Факторы патогенности - поверхностные структуры бактерий - Л3

Вопрос 1. Бактериальные L – формы и L – трансформация

L – формы бактерий – институт Листера.
Бактериальные L – формы - это бактерии с разрушенной клеточной стенкой. При разрушении клеточной стенки может происходить L – трансформация или лизис.

L – трансформация - потеря клеточной стенки с сохранением жизнеспособности бактерии.
L – основные трансформирующие агенты: лизоцим и пенициллин.
L – трансформирующие агенты вызывают потерю клеточной стенки без лизиса клетки.

Свойства L – форм бактерий:

- L – формы плеоморфны, могут иметь форму нити, шара, кольца или другую неправильную форму
- При потере клеточной стенки бактерии долгое время могут существовать и без нее.
- Раньше думали, что L – формы не способны к размножению. В настоящее время установлено, что в организме больных с хроническими заболеваниями (цистит, артрит и т.д.) L – формы способны к размножению.
- Колония бактерий в L – форме - Форма " яичницы-глазуньи ". Включает клетки неправильной формы, часть которых проваливается в глубину ППС.
- Для выращивания L–форм на плотной питательной среде необходима сыворотка, стабилизация ЦПМ стеролами.

Преимущество L–форм бактерий:

- L–формы устойчивы ко всем агентам, действующим на клеточную стенку.
- После устранения воздействия фактора, вызвавшего трансформацию, L – формы способны реверсировать.
- L–формы - один из способов переживания бактериями неблагоприятных воздействий окружающей среды (действия АМП).
- В процессе эволюции у некоторых бактерий произошла окончательная потеря клеточной стенки и они превратились в микоплазмы – р. Mycoplasma.

Вопрос 2. Протопласты, сферопласты

Протопласты и сферопласты - бактерии шарообразной формы с разрушенной клеточной стенкой.

Из Гр- бактерий образуются протопласты (на ЦПМ отсутствуют остатки клеточной стенки).
Из Гр+ бактерий образуются сферопласты (на ЦПМ могут находиться остатки клеточной стенки).

При изменении условий, протопласты и сферопласты могут либо лизироваться и погибнуть, либо восстановить клеточную стенку – регенерировать и вызвать рецидив заболевания.

Поверхностные структуры бактерий- Все, что над бактериальной клеточной стенкой

Вопрос 3. Бактериальная капсула

Капсула – структурный компонент бактериальной клетки на поверхности клеточной стенки. Материал капсулы - К–АГ - капсульный антиген.

Состав бактериальной капсулы:
1.полисахариды (Streptococcus mutans)
2. моносахариды и вода
3. полипептид (Bacillus anthracis)
4. полисахарид и полипептид
5. целлюлоза

Строение капсулы:
1. Микрокапсула
2. Капсулы
3. Слизистые слои

Функции капсулы:
1. Защитная (Klebsiella pneumoniae, Streptococcus pneumoniae).
2. Антигенная – К-АГ - фактор патогенности (E.coli 70 разновидностей К-АГ).
3. Вещество капсулы определяет иммунологическую мимикрию (Yersinia pestis).
4. У роящихся бактерий (Proteus mirabilis) слизь способствует движению.
5. Функция прикрепления к субстрату - адгезия (Streptococcus mutans).

Вопрос 4. Адсорбция и адгезия бактерий – 1-й фактор патогенности бактерий

Адсорбция – прикрепление в результате взаимодействия зарядов.
Прикрепление бактерий к различным поверхностям. Чем больше гидрофобность клеточной поверхности, тем легче бактерия прилипает к субстрату. Отрицательный заряд поверхности бактериальной клетки обусловливает адсорбцию.

Адгезия - прикрепление за счет белков-адгезинов и рецепторов (специфическое прикрепление). 1-й фактор патогенности
Адгезия обусловлена капсулой, белками-адгезинами и рецепторами. Адгезия за счет белков-адгезинов и рецепторов - специфическое прикрепление.
Адгезия - 1-й этап, определяющий весь дальнейший ход патологического процесса. Бактерии должны прикрепиться, прежде чем начнут развиваться в организме хозяина.

Вопрос 5. Бактериальная колонизация

Колонизация - заселение ареала или образование микробного сообщества. В модельных условиях лаборатории колонизация - рост бактерий в виде колоний (отдельных округлых образований). В естественных условиях рост бактерий происходит в виде биопленок (рост на поверхности ППС).
Колонизация поверхности бактериальными клетками Actinomyces sp.

Вопрос 6. Бактериальные фимбрии (пили, ворсинки)
Адгезии, кроме капсулы и белков-адгезинов, способствуют фимбрии.

Фимбрии - специализированные белковые структуры (пилин) на поверхности бактериальных клеточных стенок, обеспечивающие адгезию. Цилиндрические образования, как правило, цельные внутри, реже полые (конъюгативные).
Средняя длина 4-10 нм, могут достигать длины до нескольких мкм. Ширина варьирует от 2 до 20 нм. У клеток может быть одновременно несколько типов фимбрий. Наряду с адгезией фимбрии выполняют ряд других функций.

Классификация фимбрий:
1. Фимбрии общ. типа (к любым субстратам, контролируются геномом в составе хромосомы).
2. Фимбрии E. coli для прикрепления только к клеткам эпителия кишечник (контролируются плазмидами – внехромосомной ДНК).
3. Фимбрии, определяющие повышенную способность к колонизации (Neisseria gonorrhoeae и N. meningitides).
4. Фимбрии для прикрепления и перемещения по субстрату с целью его колонизации (Pseudomonas aeruginosa).
5. Половые фимбрии (sex-pili) - передача генетического материала в процессе конъюгации.

Вопрос 7. Движение бактерий. Инвазия - 2-й фактор патогенности

Жгутики - поверхностные структуры, обеспечивающие движение. Подвижность - синонимом жизни – неотъемлемое свойство всего живого на Земле. Движение обеспечивает проникновение (инвазию) вглубь организма-хозяина. Возможность движения повышает конкурентноспособность микроорганизмов.

Типы движения:
1. Подтягивающий тип движения – за счет фимбрий (Pseudomonas aeruginosa).
2. Движение плавающего типа. Осуществляется в жидких средах за счет наружных жгутиков – V.cholerae.
3. Движение по типу роения – по поверхности плотных питательных сред - Proteus vulgaris за счет наружных жгутиков по слизи.
4. Движение в вязких средах за счет периплазматических жгутиков. Спирохеты – Treponema pallidum.

Типы жгутикования:
1. Монотрихиальный - единственный жгутик на полюсе – монотрих (Vibrio cholerae)
2. Лофотрихиальный - пучок на одном полюсе клетки –– лофотрих (р. Pseudomonas)
3. Амфитрихиальный - пучки жгутиков на двух полюсах – амфитрих (р. Spirillum).
4. Перитрихиальный - жгутики по всей поверхности клетки – перитрих (р. Salmonella).

Вопрос 8. Строение бактериального жгутика

Бактериальный жгутик – полая белковая структура спиралевидной формы (флагеллин).
Жгутики можно опосредованно видеть в световой микроскоп (темнопольная микроскопия).
 Детали строения жгутика – видны только в электронном микроскопе.

Три субструктуры жгутика:
1. Нить (филамента) – пропеллер (за пределами клетки).
2. Крюк - соединительная структура, обеспечивает соединение между мотором и нитью.
3. Базальное тело (трансмембранный белок - мотор).

Строение жгутика Гр- бактерий.

1 субструктура – Нить жгутика – полый цилиндр из 11 овальных несократимых белков под углом 45° образуют трехмерную спираль – выполняет механическую функцию.
Диаметр около 20 нм. Длина от 5 до 20 мкм. Mм белка флагеллина 25-70 кДа. Белковая структура - Н-АГ - жгутиковый антигенный комплекс.
Ряды белков – в разном конформационном состоянии, за счет этого они соединяются и образуют спираль. Жгутик образуется в результате самосборки без затраты энергии.
Увеличение длины жгутика происходит на конце нити. Новые молекулы белка проходят через полый цилиндр и присоединяются к дистальному концу жгутика. На конце нити есть шапочка (пробка), которая закрывает цилиндр, чтобы белки не выскочили из него.

2 субструктура – крюк. Нить присоединяется к крюку. Крюк находится за пределами клетки. Состоит из 20 молекул белка и еще 2-х белков. Крюк поддерживает нить.

3 субструктура - базальное тело (БТ). Крюк присоединяется к БТ, которое определяет работу нити жгутика. БТ–основной генератор движения жгутика,  встроено в клеточную стенку бактерии. БТ состоит из нескольких дисков.

У Гр(-) бактерий – 4 диска. Гр(+) - 3 диска. Диски - белковые структуры.

Вопрос 9. Работа жгутиков
Жгутик вращается за счет движения крюка. Вращение крюка происходит за счет энергии движения протонов – протондвижущей силы (ПДС).
Протоны Н+, проходя с внешней мембраны по системе дисков до нижнего СМ-диска, где находятся отрицательно заряженные АК, заряжают его белки положительно.
При перескакивании протонов происходит поворот жгутика. После поворота с карбоксильных групп АК протоны уходят в цитоплазму. У бактерий могут быть разные типы жгутиков, работающие за счет Н+, или ионов Na+. Жгутик можно сравнить с электрическим мотором, но работающим на Н+, или ионах Na+, а не на электронах.

Жгутик работает как винт или пропеллер. Скорость вращения крюка – 300 об/сек. Ср. скорость движения – 100 мкм/сек. Самый быстрый пловец Vibrio cholerae - 72 cм/час. В сравнении с человеком - 100 км/час

Направление движения бактерий. Жгутики при плавании собираются в пучок и начинают вращаться против часовой стрелки. Затем происходит пробег бактерии, после чего жгутики начинают вращаться по часовой стрелке. При этом бактерия совершает небольшой кувырок.
Направление движения – случайное. Частота кувырков и пробегов будет одинаковой, если условия среды не меняются. При изменении условий меняются параметры движения.

Кинез - реакция, проявляющаяся в изменении скорости плавания. Траектория кинеза – ломанная линия.

Вопрос 11. Таксисы бактерий

Плавание с определенной целью – поиск питательных субстратов или избегание действия неблагоприятных факторов.
Целенаправленное передвижение - способность к таксису.
Плыть в направлении более благоприятных условий – положительный таксис.
Избегать неблагоприятных условий – отрицательный таксис.

Таксис – ориентированное движение МО в направлении к аттрактанту и удаление от репеллента.

Разновидности таксиса:

1. хемотаксис – реакция на изменение концентрации растворенных веществ
2. аэротаксис – кислорода
3. осмотаксис - осмолярности
4. фототаксис – освещенности
5. термотаксис – температуры
6. тигмотаксис – механического воздействия
7. гальванотаксис – электрического тока
8. магнитотаксис – магнитного поля