ÖSSZEFOGLALÓ KÖZLEMÉNY
A baktériumok patogénmintázata és a gazdaszervezeti felismerés
Kocsis Béla, Emődy Levente
 
 
 
 

DR. KOCSIS BÉLA (levelező szerző), DR. EMŐDY LEVENTE, Pécsi Tudományegyetem, Általános Orvosi Kar, Orvosi Mikrobiológiai és Immunitástani Intézet, 7643 Pécs, Szigeti út 12. Telefon: (72) 536-001/1905, illetve (72) 536-252, fax: (72) 536-253, e-mail: bela.kocsis@aok.pte.hu, levente.emody@ook.pte.hu.

Magyar Immunol/Hun Immunol 2003;2 (4): 10-19.

Érkezett: 2003. szeptember 5.
Elfogadva: 2003. szeptember 15.



ÖSSZEFOGLALÁS

A baktériumok patogénmintázata a gazda és a mikroorganizmusok közötti molekuláris komplementaritás függvénye. A baktérium állandó és járulékos alkotóelemeinek, valamint termékeinek a gazdaszervezet receptormolekulái általi felismerése indítja el azokat az eseményeket, amelyek a konkrét fertőzések során lezajló kóros folyamatokat jellemzik. A mintázat olyan állandó alkotóelemei, mint a Gram-negatív kórokozók esetében a lipopoliszacharid-molekula, vagy a Gram-pozitívak esetében a lipoteikolsav, a gazdafajok széles körében jelen lévő felismerőmolekulák révén a bakteriális fertőzéseket általában jellemző kölcsönhatásokhoz, patológiás folyamatokhoz vezetnek. Ugyanakkor a járulékos virulenciafaktorok (például: adhezinek, tokanyag) vagy az extracelluláris termékek (exotoxinok, enzimek) fajlagos kölcsönhatásokat, gazdaszervezeti - azon belül szervrendszeri - fajlagosságot határoznak meg az illető virulenciafaktor molekuláris struktúrája és a konkrét gazdaszervezetben vagy annak meghatározott szervrendszerében jelen lévő specifikus receptorok jelenlététől függően. A baktériumgenom plaszticitása következtében a patogénmintázat rekombinációs és patoadaptív mutációs események révén változhat, ez a virulencia fejlődésének egyik mozgatórugója. A járulékos virulenciafaktorok konkrét kifejeződése gyakran a gazdaszervezetben érvényesülő környezeti hatásokhoz adaptálódás eredményeként, bonyolult szabályozási mechanizmusokon keresztül valósul meg.

 mintázatfelismerés, patogénmintázat, gazda-mikroba kölcsönhatások



 
Rövidítések

BPI (bactericidal/permeability-increasing protein): baktericid/permeabilitást fokozó fehérje 
LAM: lipoarabinomannán  
LBP (lipopolysaccharide-binding protein): lipopoliszacharid-kötő fehérje 
LOS: lipooligoszacharid 
LPS: lipopoliszacharid  
LTA: lipoteikolsav 
MBL (mannose-binding lectin): mannózkötő lektin  
MDP: muramil-dipeptid  
OMP (outer membrane protein): külső membránfehérje 
PAMP (pathogen-associated molecular pattern): a mikroba molekuláris mintázata 
PG: peptidoglikán  
PRR (pattern recognition receptor): mikrobamintázatot felismerő receptor 
TLR (Toll-Like Receptor): Toll-szerű receptor

 

A  gazdaszervezet és a mikroorganizmusok között azonnal fellépnek a kölcsönhatások, amint a gazdaszervezet találkozik a mikroorganizmussal, annak alkotó elemeivel vagy termékeivel. Ez a találkozás állandó folyamat; amennyiben intrauterin fertőzés nem történt, a szülőcsatornán áthaladáskor kezdődik. A mikrobákkal való állandó és szoros kapcsolatunk intenzitását jelzi, hogy az emberi testet alkotó mintegy 1013 sejtnél tízszer több mikroorganizmus alkotja - bőrfelületünkön és testüregeink nyálkahártyáinak felszínén megtelepedve - normális mikrobiális flóránkat. Ezt a flórát - a latin menza (asztal) szóra utalva - kommenzálisnak is nevezik: e mikroorganizmusokkal "egy asztalról eszünk". Bár a normális flóra szerepe alapvető a biológiai egyensúly biztosításában, ugyanezek a mikroorganizmusok súlyos, akár az életet veszélyeztető fertőzés forrásaivá válhatnak. Emellett természetesen találkozhatunk "professzionális" - a klasszikus értelemben vett fertőző betegségeket okozó - mikroorganizmusokkal.

A kórokozók megbetegítő képessége patogenitási mintázatuk függvénye. A patogenitási mintázatot a mikroorganizmus virulenciafaktorainak a fogékony gazdaszervezetre gyakorolt hatásai, e hatások sorozata határozza meg. A virulenciatényezők közé az adhezineket, inváziós faktorokat, a tok és a sejt közötti anyagokat, a toxinokat, (endo- és exotoxinok), az extracelluláris enzimeket, a külsőmembrán-fehérjéket és a szervezetben a szaporodási képességet biztosító faktorokat soroljuk. Megkülönböztethetünk offenzív és defenzív virulenciafaktorokat, azonban gyakran nincs éles különbség a kettő között. Mint látni fogjuk, ugyanaz a virulenciafaktor támadó és védekező szerepet egyaránt betölthet. A patogenitási mintázat érvényesülése szempontjából döntő jelentőségű az a
- kórokozó és a gazdaszervezet között fennálló - komplementaritás, ami meghatározza a gazdafajlagosságot.

A virulencatulajdonságokért felelős genetikai állomány vizsgálata a genom nagyfokú plaszticitását, a "core" kromoszómán meghatározott tulajdonságok mellett a horizontális génátvitelnek a virulencia evo-lúciójában betöltött jelentős szerepét bizonyítja. A plazmidok (például az Escherichia coli adhéziós faktorok és enterotoxinok) és fággenomok (például a kolera toxinja és a Shiga toxin) által kódolt jól ismert tulajdonságok mellett a deletióra és insertióra hajlamos, úgynevezett patogenitási szigetek játszanak döntő szerepet a genom plaszticitásában, a kórokozó-képességet növelő új tulajdonságok, új patogenitási mintázat szerzésében (1). Ezek a - G+C hányadosukat (a bakteriális nukleinsavban lévő bázisok arányát) tekintve a baktériumkromoszóma eredeti DNS-struktúrájától különböző - "kakukktojások" a virulenciafaktorok széles skálájának genetikai információját közvetíthetik: exotoxinokét, adhéziós faktorokét, felületi antigénekét, vastranszportrendszerekét és szekréciós mechanizmusokét.

A baktériumok járulékos alkotóelemei és exportált termékei közé tartozó virulenciatulajdonságok jelentős része nem fejeződik ki konstitutív módon; fenotípusos megjelenésüket környezeti - fertőzés esetén gazdaszervezeti - tényezők indukálják. Tehát a betegség időbeni lefolyását meghatározó, a kórfolyamat egyes fázisaiban szerepet játszó virulenciafaktorok expressziója bonyolult szabályozómechanizmusok függvénye; ebben fontos szerepet játszanak a több virulenciafaktor kifejeződését egyidejűleg szabályozó globális regulátorok (2), valamint a baktériumok saját populációsűrűségét észlelő és arra reagáló "quorum sensing" mechanizmusok (3). Bizonyos virulenciatulajdonságok tehát összehangolt módon akkor és ott fejeződnek ki, amikor és ahol az alkalmazkodást segítik elő. Ez egyben azt is jelenti, hogy a patogenitási mintázat egyes elemeinek fenotípusos megjelenése döntően függ az adott környezeti hatásoktól.

A bakteriális fertőzés során a mikroba először a gazdaszervezet felismerőrendszerével találkozik. Ennek a komponensei azonnal, az antigén fajlagosságára tekintet nélkül és az előzményektől függetlenül működésbe lépnek. Ehhez az aktivizálódáshoz a gazdának fel kell ismernie, hogy egy idegen sejt akar bejutni szervezetébe. A mikroba és a gazdaszervezet közötti érintkezés olyan felismerési folyamat, amely a mikroba molekuláris mintázata (pathogen-associated molecular pattern, PAMP) és a gazda természetes immunitásában részt vevő elemeinek mintázatfelismerő receptorai (pattern recognition receptor, PRR) között zajlik.
 

A mikrobák molekuláris mintázata

A bakteriális sejt alkalmazkodását az aktuálisan érvényesülő környezeti hatásokhoz a sejt szerkezeti elemei közül állandó alkatrészek (sejtfal, citoplazma, magállomány) és járulékos alkotóelemek (tok, csilló, fimbria, spóra) segítik.

Az állandó alkotóelemek közül - már felszíni elhelyezkedése miatt is - a sejtfal komponensei elsőrendű fontosságúak a felismerés szempontjából. Gram-festés alapján a baktériumok két jellegzetes sejtfalszerkezeti csoportját különböztetjük meg: a Gram-negatívakat és a Gram-pozitívakat (1. ábra).
 

1. ábra. A Gram-pozitív és Gram-negatív baktérium sejtfalának általános felépítése. Hauschildt (58) után, módosítva

2. ábra. Az endotoxin (lipopoliszacharid, LPS) szerkezete. Hauschildt (58) után, módosítva

 

A Gram-negatív sejtfal alkotórészei: a vékony peptidoglikánréteg és az ezen kívül elhelyezkedő vastag külső membrán (1. ábra). Ez utóbbi kettős lipoproteinréteg; ebbe sokféle fehérje [külső membránfehérje, outer membrane protein (OMP)] és az endotoxikus lipopoliszacharid (LPS) (4) ágyazódik. Az LPS a Gram-negatív baktérium külső membránjának legjellegzetesebb alkotórésze. Szerkezete lipid A-ból, core-oligoszacharidból (5) és O-specifikus poliszacharid-oldalláncból (6) áll (2. ábra). Ez utóbbi molekularész 2-30 ismétlődő egységből felépülő polimer, ennek monoszacharidái között gyakori a mannóz (például a Salmonella montevideo esetén). Ez az LPS-alapszerkezet az Enterobacteriaceae tagjainak endotoxinjára jellemző. Nagyszámú mikrobában azonban csak lipooligoszacharid (LOS) található. Ilyen például a Neisseria meningitidis, a N. gonorrhoeae, a Haemophilus influenzae, a Chlamydia sp. endotoxinja. A lipooligoszacharid csak lipid A-ból és core-ból áll, O-oldallánc nélkül. A Neisseriák esetében a lipooligoszacharidhoz gyakran sziálsav kapcsolódik.

Az elmúlt években egyre jobban megismerték a lipopoliszacharid toxikus részét képező lipid A szerkezetét (7). A lipid A-ban 1,4'-bifoszforilált-béta1,6-D-glukózamin diszacharidhoz O- vagy N-acil-kötésben 2-6 zsírsav kapcsolódik (2. ábra). A biológiai aktivitás szempontjából fontos a foszfát- és az acilcsoportok száma, a zsírsavak milyensége, a 3-OH-mirisztinsav jelenléte, mert ez kihat a lipid A molekula térszerkezetére. Ez a lamelláris alaktól a kónikus formáig változhat, egyre toxikusabbá téve a lipid A-t és így az endotoxinmolekulát (58).

A baktérium a gazdaszervezet mikrokörnyezetének hatására befolyásolni tudja a lipid A acilálási fokát, ezzel a gazda felismerési és válaszreakcióját (8). Például a 3-OH-mirisztinsav hiánya a mutáns (msbB) E. coli lipid A-jából csökkentette az E-szelektin expreszszióját a humán endothelsejteken és a TNF-alfa termelődését a monocytákban. Bakteriális fertőzés esetén tehát döntő jelentőségű a lipid A és benne a mirisztinsav a gazdaszervezet felismerési és aktiválódási folyamataiban (9). A lipid A zsírsavai teszik lehetővé mind a lipopoliszacharidnak, mind maguknak a baktériumoknak a kapcsolódását a természetes immunitás felismerő molekuláihoz: a lipopoliszacharid-kötő fehérjéhez (lipopolysaccharide-binding protein, LBP), valamint a hasonló szerkezetű baktericid/permeabilitást fokozó fehérjéhez (bactericidal/permeability-increasing protein, BPI) (10). Az endotoxin a mikrobában a membránhoz szorosan kötötten helyezkedik el, de onnan folyamatosan és passzívan leválik. Már kis mennyisége (ng/ml) is erős biológiai hatást válthat ki.

A Gram-negatív baktérium okozta szepszis esetén a baktérium, illetve a lipopoliszacharid a vérplazmában jelen lévő LBP-hez kötődik (11, 12). Ez a komplex kapcsolódik a természetes immunrendszer egyik felismerő molekulájához, az mCD14-receptorhoz, amely a monocyta/macrophag sejtek membránjához rögzített. Azonban a jel az mCD14-ről nem tud átjutni közvetlenül a hordozósejtbe, mert a receptornak nincs közvetlen transzmembrán kapcsolata. Sokáig nem ismerték azt az utat, ahogyan a monocyta/macrophagok a lipopoliszacharid megkötése után aktiválódnak és citokineket (TNF-alfát, IL-1-et, IL-6-ot, IL-10-et és IL-12-t) termelnek. A CD14-hez kötődő monoklonális antitestek - anti-CD14mAb - gátolják ezt az aktiválódást (13), tehát a CD14 biztosan részt vesz a folyamatban. A jelátviteli probléma megoldásának egyik lehetősége a lipopoliszacharid-ceramid mimikrin alapszik. A membránba oldódó lipopoliszacharid a ceramidaktiváló fehérjén keresztül ad jelet a sejt belsejébe. A mechanizmus megértésének újabb lépését a Toll-like receptorok (TLR) szerepének felismerése jelentette. A lipopoliszacharidra nem reagáló egértörzsek (például C3H/HeJ) genetikai vizsgálata világított rá arra, hogy a C3H/HeJ egerek endotoxinrezisztenciája mögött a TLR4-receptor mutációja és működésének hiánya áll (13, 14). Így az egerekben a TLR4, embereknél az ennek megfelelő TLR2 biztosítja, hogy lipopoliszacharid hatására - az LBP-CD14 komplex közreműködésével - aktiválódjon a monocyta/macrophag. Kísérletesen bizonyított, hogy az LPS és a TLR4 közvetlen kontaktusba kerülnek egymással (11, 12, 14).

Kevéssé vizsgálták a külsőmembrán-proteineket (OMP) mint a felismerés kulcsmolekuláit, pedig ezek alkotják a Gram-negatív baktérium felszínének jelentős részét (15). Érdekes esete a külsőmembrán-fehérjékhez kapcsolódó felismerési mechanizmusnak a Yersinia pestis példája. Ennek egyik, enzimatikus - plazminogénaktivátor - hatással is rendelkező külsőmembrán-fehérjéje a bazális membrán lamininjéhez kötődik. A lamininhez kötődve azt degradálja, ami a fertőzés mélyebb szövetekbe terjedését teszi lehetővé (16).

Borrelia burgdorferi törzsből izolált OmpA és OmpC fehérjékről kimutatták, hogy sCD14-hez kötődnek és citokinválaszt váltanak ki (17).

A peptidoglikán (PG) mind a Gram-pozitív, mind a Gram-negatív baktériumok sejtfalának alkotóeleme. Legkisebb működőképes egysége a muramil-dipeptid (MDP). Jellegzetes molekularészlete a béta1,4-N-acetilmuraminsav-N-acetil-D-glukózamin diszacharid polimerje, ezt rövid peptidláncok kötik össze és alakítják ki a háromdimenziós térszerkezetet, a mureint. A peptidoglikán a lipopoliszacharidhoz hasonlóan képes a CD14-receptorhoz kapcsolódni, mivel ez utóbbi lektinmolekula az LPS (glikolipid) és a PG (glikopeptid) szénhidrátrészét egyaránt felismeri (18). A strukturális hasonlóságot a glukózamin-diszacharid gerinc adja. Ez a molekularész szükséges a CD14-hez kötődéshez (19), bár a két molekula nem ugyanahhoz a CD14-epitóphoz kötődik. A bekövetkező sejtaktiválódásban is különböző jelrendszert működtetnek.

A lipoteikolsav (LTA) a Gram-pozitív baktériumok sejtfalára jellemző glikolipid, a lipoarabinomannán (LAM) pedig a mycobacterialis sejtfal (Mycobacterium tuberculosis, M. leprae) fő antigénkomponense. A lipoteikolsav a Streptococcus és az Actinomyces fajok esetén bizonyítottan, más baktériumfajok esetén feltételezhetően elősegíti a baktérium tapadását a gazdasejt felületéhez (20). Bár a lipoteikolsav hidrofób tulajdonsága révén nem fajlagos módon is lehetővé teszi a prokaryota kötődését a gazdasejthez, fajlagos tényezők és kitüntetett kötőhelyek létezésére utal a kölcsönhatásban az LTA-pozitív baktériumok egyenlőtlen eloszlása, például a buccalis sejteken (21). Mind a lipoteikolsavat, mind a lipoarabinomannánt mCD14-hez kapcsolódva ismerik fel, ennek következményeként TNF-alfa, IL-1, IL-6, IL-8, IL-12 termelődik az aktivált monocytákban (19).

Összehasonlítva a lipopoliszacharid-, peptidoglikán-, lipoteikolsav- és lipoarabinomannán-molekulák felismerését, mindegyikük CD14-dependens módon, de különbözőképpen vált ki sejtaktivitást (1. táblázat). Ugyanakkor tudni kell, hogy ez a lipopoliszacharid esetében ng/ml, a többi molekula esetében pedig csak µg/ml koncentráció hatására következik be. A baktériumfelületről leváló, vagy bakteriolízis során felszabaduló lipopoliszacharid és peptidoglikán képes internalizálódni, de ez nem feltétele a gazdasejt aktiválásának (19).
 

1. táblázat. A CD14-receptor ligandjai.

 

A természetes felismerésben szereplő receptorok

A mikrobamintázat felismerésében a természetes immunrendszer szabadon mozgó fehérjéi, valamint a sejtfelületeken megkötött receptorai (pattern recognition receptor, PRR) vesznek részt. A felismerés után a hordozósejtek aktiválódnak.

A mannózkötő lektin (mannose-binding lectin, MBL) (22) (CD206) a macrophagokon, dendritikus sej-teken található makromolekula; 162-175 kDa tömegű, a kollektinfehérjék családjának tagja. Szénhidrát-felismerő molekulaként fontos szerepet játszik a temészetes immunitásban. A mikrobákra jellemző terminális mannóz, fukóz, N-acetil-glukózamin és glukóz kötésére képes (23). A szelektivitás sorrendje: N-acetil-glukózamin > mannóz, N-acetil-mannózamin, fukóz > maltóz > glukóz >> galaktóz, N-acetil-galaktózamin. Képes különbséget tenni az "idegen" mikrobiális mannózpolimer és a "saját" mannóz-oligoszacharid között; az utóbbival annak térszerkezeti sajátosságai miatt nem tud kölcsönhatásba lépni. Di-, tri-, tetra-, penta-, és hexamer formában fordul elő (22). Mannózban gazdag O-poliszacharid-lánca miatt kiemelten köti a S. montevideót. Nagymértékben kötődik hozzá a nem tokos Listeria monocytogenes, a H. influenzae, a N. meningitidis, a N. cinerea. Kevésbé kapcsolódnak a Streptococcus és az Escherichia coli törzsek; alig kötődik a tokos H. influenzae, a N. meningitidis és a S. agalactiae. A lipooligoszacharid (LOS) összetétele N. meningitidis törzsek esetében meghatározó jelentőségű az MBL-hez való kötődésben.

A mannózkötő lektin fokozza a macrophagok, a monocyták és a fagocyták működését; a komplementet is aktiválja (24). Antitest- és C1q-független módon, C1r2-C1s2 komplex kötődik hozzá. Ugyanakkor feltételezik, hogy az MBL csökkent szintje intracelluláris paraziták esetén előnyös, mert ilyenkor elmarad azok C3-opszonizációja és bekebelezése.
 

3. ábra. A lipopoliszacharid által kiváltott aktiválás lehetséges útjai. Hauschildt (58) után, módosítva

BPI: baktericid/permeabilitást fokozó fehérje, LBP: lipopoliszacharid-kötő fehérje, LPS: lipopoliszacharid, mCD14: a CD14 membránhoz kötött formája, sCD14: a CD14 szolúbilis formája, X jel: sejtfelszíni receptorhelyek (például TLR4), ezek LPS hatására olyan transzmembránjeleket közvetítenek a sejtekbe, amelyek erre aktiválódnak; sima nyíl: az LPS hatására a sejtek aktiválódnak, mediátorokat választanak el; szaggatott nyíl: az LPS biológiai hatása kioltódik, neutralizálódik 

 

A bactericid/permeabilitást fokozó fehérje (BPI) (25) és a lipopoliszacharid-kötő fehérje (LBP) (26) egyaránt képesek endotoxint megkötni (3. ábra). A két fehérje szerkezeti hasonlóságot mutat; az endotoxinkötés szempontjából mindkét molekulában az aminosav-szekvencia 90-100-as pozíciói fontosak, de ugyanakkor lényegesek a különbségek hatásmechanizmusukban. A BPI megakadályozza a lipopoliszacharid mCD14-hez jutását és aggregálja azt. Nmol mennyiségben hat a Gram-negatív baktériumokra; azok külső membránját károsítva baktericid hatású, de nem károsítja a Gram-pozitív baktériumokat (25). A BPI-vel ellentétben a lipopoliszacharid-kötő fehérje opszonizáló molekula; segíti a lipopoliszacharid CD14-hez kötődését és diszaggregálja az endotoxint (13). LBP-deletiós egereken végzett kísérletek azt bizonyították, hogy a lipopoliszacharid-kötő fehérje a Gram-negatív élő baktériumok fagocitálásában is szerepet játszik (13). Rekombináns LBP intravénás adása protektív hatású lehet az endotoxin- (LPS-) sokk és az E. coli okozta szepszis kezelésében (27).

A CD14 döntéshozó molekula a saját és nem saját közötti felismerési folyamatban (28). A mikroba patogénmintázatának molekuláris jellegzetességei nincsenek meg a gazdaszervezet saját sejtjein, ugyanakkor ezek az elemek nélkülözhetetlenek a mikroba léte szempontjából: a lipopoliszacharid a Gram-negatív, a teikolsav a Gram-pozitív, a peptidoglikán pedig mindkét baktériumtípus esszenciális eleme (28).

A CD14-molekula egy 55 kDa molekulatömegű glikoprotein; 356 aminosavból áll, leucinban gazdag, a macrophagok membránjához glikozil-foszfatidil-inozitol (GPI) kapcsolja (28). Mint patogénmintázat-felismerő receptor (PRR) (29) elsősorban az endotoxin (LPS) kötésére alkalmas (30, 31). A 39-44-es aminosavaknak a kötésben játszott szerepére utal az a tény, hogy ezek mutációja esetén elmarad az endotoxin kapcsolódása (32). A CD14 fehérjének a patogénmintázat felismerésében betöltött központi szerepét mutatja, hogy alkalmas más mikrobiális molekulák (például: lipoteikolsav, peptidoglikán, muramildipeptid, polimannuronsav, lipoarabinomannán stb.), sőt, egész baktérium (28) megkötésére is.

A CD14 molekula fajtái

Az mCD14 membránhoz kötött formája (mint említettük) a monocyták/macrophagok, kisebb mértékben a granulocyták felszínén található.
 
 
 

A molekula másik fajtája a szolúbilis sCD14 (28); ez a membránból leválva, keringve köti meg a célmolekulákat. Ezzel egyrészt megakadályozza azok kötődését az mCD14-hez, valamint celluláris aktivitást kiváltó hatásukat. Másrészt eljuttatja a lipopoliszacharidot a HDL-hez (high density lipidekhez), ezzel neutralizálja az endotoxin biológiai hatásait (27) (3. ábra). Az sCD14 e tulajdonságait a Gram-negatív szepszis, az endotoxinsokk terápiájában lehetne felhasználni. Ugyanakkor az sCD14-LPS komplex olyan sejtekhez is kötődhet, amelyeken nem fejlődik ki mCD14, például epithel-, endothel- és simaizomsejtekhez. A komplex megkötődése után ezek a sejtek is aktivizálódhatnak (33).

A természetes felismerésben részt vevő sejteket két csoportba oszthatjuk:

A baktériumok járulékos struktúraelemeinek szerepe

Adhezinek

A fertőzés folyamata általában a gazdaszervezet különböző felszíni struktúráin, a mikroorganizmusok megtapadásával kezdődik. Ezt követik az infekciónak a kórokozóra jellemző további lépései, például a szövetek közvetlen mikrobiális inváziója és károsítása, vagy toxinok termelése és a szövetekbe juttatása.

A folyamat kezdetét itt nem részletezett nem fajlagos mechanizmusok jellemezhetik, ezeket követi a gazdaszervezet receptora és a mikroba felszínén lévő adhezin közötti, fajlagos kötődésen alapuló kolonizáció. A fajlagos kapcsolódás nemcsak a sejtfelszíni struktúrákhoz való kötődéssel, hanem például az extracelluláris mátrix receptorai révén is létrejöhet (34). Az adhezinek többsége morfológiailag fimbriastruktúrába rendeződik, de ismeretesek magán a baktériumfelszínen elhelyezkedő, afimbrialis adhezinek is. A fimbriák csak elektronmikroszkóppal látható, 2 mikrométer hosszú, 2-8 nm vastagságú, fehérjetermészetű baktériumfelszíni képletek; mintegy ezer alegységből épülnek fel. Az antennaszerű fimbriaszál 95-97%-át a major alegység képezi, a minor alegységek a distalis végen helyezkednek el. Egyes fimbriák esetében (például P, S) a végálló alegységtől proximálisan néhány olyan minor alegység található, amely az extracelluláris mátrix komponenseihez (fibronektin, különböző kollagéntípusok, laminin) képes kötődni. Az adhezinalegység meghatározhatja a szervrendszeri, sőt a gazdaszervezeti fajlagosságot is. A humán húgyúti fertőzésekben a mannózmaradékokat felismerő 1-es típusú fimbria és a Galalfa1,4Gal-receptort felismerő P fimbria játszik fontos szerepet (35, 36). A GalNAcalfa1,3GalNAc-receptorhoz kötődő Prs fimbria (37) a kutyák uroinfekcióiban gyakori. Az adhezineknek a kórokozó részéről való "gazdaságos" szerveződését mutatja, hogy ugyanaz az E. coli törzs egyszerre rendelkezhet P és Prs fimbriával úgy, hogy a végálló adhezinalegység kivételével a két fimbriafaj összes többi alegysége azonos.

Az enterotoxin-termelő E. coli esetében a gazdafajlagosság úgy valósul meg, hogy a szialoglikokonjugátum-receptor a humán vékonybél, az N-glikolilneuraminillaktóz-receptor pedig malacok és borjak vékonybelében biztosít kolonizációs lehetőséget a kórokozó számára (38). Bár a termelt enterotoxinok azonosak, a betegség nem alakul ki, ha a fajlagos kolonizációs faktor hiányában a kórokozó nem tud megtapadni és elszaporodni az illető gazdafaj vékonybél-hámsejtjein.

Az elsődleges cukorfajlagosság mellett a fimbriák egy másik, finom cukorfajlagossággal is rendelkezhetnek. Az 1-es típusú fimbria mannozidokat ismer fel, de patoadaptív mutációk révén kialakuló allélikus variációk szerint változik az, hogy milyen affinitással kötődik a gazdaszervezeti sejteken a különböző konstellációban lévő mannozidokhoz. A húgyúti kórokozó E. coli például nagyobb affinitással kötődik az uroepithelen lévő mannozidhoz, mint az enteralis kórokozó Salmonella typhimurium. Ugyanakkor az utóbbi affinitása a vékonybélhámsejtek mannozidstruktúráihoz nagyobb (39).

A merev, fonalszerű fimbriákon kívül ismeretesek a baktérium felszínét fonatszerűen beborító "curli" fimbriák is (40). Ezek az extracelluláris mátrixfehérjékhez való kötődésben játszanak szerepet, a szöveti kolonizációt és inváziót segítve elő.

A kolonizáció következményei

Az adhezinek által elősegített kolonizáció a nyálkahártyákon és idegen testeken mikrokolóniák képződését idézheti elő, ez összefüggő biofilm-kialakuláshoz vezethet (41, 42). A biofilmben az elindító baktériumon kívül más mikrobák is megtelepedhetnek, ami például a cariogenesis esetében bakteriális konzorciumot eredményezhet (43).

Bizonyos baktériumok fimbriái (például Neisseria gonorrhoeae) kiterjedt antigénvariációs képességűek (44), így a humorális immunitás megkerülésére nyújtanak lehetőséget.

A kolonizáció a gazdasejtben jelátviteli mechanizmusok beindítását idézi elő; következményként proinflammatorikus citokinek szintetizálódnak. Az egyik leggyakoribb fertőzés, a húgyúti E. coli-infekció esetében a P fimbriák által előidézett sejtadhézió a hámsejtekben IL-6- és IL-8-termelést indukál (45).
 

A tok és a sejt közötti anyag

A baktériumok virulenciafaktorai között kiemelt szerepet tölt be a sejt felületén kívül elhelyezkedő, azt mintegy beburkoló tok. Kémiai természetét tekintve poliszacharid vagy polipeptid természetű molekula. A szénhidrát jellegű tok általában olyan poliszacharid-molekula, amely vagy egyetlen monoszacharid-, vagy egy oligoszacharid-alapegység polimerje. Amennyiben a poliszacharid-termék a baktérium környezetébe kiválasztódva nem képez körülhatárolt burkot, sejt közötti anyagról beszélünk. Egyetlen baktériumfaj képviselői számos különböző antigenitású tokanyagot képezhetnek; így egyrészt lehetővé válik antigéntípusokon alapuló azonosításuk, másrészt fertőzés esetén immunitás csak az aktuális infekciót okozó típussal szemben alakul ki. Ebből következik az is, hogy a különböző típusok létezése miatt e kórokozók esetében (például: N. meningitidis, S. pneumoniae) az aktív immunizáláshoz polivalens vakcina szükséges.

A tok és sejt közötti anyag a virulenciát többféle mechanizmus alapján fokozhatja.

A fagocitózis gátlása

A poliszacharidtok erősen hidrofil, negatív töltése révén taszító hatást gyakorol az ugyancsak negatív felületi töltésű phagocytasejtre. Emellett a baktériumsejt felületén - a lipopoliszacharid maszkírozása révén - megakadályozza a C3b opszonizáló hatását, így gátolja a komplement receptor által közvetített fagocitózisát (46).

A komplementaktiválás által előidézett baktericidia/bakteriolízis gátlása

A komplementrendszer aktiválását alternatív úton számos baktériumfelszíni struktúra elindíthatja. A Gram-negatívoknál típusosan ilyen molekula az említett lipopoliszacharid, a Gram-pozitívoknál pedig a lipoteikolsav. Ugyanakkor az N-acetil-neuraminsav-polimer tokok (N. meningitidis B és C, E. coli K1, Streptococcus agalactiae) a H-faktor kötésére képesek, ez a C3bBb depozíciója helyett H-Cb3-depozícióhoz vezet, megakadályozva az amplifikációs konvertázhatást. Ezáltal végül nem alakul ki a MAC-komplex, s elmarad a baktericidia/bakteriolízis (47).

Molekuláris mimikri

A gazdaszöveti struktúrákkal antigénrokonságot mutató vagy azonos tokantigének a szervezet immunválaszának megkerülése révén segítik elő a kórokozó túlélését a szervezetben. A Streptococcus pyogenes tokanyaga a kötőszöveti alapállomány egyik legjelentősebb komponensével, a hialuronsavval identikus (48). A N. meningitidis B és az E. coli K1 tokantigénje a-2,8-N-acetil-neuraminsav-polimer. E két antigén nem-csak egymással, hanem az idegrendszeri N-CAM adhéziós molekulával is azonos (49). Az extraintestinalis fertőzésekben gyakori E. coli K5 tokantigénje deszulfo-heparin (50). Az ebben az "álruhában" megjelenő kórokozók a gazdaszervezet megfelelő védekezését elkerülve olyan invazív kórképeket okozhatnak, mint a fasciitis necrotisans, a meningitis és a szepszis.

Organotropia

Az adhéziós faktorok mellett a tokantigén is meghatározó szerepet játszhat a mikroba szöveti affinitásában. A már említett, identikus tokantigénnel rendelkező N. meningitidis B és E. coli K1 egyaránt gyakori kórokozója a meningitisnek. Az azonos tokantigénű kórokozók megegyező neurotropiájára további példa a N. meningitidis C és az E. coli K92 (alfa-2,9-N-acetil-neuraminsav), valamint a H. influenzae b és az E. coli K100 (poli-ribitol-foszfát) (51).

Biofilmképzés

A patogenitás szempontjából meghatározó jelentőségű biofilm-növekedést tesz lehetővé a Staphylococcus epidermidis-poliszacharid intercelluláris adhezinje (41), a Pseudomonas aeruginosa alginátja és a Streptococcus mutans glukánképzése (42). A biofilm megakadályozza a kórokozóhoz való hozzáférést az immunrendszer celluláris és humorális komponensei számára. Emellett az antibakteriális szerek penetrációjának nehezítése révén a terápia eredményességét is csökkentheti (52).
 

Csillómozgás

Az intenzíven mozgó baktériumoknak a helyváltoztatás aktív képessége révén fokozott az adaptációs készségük a környezeti hatásokkal szemben. Attraktáns vagy repellens ingerekre a kórokozó az ingerkoncentráció grádiensét érzékelve pozitív vagy negatív irányú mozgással válaszol. Ennek egyik legszemléletesebb példája a Helicobacter pylori vándorlása a gyomor savas lumenéből a nyákrétegen keresztül a parietalis sejtekhez, ahol a magasabb pH-érték mellett adottak szaporodása feltételei. A szilárd táptalaj felszínén is mozgásra (rajzás) képes Proteus mirabilis az egerek aszcendáló húgyúti fertőzés modelljében a vese üregrendszerében a rövid, 1,0-1,5 mikrométer hosszúságú vegetatív alak formájában szaporodik, ugyanakkor a szöveteket penetráló invazív baktérumsejtekre a megnyúlt és sokszoros csillókészlettel ellátott rajzó alak jellemző (53).
 

Az exotoxinreceptorok szerepe

A baktériumok által exportált exotoxinok csak akkor tudják kifejteni károsító biológiai hatásaikat, ha a gazdaszervezet adott szervrendszerének sejtjein megkötésükre képes specifikus membránkomponensek vannak. A kapcsolódás az AB holotoxinmolekula B (binding) alegysége révén megy végbe, majd az internalizáció után a fajlagos biológiai hatást az A (aktív) alegység fejti ki a sejten belül. A tetanusztoxint elsősorban a poliszialogangliozidok ismerik fel, közülük az idegsejtek membránjában elhelyezkedő GT1b és GD1b rendelkeznek a legnagyobb affinitással, míg például a koleratoxint a vékonybélhámsejtek membránjának GM1-gangliozid-receptora köti meg (54). Az anthraxtoxinok tanulmányozása során három toxinkomponenst - de csak kétféle toxikus hatást - írtak le. A toxikus hatások egyrészt egy oedemát okozó kalmodulindependens adenilát-cikláznak (EF), másrészt a cinkproteáz természetű letális faktornak (LF) köszönhetők. A harmadik komponenst protektív antigénnek (PA) nevezték el, mivel az ezzel végzett immunizálás esetén védettség váltható ki a lépfene ellen. A jelenség magyarázata az, hogy az AB típusú toxinok esetében az adenilát-cikláz és a letális faktor szerepelnek A alegységként, a kötő (binding, B) alegység pedig mindkettő esetében a protektív antigén (55). A nem internalizálódó, hanem az MHC II-molekulák oldalsó részén prezentált és a T-sejt-receptorhoz nem antigénspecifikusan kötődő szuperantigének által kiváltott poliklonális stimuláció sokkos állapotot eredményezhet. Ennek legjellegzetesebb példái a Staphylococcus aureus és a Streptococcus pyogenes - toxikus sokk szimdrómát kiváltó - exotoxinjai (56).

Végül megemlítjük a patogenitási mintázathoz tartozó exportált baktériumtermékek további két fajtáját. A patogenitási faktorként szereplő extracelluláris enzimek (például: plazminogénaktivátorok, mátrixproteineket és sejtmembrán-komponenseket hasító enzimek, IgA-proteázok) működése esetében elengedhetetlen a célmolekula adott régiójának felismerése. Ugyancsak a baktériumsejtet elhagyva lépnek kölcsönhatásba a gazdaszervezettel a baktériumok szöveti szaporodásához elengedhetetlen Fe+++-ionokat biztosító szideroforok (például: aerobaktin, enterobaktin). Ezek a kis molekulatömegű vegyületek magasabb affinitási konstansuk révén mintegy leemelik a gazdaszervezeti vaskötőfehérjékről - például a transzferrinről, a laktoferrinről - a vasionokat; külsőmembránfehérje-receptoraik révén megkötik a ferri-sziderofor komplexet, majd internalizálják és a citoszolban hasznosítják (57).
 

Összefoglalás

A közleményben a téma nagy terjedelmére és szerteágazó jellegére tekintettel a teljesség igénye nélkül mutatjuk be a baktériumok patogenitási mintázatát és az azok felismerésében részt vevő gazdaszervezeti receptorokat. A baktériumok állandó és járulékos alkotóelemei, valamint termékei és a "fogadóképes" gazdaszervezeti receptorok egymást kiegészítő jelenléte szükséges ahhoz, hogy a komplementaritás révén történő felismerés elindítsa a fertőzés folyamatában szereplő két tényező kölcsönhatásainak sorozatát. E kölcsönhatások határozzák meg - az adhézió és a kolonizáció révén - a gazdaszervezeti és szervrendszeri fajlagosságot; a bakteriális fertőzésekre jellemző azon általános folyamatokat, amelyeket az állandó struktúraelemek által kiváltott reakciók indítanak el; valamint az exotoxinok és exoenzimek patológiás hatásait. A patogenitási mintázat és a felismerési folyamat elemeinek ismerete az elméleti tudás kiszélesítése mellett több területen nyerhet konkrét gyakorlati alkalmazást. Ezek az elemek és a hátterüket képező genetikai struktúrák ismerete bővítheti a fertőző betegségek diagnosztikájának hagyományos és molekuláris palettáját, új célpontokat szolgáltathat az antibakteriális beavatkozások és a fajlagos megelőzés számára.

IRODALOM

  1. Blum G, Ott M, Lischewski A et al. Excision of large DNA regions termed pathogenicity islands from tRNA-specific loci in the chromosome of an Escherichia coli wild-type pathogen. Infect Immun 1994;62:606-14.
  2. Ritter A, Blum G, Emődy L et al. tRNA genes and pathogenicity islands: influence on virulence and metabolic properties of uropathogenic Escherichia coli. Mol Microbiol 1995;17:109-21.
  3. Gruenheid S, Finlay BB. Growth control: quorum sensing in pathogenic E. coli. Trends Microbiol 2000;8:10110-14.
  4. Raetz CRH, Whitfield C. Lipopolysaccharide endotoxins. Ann Rev Biochem 2002;71:635-700.
  5. Holst O. Chemical Structure of the Core Region of Lipopolysaccharides. In: Brade H., Opal SM, Vogel SN., Morrison DC. (Eds): Endotoxin in Health and Disease. Marcel Dekker; 1999. Chapter 8. p. 115-54.
  6. Jansson P-E. The Chemistry of O-Polysaccharide Chains in Bacterial Lipopolysaccharides. In: Brade H, Opal SM, Vogel SN, Morrison DC. (eds.). Endotoxin in health and disease. Marcel Dekker; 1999. Chapter 9. p. 155-78.
  7. Zähringer U, Lindner B, Rietschel ET. Chemical structure of lipid A: recent advances in structural analysis of biologically active molecules. In: Brade H, Opal SM, Vogel SN, Morrison DC (eds.). Endotoxin in health and disease. Marcel Dekker; 1999. Chapter 7. p. 93-114.
  8. Darveau RP. Lipid A diversity and the innate host response to bacterial infection. Current Opinion in Microbiol 1998;1:36-42.
  9. Sommerville JE Jr, Cassiano L, Bainbridge B, Cunningham MD, Darveau R. A novel Escherichia coli lipid A mutant that produces an anti-inflammatory lipopolysaccharide. J Clin Invest 1996;997:359-65.
  10. Beamer LJ, Carroll SF, Eisenberg D. Crystal structure of human BPI and two bound phospholipids at 2,4 angstrom resolution. Science 1997;276:1861-4.
  11. Beutler B. Tlr4: central component of the sole mammalian LPS sensor. Current Opinion in Immunol 2000;12:20-6.
  12. Beutler B. Endotoxin, Toll-like receptor 4, and the afferent limb of innate immunity Current Opinion in Microbiol 2000;3:23-8.
  13. Ulevitch RJ, Tobias PS. Recognition of Gram-negative bacteria and endotoxin by the innate immune system. Current Opinion in Immunol 1999;11:19-22.
  14. Poltorak A, Ricciardi-Castagnoli P, Citterio A, Beutler B. Physical contact between LPS and Tlr4 revealed by genetic complementation. Proc Nat Acad Sci USA 2000;97(5):2163-7.
  15. Nixdorff K, Schilling D, Ruiner W. Immunological properties of microbial outer membrane proteins and their effects as modulators of LPS immunobiology. In: Brade H., Opal SM, Vogel SN, Morrison DC (eds.). Endotoxin in health and disease. Marcel Dekker; 1999; Chapter 43. p. 651-65.
  16. Lähteemäki K, Virkola R, Sreén A, Emődy L, Korhonen TK. Expression of plasminogen activator Pla of Yersinia pestis enhances bacterial attachment to the mammalian extracellular matrix. Infect Immun 1998;66:5755-62.
  17. Wooten RM, Morrison TB, Weis JH, Wright SD, Thieringer R, Weis JJ. The role CD14 in signaling mediated by lipoproteins of Borrelia burgdorferi. J Immunol 1998;160:5485-92.
  18. Weidemann B, Schlitter J, Dziarski R et al. Specific binding of soluble peptidoglycan and muramylpeptide to cd14 on human monocytes. Inf Immun 1997;65:858-64.
  19. Ulmer AJ, El-Samalouti VT, Rietschel ET, Flad H-D, Dziarski R. CD14, an innate immune receptor for various bacterial cell wall components. In: Brade H, Opal SM, Vogel SN, Morrison DC (eds). Endotoxin in health and disease. Marcel Dekker; 1999. Chapter 28. p. 463-71.
  20. Handley PS. Structure, composition and functions of the surface structures of oral bacteria. Biofouling 1990;2:193-8.
  21. Ofek I, Beachy EH, Jefferson W. Cell-membrane binding properties of group A streptococcal lipoteichoic acid. J Exp Med 1975;141:990-1003.
  22. Turner TW. Mannose-binding lectin: the pluripotent molecule of the innate immune system Immunology Today 1996;17(11):532-40.
  23. Delves PJ. New Insights in glycoimmunology Biotech News. Int 2001;6(2):8-10.
  24. Tesh VL. Complement-Mediated Lipopolysaccharide Release. In: Brade H, Opal SM, Vogel SN, Morrison DC (eds.). Endotoxin in health and disease. Marcel Dekker; 1999. Chapter 6. p. 77-91.
  25. Levy OA. Neutrophil-derived anti-infective molecule: bactericidal/permeability-increasing protein antimicrob. Agents Chemother 2000;44:2925-31.
  26. Tobias PS. Lipopolysaccharide-binding protein. In: Brade H, Opal SM, Vogel SN, Morrison DC (eds). Endotoxin in health and disease. Marcel Dekker; 1999. Chapter 19. p. 359-67.
  27. Freudenberg MA, Merllin T, Gumenscheimer M, Kalis C, Landmann R, Galanos C. Role of lipopolysaccharide susceptibility in the innate immune response to Salmonella typhimurium infection: LPS, a primary target for recognition of Gram-negative bacteria. Microbe and Infection 2001;3:1213-22.
  28. Schütt C. Molecules in focus CD14 Int. J. Biochem. & Cell Biol 1999;31:545-9.
  29. Pugin J, Heumann D, Tomasz A et al. CD14 is a pattern recognition receptor. Immunity 1994;1: 509-16.
  30. Wright SD, Ramos RA, Tobias PS, Ulevitch RJ, Mathison JC. CD14, a receptor for complexes of lipopolysaccharide (LPS) and LPS binding protein. Science 1990;249:1431-3.
  31. Wright SD. CD14 and innate recognition of bacteria. J Immunol 1995;155:6-8.
  32. Stelter F, Bernheiden M, Menzel R et al. Mutation of amino acids 39-44 of human CD14 abrogates binding of lipopolysaccharide and Escherichia coli. Eur J Biochem 1997;243:100-9.
  33. Arditi M. Endothelial Cell Activation by Lipopolysaccharide: Role of Soluble CD14 In: Brade H, Opal SM, Vogel SN, Morrison DC (eds.). Endotoxin in Health and Disease. Marcel Dekker; 1999. Chapter 25. p. 423-35.
  34. Emődy L, Heesemann J, Wolf-Watz H et al. Binding of collagen by Yersinia enterocolitica and Yersinia pseudotuberculosis: evidence for yopA-mediated and chromosomally encoded mechanisms. J Bacteriol 1989;171:2272-8.
  35. Ofek I, Goldhar J, Eshdat Y, Sharon N. The importance of mannose specific adhesins (lectins) in infections caused by Escherichia coli. Scand J Infect Dis 1982;Suppl 33:61-7.
  36. Stromberg N, Marklund BI, Lund B et al. Host-specificity of uropathogenic Escherichia coli depends on differences in binding specificity to Gala1-4Gal containing receptors. EMBO J 1990;10(9):2001-10.
  37. Senior D, Baker N, Cedergren B et al. Globo-A: a new receptor for specificity for attaching E. coli. FEBS Lett 1988; 237:123-7.
  38. Ofek I, Sharon N. Adhesins as lectins: Specificity and role in infection. In: Bacterial capsules and adhesins: facts and principles. Curr Topics Microbiol Immunol 1990;151:91-113.
  39. Ofek I, Hasty D, Abraham SN, Sharon N. Role of bacterial lectins in urinary tract infections. Adv Exp Med Biol 2000; 485:183-92.
  40. Olsén A, Johnson A, Normark S. Fibronectin binding mediated by a novel class of surface organelles on Escherichia coli. Nature 1989;338:652-5.
  41. Heilmann C, Schweitzer O, Gerke C, Vanattanakorn N, Mack D, Götz F. Molecular basis of intercellular adhesion in the biofilm-forming Staphylococcus epidermidis. Mol Microbiol 1996;20:1083-91.
  42. Costerton JW, Lewandowski Z, Caldwell DE, Korber DR, Lappin-Scott HM. Microbial biofilms. Ann Rev Microbiol 1995; 49:7117-45.
  43. McIntire FC. Specific surface components and microbial coaggregation. In: Mergenhagen SE, Rosan B (eds.). Molecular basis of oral microbial adhesion. Washington: ASM Press; 1965. pp. 153-8.
  44. Meyer TF, Mlawer N, So M. Pilus expression in Neisseria gonorrhoeae involves chromosomal rearrangement. Cell 1982; 3:45-52.
  45. Godally G, Bergsten G, Frendéus B et al. Innate defences and resistance to Gram-negative mucosal infection. Adv Exp Med Biol 2000;485:9-24.
  46. Horowitz MA, Silvestein SC. Influence of the Escherichia coli capsule on complement fixation and on phagocytosis and killing by human phagocytes. J Clin Invest 1980;65:82-94.
  47. Brown EJ, Joiner K, Gaither TA, Hammer CH, Frank MM. The interaction of C3b bound to pneumococci with factor H (beta 1H globulin), factor I (C3b/C4b inactivator) and properdin factor B of the human complement system. J Immunol 1987; 131: 409-415.
  48. Hiro D, ItoA, Matsuta K, Mori Y. Hyaluronic acid is an endogenous inducer of interleukin-1 production by human monocytes and rabbit macrophages. Biochim Biophys Res Commun 1986;140:715-22.
  49. Finne J. Occurrence of unique polysialosyl carbohydrate units in glycoproteins of developing brain. J Biol Chem 1982;257:11966-70.
  50. Vann VF, Schmidt MA, Jann B, Jann K. The structure of capsular polysaccharide (K5 antigen) of urinary tract-infective Escherichia coli O10:K5:H4. A polymer similar to desulfo-heparin. Eur J Biochem 1981;116:359-64.
  51. Moxon ER, Kroll S. The role of bacterial polysaccharide capsules as virulence factors. Curr Topics Microbiol Immunol 1990;150:65-86.
  52. Hacker J. Infection ecology. In: Hacker J, Heesemann J (eds.). Molecular infection  biology. Heidelberg-Berlin: Wilex-Liss Spektrum; 2002. p. 137-44.
  53. Allison C, Emődy L, Coleman N, Hughes C. The role of swarm cell differentiation and multicellular migration in the uropathogenicity of Proteus mirabilis. J Infect Dis 1994;169:1155-8.
  54. Van Heiningen WE. Gangliosides as receptors for tetanus toxin, cholera toxin and serotonin. Nature 1974;249:415-7.
  55. Lacy DB, Collier RJ. Structure and function of anthrax toxin. Curr Topics Microbiol Immunol 2002;271:61-86.
  56. Llewelyn M, Cohen J. Superantigens: microbial agents that corrupt immunity. Lancet Infect Dis 2002;2:156-62.
  57. Ratledge C, Dover LG. Iron metabolism in pathogenic bacteria. Ann Rev Microbiol 2000;54:881-941.
  58. Hauschildt S, Brabetz W, Schromm AB et al. Structure and activity of endotoxins Handbook of experimental pharmacology: bacterial protein toxins. 2000;145:619-67.


Pathogen-associated molecular pattern of bacteria and its recognition by the host

Pathogen-associated molecular pattern of bacteria is determined by a molecular complementarity between the host and the microorganism. The process of pathogenesis is initiated through recognition of bacterial components or products by receptor molecules of the host organism. Constant structural components like the lipopolysaccharide in Gram-negative and lipotheichoic acid in Gram-positive bacteria are recognised by receptor molecules present in a wide range of host species, and in this way they elicit interactions and pathologic processes generally present in bacterial infections. At the same time accessorial components (adhesins, capsular material) or extracellular products (exotoxins, enzymes) mediate specific interactions which determine host species or organ specificity according to the molecular structure of the virulence factor and the specific host/organ receptor. The pathogen-associated molecular pattern is subject to changes as genom plasticity in bacteria allows evolution of virulence through recombinations and pathoadaptive mutations. Actual expression of accessorial virulence factors is frequently governed by complicated regulatory mechanisms as an adaptative response to environmental stimuli present in the host.

Magy Immunol/Hun Immunol 2003;2(4):10-19.

Correspondence: DR. KOCSIS BÉLA, Pécsi Tudományegyetem, Általános Orvosi Kar, Orvosi Mikrobiológiai és Immunitástani Intézet,
7643 Pécs, Szigeti út 12. Telefon: (72) 536-001/1905, e-mail: bela.kocsis@aok.pte.hu
 
pattern recognition, pathogen-associated molecular pattern, host-microbe interactions