Mikrobiologian tenttitärpit Lyhyet kysymykset Toinen osatentti Sisällys Sivu 2 Antigeeni Antigeeniä esittelevä solu Antigenic drift Antigenic shift Aviditeetti Hemagglutiini Hereditäärinen angioödeema H5N1 IgE Sivu 3 Interleukiinit Kemotaksis Kupfferin solu Mononukleoosi NK-solu Norovirus Sivu 4 Oseltamiviiri Pandemia Retrovirus Sindbis-virus Sitrulliini-vasta-aineet Sivu 5 Sytokiinit Sytopatogeeninen efekti (CPE) Tsanamiviiri Tsidovudiini Vasta-aineiden aviditeetti Sivu 6 Hepatiittivasta-aineet 1 Hepatiittivasta-aineet 2 Asetyylikoliinireseptorivasta-aineet Mitokondriovasta-aineet
Antigeeni Antigeeni on immuunireaktion aikansaava rakenne tai molekyyli. Rakenne voi olla bakteerin tai elimistön oman solun pintarakenne ja tunnistettavissa muodon perusteella. Hemagglutiini Aine, joka aiheuttaa punasolujen sakkautumisen. Voi olla vasta-aine tai virusten erittämä sakkauttava aine, joka sitoutuu punasolujen reseptoreihin ja saa aikaan sakkautumisen. Antigeeniä esittelevä solu Antigeeniä esittelevien solujen tehtävänä on poimia ja esitellä antigeeneja lymfosyyteille sekä aktivoida nämä käynnistämään immuunireaktio. Antigeenin esittelyyn soluvälitteisen immuunireaktionkäynnistyksessä on erilaistunut heterogeeninen ryhmä makrofageja muistuttavia soluja, joilla on dendriiteiksi kutsuttuja ulokkeita (esim. Langerhansin solut ja suoliston M-solut). Antigenic drift Antigenic drift tarkoittaa taudinaiheuttajan (erityisesti influenssan) hidasta, satunnaisista mutaatioista johtuvaa geneettistä muutosta esim. viruksen pinnan proteiinien rakenteessa. Tämä voi johtaa esim. lääkeaine-resistenssiin tai viruksen kykyyn levitä uusiin eläinlajiin. Antigenic shift Antigenic shift tarkoittaa kahden eri viruskannan yhdistymistä, jolloin yhtäkkiä esiintyvän, aivan uuden kannan viruksilla on pinnassaan aivan uusi yhdistelmä edeltäjiensä proteiineista.tällainen nopea ja ennalta arvaamaton muutos saattaa jättää mahdollisesti jo kehitetyt rokotteet hyödyttömiksi. Aviditeetti Antigeenien ja vasta-aineiden välinen sidosvoima. Käyttö diagnostiikassa: vasta-aineilla infektion alussa matala aviditeetti, korkean aviditeetin vasta-aineita kuukausien/vuosien kuluttua infektiosta. Epitooppi Se osa antigeenia, johon vasta-aineen tai T- solureseptorin yksi sitomiskohta tarttuu. Fab Vasta-ainemolekyylin antigeenia sitovat kohdat. Hereditäärinen angioödeema HAE (myös HANE) eli hereditäärinen angioödeema on harvinainen, perinnöllinen turvotuksia aiheuttava sairaus. Se on autosomissa vallitsevasti periytyvä komplementtisäätelijä C1-inhibiittorin (C1-INH) puutoksen tai toimintahäiriön aiheuttama angioödeema. Pääasiallisena oireiden aiheuttajana on bradykiniini, jonka syntyä C1-INH normaalisti estää. HAE:n oireina ovat kohtauksittaiset, ohimenevät, kivuttomat turvotukset erityisesti kasvoilla, raajoissa tai kurkunpäässä, mutta turvotuksia voi esiintyä myös suoliston alueella. Suomessa on noin 100 150 HAE-potilasta. H5N1 Lintuinfluenssaa eli Hongkongin lintuinfluenssaa aiheuttava influenssa A-viruksen alatyyppi H5N1 on viime vuosina levinnyt Kaakkois-Aasiasta Eurooppaan ja Afrikkaan. Se havaittiin ensimmäisen kerran vuonna 1997. H5N1 on kuitenkin pysynyt pääasiassa lintujen viruksena, eikä se ole toistaiseksi muuntunut niin, että se tarttuisi herkästi linnusta ihmiseen tai ihmisestä toiseen. Vuoden 2007 alkuun mennessä H5N1-influenssaan on maailmassa varmuudella sairastunut noin 260 henkilöä, joista yli puolet on menehtynyt tautiinsa. H5N1-lintuinfluenssavirus on tällä hetkellä tärkein ehdokas uuden pandemian aiheuttajaksi. IgE IgE on monomeerinen immunoglobuliini, jonka määrä seerumissa on pieni verrattuna muihin immunoglobuliineihin. IgE toimii yhdessä syöttösolujen ja basofiilisten granulosyyttien kanssa. Näillä soluilla on pinnassaan reseptoreita, joilla on vahva affiniteetti IgE:n Fc-palaan. Syöttösoluilla ja basofiileillä on siten pinnassaan IgE molekyylejä, joiden Fabpalat sojottavat ylöspäin. Näiden antigeeniin 2
tarttumisen spesifisyys on vaihtelevaa, sillä tarttumiskohtien rakenteet vaihtelevat sen mukaan, millaisia IgE molekyylejä on tarttunut verestä soluun. Minkä tahansa antigeeni stimulaation jälkeen syntyneitä IgE -molekyylejä voi olla saman syöttösolun pinnassa. IgE molekyylit ovat tärkeä tekijä allergiassa, koska IgE antigeenit aiheuttavat IgE:tä kantavien solujen välittäjäaineiden vapautumisen ja nämä osaltaan aiheuttavat yliherkkyys oireet. Useiden kasvien siitepölyt, loismadot ja alkueläimet toimivat IgE antigeeneinä. Interleukiinit Valkosolujen tuottamia peptidejä, jotka kuuluvat ns. biologisiin vasteenmuuntajiin ja jotka säätelevät eri tavoin immuunijärjestelmän muiden solujen toimintaa. Interleukiinit kuuluvat sytokiineihin ja niitä tunnetaan 35-perhettä (IL 1-35). Interleukiinien tehtäviä ovat mm. stimuloida imusolujen reagointia antigeeneihin, stimuloida T-solujen kasvua, kehitystä ja erilaistumista, stimuloida eri verisolumuotojen kasvua, kehitystä ja erilaistumista ja olla B-solujen kasvutekijä. Kemotaksis Kemotaksis tarkoittaa solujen tai bakteerien liikkumista jonkin kemiallisen aineen suurempaa pitoisuutta kohti, jolloin on kyseessä positiivinen kemotaksis, tai liikkumista poispäin siitä, jolloin on kyseessä negatiivinen kemotaksis. Esimerkiksi kemokiinit ovat kemotaktisia aineita, jotka houkuttelevat tulehduspaikalle erityyppisiä valkosoluja. Kemotaksista voidaan tutkia mittaamalla neutrofiilien tunkeutumista pienireikäiseen suodattimeen, kun suodattimen toiselle puolelle asetetaan kemotaktinen aine. Kupfferin solu Maksan makrofageja sanotaan Kupfferin soluiksi. Makrofagit kypsyvät monosyyteistä ja ne kuuluvat elimistön luontaiseen immuniteettiin. Makrofagit ovat syöjäsoluja eli ne pystyvät tuhoamaan elimistöön tunkeutuneet mikrobit fagosytoimalla ne. Kupfferin solut sijaitsevat maksan sinusoidien seinämissä ja puhdistavat porttilaskimosta maksaan tulevaa verta. Ne poistavat muun muassa mikrobeja, vanhoja punasoluja ja muita jätteitä verestä. Mononukleoosi Mononukleoosi on tunnetuin Ebstein Barr viruksen (EBV) aiheuttama taudinkuva. Sitä esiintyy erityisesti nuoruusiällä, tyypillisesti 15-25-vuotiailla. Lapsilla infektiot ovat oireettomia tai epämääräisempiä oirekuvaltaan. Mononukleoosin alkuvaiheeseen kuuluu peitteinen tonsilliitti. Muita oireita ovat muun muassa korkea kuume ja turvonneet imusolmukkeet sekä hepatiitti ja splenomegalia. Mononukleoosissa EBV infektoi B-lymfosyyttejä, mutta taudin monet ilmiöt johtuvat immuunivasteesta infektoituneita B-soluja vastaan. NK-solu NK-solut ovat luonnollisia tappajasoluja. Ne eivät kykene spesifiseen reseptorivälitteiseen antigeenintunnistukseen, mutta voivat kuitenkin tappaa muuntuneita kehon soluja erittämillään aineilla. Ne näyttävät myös kykenevän tuhomaan joitakin virusten infektoimia soluja. NK-solut tunnistavat kohdesolunsa mm. solun pinnalta puutuvan tai muuntuneen luokan I MHC-kudostyyppiantigeenin avulla tai vasta-aineiden FC-osalle olevan reseptorin avulla. Aktivoituneessa NK-solussa on rakkuloita joiden sisällä on perforiinia ja grantsyymejä. Perforiinit muodostavat reikiä solukalvolle ja grantsyymit voivat laukaista kohdesoluissa apoptoosin. Norovirus Norovirus kuuluu kalikiviruksiin. Se aiheuttaa ripuli- ja oksennustaudin ja on helposti tarttuva. Vain 100 virusta riittää aiheuttamaan taudin ja leviäminen tapahtuu yleensä epidemioina. Kosketustartunta on tärkein tartuntareitti, mutta aerosolivälitteinen tartunta on myös mahdollinen. Tartunnan voi saada elintarvikkeista, huonekaluista tai saastuneesta juomavedestä. Itämisaika on lyhyt, yleensä 12 tunnista kahteen vuorokauteen. Oireina voi olla äkillisesti alkava, useita päiviä kestävä oksen-
telu ja ripulointi, johon voi liittyä kuumetta. Yleensä norovirustauti kestää 1 3 vuorokautta. Immuniteetti virukselle on lyhytaikainen, minkä takia mikrobiologista diagnostiikkaa ei tehdä. Arvioidaan myös, että jopa yli puolet ruokamyrkytyksistä on noroviruksen aiheuttamia. Oseltamiviiri Oseltamiviiri on viruksen aiheuttamaan influenssan hoitoon ja ehkäisyyn tarkoitettu lääke. Lääke on markkinoilla kauppanimellä Tamiflu. Oseltamiviiri kuuluu neuraminidaasientsyymin estäjiin, jotka ovat nykyisistä influenssalääkkeistä ainoita, jotka tehoavat lintuinfluenssan H5N1-kantoihin laboratoriossa. Toistaiseksi ei tiedetä, tehoaako lääke H5N1-viruksen aiheuttamaan tautiin yhtä hyvin kuin tavanomaiseen influenssaan. Oseltamiviiria annostellaan kapseleina tai liuoksena suun kautta. Pandemia Pandemia on maailmanlaajuisesti levinnyt epidemia. Pandemian kriteerit ovat: - uusi tauti ilmaantuu - taudin vaikuttava tekijä vaikuttaa ihmisiin aiheuttaen vakavaa sairautta - taudin vaikuttava tekijä leviää helposti ja vahvistuu Pandemioita ovat olleet esimerkiksi musta surma, kolera ja espanjantauti. Retrovirus Retrovirus on geneettisesti diploidi RNA-virus. Viruksella on käänteiskopioijaeentsyymi, jonka avulla RNA:sta muodostetaan DNA-vastinsäie, josta muodostetaan komplementaarinen säie. Kaksoissäikeinen DNA siirtyy tumaan, jossa se intergoiruu osaksi solun DNA:ta. Retroviruksia ovat HTLV-1-2, HIV, spumavirus ja endogeeniset virukset. HTLV on T-lymfotrooppinen virus ja voi johtaa leukemiaan. Serokonversio Serokonversiolla tarkoitetaan seerumin vastaaineen määritystuloksen merkittävää muutosta, etenkin negatiivisen tuloksen muuttumista positiiviseksi infektion tai immunisaation vuoksi. Sindbis-virus Sindbis-virus kuuluu alfaviruksiin (vaipallinen, positiivisäikeinen RNA-virus). Se aiheuttaa ihottuma-artriittia, ns. pogostantautia. Tautia esiintyy elo-syyskuussa hyttysten levittämänä. Pogostantaudille on tyypillistä ilmaantuminen seitsemän vuoden välein, edellisen kerran v. 2002. Taudin itämisaika on noin viikon, ja oireina ovat koko kehon makulopapulaarinen kutiava ihottuma ja vähintään yhden nivelen kipeytyminen. Kuumetta saattaa esiintyä. Ihottuma (ja kuume) häviävät muutamassa päivässä, nivelkipu voi kestää kuukausiakin. Spesifistä hoitoa ei ole. Tautia esiintyy eniten Pohjois-Karjalan, Savon ja Keski-Suomen alueilla. Virusta ei voi osoittaa verestä, mutta ihottumista saa osoitettua virus-rna:ta. Taudin alkuvaiheessa seerumin IgM saattaa olla positiivinen. Sitrulliini-vasta-aineet Nivelreuma on krooninen autoimmuunisairaus joka voi johtaa vaikeaan toimintakyvyn heikkenemiseen. Sitä sairastaa n. 1 % väestöstä. Varhain aloitetulla lääkehoidolla voidaan taudin etenemistä hidastaa merkitsevästi, mutta varhaisessa vaiheessa nivelreuman diagnoosi ei ole helppo. Tähän asti yleisimmin käytetty nivelreuman serologinen testi on ollut IgMreumafaktori (RF). Sitä esiintyy nivelreuman lisäksi myös muissa sairauksissa, joten RFtestien spesifisyys on huono. Nivelreumassa kehittyvät autovasta-aineet ovat sitrulliinia sisältäviä proteiineja, jotka kohdistuvat epiteelisolujen filaggriini proteiinia vastaan. Nämä sitrulliini-vasta-aineet tunnistavat sitrullinoidun (tietyllä tavalla muokatun) muodon filaggriinista. Sitrulliini-vasta-aineita mitataan ELISA:lla (Enzymelinked immunosorbent assay) käyttäen antigeenina synteettisiä filaggriinin peptideja, jotka on sitrullinoitu ja muutettu sykliseen muotoon. Anti-CCP ELISA -testi on yli 95% spesifinen ja yli 70% herkkä. Testiä voi käyttää myös erosiivisen reuman markkerina.
CCP-vasta-aineita tavataan usein vuosia ennen nivelreuman kliinistä diagnoosia joten ne helpottavat varhaisdiagnostiikkaa. Sytokiinit Sytokiinit ovat monentyyppisten solujen tuottamia, solujen välisinä viestiaineina toimivia pienimolekyylisiä proteiineja (esim. interferonit, interleukiinit, lymfokiinit, kasvutekijät). Ne sitoutuvat kohdesolun reseptoriin ja aikaansaavat signaalinvälityksen, jonka seurauksena solun geenin luenta muuttuu. Proinflammatoriseksi sytokiiniksi kutsutaan tulehdusreaktiota välittävää sytokiinia. Sytokiinit ylläpitävät elimistömme homeostasiaa, ohjaavat puolustusjärjestelmän toimintaa, edistävät solujen normaalia kasvua ja erilaistumista ja estävät syöpäsolujen kasvua. Erityisen merkittäviä sytokiinit ovat patogeenisten mikrobien torjumisessa: - interferonit estävät virusten lisääntymistä - kemokiinit ja interleukiinit säätelevät virus- ja bakteeri-infektioiden laukaisemaa tulehdusvastetta - kemokiinit houkuttelevat tulehduspaikalle immuunijärjestelmän puolustussoluja ja niiden tuottamat interleukiinit lisäävät tai vähentävät tulehdusvastetta tarpeen mukaan - interleukiinit tehostavat puolustussolujen toimintaa ja edistävät solu- ja vasta-aine - välitteisen immuunivasteen muodostumista mikrobeja vastaan Sytokiinien käyttö syöpä- ja infektiotautien hoidossa perustuu immuunijärjestelmän toimintaa vahvistavaan vaikutukseen. Sytokiineja tunnetaan yli sata, ja ne vaikuttavat pääasiassa paikallisesti. Sytopatogeeninen efekti (CPE) Sytopatogeeninen efekti (CPE) tarkoittaa solun morfologiassa ilmeneviä viruksen aikaansaamia muutoksia. Virusinfektio johtaa solun sytolyyttiseen reaktioon ja solutuhoon. Solutuho ei johdu viruksen lisääntymisestä eikä solun rakenneosien puutteesta, mutta joka tapauksessa solun RNA- ja proteiinisynteesi lamautuu. Solun ribosomeihin voi infektion jälkeen tarttua enää vain virus-rna. Myös lysosomien kalvojen läpäisevyys lisääntyy, minkä seurauksena soluun pääsee hydrolyyttisiä entsyymejä, joka johtaa autolyysiin. Infektiokykyisiä viruksia voidaan etsiä viljelemällä kliinisiä näytteitä soluviljelmissä, joita tarkastellaan mikroskoopilla kyseisten muutosten havaitsemiseksi ja virusten löytämiseksi. Vain muutamat virukset ovat tunnistettavissa niiden aiheuttaman spesifisen CPE:n avulla. Tsanamiviiri Tsanamiviiri on inhaloitava influenssa A- ja B - viruslääke. Se estää virusten neuraminidaasientsyymin toimintaa. Neuraminidaasi sen sijaan estää solusta vapautuneen tytärviruksen tarttumisen takaisin solun pintaan pilkkomalla siaalihappotähteitä solun pintaproteiineista. Täten lääke hidastaa influenssavirusten lisääntymistä estämällä uusien virusten irtaantumista. Tsanamiviiri lyhentää influenssan oireita. Se ei vaikuta suusta imeytyneenä, mutta inhaloituna se on tehokas, koska influenssavirukset lisääntyvät hengitysteiden epiteelissä. Tsidovudiini Tsidovudiini eli atsidotymidiini (AZT) on HI-viruslääke. Se on nukleosidijohdos, joka sitoutuu DNA:han ja estää retrovirusten käänteiskopioijaentsyymin toimintaa, ja siten myös sen katalysoiman DNA-ketjun edelleenkasvun. Vasta-aineiden aviditeetti Vasta-aineiden aviditeetti tarkoittaa sitä voimaa, jolla vasta-aineet sitoutuvat antigeeniinsä. Diagnostiikassa hyödynnetään etenkin IgGluokan vasta-aineiden aviditeettia. Infektion alussa esiintyvät matalan aviditeetin vasta-aineet voidaan helposti irrottaa antigeenistään esim. ureapesulla. Vasta-aineita, joilla on korkea aviditeetti ei voi erottaa antigeeneistään edellä mainitulla tavalla ja niitä löytyy seerumista vasta kuukausien/vuosien kuluttua infektiosta. Seerumin titterin lasku ureapesun jälkeen viittaa siis tuoreeseen infektioon. Mi- 5
käli muutos titterissä on vähäinen tai olematon, on kyse vanhasta infektiosta. Tekniikkaa hyödynnetään esim. puumalaviruksen aiheuttaman epideemisen nefropatian (myyräkuume), vihuri-, entero- ja parvovirusinfektion diagnostiikassa. 22-vuotias lääketieteen opiskelija tulee neulanpistotapaturman jälkeen vastaanotollesi kuulemaan hepatiitti-vasta-ainetestin tuloksia. Miten tulkitset tulokset: HBsAg-, IgM-anti-HBc-, anti-hbc-, anti- HBs+? HBsAg- :Seerumista ei löydetty HBV pinta-antigeenia. IgM-anti-HBc- :Seerumista ei löydetty HBV ydinantigeenin IgM vasta-aineita. Anti-HBc- :Seerumista ei löydetty HBV ydinantigeenin vasta-aineita. Anti-HBs+ : Seerumista löydettiin HBV pinta-antigeenin vasta-aineita. Kollegan seerumista löytyneet hepatiitti B- viruksen (HBV) pinta-antigeenin vasta-aineet (anti-hbs) voivat olla merkki joko parantuneesta akuutista B-hepatiitti-infektiosta, saadusta B-hepatiittirokotuksesta tai annetusta gammaglobuliinista. Seerumista ei löytynyt viruksen pinta-antigeenia (HBsAg) tai ydinantigeenin kumpaakaan vasta-ainetta, joten on syytä olettaa opiskelijan saaneen HBV rokotuksen (ei sisällä lainkaan ydinantigeenia, ainoastaan pinta-antigeenia). Pikainen Google-haku kertoo että kaikkia terveydenhuollon parissa työskenteleviä ei automaattisesti rokoteta hepatiitti B:tä vastaan, joten kysyisin vielä opiskelijalta suoraan onko saanut HBV rokotetta esim. ennen matkailua. 37-vuotias maahanmuuttaja Kaakkois- Aasiasta on tutkimuksissa kohonneiden maksa-arvojen vuoksi, mitä voit päätellä oheisista tutkimustuloksista? HBsAg+, HBeAg+, anti-hbc+, anti-hbcigm-, anti- HBe-, anti-hbs-? HBsAg+: Seerumista löydettiin HBV pintaantigeenia. HBeAg+: Seerumista löydettiin HBV e-antigeenia. Anti-HBc+: Seerumista löydettiin HBV ydinantigeenin vasta-ainetta. Anti-HBcIgM: Seerumista ei löydetty HBV ydinantigeenin IgM vasta-ainetta. Anti-HBe-: Seerumista ei löydetty HBV e-antigeenin vasta-ainetta. Anti-HBs-: Seerumista ei löydetty HBV pinta-antigeenin vasta-ainetta. Potilaalla on krooninen/kroonistuva erittäin tarttuva B hepatiitti. Normaalisti pinta-antigeeni häviää verenkierrosta 1-2 kuukaudessa tartunnasta jonka jälkeen seerumista voidaan havaita pinta-antigeenin vasta-aineita. HBeantigeenin löytyminen seerumista on osoitus huomattavasta veritartunnan riskistä (viruksen lisääntymisaktiviteetti korkea). Lisäksi potilaaltamme löytyy ydinantigeenin vasta-aineita, mutta ei kuitenkaan IgM-luokan. Tämä viittaa krooniseen/kroonistuvaan infektioon (ks. kuvio harjoitustyökirjan sivulta 94). Potilaallasi on todettu asetyylikoliinireseptorivasta-aineita. Mihin autoimmuunisairauteen tulos viittaa? Asetyylikoliinireseptorivasta-aineita esiintyy 85-90 %:lla myasthenia gravista sairastavista potilaista. Muissa sairauksissa tai terveillä ihmisillä kyseisiä vasta-aineita esiintyy äärimmäisen harvoin. Myasthenia gravis on rasituksessa pahenevana eri lihasryhmien väsyvyytenä ilmenevä autoimmuunisairaus, jossa tahdonalaisten hermo-lihasliitosten toiminta on poikkeava ja jossa osalla potilaista voidaan todeta asetyylikoliinireseptoreiden vasta-aineita Potilaallasi on todettu positiiviset mitokondriovasta-aineet, mihin autoimmuunisairauteen tulos viittaa? Mitokondriovasta-aineita esiintyy useimpien primaarista biliaarista kirroosia sairastavien veressä. Primaarinen biliaarinen kirroosi on autoimmuunisairaus, jossa maksan pienet sappitiehyet tuhoutuvat hitaasti. Onnea tenttiin! 6