Perustietoja mikrobeista ja. mikrobilääkkeistä. Mikael Skurnik, FT. Bakteriologian professori

Transkriptio

1 Perustietoja mikrobeista ja mikrobilääkkeistä Mikael Skurnik, FT Bakteriologian professori Bakteriologian ja immunologian osasto Haartman Instituutti (kliinisteoreettinen laitos) Helsingin yliopisto Haartmaninkatu 3, Huone B321 Puh: GSM: S-posti:

2 Eubakteerit ja arkkibakteerit: prokaryoottinen kehityslinja Solu Kaikki elävä aine maapallolla on järjestynyt yksiköihin, joita kutsutaan soluiksi. Jokainen solu koostuu solulimasta eli sytoplasmasta ympäröi ohut puoliläpäisevä kalvo, solukalvo, eli sytoplasminen membraani joissakin tapauksissa ulompi suhteellisen jäykkä soluseinä Solulimassa on solujen perintöaines järjestynyt yhteen tai useampaan nauhamaiseen kromosomiin, joka voi "uida" vapaana solulimassa tai olla kalvon eristämässä tumassa.

3 Eubakteerit ja arkkibakteerit: prokaryoottinen kehityslinja Bakteerit kooltaan mikroskooppisia suhteellisen yksinkertaisia yksisoluisia organismeja Paljas silmä havaitsee noin 100 µm Bakteerit huomattavasti pienempiä mikroskooppi Bakteerit muodostavat selvästi havaittavia pesäkkeitä kiinteälle kasvualustalle koostuvat miljoonista erillisistä bakteerisoluista Bakteerien rakenne on silti monimutkainen

4 Bakteerisolun rakenne

5

6 Bakteerin rakenne Tuma puuttuu, DNA, bakteerikromosomi Monien bakteerilajien genomi sekvensoitu (17630) Bakteerisolut haploidisia Bakteerit lisääntyvät suvuttomasti jakaantumalla Prokaryoottien ribosomit 70S (eukaryooteilla 80S) Ei mitokondrioita, endoplasmista retikulumia eikä Golgin laitetta

7 Yhdiste Bakteerisolun koostumus % kuivasta painosta Määrä (g, ) solua kohti Molekyylipaino Molekyylien lukumäärä solua kohti Erilaisten molekyylien lukumäärä Proteiini , RNA 20, S rrna 31,0 1, S rrna 15,5 5, S rrna 1,2 3, siirtäjä-rna 8,2 2, lähetti-rna 2,3 1, DNA 3,1 8,8 2, ,1 1 Lipidit 9,1 25, Lipopolysakkaridi 3,4 9, Peptidoglykaani 2,5 7,1 (904) n 1 1 Glykogeeni 2,5 7,1 1, Polyamiinit 0,4 1,1 Putreskiini 0, Spermidiini 0, Metaboliitit, kofaktorit, ionit 3,5 9,

8 Bacteroides Escherichia Bacillus Synechococcus Chloroflexus Eubakteerit Eliöiden sukupuu Thermotoga Pyrodictium Thermoproteus Thermococcus Methanococcus Methanobacterium Methanomicrobium Halobacterium Crenarchaeota Arkkibakteerit Euryarchaeota Homo Zea Saccharomyces Paramecium Trypanosoma Eukaryootit Vairimorpha

9

10 Elämän muodot Prokaryootti on terminä väärä Tumattomia ovat bakteerit ja arkit Evoluutiopuussa eivät peräkkäin vaan rinnakkain

11 Arkkibakteerit eli arkit (kr. archaio: vanha, alkeellinen) jaottelu fysiologisin perustein äärimmäiset termofiilit (mukaan lukien termoasidofiilit) sulfaatin pelkistäjät metanogeenit äärimmäiset halofiilit ei kuitenkaan fylogeneettinen ryhmitys metanogeeneistä on kehittynyt useita ryhmiä» halofiilit» sulfaattien pelkistäjät» kaksi ei-metanogeenistä termofiiliryhmää.

12 Arkkibakteerit eli arkit Ääriolosuhteissa eläviä Termofiilit jopa >100 C:ssa Aerobiset termofiilit asidofiileja hapettavat ympäristön rikin rikkihapoksi happamia kuumia lähteitä, joissa happo liuottaa kallioperän mineraaleja lähdeveteen. Äärimmäiset halofiilit kyllästeinen suolavesi kehittäneet fotosynteesin ilman klorofylliä Sulfaatteja pelkistävät arkkibakteerit öljylähteiden "pilaajabakteereita" (lisäävät öljylähteiden rikkipitoisuutta) Metanogeeniset arkkibakteerit Mudassa tiukasti anaerobisia muodostavat hiilidioksidista ja vedystä metaania Myös ihmisen mikrobistossa Ei taudinaiheuttajia

13 Arkkibakteerit eli arkit eroavat eubakteereista Lipidit Soluseinärakenne Proteiinisynteesi» estyy difteriatoksiinilla, resistentti kloramfenikolille, aminoglykosideille, erytromysiinille ja tetrasykliinille. ribosomaalinen RNA sekvenssi eubakteerien ja arkkien ribosomit 70S Arkkiproteiinit alkavat eukaryoottiproteiinien tavoin metioniinilla» eubakteerien proteiinit formyylimetioniinilla Arkki ja eukaryootti RNA-polymeraasit eroavat huomattavasti eubakteerien RNA-polymeraasista fylogeneettisesti yhtä etäällä eubakteereista ja eukaryooteista Arkkien fylogeneettinen kehitys hitaampaa kuin eubakteerien

14 EuBakteerit Kehityskulku moniksi ryhmiksi cytophaga-ryhmä: Bacteroides proteo- eli purppurabakteerit: Escherichia, alfa-alaryhmässä mitokondriot matalan GC-pitoisuuden grampositiiviset: Bacillus Syanobakteerit: Synecococcus, kloroplastit vihreät rikittömät (green nonsulfur): Chloroflexus Thermotogales: Thermotoga korkean GC-pitoisuuden gramposiiviset: mykobakteerit vihreät rikkibakteerit (green sulfur) Fibrobakteerit klamydiat Spirokeetat: borreliat ja treponeemat Uusia eubakteeriryhmiä löytyy koko ajan lisää

15 Eubakteerit Useassa eubakteeriryhmässä fotosynteettisiä lajeja proteobakteeriryhmään kuuluvat punaiset fotosynteettiset bakteerit syanobakteerit (eli sinilevät) vihreät rikkibakteerit vihreät rikittömät bakteerit syanobakteerien ja kloroplastien fotosynteesi tuottaa happea lähes kaikki biologisesti syntyvä happi on niiden fotosynteesistä peräisin

16 Eubakteerit Useimmat kliinisessä mikrobiologiassa tärkeät bakteerit kuuluvat kahteen ryhmään Gram-positiiviset bakteerit puuttuu gramnegatiivisille ominainen sytoplasmisen membraanin ulkopuolinen ns. ulkomembraani Lajimäärältään suuri proteobakteerit Muita kliinisesti tärkeitä ryhmiä Spirokeetat Cytophagat Klamydiat

17 Solulima - sytoplasma Solukavon sisäpuolinen osa Limamainen / geelimäinen suuren proteiinipitoisuuden takia pientä rakeisuutta EM-kuvissa Proteiineja mm. entsyymejä Vitamiineja Ioneja nukleiini- ja aminohappoja ja niiden esiasteita sokereita ja hiilihydraatteja ja niiden johdannaisia rasvahappoja ja niiden johdannaisia Tehtävät solun kasvu-, aineenvaihdunta- ja replikaatioreaktiot Proteiinisynteesi ribosomeissa tietyt biokemialliset ilmiöt tapahtuvat "osastoissa» glykolyysin entsyymit - hajottavat substraattia liukuhihnan kaltaisena yksikkönä» DNA:n replikoitumiseen Mikael Skurnik / osallistuvat Haartman Institute entsyymit / University replikaatiohaarukassa of Helsinki

18 Genomi Genomi prokaryootit = esitumalliset; karyon: kr. pähkinä, tuma, joka puuttuu Genomin muodostaa yksi tai useampi yleensä rengasmainen DNA-molekyyli» Bakteerikromosomi >250 arkin ja >3900 bakteerin genomin nukleotidisekvenssi on tiedossa» >10000 genomia on työn alla» E. coli -bakteerin genomissa on n. 4, emäsparia» genomista tunnistettiin yhteensä n geeniä» sekvensoitujen mikrobien geenituotteista 50-75%:lle on tiedossa tehtävä E. coli -solun pituus n. 2 3 µm» kromosomin pituus suoristettuna n µm» Bakteerikromosomiin liittynyt erilaisia histonin kaltaisia proteiineja» Tehtävä stabiloida kromosomin rakennetta» DNA-molekyyli jakaantuu n. 50 alueeseen, joissa DNA on erittäin tiukkaan ylikiertyneenä» DNA-vyyhden halkaisija on n. 1 µm, EM-kuvassa erottuva nukleoidi Ekstrakromosomaaliset geneettiset elementit Plasmidit» kb

19 Genomi Saksan EHEC kanta

20 Bakteerien jakautuminen Bakteerisolut ovat haploidisia Yleensä yksi kromosomi, mutta nopean kasvun aikana useampia identtisiä kromosomeja per solu solun jakautuminen jäljessä DNA:n kahdentumisesta DNA:n kahdentuessa tytärkromosomit siirtyvät bakteerin päitä kohti solun jakautuessa joutuvat eri tytärsoluihin ei monimutkaista ja huolellisesti säätynyttä mitoosia ei myöskään suvulliseen lisääntymiseen liittyvää meioosia lisääntyvät suvuttomasti DNA:n replikaatio eli kahdentuminen aloituskohta oric-lokus, josta replikaatiohaarukat etenevät molempiin suuntiin Replikaatio on monimutkainen, yhteensä pariakymmentä erilaista proteiinia vaativa prosessi.

21 Transkriptio Bakteerigeenien transkriptio alkaa promoottorista Syntyvä l-rna on sellaisenaan heti valmis toimimaan Ei trimmauksia kuten eukaryooteilla Polykistroninen usean peräkkäisen geenin koodi kopioituneena eukaryoottien l-rna aina monokistroninen Bakteerien lähetti-rna:ssa ei ole introneita Translaatio alkaa l-rna:n alkupään tullessa esiin transkriptiokompleksista transkription vielä jatkuessa loppupään osalta Translaationopeus voi säädellä transkriptiota eukaryooteilla ei käy päinsä, koska niiden proteiinit syntetisoituvat tuman ulkopuolella

22 Bakteerien geenit ovat operoneissa Operon 1 Operon 2 Orf0.0 Orf0.67 wbbs wbbt wbbu wzm wzt wbbv wbbw wbbx dtdp-6-deoxyaltrose biosynthesis wbbs wbbv wbbw wbbx 6-d-Altrosyltransferases wbbtu ATP cassette dependent transporter wzm wzt

23 Transkriptio Operaattorialue säätelee tehokkaasti transkriptiota repressio, derepressio tai aktivaatio bakteeripromoottorien molemmilla puolilla voi olla säätelyyn liittyviä DNA-jaksoja» ns. enhancer-sekvenssi 2-komponenttinen signalointisysteemi säätelyproteiineja, joiden toimintaa ohjaa sensoriproteiini Esim. solun pinnalla oleva, solunulkoisia olosuhteita tunnistava sensori» [ferri-ioni]» [kalsiumioni]» [fosfaatti-ioni] Reguloni usea operoni saman säätelyproteiinin alla transkriptionaalinen attenuaatio ennenaikainen transkription päättyminen» ns. leader-sekvenssin avulla

24 RNA-polymeraasi koostunut useasta erillisestä polypeptidiketjusta a, a, w, b, b Sigma-tekijät promoottorialueen tunnistaa ns. sigmatekijä (σ) E. colilla on ainakin 7 tavallisin on σ 70 σ 32 :ta eli RpoH-proteiini epäedulliset olosuhteet (mm. korkea lämpötila, ns. heat shock) RNA-polymeraasi siirtyy transkriptoimaan operoneja, joiden koodittamia lämpösokkiproteiineja solu tarvitsee tällaisten epäedullisten olosuhteiden aikana.» mm. denaturoituneita proteiineja hajoittava proteaasi» Chaperonit, jotka avustavat proteiinien oikeaa laskostumista Omia sigmatekijöitä Stationaarinen kasvuvaihe stressaavat olosuhteet» energianlähteen puute» aminohappojen puute» hapettavat olosuhteet» DNA:ta vaurioittavat olosuhteet flagellojen biosynteesi typen aineenvaihdunta raudan kuljetus itiöiden muodostuminen Gram-positiivisila bakteereilla» Proteiinisynteesiä vaihdetaan useiden synkronoidusti ilmentyvien sigmatekijöiden avulla

25 RNA-polymeraasi

26 Ribosomit ja proteiinisynteesi Pro ja eukaryoottien proteiinisynteesi periaatteiltaan ja mekanismeiltaan samanlainen Eroja Sedimentaatiovakio: prokaryooteilla 70S, eukaryooteilla 80S monet tärkeät bakteerilääkkeet vaikuttavat vain bakteerien ribosomeihin.» myös vain 80S-ribosomeissa proteiinisynteesiä estäviä aineita» myös sellaisia, jotka vaikuttavat molempiin ribosomityyppeihin mitokondrioiden ja kloroplastien ribosomit 70S» herkkiä 70S-ribosomi bakteerilääkkeille (jos pääsevät soluun)» Osoitus, että organellit ovat eukaryootin solunsisäisiä eubakteereita Ribosomi on suuri kompleksi soluliman rakeisuus EM-kuvissa 3 rrna:ta» 23S, 16S ja 5S 52 erilaista proteiinia. Itseohjautuva rakentuminen, jossa rrna- ja proteiinimolekyylit muodostavat tietyssä järjestyksessä» pienen (30S) ja suuren (50S) ribosomin alayksikön» proteiinisynteesin alkaessa yhdistyvät 70S-ribosomiksi

27 Ribosomit ja proteiinisynteesi

28 Ribosomit ja proteiinisynteesi Translaation aloitus l-rna kinnittyy emäspariutumisen välityksellä ribosomiin 16S-rRNA:n 3'-pää Shine-Dalgarnon sekvenssi, RBS, l-rna:ssa Translaatio alkaa metioniinia koodittavasta emäskodonista (ATG)» syntyvän polypeptidin N-terminaalinen aminohappo on aina metioniini» Bakteereilla aloittava metioniini on modifioitu formyyliryhmällä (N-form-Met) N-form-Met peptidit valmiista proteiineista irtoaa N-terminaalisia peptidejä bakteereissa lyhyitä formyylimetioniinia sisältäviä peptidejä» fagosyytit tunnistavat nämä merkiksi bakteeri-infektiosta. Stop-kodonit TGA-kodoni TAA- ja TAG-kodonien tapaan yleensä lopetuskodoni» Joskus TGA-kodoni eubakteereilla, arkkibakteereilla ja eukaryooteilla koodittaa Mikael Skurnik selenokysteiiniä / Haartman Institute (ns. / University 21. of Helsinki aminohappo).

29

30 Solukalvo Kaksoislipidikerroksinen rakenne Paksuus 8 nm Epäsymmetrinen, sisä- ja ulkopinnat erilaiset Fosfolipidit ja proteiinit Kestävä lipidikerroksen fosfolipidien väliset hydrofobisiet vuorovaikutukset proteiinien ja fosfolipidien väliset vetysidokset Mg 2+ ja Ca 2+ ioniset vuorovaikutukset fosfolipidien hydrofiilisten osien kesken Vuorovaikutus ympäristön kanssa Läpäisevyyden säätelijä Osmoottinen este Erilaisten molekyylien kuljettaja Eri tehtäviä, jotka eukaryooteilla kuuluvat erikoisrakenteille

31 Kaksoislipidikalvon rakenne

32 Sijaitsee solukalvon ulkopuolella Soluseinä solulima on väkevä liuos suuri osmoottinen paine (5 25 atm) soluseinä estää solujen osmoottisen hajoamisen Antaa solulle muodon Pallo (kokki), sauva, nauhamainen, korkkiruuvimainen Bakteerien soluseinästä puuttuu kasveille ja hiivoille ominaiset hiilihydraattipolymeerit kasvien selluloosa, hemiselluloosa, pektiini sienien kitiini rakenne bakteereille ominainen, sisältää peptidoglykaania monien antibioottien toimintamekanismin perustana. Gram-positiiviset ja gram-negatiiviset bakteerit Bakteerivärjäys (tanskalainen Hans Christian Gram) Gram-positiiviset bakteerit tumman sinivioletteja Gram-negatiiviset vaaleanpunaisia Gram-negatiivisilla soluseinässä ns. ulkomembraani Gram-positiivisella bakteerilla soluseinä paksu

33 Gram-negatiivinen Kuumenna/Kuivaa Gram-positiivinen Kristallivioletti Jodi-kiinnitys Värinpoisto viinalla Safraniini-värjäys

34 Gram-värjäys: morfologia Muoto kokki (pyöreä) basilli (sauva) Spiraali tai käyrä (esim spirokeetat) Yksittäin tai ryhmissä ryhmiä (esim. stafylokokit) ketjuja (esim. streptokokit) Gram-positiivinen tai -negatiivinen

35

36

37 Gram-positiivisia bakteereja Stafylokokkeja = ryhmissä ja pyöreä

38 Gram-positiivisia bakteereja Streptokokkeja = ketjuissa ja pyöreä

39 Gram-positiivisia bakteereja

40 Gram-negatiivinen sauvabakteeri

41 Gram-negatiivinen kokki

42 Gram-positiiviset bakteerit Sytoplasminen membraani Paksu peptidoglykaanikerros Teikkohapot Happamia molekyylejä peptidoglykaanikerroksen ulkopuolella Glyseroli- tai ribitolifosfaatin pitkäketjuisia polymeereja Soluseinän polysakkaridit Esim. streptokokkien C-polysakkaridi, ryhmäspesifinen Soluseinän proteiinit Esim. Strept. pyogeneksen M-proteiini Kapseli

43 Gram-positiivisen bakteerin soluseinä

44 Gram-positiivinen bakteeri, EM-kuva

45 Peptidoglykaani

46 Gram-negatiiviset bakteerit Sytoplasminen membraani Ohut peptidoglykaanikerros Periplasminen tila Ulkokalvo (LPS) Kapseli

47 Gram-negatiivisen bakteerin soluseinä

48 Gram-negatiivinen bakteeri, EM-kuva

49 Lipopolysakkaridi, LPS O-antigeeni (Laji- / serotyyppispesifiset antigeenit) n Ydinoligosakkaridi (Sukuspesifiset antigeenit) Ulompi osa P Sisempi osa P Lipidi A (endotoksiinin toksinen osa) P P

50 Kapselillisia bakteereja

51 Bakteerin rakenne Värekarvat eli flagellat liikkuminen Fimbriat tarttuminen Itiöt Ympäristön epäedullisia olosuhteita paremmin kestävä muoto

52 Fimbrioita ja flagelloja

53 Bakteerin flagellat Monotriikkinen Lofotriikkinen Peritriikkinen

54 Amfotriikkinen

55 Flagellan kiinnittyminen soluseinään

56 Itiöiden muodostuminen bakteerissa

57 Itiöllisiä bakteereja Morfologia apuna tunnistuksessa

58 Aerobinen ja anaerobinen metabolia Bakteerit jaetaan hapentarpeensa mukaan: Obligatorisesti aerobiset Vain happea käyttävä hengitysjärjestelmä. Tarvitsevat ehdottomasti happea Obligatorisesti anaerobiset Happi on toksista Fakultatiivisesti anaerobiset Elävät sekä aerobisissa että anaerobisissa olosuhteissa Mikroaerofiiliset Vaativat matalan happipitoisuuden Kapnofiiliset Kasvavat hyvin, jos ilmaan lisätty 10% CO 2

59 Ravinteet Kliinisesti merkittävät bakteerit eroavat toisistaan tarvitsemiensa ravinteiden suhteen Vaatimattomat (luonnossa ja vesissäkin säilyvät) Vaativat (isännän elimistöstä) Erittäin vaativat (voivat kasvaa vain isäntäsolun sisällä) Kasvulämpötila Useimmiten kasvavat parhaiten C:ssa

60 Bakteerien nimistö Heimo (Family): Enterobacteriaceae Suku (genus): Yersinia Laji (species): Yersinia pestis (rutto) Alatyypitys Serotyypitys (immunologiset ominaisuudet) Biotyypitys (biokemialliset ominaisuudet) Genotyypit (DNA, geenit ja sekvenssi)

61 Bakteerien jaottelu Koko Morfologia (bakteerisolu/pesäke) Värjäytyvyys Liikkuvuus (sauvat) Kapseli Itiöt Hapen sieto Biokemialliset ominaisuudet Taudinaiheuttamiskyky Geneettiset ominaisuudet

62 Tauteja aiheuttavien bakteerien esittely Gram-negatiiviset aerobiset kokit Neisseria Spirokeetat Treponema Borrelia Leptospira Spiraalimaiset Gramnegatiiviset Campylobacter Helicobacter Gram-positiiviset kokit (fakultatiivisesti anaerobiset) Streptococcus Staphylococcus Gram-positiiviset anaerobiset kokit Peptococcus Peptostreptoccus Endosporeja muodostavia Gram-positiivisia sauvoja Bacillus (aerobinen) Clostridium (anaerobinen)

63 Tauteja aiheuttavien bakteerien esittely Gram-negatiiviset aerobiset sauvat Pseudomonas Bordetella Francisella Gram-negatiiviset anaerobiset sauvat Bacteroides Gram-negatiiviset fakultatiiviset sauvat a) Enterobacteriaceae Escherichia Salmonella Shigella Yersinia Enterobacter Proteus Serratia Edwardsiella b) Muut Vibrio Hemophilus Pasteurella c) Legionellaceae Legionella Tatlockia

64 Tauteja aiheuttavien bakteerien esittely Gram-positiiviset itiöttömät aerobiset sauvat Listeria Erysipelothrix Vaativat Gram-negatiiviset bakteerit Brucella Rochalimeae/Bartonella Chlamydia Rickettsia Mycoplasma Actinomycetes ja sen sukuiset organismit Corynebacterium Mycobacterium Nocardia Actinomyces Corynebacteriumin kaltaiset Propionibacterium

65 Elimistön normaaliflooraa Melko vakaa mikrobisto Iho, ulkokorva, nielu, nenä, virtsaputki, suolisto, hengitystiet, genitaalit Steriilejä: veri, kudokset, keuhkot, munuaiset

66 Miten bakteerit aiheuttavat tauteja? Yksinkertaista: Bakteerit kasvavat organismissa Tuhoavat kudoksia Aiheuttavat tuhoa Aiheuttavat infektiotaudin

67 Mutta Kaikki bakteerit eivät aiheuta tauteja Vain pieni murto-osa tunnetuista bakteereista on tauteja aiheuttavia Useimmilla bakteereilla on ekologinen lokeronsa maaperässä tai vedessä Kaikki eläimet myös kantavat kilokaupalla hyödyllisiä bakteereita

68 Lisäksi Eri bakteerit aiheuttavat erilaisia tauteja Bakteerit ovat spesialisteja gonokokki sukupuolitauti meningokokki aivokalvon tulehdus, meningiitti pneumokokki keuhkokuume, pneumonia enterobakteerit suolistotulehdus Tartuntareitit vaihtelevat (limakalvo) kontakti aerosolit Pilaantunut ruoka tai vesi Hyönteisvektorit (rutto)

69 Mikä tekee bakteerista pahan? Taudinaiheuttamiskyky, patogeenisyys riippuu taudinaiheuttamis- eli virulenssitekijöistä Virulenssitekijöiden avulla bakteerit selviävät hengissä ja lisääntyvät isäntäorganismissa Kullakin patogeenisellä bakteerilla on useita virulenssitekijöitä Bakteerit tarvitsevat eri tekijöitä infektioprosessin eri vaiheissa

70 Bakteerien virulenssitekijät Termejä INFEKTIO kun tautia aiheuttava bakteeri asettuu isäntään TAUTI Infektio, joka aiheuttaa oireita KOLONISAATIO bakteerit pesivät isännässä aiheuttamatta oireita OIREETON KANTAJUUS VIRULENSSI bakteerin kyky aiheuttaa infektiotauti = patogeenisyys = taudinaiheuttamiskyky VIRULENSSITEKIJÄ bakteerituote tai -strategia, jolla on merkitystä taudinaiheuttamiskyvylle Virulenssitekijöiden kaksi pääluokkaa 1. Tekijät, jotka edistävät kolonisaatiota 2. Tekijät, jotka vahingoittavat isäntää

71 Kochin postulaatit Robert Koch 1800-luvun lopulla I II Kyseinen mikro-organismi löytyy säännöllisesti tautiprosessista Kyseinen mikro-organismi voidaan eristää puhdasviljelmänä III Puhdasviljelmällä voidaan aiheuttaa samanlainen tauti koeeläimelle IV Näistä eläinten tautiprosesseista voidaan jälleen eristää sama organismi

72 Infektiivisten tekijöitten tunnistus diagnostisessa laboratoriossa Auttaa hoitoa Ohjaa antibiootin valintaa

73 Eristämisen ja tunnistamisen vaiheet Vaihe 1. Viljely elatusainemaljoille pesäkkeitä kasvaa inkubaation aikana (esim 24 t) koko, laatu, väri, verimaljalla hemolyysi happivaatimus Veriviljely

74 Bakteeriviljely lampaanverimaljalla Bacillus cereus Bacillus anthracis CDC/Dr. James Feeley

75 Sekakasvu: erilaisia pesäkkeitä maljalla

76 Eristämisen ja tunnistamisen vaiheet Vaihe 2. pesäkkeiden Gram-värjäys solujen tutkiminen mikroskoopilla

77 Eristämisen ja tunnistamisen vaiheet Vaihe 3. Lajinmääritys Yleensä fysiologisten testien avulla DNA-tunnistus PCR Sekvensointi Hybridisaatio Mikrosirut

78 16S rrna sekvensointi Sekvenssi bakteerilajeilla vaihtelee Sekvenssitiedon perusteella on kehitetty tunnistustestejä PCR + sekvensointi Hybridisaatio lajispesifiset koettimet

79 16S rrna rakenne -toiminnallisesti konservoituneita hiusneuloja ja looppeja -vaihtelua välialueilla -vaihtelu tunnusomaista eri lajeille -sekvenssitieto auttaa lajimäärityksessä

80

81 Tyypillinen viljelylaboratorion työpöytä

82 Eristämisen ja tunnistamisen vaiheet Vaihe 4. Antibiootti-herkyys

83 Antibiootti-herkkyyden määrittäminen Bakteeri-matto Herkkä Vastustuskykyinen Resistentti Ei kasvua Kasvaa kiinni kiekkoon Antibiootti-kiekko

84 Antibioottiresistenssin mekanismit Rakenteelliset Muutos lääkkeen vaikutuskohdassa Soluseinän läpäisevyys Antibioottia inaktivoivat entsyymit Beeta-laktamaasit Antibioottiresistenssigeenit Transposonit Multiresistenssi, resistenssikasetit

85 Resistenssin leviäminen Resistentti bakteerikanta leviää ihmisten välillä antibioottien käyttö rikastaa resistentit kannat Resistenssitekijät siirtyvät bakteerista toiseen Geenien horisontaalinen siirtyminen Siirtyvä (konjugatiivinen) plasmidi Siirtyvä transposoni Transdusoiva bakteriofagi Resistenssigeenit hyppivät DNA:sta toiseen Plasmidi plasmidi Genomi plasmidi Plasmidi genomi

86 Antibioottien vaihtoehtoja Infektioiden estäminen hygienia, alkaen käsien pesusta Riskikäyttäytymisen välttäminen (seksitaudit, turistiripulit) Rokotukset Faagiterapia

87 Kysymyksiä?