Mikrobiológia

Tanulmányi cél

  • A gyulladás és a láz jeleinek azonosítása, és magyarázza meg, miért fordulnak elő
  • A gyulladásos válaszok előnyeinek és kockázatainak magyarázata

A gyulladásos válasz, vagy gyulladás, kémiai mediátorok és sejtválaszok kaszkádja váltja ki, amely akkor léphet fel, amikor a sejtek károsodnak és stressznek vannak kitéve, vagy amikor a kórokozók sikeresen áttörik a veleszületett immunrendszer fizikai akadályait. Bár a gyulladást általában a sérülés vagy betegség negatív következményeivel hozzák összefüggésbe, ez egy szükséges folyamat, amennyiben lehetővé teszi a kórokozók eltávolításához, a sérült és elhalt sejtek eltávolításához és a javító mechanizmusok beindításához szükséges sejtvédekezés toborzását. A túlzott gyulladás azonban helyi szövetkárosodást eredményezhet, és súlyos esetben akár halálos kimenetelű is lehet.

Akut gyulladás

A szöveti sérülésre adott korai, ha nem is azonnali válaszreakció az akut gyulladás. Közvetlenül a sérülést követően az erek érszűkületére kerül sor a vérveszteség minimalizálása érdekében. Az érszűkület mértéke az érsérülés mértékétől függ, de általában rövid ideig tart. Az érszűkületet értágulás és fokozott éráteresztő képesség követi, ami a rezidens hízósejtekből felszabaduló hisztamin közvetlen következménye. A megnövekedett véráramlás és az érrendszeri áteresztőképesség felhígíthatja a toxinokat és a bakteriális termékeket a sérülés vagy fertőzés helyén. Hozzájárulnak a gyulladásos válaszhoz kapcsolódó öt megfigyelhető jelhez is: erythema (bőrpír), ödéma (duzzanat), hő, fájdalom és megváltozott funkció. Az értágulat és a megnövekedett éráteresztő képesség szintén a fagociták beáramlásával jár együtt a sérülés és/vagy fertőzés helyén. Ez fokozhatja a gyulladásos választ, mivel a fagociták proinflammatorikus vegyi anyagokat szabadíthatnak fel, amikor a sérült sejtekből felszabaduló sejtes vészjelzések, a PAMP-ok vagy a kórokozók felszínén lévő opsoninok aktiválják őket. A komplementrendszer aktiválása tovább fokozhatja a gyulladásos választ a C5a anafilatoxin termelésén keresztül. Az 1. ábra az akut gyulladás tipikus esetét mutatja be egy bőrseb helyén.

a) egy olyan bőrseb ábrája, amelybe kórokozókat engedett be. A hízósejtek hisztaminokat szabadítanak fel, amelyek jeleznek a véráramban lévő sejteknek. B) A sejtek elhagyták a véráramot; ezek a fagociták elnyelik a kórokozókat.

1. ábra. (A) A hízósejtek észlelik a közeli sejtek sérülését, és hisztamint szabadítanak fel, gyulladásos választ indítva el. (b) A hisztamin megnöveli a seb helyének véráramlását, és a megnövekedett éráteresztő képesség lehetővé teszi, hogy folyadék, fehérjék, fagociták és más immunsejtek bejussanak a fertőzött szövetbe. Ezek az események a sérült hely duzzanatát és kipirosodását eredményezik, és a sérült hely fokozott véráramlása miatt meleg érzetet kelt. A gyulladás fájdalommal is jár, mivel ezek az események stimulálják az idegi fájdalomreceptorokat a szövetben. A fagocita PRR-ek kölcsönhatása a sejtek vészjelzéseivel és a kórokozók felszínén lévő PAMP-okkal és opsoninokkal további proinflammatorikus vegyi anyagok felszabadulásához vezet, ami fokozza a gyulladásos választ.

A gyulladás ideje alatt a bradikinin felszabadulása miatt a kapillárisok kitágultak maradnak, a szöveteket folyadékkal árasztják el, ami ödémához vezet. A neutrofilek egyre nagyobb számban toborzódnak a területre, hogy felvegyék a harcot a kórokozókkal. Ahogy a harc folytatódik, a neutrofilek, az elhalt sejtek, a szövetnedvek és a nyirok felhalmozódásából genny képződik. Általában néhány nap múlva a makrofágok segítenek kiüríteni ezt a gennyet. Végül a sebesült területen megkezdődhet a szövetek helyreállítása.

Krónikus gyulladás

Mikroszkópos felvétel egy tuberkulózisról, amely sok sötétre festődött sejtből áll, amelyek kör alakú struktúrát alkotnak.

2. ábra. A tuberkulózisban szenvedő beteg tüdőszövetében lévő granuloma. Ezen a mikrofelvételen fehérvérsejtek (lilára festve) falaznak be egy Mycobacterium tuberculosis-szal fertőzött szöveti zsebet. Granulómák számos más betegségformában is előfordulnak. (hitel: Piotrowski WJ, Górski P, Duda-Szymańska J, Kwiatkowska S munkájának módosítása)

Ha az akut gyulladás nem képes kiüríteni egy fertőző kórokozót, krónikus gyulladás alakulhat ki. Ez gyakran egy folyamatos (és néha hiábavaló) alacsonyabb szintű harcot eredményez a gazdaszervezet és a kórokozó között. A sérült terület felszíni szinten begyógyulhat, de a kórokozók még mindig jelen lehetnek a mélyebb szövetekben, serkentve a folyamatos gyulladást. Emellett a krónikus gyulladás szerepet játszhat a degeneratív neurológiai betegségek, például az Alzheimer- és Parkinson-kór, a szívbetegségek és az áttétes rák progressziójában.

A krónikus gyulladás granulómák kialakulásához vezethet, amelyek a fertőzött szövetek WBC-kkel körülvett, falazott zsebei. A makrofágok és más fagociták sikertelen harcot folytatnak a granulómában lévő kórokozók és elhalt sejtes anyagok eltávolításáért. A krónikus gyulladást okozó betegség egyik példája a tuberkulózis, amely a tüdőszövetekben granulómák kialakulásához vezet. A tuberkuláris granulómát tuberkulózisnak nevezzük (2. ábra). A tuberkulózisról részletesebben a A légutak bakteriális fertőzései című fejezetben lesz szó.

A krónikus gyulladás nem csak bakteriális fertőzésekhez kapcsolódik. A krónikus gyulladás fontos oka lehet a vírusfertőzések okozta szövetkárosodásnak. A hepatitis C fertőzések és a májzsugorodás során megfigyelhető kiterjedt hegesedés a krónikus gyulladás eredménye.

Gondolj bele

  • Nevezze meg a gyulladás öt jelét.
  • A granuloma a gyulladás akut vagy krónikus formája? Magyarázza meg.

Krónikus ödéma

Egy rendkívül duzzadt alsó lábszárú személy fotója.

3. ábra. Elephantiasis (krónikus ödéma) a lábakon filariasis miatt. (hitel: a Centers for Disease Control and Prevention munkájának módosítása)

A granulómák mellett a krónikus gyulladás is okozhat hosszú távú ödémát. A nyirokfilariázis (más néven elefantiázis) néven ismert állapot extrém példát szolgáltat. A nyirokfilariázist mikroszkopikus fonálférgek (parazita férgek) okozzák, amelyek lárváit szúnyogok közvetítik az emberi gazdatestek között. A kifejlett férgek a nyirokerekben élnek, ahol jelenlétük limfociták, plazmasejtek, eozinofilek és trombociták infiltrációját serkenti (ez az állapot limfangitis néven ismert). A betegség krónikus jellege miatt végül granulómák, fibrózis és a nyirokrendszer elzáródása alakulhat ki. Idővel ezek az elzáródások az évtizedek alatt ismétlődő fertőzésekkel súlyosbodhatnak, ami ödémával és fibrózissal megvastagodott bőrhöz vezet. A nyirok (extracelluláris szöveti folyadék) kiömölhet a nyirokrendszeri területekről és visszaáramolhat a szövetekbe, szélsőséges duzzanatot okozva (3. ábra). Általában másodlagos bakteriális fertőzések következnek. Mivel egy parazita által okozott betegségről van szó, az eozinofília (az eozinofilek számának drámai emelkedése a vérben) jellemző az akut fertőzésre. A parazitaellenes granulociták e növekedése azonban sok esetben nem elegendő a fertőzés megszüntetéséhez.

A nyirokcsomó-filariázis becslések szerint 120 millió embert érint világszerte, főként Afrikában és Ázsiában. A jobb higiéniai körülmények és a szúnyogok elleni védekezés csökkentheti az átviteli arányt.

Láz

A láz olyan gyulladásos reakció, amely túlterjed a fertőzés helyén, és az egész testet érinti, ami a testhőmérséklet általános emelkedését eredményezi. A testhőmérsékletet normális esetben a hipotalamusz szabályozza és tartja fenn, az agy egy anatómiai része, amely a szervezet homeosztázisának fenntartására szolgál. Bizonyos bakteriális vagy vírusfertőzések azonban pirogének termelődését eredményezhetik, olyan vegyi anyagokét, amelyek hatékonyan megváltoztatják a hipotalamusz “termosztát beállítását”, így megemelik a testhőmérsékletet és lázat okoznak. A pirogének lehetnek exogének vagy endogének. Például a gram-negatív baktériumok által termelt endotoxin lipopoliszacharid (LPS) exogén pirogén, amely a leukocitákat endogén pirogének, például interleukin-1 (IL-1), IL-6, interferon-γ (IFN-γ) és tumor nekrózis faktor (TNF) felszabadítására késztetheti. Egy kaszkádhatás során ezek a molekulák aztán más sejtekből prosztaglandin E2 (PGE2) felszabadulásához vezethetnek, ami újraindítja a hipotalamuszt, hogy lázat indítson el (4. ábra).

 Egy ábra exogén pirogénnel a tetején. Ezek aktiválják a leukocitákat, amelyek viszont IL-6-ot szabadítanak fel. A leukociták pirogén citokineket (IL-1, TNF-α, IFN-γ) is termelnek, amelyek az IL-6 termelődéséhez vezetnek. Az IL-6 jelzi az agy körkörös szerveinek, hogy PGE2-t termeljenek, ami lázat eredményez. A citokinkifejeződés hőmérsékletfüggő visszacsatolása egy negatív visszacsatolási hurokban csökkenti az IL-6 termelését.

4. ábra. A hipotalamusz szerepe a gyulladásos válaszban. A makrofágok felismerik a kórokozókat egy területen, és olyan citokineket szabadítanak fel, amelyek gyulladást váltanak ki. A citokinek a vagus idegen keresztül jelet küldenek a hipotalamuszba is.

A gyulladás más formáihoz hasonlóan a láz is fokozza a veleszületett immunvédelmet azáltal, hogy a leukocitákat a kórokozók elpusztítására serkenti. A testhőmérséklet emelkedése számos kórokozó növekedését is gátolhatja, mivel az emberi kórokozók mezofilek, optimális növekedésük 35 °C körül következik be. Ezenkívül egyes tanulmányok szerint a láz serkentheti a vasat szekvenáló vegyületek felszabadulását a májból, ezáltal kiéheztetve a vasra támaszkodó mikrobákat a növekedéshez.

Láz esetén a bőr sápadtnak tűnhet a bőrben lévő erek érösszehúzódása miatt, amelyet a hipotalamusz közvetít, hogy a véráramlást a végtagokból elvezesse, minimalizálva a hőveszteséget és emelve a maghőmérsékletet. A hipotalamusz az izmok reszketését is serkenti, ami a hőtermelés és a maghőmérséklet emelésének másik hatékony mechanizmusa.

A válságfázis akkor következik be, amikor a láz kitör. A hipotalamusz serkenti az értágulást, ami a bőr véráramlásának visszaállítását és ezt követően a hő felszabadulását eredményezi a testből. A hipotalamusz az izzadást is serkenti, ami az izzadság elpárolgásával lehűti a bőrt.

Az alacsony szintű láz ugyan segíthet az egyénnek legyőzni a betegséget, de egyes esetekben ez az immunválasz túl erős lehet, ami szövet- és szervkárosodást, súlyos esetben akár halált is okozhat. A bakteriális szuperantigénekre adott gyulladásos válasz az egyik olyan forgatókönyv, amelyben életveszélyes láz alakulhat ki. A szuperantigének olyan bakteriális vagy vírusfehérjék, amelyek a specifikus adaptív immunvédelem T-sejtjeinek túlzott aktiválódását, valamint a gyulladásos választ túlstimuláló citokinek túlzott felszabadulását okozhatják. Például a Staphylococcus aureus és a Streptococcus pyogenes képes olyan szuperantigéneket termelni, amelyek toxikus sokk szindrómát, illetve skarlátot okoznak. Mindkét állapot nagyon magas, életveszélyes, 42 °C feletti lázzal járhat.

Gondolj bele

  • Magyarázd el az exogén és endogén pirogének közötti különbséget.
  • Hogyan gátolja a láz a kórokozókat?

Klinikai fókusz: Angela, állásfoglalás

Ez a példa lezárja Angela történetét, amely a Bevezetés, a Kémiai védekezés és a Sejtes védekezés című fejezetben kezdődött.

Apa korai halála miatt Angela orvosa arra gyanakszik, hogy örökletes angioödémája van, egy olyan genetikai rendellenesség, amely veszélyezteti a C1-gátló fehérje működését. Az ebben a genetikai rendellenességben szenvedő betegeknél időnként duzzanatos epizódok jelentkezhetnek a test különböző részein. Angela esetében a duzzanat a légutakban jelentkezett, ami nehézlégzéshez vezetett. A gyomor-bélrendszerben is előfordulhat duzzanat, ami hasi görcsöket, hasmenést és hányást okozhat, illetve az arc vagy a végtagok izmaiban. Ez a duzzanat nem reagálhat a szteroidkezelésre, és gyakran tévesen allergiaként diagnosztizálják.

Mert az örökletes angioödémának három típusa van, az orvos egy specifikusabb vérvizsgálatot rendel el a C1-INH szintjének keresésére, valamint az Angela C1-gátlóinak funkcionális vizsgálatát. Az eredmények arra utalnak, hogy Angelának I-es típusú örökletes angioödémája van, amely az esetek 80-85%-át teszi ki. A betegségnek ezt a formáját a C1-észteráz inhibitorok hiánya okozza, azoké a fehérjéké, amelyek normális esetben segítenek elnyomni a komplementrendszer aktiválódását. Ha ezek a fehérjék hiányosak vagy nem működnek, a rendszer túlstimulációja gyulladásos anaphylatoxinok termelődéséhez vezethet, ami duzzanatot és folyadék felhalmozódását eredményezi a szövetekben.

Az örökletes angioödéma nem gyógyítható, de a véradókból származó tisztított és koncentrált C1-INH-val történő időben történő kezelés hatékony lehet, megelőzve az Angela édesapja által elszenvedetthez hasonló tragikus kimeneteleket. A közeljövőben számos, jelenleg engedélyezett vagy a humán vizsgálatok késői stádiumában lévő terápiás gyógyszer is szóba jöhet a kezelés lehetőségeként. Ezek a gyógyszerek a gyulladásos molekulák vagy a gyulladásos molekulák receptorainak gátlásával hatnak.

Hála Istennek, Angela állapotát gyorsan diagnosztizálták és kezelték. Bár a jövőben további epizódok jelentkezhetnek nála, a prognózisa jó, és viszonylag normális életre számíthat, feltéve, hogy a tünetek megjelenésekor kezelést kér.

Főbb fogalmak és összefoglalás

  • A gyulladás a kémiai mediátorok és a sejtek védekező mechanizmusainak egy sérülésre vagy fertőzésre adott kollektív reakciója.
  • Az akut gyulladás rövid ideig tart és a sérülés vagy fertőzés helyére korlátozódik. A krónikus gyulladás akkor lép fel, amikor a gyulladásos válasz sikertelen, és granulóma kialakulásához (pl. tuberkulózis esetén) és hegesedéshez (pl. hepatitis C vírusfertőzés és májzsugorodás esetén) vezethet.
  • A gyulladás öt kardinális jele az erythema, az ödéma, a hő, a fájdalom és a megváltozott funkció. Ezek nagyrészt olyan veleszületett válaszreakciókból erednek, amelyek fokozott véráramlást vonzanak a sérült vagy fertőzött szövethez.
  • A láz a gyulladás egyik rendszerszintű jele, amely megemeli a testhőmérsékletet és serkenti az immunválaszt.
  • A gyulladás és a láz is káros lehet, ha a gyulladásos válasz túl erős.

Multiple Choice

Melyik kifejezés utal a gyulladás következtében kialakuló duzzanatra?

  1. erythema
  2. ödéma
  3. granuloma
  4. vasodilatáció
Válasz megjelenítése

Válasz b. Az “ödéma” a gyulladás következtében kialakuló duzzanatra utal.

Melyik típusú gyulladás lép fel egy sérülés vagy fertőzés helyén?

  1. akut
  2. krónikus
  3. endogén
  4. exogén
Válasz megjelenítése

Válasz a. Az akut gyulladás egy sérülés vagy fertőzés helyén jelentkezik.

Fill in the Blank

A(n) ________ a fertőzött szövet elfalazott területe, amely krónikus gyulladást mutat.

Válasz megjelenítése

A granuloma a fertőzött szövet egy befalazott területe, amely krónikus gyulladást mutat.

A ________ a testnek a testhőmérséklet szabályozásáért felelős része.

Válasz megjelenítése

A hipotalamusz a testnek a testhőmérséklet szabályozásáért felelős része.

Hő és bőrpír, vagy ________, akkor keletkezik, amikor a gyulladt területen a kis erek kitágulnak (megnyílnak), így sokkal több vér kerül sokkal közelebb a bőr felszínéhez.

Válasz megjelenítése

Hő és bőrpír, vagy erythema, akkor keletkezik, amikor a gyulladt területen a kis erek kitágulnak (megnyílnak), így sokkal több vér kerül sokkal közelebb a bőr felszínéhez.

Gondolkodjon

Tegyen különbséget az exogén és endogén pirogének között, és hozzon példát mindegyikre.

Kritikus gondolkodás

Ha egy gram-negatív bakteriális fertőzés eléri a véráramot, nagy mennyiségű LPS szabadulhat fel a vérben, ami a szeptikus sokknak nevezett szindrómát eredményezi. A szeptikus sokk okozta halál valós veszélyt jelent. A szeptikus sokk során fellépő elsöprő immun- és gyulladásos reakciók veszélyes vérnyomásesést, intravaszkuláris véralvadást, trombusok és embóliák kialakulását okozhatják, amelyek elzárják az ereket, ami szövetelhaláshoz, több szerv leállásához és a beteg halálához vezethet. Határozzon meg és jellemezzen két-három olyan terápiát, amely a gyulladásról és a veleszületett immunitásról ebben a fejezetben tanultak alapján hasznos lehet a szeptikus sokk veszélyes eseményeinek és kimenetelének megállításában, ha már elkezdődött.

1930-ban a németországi Lübeckben egy 251 csecsemőből álló csoportnak véletlenül fertőzött tuberkulózis elleni vakcinát adtak be, amely élő Mycobacterium tuberculosis-t tartalmazott. Ezt a vakcinát szájon át adták be, közvetlenül kitéve a csecsemőket a halálos baktériumnak. A csecsemők közül sokan tuberkulózist kaptak, és néhányan meghaltak. A csecsemők közül azonban 44 soha nem betegedett meg tuberkulózisban. A veleszületett immunrendszerről szerzett ismeretei alapján milyen veleszületett védekező mechanizmusok gátolhatták volna a M. tuberculosis-t annyira, hogy ezek a csecsemők ne kapják el a betegséget?

  1. Centers for Disease Control and Prevention. “Paraziták – nyirokcsomós filiariázis”. 2016. http://www.cdc.gov/parasites/lymphaticfilariasis/gen_info/faqs.html. ↵
  2. N. Parrow et al. “Sequestration and Scavenging of Iron in Infection”. Infection and Immunity 81 no. 10 (2013):3503-3514 ↵

.

Vélemény, hozzászólás?

Az e-mail-címet nem tesszük közzé.