MİKOBAKTERİLERİN MİKROBİYOLOJİSİ VE HASTALIK OLUŞTURMA MEKANİZMALARI

1. MİKOBAKTERİLERİN MİKROBİYOLOJİSİ VE HASTALIK OLUŞTURMA MEKANİZMALARI Prof.Dr.Zeynep SÜMER

3. Mikobakteriler • Gelişmekte olan ülkelerde ve gelişmemiş ülkelerde ciddi morbidite ve mortalite nedeni • Günümüze kadar 70’den fazla mikobakteri türü tanımlanmıştır. • Bunların çoğu insanlarda hastalığa sebep olmaktadır. • Bu tür bolluğuna rağmen birkaç tür veya grup insanlarda ciddi hastalıklara yol açmaktadır. • Bunlar M.tuberculosis, M.leprae, M.avium kompleksi, M.kansasii, M.fortuitum, M.cheloniae ve M.abscessus’tur.

4. 2000 yılı-dünya nüfusunun 1/3’ünün (1.9 milyar insan) M.tuberculosis ile infekte. • Bu sayının 8 milyonu yeni olgular, 16 milyonu daha önceden var olan hastalar. • 1.9 milyonu ise o yıl içinde bu hastalıktan ölen sayısı. • En yüksek hastalık insidansı güneydoğu Asya, Afrika’nın sub-Sahara bölgesi ve doğu Avrupa’da saptanmakta.

5. Mycobacterium genusu • 0.2-0.6x1-10 m boyutlarında • Hareketsiz • Sporsuz • Asidorezistan boyanma gösteren • Yavaş üreme özelliği (t1/2: 12-24 saat) • Aerobik basillerdir.

9. Hücre duvar yapısı • Kompleks, lipidden zengin • Hidrofobik yapı • Birçok dezenfaktana ve yaygın kullanılan laboratuvar boyalarına karşı bakterileri direnç • ARB boyanma özelliği • Yavaş üreme özellikleri • Yaygın kullanılan antibakteriyel antibiyotiklere direnç • Antijenite • Clumping veya kord faktörü oluşumu gibi karakteristiközelliklerin oluşmasından sorumludur.

10. Hücre duvar yapısı yavaş üreme özelliklerine katkıda bulunur. • Yavaş üreyen mikroorganizmalar M.tuberculosis, M.avium-intracellulare, M.avium kompleksi, M.kansasii) 3-8 hafta inkübasyon • Hızlı üreyen mikroorganizmalar (, M.fortuitum, M.chelonae, M.abscessus) 7günden az sürede ürerler. • Lepranın etkeni olan M.leprae ise hücre olmayan besiyerlerinde üretilememiştir.

11. Mikobakteriler • İlk izolasyonda çoğu tür 37 o C’de iyi ürer. Ancak optimal ısı bazı türlerde (M.ulcerans, M.marinum) 30-32 o C, Bazılarında (M.xenopi) 42 o C ’dir. • Koloni morfoloji türler arasında büyük değişiklik gösterir. S tipinde (M.avium-intracellulare), R tipinde (M.tuberculosis) ikisinin arasında (M.kansasii) veya filamentöz yapıda (M.xenopi) olabilir. • Mikobakterilerin L formları da vardır ( Much granülleri).

14. Mycobacterium genusundaki bakterilerin sınıflandırılması • Aside direnç durumları, • 60 ila 90 karbon içeren mikolik asitlerin varlığı • DNA’larındaki yüksek (%61-71) guanozin+sitozin (G+C) içeriği

15. Hücre duvar yapısı • Gram pozitif bakteri hücre duvarı yapısıdır • En içte sitoplazmik membran,üzerinde de kalın bir peptidoglikan tabaka • Dış membran yoktur. • Peptidoglikan iskelet polisakkaritlerle (arabinogalaktan) kovalent bağlarla bağlanmıştır. • Peptidoglikan tabakada N-asetilglukozamin ve N-asetil muramik asit, • Arabinogalaktan tabakada ise D-arabinoz, D-galaktoz ve mikolik asit bulunur.

17. Bu polisakkaritlerin terminal uçları yüksek moleküler ağırlıklı mikolik asitlerle esterifiye olmuştur. • Bu tabakanın üzerinde polipeptitler ve serbest lipidler, glikolipidler ve peptidoglikolipitler içeren yüksek miktarda antijenik mikolik asitlerin oluşturduğu hidrofobik bir tabaka yer alır. • Yağ asitleri hücre duvar kalınlığından ve büyük oranda aside dirençli boyanma özelliğinden sorumludur.

18. Bu lipidler hücre duvarının kuru ağırlığının %60’nı oluşturmaktadır. • Serbest lipidlerden biri olan Wax D, immunoadjuvan aktiviteye sahiptir. • Kord faktör (6’-6’ dimikolat trehaloz) bakterinin tween-albumin besiyerinde 37oC’de 10-15 gün içinde çalı demetine benzer görünüm almasından sorumludur. • Mikosidler ise M.leprae’de olduğu gibi basilin etrafını kapsül gibi sarar.

19. Dış tabakadaki peptid zincirleri hücre duvar ağırlığının %15’ini oluşturur. • Hücresel immün cevabı stimule ettikleri için biyolojik olarak öneme sahiptir. • Purified Protein Derivatives= PPD M.tuberculosis’le teması ölçmek için deri testi olarak kullanılmaktadır. • Diğer mikobakterilerden hazırlanmış benzer maddeler de türe-spesifik test yapmak için kullanılmaktadır.

21. DİRENÇLİLİK • Kuruluğa ve kimyasal dezenfaktanlara sporsuz çoğu bakteriden daha dirençlidir. • Kültür ortamında canlılık ve infektivitelerini 12 yıl korur. • Direkt gün ışığına maruz kalınca 2 saat içinde ölürken, balgam içinde 20-30 saat dayanabilir. • Tozların içinde 10 gün, toprak ve suda 5 ay, kurutulmuş halde 6-8 ay veya üzerinde yaşayabilir.

22. DİRENÇLİLİK • Ancak ısı ve neme karşı çok hassastır. • Sütün pastörizasyonu bakteriden kurtulmak için yeterlidir. • Malaşit yeşiline diğer birçok bakteriden daha dirençli olduğundan izolasyon besiyerine bu maddenin eklenmesi ile diğer bakterilerin üremesi inhibe edilir.

23. ANTİJENİK YAPI • Antijenik yapı? • M.tuberculosis’in yapısında yer alan protein, lipid ve polisakkaridlerin tümü immünojeniktir. • Old Tuberkulin(OT), • PPD(saflaştırılmış protein derivesi) • Saflaştırılmış antijenler (65kD antijeni, TB 23, TB 68 vs) anahtar immünojen

24. VİRÜLANS VE PATOJENİTE • Virülansta rol oynayan kesin bir faktör ?. Çalışmalarda bazı faktörlerin sorumlu olabileceği öne sürülmüştür: • Polisakkaritler (arabinogalaktan ve arabinomannan) • Fosfatidil inositol mannosid (PIM) • Wax-D • Muramidilpeptit(MDP) • 6’-6’ dimikolat trehaloz (Kord faktörü) • Sülfatidler • Fosfatidler

25. Kord faktörü: • Küme oluşturma kabiliyeti kazandırır. • Alternatif kompleman yolunu aktive eder. • PNL göçünü inhibe eder. • Granülom oluşumunda rol oynar. • Anti-tümör özelliği vardır. • Konak hücre mitokondri membranına tutunarak solunum ve oksidatif fosforilasyonda hasar yapar.

26. Tüberküloz insanlarda görülen klasik mikobakteri hastalığıdır. Tüberküloz kompleksi: • M.tuberculosis • M.bovis • M.africanum • M.microti

27. Patojenite • Aerozol haline gelmiş infeksiyöz partiküllerin inhalasyonu • Bu partiküller terminal hava yollarına ulaşır. • Bu bölgelerde bakteriler aktive olmamış alveolar makrofajlara geçerler. • Fagosite edilmiş basil fagozomun asidifikasyonu ve bunu takip edecek olan fagozom-lizozom füzyonunu inhibe ederek serbest bir şekilde replikasyona başlar.

29. Replikasyonun fagozomda mı yoksa sitoplazmada mı olduğu henüz bilinmemektedir. • İnfekte fagositik hücreler daha sonra parçalanır. • Bunu makrofajlar tarafından fagositoz, mikobakteriyel replikasyonve hücre lizis siklusları takip eder.

30. Hücresel artıklar ve konak kemotaktik faktörleri (örneğin, C5a) - makrofajlar ve lenfositler • Bu odağın histolojik özelliği birleşmiş makrofajların oluşturmuş olduğu çok çekirdekli dev hücreler (Langhans hücreleri) oluşumudur. • Primer Kompleks (Ranke kompleksi) : Parenkim dokuda bulunan odak (Ghon odağı) hiler lenfadenopati ve ikisi arasında bulunan lenfanjit

33. İnfekte makrofajlar kan dolaşımına ve diğer dokulara (kemik iliği, dalak, böbrek, santral sinir sistemi) yayılabileceği gibi lokal lenf nodlarına da yayılabilirler. • Akciğer apeksine yerleşerek Simon odaklarını • Beyin meninkslerine yerleşerek Rich odaklarını • Büyük damarların intimasına yerleşerek Weigert odaklarını oluşturabilir.

34. hücresel immünitesi aktive hale geçer. • Mikobakterilerin intrasellüler replikasyonu Th hücrelerini ve Ts hücrelerini stimüle eder. • Th hücrelerin aktivasyonu antikor üretimine yol açar, fakat etkisiz, çünkü bakteriler intrasellüler yerleşimle kendilerini korurlar. • T hücreleri ayrıca makrofajları aktive eden interferon- ve diğer sitokinler salgılar. • Aktive makrofajlar bakteri içlerine alıp öldürebilirler. • Ts hücreleri de replike olan mikobakterileri içeren fagositik hücreleri lizise uğratabilir.

35. Makrofajlar stimüle olduğu zaman ortamda küçük bir antijenik yük mevcut ise, basiller minimal doku hasarı ile yok edilirler. • Eğer ortamda çok fazla basil varsa, hücresel immün cevap doku nekrozu ile sonuçlanır. • Bu olaylar sırasında çok sayıda konak faktörü devreye girer:sitokin toksisitesi, kompleman kaskadının lokal aktivasyonu, iskemi ve makrofaj kökenli hidrolitik enzimler ile reaktif oksijen ara ürünlerine maruziyettir. • Bu doku hasarı ile ilişkili bilinen hiçbir mikobakteriyel toksin veya enzim bulunamamıştır.

36. konak faktörü • sitokin toksisitesi, • kompleman kaskadının lokal aktivasyonu, • iskemi • makrofaj kökenli hidrolitik enzimler • reaktif oksijen ara ürünlerine maruziyettir.

37. Basillerin yok edilmesinde infeksiyon odağının büyüklüğü • Aktive makrofajların lokalize kümeleri (granulomalar) basillerin yayılımlarını önler. • Bu makrofajlar küçük granulomların (3mm’den küçük) içine penetre olabilir ve içindeki tüm basilleri öldürebilirler. • Ama daha büyük nekrotik veya kazeöz granulomlar fibrinle enkapsüle hale gelir. Bu da basilleri makrofajların öldürmesinden korur. • Basiller bu durumda uyur halde kalabilir ve yıllar sonra reaktive olabilir. • Bu M.tuberculosis’le karşılaşmış hastalarda hayatın ileri dönemlerine kadar hastalık gelişebilme ihtimalinin sebebidir.

38. EPİDEMİYOLOJİ • Çeşitli deney hayvanlarında tüberküloz oluşturuluyor olsa bile insanlar tek doğal rezervuardır. • Hastalık infekte aerozollerin inhalasyonu yolu ile yakın kişiden kişiye temas ile bulaşır. • Büyük partiküller mukozal yüzeylerde yakalanır ve respiratuar sistemin silier aktivitesi ile atılır. Fakat 1-3 tuberküloz basili içeren küçük partiküller alveolar boşluklara ulaşıp infeksiyon yapabilirler.

41. KLİNİK • Her organı tutabilse de en sık rastlanılan formu akciğer tutulumudur. • Başlangıç pulmoner odak akciğerlerin orta veya alt loblarıdır. (havalanma fazlalığı, aerobik yapı). • Hastaların çoğunda karşılaşmadan 3-6 hafta sonrasında bakteri replikasyonu sona erer. • Basille karşılaşan hastaların ort. %5’i 2 yıl içinde aktif hastalığa yakalanır. • Diğer bir %5-10’u ise hayatlarının ilerleyen kısımlarından birinde aktif hastalıkla karşılaşmaktadır.

43. Progresyon • İnfeksiyöz doz ve hastanın immün sistemine bağlıdır. • Mesela HIV ile infekte hastaların ort. % 10’ununda 1 yıl içinde aktif hastalık gelişir. • HIV ile infekte olmayanlarda ise bu oran tüm yaşamları boyunca %10’dur. • HIV ile infekte hastalarda hastalık diğer fırsatçı hastalıklardan önce gelişir, iki kat daha fazla ekstra-pulmoner bölgeleri tutar ve ölümle sonuçlanması daha fazladır.

44. Klinik • Hastalığın klinik bulguları ve semptomları infeksiyon bölgesine bağlıdır. • Primer hastalık sıklıkla alt solunum yollarına sınırlı kalır(çocuk>). • Hastalık başlangıçta sessizdir. • Tipik olarak non-spesifik şikayetleri • Balgam az miktarda veya kanlı ve pürülan olabilir. • Hemoptizi ile birlikte balgam üretimi doku yıkımı ile ilişkilidir (mesela kaviter hastalık). • Tabloya pnömoni, abse formasyonu ve kavitasyon eşlik edebilir

45. Klinik tanı • pulmoner hastalığın (1)radyografik görüntülenmesi, (2)pozitif PPD testi ve (3) mikobakterilerin mikroskopi ve kültür ile laboratuvarda tespiti ile desteklenir.

47. Milier tüberküloz • Kazeöz odaktan basillerin kana karışması ile çeşitli organlarda sayısız küçük lezyon oluşur. • Bu hastalarda pulmoner hastalıkla ilgili hiçbir kanıt olmayabilir. • Daha çok 0-4 yaş arası çocuklar. • Çeşitli organ tutulumları (menenjit, böbrek tbc,vs) • Reinfeksiyon tbc ise endojen veya eksojen şekilde ileri yaşlarda görülür. Daha sinsi seyir gösterir.

49. BAKTERİYOFAJLAR • Mikobakterileri infekte edip hücrenin lizizine neden olan bakteriyofajlar (H37 Rv fajı,…). • Non-litik lizojeni/ pseudolizojeni • Bunun sonucunda koloni morfolojisi, üreme hızı, enzimatik aktivite ve antijenik yapı gibi bazı özellikler değişebilmektedir. • Faj tiplendirme tanımlamadan çok epidemiyolojik çalışmalarda • M.tuberculosis suşlarından izole edilen bakteriyofajlar Tip A,B ve C ve I • Bu tipler farklı coğrafik bölgelerde dominans gösterir.

50. M.leprae Patogenez ve immünite • Lepra (Hansen Hastalığı) M.leprae oluşturur. • Zayıf gram(+), kuvvetli ARB • Hücre duvarı lipidden zengin. • Bu hastalıktaki klinik tutulumlar hastanın immün sistem reaksiyonuna bağlıdır. • Virülansta hücre içi üreyebilme yeteneği önemlidir. • Klinik olarak tüberkuloid lepra, lepramatöz lepra ve intermediate lepra şekilleri vardır.