H1: microbiologie in beweging
1. inleiding
2. De drie domeinen van het leven
• 17e eeuw: uitvinding microscoop
o enkel beschrijven van micro-organismen (MO) , niet weten waarom ze bestaan
• 19e eeuw: ook waarom -> wijnproductie, rottingsprocessen, ziekte,…
• vroeger dacht men: MO ontstaan uit het niets -> Pasteur verwerpt dit
o Pasteur’s swannekced flask experiment: https://youtu.be/Q5nbU_V1STk
1) twee kolven met nutriënten
2) opwarmen -> steriel; geen MO
3) eerste in contact met lucht, tweede N-vormige buis (MO kunnen niet in nutriënt)
a. 1ste => MO groeien
b. 2de => MO groeien niet -> dus MO ontstaan NIET uit het niets
• criterium voor diversiteit => 16S rRNA (verwant aan 18S in eukaryoten -> zie MoBi H7 deel 2)
o = kleine subunit v ribosoom
o bij alle levende wezens
o sequentie +/- identiek, maar functie identiek
2.1 Boom van Woese
• de drie domeinen:
Archaea
Bacetria
Eukarya
• opmerkingen:
o virussen NIET in: dood materiaal, maakt enkel deel in genenpool (actief in evolutie)
o fylogenetische boom = gebaseerd op AZ-seq, NIET op fenotypische kenmerken
o opisthokont (= planten, direren, fungi): enige meercellige -> zichtbaar met blote oog
o LUCA: “laatste universele gemeenschappelijke voorouder”
o diversiteit (bacteria) >>> diversiteit (dieren)
2.2 aanpassen aan omgeving
• virussen/bacteriën zeer snel aanpassen -> door hoge voortplantingssnelheid
• bacteria:
o bacteriën in telkens hogere concentratie antibiotica (dia 9)
o telkens nieuwe mutatie op aanwezige antibiotica (= resistent worden)
=> Als de omgeving zich aanpast, dan bacterie zich ook aanpassen
• virussen:
o soms één virus die zich steeds muteert (dus blijft dezelfde, maar resistent)
o soms één virus die een andere, resistente wordt door mutaties
,3. De kiemtheorie van Koch
= theorie om pathogene ziektes aan te tonen: aantonen dat een MO een ziekteverwekker is
• vier postulaten:
1) ziekteverwekker aanwezig in zieke organisme (x), afwezig in gezonde organisme (y)
2) ziekteverwekker uit (x) isoleren, en kwaken op schaal => pure cultuur
3) ziekteverwekker uit pure cultuur injecteren in (y) => organisme w ziek (y’)
4) indien ziekteverwekker uit (y’) isoleren en kweken => pure cultuur: identiek een 2
• probleem: moeilijk om bacteriën te kweken
o oplossing: direct bloed uit (x) in (y) injecteren -> zien wordt ziekt of niet
3.1 conditionele pathogenen
= pathogeen WEL aanwezig in gezonde persoon (>< 1ste postulaat)
• ziek of niet-ziek afh. van:
o vatbaarheid persoon voor kolonisatie, invasie,…
o immuunrespons
• opportunistische infecties:
o aanwezige conditionele pathogeen -> ziekteverwekker, maar niet tot uiting
o indien MO organismen lichaam binnendringen (bv. wonde)
=> MO zelf is GEEN ziekteverwekker!
=> persoon vatbaarder maken, immuniteit verlagen → ziekteverwekker tot uiting
• dysbacteriose:
o verhouding tss bacteriën in darmflora uit balans nemen (bv. door antibiotica te nemen)
3.2 pathogeniciteit
• pathogenen delen dezelfde niche als ons -> we komen in daarmee in contact
o bv. bacteria: proteobacteria, grampositieve bacteria,…
o bv. eukarya: dieren, fungi, …
o + virussen
=> NIET de Archaea, wegens extreme leefomstandigheden (temp, druk,…) -> geen contact!
4. Interacties tussen species in één niche
• pathogenen en mensen leven samen in macroscopische niche (= onze omgeving)
• bv. mazelenvirus/mensen: (zie dia 16)
1) niet-immune kinderen -> mazelenvirus krijgen
2) uitbraak mazelen -> tot aan toppunt (= alle kinderen hebben virus)
▪ kinderen zijn dood
▪ kinderen zijn levenslang immuun
3) drastische daling van virus in mens want alle kinderen zijn immuun
=> virus wacht op nieuwgeboren niet-immune kinderen -> 1) -> 2) -> 3)
,4.1 commensale bacteriën
= niet-ziekmakende symbionten (= samen met ons levenden)
• mens heeft ≠ contactpunten:
o fysiologisch steriel -> bv. bloed, interne milieu (hersenen, baarmoeder,..), urineblaas (!),…
o fysiologisch niet-steriel -> bv. huid, van mond tot anus (maag, darmen,…),…
4.1.1 Next Generation Sequencing (NGS)
• de niches in ons lichaam zijn:
het humaan metagenoom (= microbioom, microbieel DNA)
o 1014 bacteriën in darmen -> vertering, absorptie vs., vitamine-productie,…
o we leven in symbiose:
▪ bv. lichen: uit cyanobacterie (-> fotosynthese) en 2 schimmels (-> structuur)
=> die schimmels NIET buiten de lichen, dus bacterie nodig om te leven!
▪ idem mens met darm- en huidbacterie
o dynamisch habitat:
▪ samenstelling metagenoom afh. v voeding, levensstijl,… -> kan veranderen
▪ bv. innemen antibiotica -> evenwicht verstoren -> diarree!
o Germ free animals:
▪ kleine darmopp., minder voeding absorptie, laag ontwikkelde immuniteit
=> minder peristaltiek, meer epitheliale permeabiliteit,… (NIET GEZOND)
▪ darmflora essentieel voor trainen van immuunsysteem!
viraal RNA/DNA (= viroom)
o vooral bacteriofagen -> horizontale gentransfer
o (niet-)ziekmakende, (darm)bacterie dodende of genetisch wijzigende (= resistentie),…
o genoom uit geïntegreerde viroom (= retrovirussen) -> zie cel IV
5. Infectieziekten: impact op mens en zijn genoom
• vroeger: veel doden door infecties
vandaag: minder, maar steeds belangrijk!
5.1 overlevingscurve van menselijke populatie
• verschillen in tijd en per locatie
o vroeger (t.e.m. 19e eeuw): kindersterfte -> vandaag heel weinig
o vorm curve afh.:
▪ hvlheid contact met pathogenen
▪ infectieziekten -> meestal voor leeftijd om kinderen te maken
▪ trauma’s -> oorlog, jacht, epidemie,…
5.2 The Red Queen’s race (hypothesis)
• bacteriën delen zich om de 20 min. -> snel aanpassen aan omgeving
• ons immuunsysteem niet zomaar snel aanpassen -> volgende generatie: duurt te lang
, 5.3 Humaan Leukocyten Antigeen (HLA-eiwitten)
= eiwitten die pathogenen aan immuunsysteem presenteren (dus essentieel!)
• polymorf => veel allelen (types) per species (soort):
o want species moet zoveel mogelijke pathogenen kunnen presenteren aan IS
• afh. van niche en blootgestelde pathogenen -> bepaalde allelen uitselecteren
o bv. Europa: veel HLA-A2 (allel-frequentie 0.3) => tegen influenza
Kameroen: allelfrequentie 0.0
=> best aangepaste genetische varianten aan nieuwe situatie -> geselecteerd!
6. Oude, nieuwe, terugkerende pathogenen
• pathogenen van altijd
o altijd met ons aanwezig
o lage mortaliteit
o bv. herpesvirus
• pathogenen van de laatste 12000 jaar
o in contact met mens tijdens ontstaan landbouw
▪ pathogenen teruggevonden in gedomesticeerde dieren (rundvee, varkens,…)
o bv. pokken, mazelen, influenza
• pathogenen van de laatste 100 jaar
o 100% mortaliteit
o bv. in verwarmd water (sauna), AIDS, SARS, Ebola, Zika,…
• terugkerende pathogenen
o bv. tuberculose, bof
6.1 Waarom geen superkrachtig immuunsysteem dat alle pathogenen kan verslaan?
• immuunsysteem kan … zijn:
o positief:
▪ bescherming tegen infecties
o negatief:
▪ rejectie van transplantatie organen
▪ allergieën (= reactie v/h IS op “onschuldige” zaken, IS denkt dat ze gevaarlijk zijn
▪ overgevoeligheid van metalen (bv. van goedkope nikkel)
• goede verdedigen tegen één pathogeen, betekent slechte tegen andere pathogeen
(= inappropriate immune response”)
• cytokine storm => te hevige inflammatoire respons -> dood!
1. inleiding
2. De drie domeinen van het leven
• 17e eeuw: uitvinding microscoop
o enkel beschrijven van micro-organismen (MO) , niet weten waarom ze bestaan
• 19e eeuw: ook waarom -> wijnproductie, rottingsprocessen, ziekte,…
• vroeger dacht men: MO ontstaan uit het niets -> Pasteur verwerpt dit
o Pasteur’s swannekced flask experiment: https://youtu.be/Q5nbU_V1STk
1) twee kolven met nutriënten
2) opwarmen -> steriel; geen MO
3) eerste in contact met lucht, tweede N-vormige buis (MO kunnen niet in nutriënt)
a. 1ste => MO groeien
b. 2de => MO groeien niet -> dus MO ontstaan NIET uit het niets
• criterium voor diversiteit => 16S rRNA (verwant aan 18S in eukaryoten -> zie MoBi H7 deel 2)
o = kleine subunit v ribosoom
o bij alle levende wezens
o sequentie +/- identiek, maar functie identiek
2.1 Boom van Woese
• de drie domeinen:
Archaea
Bacetria
Eukarya
• opmerkingen:
o virussen NIET in: dood materiaal, maakt enkel deel in genenpool (actief in evolutie)
o fylogenetische boom = gebaseerd op AZ-seq, NIET op fenotypische kenmerken
o opisthokont (= planten, direren, fungi): enige meercellige -> zichtbaar met blote oog
o LUCA: “laatste universele gemeenschappelijke voorouder”
o diversiteit (bacteria) >>> diversiteit (dieren)
2.2 aanpassen aan omgeving
• virussen/bacteriën zeer snel aanpassen -> door hoge voortplantingssnelheid
• bacteria:
o bacteriën in telkens hogere concentratie antibiotica (dia 9)
o telkens nieuwe mutatie op aanwezige antibiotica (= resistent worden)
=> Als de omgeving zich aanpast, dan bacterie zich ook aanpassen
• virussen:
o soms één virus die zich steeds muteert (dus blijft dezelfde, maar resistent)
o soms één virus die een andere, resistente wordt door mutaties
,3. De kiemtheorie van Koch
= theorie om pathogene ziektes aan te tonen: aantonen dat een MO een ziekteverwekker is
• vier postulaten:
1) ziekteverwekker aanwezig in zieke organisme (x), afwezig in gezonde organisme (y)
2) ziekteverwekker uit (x) isoleren, en kwaken op schaal => pure cultuur
3) ziekteverwekker uit pure cultuur injecteren in (y) => organisme w ziek (y’)
4) indien ziekteverwekker uit (y’) isoleren en kweken => pure cultuur: identiek een 2
• probleem: moeilijk om bacteriën te kweken
o oplossing: direct bloed uit (x) in (y) injecteren -> zien wordt ziekt of niet
3.1 conditionele pathogenen
= pathogeen WEL aanwezig in gezonde persoon (>< 1ste postulaat)
• ziek of niet-ziek afh. van:
o vatbaarheid persoon voor kolonisatie, invasie,…
o immuunrespons
• opportunistische infecties:
o aanwezige conditionele pathogeen -> ziekteverwekker, maar niet tot uiting
o indien MO organismen lichaam binnendringen (bv. wonde)
=> MO zelf is GEEN ziekteverwekker!
=> persoon vatbaarder maken, immuniteit verlagen → ziekteverwekker tot uiting
• dysbacteriose:
o verhouding tss bacteriën in darmflora uit balans nemen (bv. door antibiotica te nemen)
3.2 pathogeniciteit
• pathogenen delen dezelfde niche als ons -> we komen in daarmee in contact
o bv. bacteria: proteobacteria, grampositieve bacteria,…
o bv. eukarya: dieren, fungi, …
o + virussen
=> NIET de Archaea, wegens extreme leefomstandigheden (temp, druk,…) -> geen contact!
4. Interacties tussen species in één niche
• pathogenen en mensen leven samen in macroscopische niche (= onze omgeving)
• bv. mazelenvirus/mensen: (zie dia 16)
1) niet-immune kinderen -> mazelenvirus krijgen
2) uitbraak mazelen -> tot aan toppunt (= alle kinderen hebben virus)
▪ kinderen zijn dood
▪ kinderen zijn levenslang immuun
3) drastische daling van virus in mens want alle kinderen zijn immuun
=> virus wacht op nieuwgeboren niet-immune kinderen -> 1) -> 2) -> 3)
,4.1 commensale bacteriën
= niet-ziekmakende symbionten (= samen met ons levenden)
• mens heeft ≠ contactpunten:
o fysiologisch steriel -> bv. bloed, interne milieu (hersenen, baarmoeder,..), urineblaas (!),…
o fysiologisch niet-steriel -> bv. huid, van mond tot anus (maag, darmen,…),…
4.1.1 Next Generation Sequencing (NGS)
• de niches in ons lichaam zijn:
het humaan metagenoom (= microbioom, microbieel DNA)
o 1014 bacteriën in darmen -> vertering, absorptie vs., vitamine-productie,…
o we leven in symbiose:
▪ bv. lichen: uit cyanobacterie (-> fotosynthese) en 2 schimmels (-> structuur)
=> die schimmels NIET buiten de lichen, dus bacterie nodig om te leven!
▪ idem mens met darm- en huidbacterie
o dynamisch habitat:
▪ samenstelling metagenoom afh. v voeding, levensstijl,… -> kan veranderen
▪ bv. innemen antibiotica -> evenwicht verstoren -> diarree!
o Germ free animals:
▪ kleine darmopp., minder voeding absorptie, laag ontwikkelde immuniteit
=> minder peristaltiek, meer epitheliale permeabiliteit,… (NIET GEZOND)
▪ darmflora essentieel voor trainen van immuunsysteem!
viraal RNA/DNA (= viroom)
o vooral bacteriofagen -> horizontale gentransfer
o (niet-)ziekmakende, (darm)bacterie dodende of genetisch wijzigende (= resistentie),…
o genoom uit geïntegreerde viroom (= retrovirussen) -> zie cel IV
5. Infectieziekten: impact op mens en zijn genoom
• vroeger: veel doden door infecties
vandaag: minder, maar steeds belangrijk!
5.1 overlevingscurve van menselijke populatie
• verschillen in tijd en per locatie
o vroeger (t.e.m. 19e eeuw): kindersterfte -> vandaag heel weinig
o vorm curve afh.:
▪ hvlheid contact met pathogenen
▪ infectieziekten -> meestal voor leeftijd om kinderen te maken
▪ trauma’s -> oorlog, jacht, epidemie,…
5.2 The Red Queen’s race (hypothesis)
• bacteriën delen zich om de 20 min. -> snel aanpassen aan omgeving
• ons immuunsysteem niet zomaar snel aanpassen -> volgende generatie: duurt te lang
, 5.3 Humaan Leukocyten Antigeen (HLA-eiwitten)
= eiwitten die pathogenen aan immuunsysteem presenteren (dus essentieel!)
• polymorf => veel allelen (types) per species (soort):
o want species moet zoveel mogelijke pathogenen kunnen presenteren aan IS
• afh. van niche en blootgestelde pathogenen -> bepaalde allelen uitselecteren
o bv. Europa: veel HLA-A2 (allel-frequentie 0.3) => tegen influenza
Kameroen: allelfrequentie 0.0
=> best aangepaste genetische varianten aan nieuwe situatie -> geselecteerd!
6. Oude, nieuwe, terugkerende pathogenen
• pathogenen van altijd
o altijd met ons aanwezig
o lage mortaliteit
o bv. herpesvirus
• pathogenen van de laatste 12000 jaar
o in contact met mens tijdens ontstaan landbouw
▪ pathogenen teruggevonden in gedomesticeerde dieren (rundvee, varkens,…)
o bv. pokken, mazelen, influenza
• pathogenen van de laatste 100 jaar
o 100% mortaliteit
o bv. in verwarmd water (sauna), AIDS, SARS, Ebola, Zika,…
• terugkerende pathogenen
o bv. tuberculose, bof
6.1 Waarom geen superkrachtig immuunsysteem dat alle pathogenen kan verslaan?
• immuunsysteem kan … zijn:
o positief:
▪ bescherming tegen infecties
o negatief:
▪ rejectie van transplantatie organen
▪ allergieën (= reactie v/h IS op “onschuldige” zaken, IS denkt dat ze gevaarlijk zijn
▪ overgevoeligheid van metalen (bv. van goedkope nikkel)
• goede verdedigen tegen één pathogeen, betekent slechte tegen andere pathogeen
(= inappropriate immune response”)
• cytokine storm => te hevige inflammatoire respons -> dood!
