Virulentsusfaktor

Allikas: Vikipeedia

Virulentsusfaktorid on mikroorganismi sellised komponendid, mis määravad tema võimet (virulentsust) põhjustada haigusi, kuid ei ole iseenesest tema elutegevuseks vajalikud.[1]

Bakteriaalsed virulentsusfaktorid on tavaliselt valgud või teised molekulid, mida sünteesivad ensüümid. Neid valke võib kodeerida kromosomaalne DNA, bakteriofaagne DNA või plasmiidsed geenid. Bakterid kasutavad hulgatunnetust (inglise quorum sensing ehk QS), et sünkroonida molekulide eritamist. Virulentsusfaktorid vastutavad väga tihti rakkude haigestumise eest, kuna inhibeerivad teatud märklaudrakkude funktsioone.

Tüüpilisemad virulentsusfaktorid[muuda | redigeeri lähteteksti]

Helicobacter pylori (Marshall et al. 1985) Goodwin et al. 1989
  • Adhesioon. Paljud bakterid peavad raku nakatamiseks kõigepealt kinnituma selle pinnale. Virulentsusfaktoreid, mis aitavad bakteril kinnituda raku pinnale, nimetatakse adhesiinideks. Harilikult seonduvad mikroobid sellistele raku retseptoritele, mis on vajalikud oluliste funktsioonide täitmiseks rakus.
  • Kolonisatsioon. Mõned virulentsed bakterid produtseerivad erilisi valke, mis lubavad neil koloniseerida ainult teatud osa organismi kehast. Helicobacter pylori on võimeline ellu jääma inimese mao happelises keskkonnas tänu ensüüm ureaasi tootmisele. Ureaasi tootmine neutraliseerib mao happelisuse ja soodustab seda piirkonda hõlpsamini koloniseerida. Kui antud bakter nakatab mao limaskesta, siis see võib viia maohaavade ja ka vähi tekkeni. Helicobacter pylori erinevate tüvede virulentsusaste korreleerub toodetud ureaasi hulgaga.
  • Invasioon. Osa patogeenseid baktereid produtseerivad proteiine, mis lõhuvad peremeesraku membraani või kutsuvad esile endotsütoosi. Need faktorid lasevad bakteril siseneda peremeesorganismi rakkudesse ja hõlbustavad tema liikumist peremeesorganismi epiteliaalses koes.
  • Immuunvastuse inhibiitorid. Osa baktereid toodab virulentsusfaktoreid, mis suruvad maha märklaudorganismi immuunsüsteemi kaitsereaktsioonid. Näiteks, tavaline mikroobide strateegia seisneb selles, et toota valgud, mis kinnituksid organismi antikehadele. Streptococcus pneumoniae polüsahhariidne limakapsel inhibeerib märklaudorganismi õgirakkude võime fagotsüteerida patogeeni rakke.
  • Toksiinid. Suur osa valgulisi virulentsusfaktoreid toodavad bakterid, kes mürgitavad peremeesorganismi rakke ja põhjustavad koe kahjustusi. Näiteks, inimtoidus elavad bakterid võivad toota toksiine, mis põhjustavad toidumürgitust. Mõned sellistest bakteritest suudavad ellu jääda ja põhjustada haigestumist ka pärast toidu läbi küpsetamist. Samas osa bakteriaalsetest toksiinidest inaktiveeruvad kõrge kuumuse juures.[2]

Toksiinid[muuda | redigeeri lähteteksti]

Võimet toota toksiine tuntakse toksigeensuse nime all.[2][3] On olemas kaks peamist tüüpi toksiine (kui liigitada keemilise koostise põhjal): lipopolüsahhariidid (primaarselt seotud gram-negatiivsete bakterite välismembraanile) ja valgud. Valke sekreteerivad väga mitmesugused bakterid. Rakk-ühenduses olevaid toksiine (nagu lipopolüsahhariide, mis on kinnitatud välismembraanile) nimetatakse endotoksiinideks. Sekreteeritud valgulisi toksiine, mis difundeeruvad ekstratsellulaarselt, tuntakse eksotoksiinide nime all.

Endotoksiinid[muuda | redigeeri lähteteksti]

Endotoksiline lipopolüsahhariid (LPS) koosneb polüsahhariidsest ahelast ja lipiidsest sabast. LPSi mürgiseks komponendiks on Lipiid A, mis paikneb lipiidse saba kõige tipmises osas. Kui bakter on kahjustatud või hävinud, siis vabaneb eespool nimetatud endotoksiin ja põhjustab põletikulist immuunvastust. Kaasasündinud (mittespetsiifiline) immuunsus on suuteline ära tundma suure hulga patogeene, kaasa arvatud LPS endotoksiine. See on vahendatud läbi Toll-sarnaste retseptorite (TLR) – retseptorid, mis on võimelised tuvastama patogeenide epitoope. Toll-sarnane retseptor, mis vastutab lipopolüsahhariidide äratundmise eest, on TLR-4.

Eksotoksiinid[muuda | redigeeri lähteteksti]

Bakteri Staphylococcus aureus pilt skaneeriva elektronmikroskoobiga (SEM)

Eksotoksiine eritavad ainult elusad mikroobid, kusjuures erinevad bakteriliigid sekreteerivad erilaadi mürkaineid. Toksiin on tähtsaim tegur virulentsuse tuvastamiseks. Näiteks ilma eksotoksiinideta Escherichia coli tüved on peaaegu mittevirulentsed või madala virulentsustasemega. Mürke võib pidada toksiliseks ka väga madalal kontsentratsioonil. Eksotoksiinidele pannakse tavaliselt selline nimetus, mis annab teavet, millele eritatud mürgifraktsioon mõjub. Näiteks: neurotoksiin, leukotoksiin, enterotoksiin ja hemolüsiin.

Eksotoksiinide toimemehhanism[muuda | redigeeri lähteteksti]

Eksotoksiinid omavad järgmiseid funktsioone:

  • Rakumembraani kahjustamine. Näiteks Clostridium perfringens α-toksiin omab fosfolipaasi C aktiivsust, mis põhjustab rakumembraani degradatsiooni. Staphylococcus aureus α-toksiin tekitab märklaudraku membraanis poori. Sellele järgneb ioonide sissevool/väljavool ning see kutsub esile raku lõhkemise/lüüsumise.
  • Valgusünteesi inhibeerimine. Mürkide märklauaks, mis pärsivad valgu sünteesi, on ribosomaalne RNA ja elongatsioonifaktorid. Mõjutades neid faktoreid, ei suuda rakk enam valke sünteesida ning sellele järgneb raku surm. Näiteks võib tuua difteeria-toksiin.
  • Raku signaalraja häirimine. Sellised mürgid mõjutavad valke, mis on seotud signaalrajaga, blokeerides või muutes seda. Signaalradade taoline modifitseerimine katkestab rakulisi funktsioone. Näiteks Escherichia coli tsütotoksilised nekrootilised faktorid modifitseerivad RHO GTP-seonduvaid valke. Nende muutmine lõhub raku tsütoskeletti ja seega ka rakumembraani ennast.
  • Neurotransmitterite inhibeerimine. Selliste toksiinid märklauaks on sünaptilise lõhe valgud. Nad takistavad neurotransmitterite vabanemist presünaptilisest membraanist. Näiteks Clostridium botulinum neurotoksiin või Clostridium tetani toksiin.
  • Immuunvastuse mõjutamine. Üks immuunvastuse modifitseerimise näidetest on superantigeen (aktiveerib massiliselt ja mitte-spetsiifiliselt T-rakke)[2][4] TSS-1 (sekreteerib Staphylococcus aureus), mis põhjustab toksilise šokksündroomi. Eelpool nimetatud antigeen interakteerub ebaloomulikul moel märklaudraku immuunsüsteemi T-rakkudega. See provotseerib suure hulga põletikuliste tsütokiinide eritumist, mis mõjuvad laostavalt peremeesorganismile.
Gram-positiivse ja gram-negatiivse bakteri võrdlus. Gram-positiivseid baktereid katab pealt ainult peptidoglükaani kiht. Gram-negatiivseid bakterid katab pealt lisaks ka välismembraan.

Toksiinide sekretsioon[muuda | redigeeri lähteteksti]

Virulentsusfaktorite sekretsioon gram-positiivsetest bakteritest, nõuab valkude transportimist läbi rakumembraani. See protsess toimub järgmiselt:

  • Valk SecB (suunab teisi valke ekspordile[5]) seondub eksporditava toksiini külge. Seondumine toimub bakteri tsütoplasmas.
  • SecB hõlbustab seondumist sekretsiooniraja ATPaasi (SecA) külge.
  • Transmembraansele valkkompleksile, mis koosneb kolmest sekretsiooniraja abivalgust SecY, SecG ja SecE, seondub membraanis paiknev valk SecA.
  • Sekretsiooniks suunatud toksiin seondub SecYGE kompleksi külge ning protsessile aitab kaasa ATPaas SecA.
  • Transmembraanses valkkompleksis SecYGEs toimuvad mitmed väiksed konformotsiooni muutused, mille abil sekreteeritakse ekspordiks suunatud toksiin rakust välja. Antud konformotsioonilised muutused nõuavad energiat, mille nad saavad ATP fosforüleerimisest (viib läbi SecA ATPaas).

Kuna gram-negatiivsetel bakteritel on kaks plasmamembraani, siis nad vajavad toksiinide väljutamiseks keerulisemat sekretsioonisüsteemi. Tavaliselt kasutavad sellised bakterid mürkainete sekretsiooniks mahukat, mitmest subühikust koosnevat transmembraanset valku, mis läbib nii sisemist kui ka välimist plasmamembraani ja ka periplasmat nende kahe membraani vahel.[2]

Viited[muuda | redigeeri lähteteksti]

  1. MeSH Medical Subject Headings.. Karolinska Institute. Kasutatud 29.10.2011. (inglise)
  2. 2,0 2,1 2,2 2,3 VetSci. Science & Learning.. James Watts. Kasutatud 29.10.2011. (inglise)
  3. Infektsioonihaiguste patomorfoloogia.. Kasutatud 29.10.2011. (eesti)
  4. Haavainfektsioonide mikrobioloogia.. Siiri Kõljalg. Kasutatud 29.10.2011. (eesti)
  5. SecB protein: a cytosolic export factor that associates with nascent exported proteins.. Kumamoto CA. Department of Physiology, Tufts University School of Medicine, Boston. Kasutatud 29.10.2011. (eesti)