόσο ση-μαντικός και αποτελεσματικός ένας συγκεκριμένος πα-ράγοντας του S pneumoniae Γιατί δεν χρησιμοποιούν όλα τα παθογόνα του ανθρώπου στρατηγικές μολυσματι-κότητας παρόμοιες με εκείνη του S pneumoniae

11 Τα εμβόλια κατά των εξωτοξινών πχ της τοξίνης της διφθερίτιδας και της τετανοτοξίνης χρησιμεύουν στην πρόληψη εκδήλωσης των αντίστοιχων νόσων (f Τμή-μα 2211) Γιατί δεν παρασκευάζονται εμβόλια και κατά των ενδοτοξινών

12 Αν και είναι σχετικά εύκολο να απομονωθούν μεταλλάγ-ματα μικροοργανισμών με ικανότητα παραγωγής ενδοτο-ξινών η απομόνωση μεταλλαγμάτων που δεν έχουν αυ-τή την ικανότητα είναι πολύ δυσκολότερη Με βάση όσα ξέρετε για τη δομή και τη λειτουργία αυτών των τοξινών εξηγήστε γιατί συμβαίνει αυτό

13 Τα εγκαύματα είναι από τις δυσκολότερες πληγές σε ότι αφορά τη θεραπεία τους καθώς μολύνονται εύκολα από ευκαιριακά συνήθως παθογόνα Εξηγήστε γιατί συμ-βαίνει αυτό με βάση τις γνώσεις σας για τους φυσικούς ανατομικούς και χημικούς μηχανισμούς που διαθέτει ο οργανισμός για την πρόληψη των λοιμώξεων

14 Πρέπει ο πυρετός να αντιμετωπίζεται θεραπευτικά σε κάθε περίπτωση Στην απάντησή σας λάβετε υπrsquo όψιν τη σημασία που έχουν οι φλεγμονώδεις αποκρίσεις του ξε-νιστή στον περιορισμό των λοιμώξεων

1 Με ποιον τρόπο αναστέλλει η βλέννη τον πολλαπλασι-ασμό των περισσότερων μικροοργανισμών Περιγράψ-τε πειράματα τα οποία καταδεικνύουν την προστατευτι-κή επίδραση της βλέννης έναντι του βακτηριακού αποι-κισμού

2 Οι βλεννογόνοι υμένες αποτελούν αποτελεσματικό φραγ-μό κατά του αποικισμού και της ανάπτυξης μικροοργανι-σμών Ωστόσο οι βλεννογόνοι του λάρυγγα και του φά-ρυγγα αποικίζονται από ποικίλους μικροοργανισμούς που μερικοί προκαλούν ενίοτε νόσο Εξηγήστε πώς μπο-ρεί υπό συγκεκριμένες συνθήκες να μετατραπεί σε παθο-γόνο ένας μικροοργανισμός που φυσιολογικά δεν είναι παθογόνος Περιγράψτε τουλάχιστον ένα σύνολο συνθη-κών που δυνητικά ευνοεί την παθογονικότητα

3 Ποια στάδια περιλαμβάνει ο σχηματισμός της οδοντικής πλάκας Περιγράψτε και αναλύστε τα πειράματα που κα-ταδεικνύουν ότι οδοντική πλάκα μπορεί να σχηματιστεί και σε απομιμήσεις οδοντικών επιφανειών και σχεδιάστε άλλα πειράματα σχετικά με τη χρήση βιολογικών μεθό-δων καταπολέμησης της πλάκας

4 Συμβάλλει η χρήση ενός αντιμικροβιακού σκευάσματος (οδοντόπαστα) στην πρόληψη της τερηδόνας Ποια εί-ναι τα πλεονεκτήματα ή τα μειονεκτήματα μιας τέτοιας στρατηγικής για την πρόληψη της τερηδόνας Πώς μπο-ρείτε να ελέγξετε εργαστηριακά την αποτελεσματικότη-τα αυτής της στρατηγικής

5 Η λήψη αντιβιοτικών μπορεί να μειώσει σημαντικά τον αριθμό των μικροοργανισμών της γαστρεντερικής οδού Ποια συμπτώματα σε επίπεδο φυσιολογίας μπορεί να προκαλέσει στον ξενιστή η μείωση της φυσιολογικής χλωρίδας Οι μακροχρόνιες θεραπείες με αντιβιοτικά συ-χνά συνοδεύονται από λοιμώξεις ευκαιριακών παθογό-νων πολλά από τα οποία είναι τα ίδια με αυτά που προ-καλούν ευκαιριακές λοιμώξεις σε άτομα με AIDS (f Τμήμα 2614) Ποια παθογόνα μπορεί να είναι αυτά Γι-ατί είναι ευάλωτα στα συγκεκριμένα παθογόνα όσα άτο-μα έχουν ακολουθήσει αντιβιοτική θεραπεία

6 Περιγράψτε σε τι διαφέρουν τα παθογόνα από τα μη πα-θογόνα στελέχη της Escherichia coli Συμπεριλάβετε στην επιχειρηματολογία σας δομικές και οικολογικές συ-νιστώσες

7 Αναφέρετε τρεις τουλάχιστον ξενιστικούς παράγοντες οι οποίοι περιορίζουν ή ευνοούν τον αποικισμό και την ανάπτυξη μικροοργανισμών σε δεδομένη θέση Συμπερι-λάβετε κάθε έναν από αυτούς τους παράγοντες σε in vi-tro πειράματα για τον έλεγχο της ισχύος των υποθέσεών σας

8 Προσδιορίστε πιθανές εξελικτικές πιέσεις που προκα-λούν αύξηση της μολυσματικότητας και της παθογονικό-τητας του Streptococcus pneumoniae Προσδιορίστε πι-

Ερωτήσεις εφαρμογής