Infectie en afweer
1. Microbiologie in beweging
1.1 Introductie
- Commensalen: organismen die constant samenleven
- Symbionten: organismen die beiden voordeel hebben aan elkaars aanwezigheid
- Pathogenen: organisme ondervindt nadelen aan de aanwezigheid van een ander organisme
1.2 De drie domeinen van het leven
- Vroegere visie over ontstaan van leven:
o Generatio spontanea: het onzichtbare leven ontstaat uit het levenloze
o Het zichtbare leven is door god geschapen
- Buisjes experiment:
o Men steriliseert een buis met vloeistof en wacht een tijdje
=> niks verandert
o Men laat de vloeistof in contact komen met de lucht
=> vloeistof wordt troebel
Toont aan dat je iets moet toevoegen om leven te hebben
=> Generatio spontanea is niet mogelijk
- Diversiteit is veel groter bij eencelligen dan macro-organismen
=> diersoorten verschillen genetisch veel minder dan bacteriën
onderling
- 16S rRNA: kleine subunit van het ribosoom die:
o Bij ALLE levende wezens voorkomt
o Functioneel identiek is bij alle levende wezens
o Wordt gebruikt voor taxonomie/fylogenie van bacteriën
o 16S rRNA is sterk verwant aan de 18S van eukaryoten
o Het DNA dat codeert voor 16S rRNA is goed bewaard en bevat weinig variabiliteit
- 3 domeinen van het leven:
o Prokaryoten: geen kern of membraangebonden organellen (mitochondriën of Golgi)
§ Archaea
§ Bacteria
o Eukaryoten: wel celkern en membraangebonden organellen
§ Eukarya
• Eencelligen
• Meercelligen
o Planten
o Dieren (animalia)
o Fungi (opisthokont)
- Virussen worden beschouwd als dood materiaal dat deel uitmaakt vd genenpool vh leven:
actieve deelnemers aan de evolutie van het leven
- LUCA: last universal common ancestor
o Heeft die ooit bestaan? Waarschijnlijk niet want frequent horizontale gentransfer
o Ook horizontale organeltransfer: eukaryoten ontstaan uit fusie van archae en bacteriae
, - Virussen en bacteriën passen zich aan de omgeving aan met een enorme snelheid o.a. omdat
hun voortplantingssnelheid vele malen hoger ligt dan deze van de mens
o Bv. HIV virus: infectie wordt gestart door 1 virus maar in de patiënt zelf vormen zich
ontelbaar veel varianten
o Bv. Antibioticaresistentie volledig in 11 dagen
- Virussen zijn een pak kleiner dan bacteriën en andere micro-organismen
o Bacterioloog kan micro-organismen zien onder microscoop
§ technisch eenvoudig
o Viroloog kan virussen pas zien onder lichtmicroscoop
§ technisch moeilijk
§ enkel in research setting
o Chamberlandfilter houdt bacteriën tegen, virussen niet
§ Er wordt onderscheid gemaakt tussen filterbaar en niet filterbaar agens (1890)
- 8% van het humaan genoom bestaat uit ingebouwd viraal materiaal van endogene retrovirussen
1.3 De kiemtheorie van Koch
- In 1870-1880 ontdekt Koch dat ziekten veroorzaakt worden door micro-organismen
=> 4 principes voor de stelling van Koch:
o Vermoedelijke pathogeen moet aanwezig zijn in ALLE zieke dieren en afwezig in gezonde
o Vermoedelijke pathogeen moet kunnen groeien in pure labo culturen
o Cellen van een pure cultuur met het vermoedelijke pathogeen moeten ziekte veroorzaken
in gezonde dieren
o Het vermoedelijke pathogeen moet opnieuw geïsoleerd worden en er moet aangetoond
worden dat het om dezelfde pathogeen gaat
Ondertussen achterhaald want:
o Conditionele pathogenen: verwekker kan gevonden worden bij gezonde mensen
Of een pathogeen het dier efectief ziekt maakt is afh. van:
• Vatbaarheid van individu voor kolonisatie
• Vatbaarheid van individu voor invasie
• Immuunrespons van individu
o Opportunistische infecties: verwekker kan enkel ziekte veroorzaken bij vermindering van
immuniteit
o Dysbacteriose: ziekte door dysbalans van lokale flora
(dus meerdere kiemen en geen extern pathogeen)
o Niet alle organismen (pathogenen) zijn kweekbaar in een labo
- Onderverdeling pathogenen:
o Prokaryoten
- Bacteria
• Proteobacteria
• Grampositieve bacteria
- GEEN PATHOGENEN BIJ ARCHAEA
o Eukaryoten
- Entamoeba
- Dieren
- Fungi
- Flagellanten
- Trichomonaden
- Microsporidia
- Diplomaden (giarda)
o Niet-levende pathogenen:
- Virussen
- Transposons
,1.4 Interacties tussen species in een niche
- Bv. mazelenvirus:
o Kan enkel mensen besmetten:
§ mazelenvirus neemt toe als het aantal vatbare mensen toeneemt
o Eens mazelenvirus doorgemaakt, ben je levenslang immuun (of dood)
§ Om de zoveel tijd (bij nieuwe niet-immune generatie) opnieuw mazelenopstoot
EN
§ Bij kleine populaties sterft het mazelenvirus uit nadat iedereen besmet is geweest
(enkel door import kan het virus terug de lokale bevolking ziek maken)
- Commensale bacteriën: niet-ziekmakende symbionten
- Fysiologisch steriele delen lichaam: geen micro-organismen
o Bloed en intern milieu (hersenen, lever, …)
o Respiratoir (broncheoli, alveoli)
o Urogenitaal (urineblaas, ureter, prostaat, baarmoeder, zaad- en eileiders)
- Fysiologisch niet-steriele delen lichaam
o Huid
o Mond tot anus:
§ Dikke/dunne darm:
• 1014 bacteriën
• Archaea (methaanproductie)
• Virussen (109 per gram feces)
• Gisten
• Protozoa
- Van alle genen voor eiwitten die ons lichaam aangemaakt, zijn de meeste van bacteriën
Maw: wij hebben de bacteriën nodig, voor:
- Onverteerbare polysacchariden
- Productie van vitaminen
!!! Bacteriën mogen niet opgenomen worden via darmwand (zie verder voor barrières)
- Sommige organismen leven altijd samen => hoe lijn je één organisme af?
o Bv. Lichen bestaan uit:
§ Cyanobacteriën voor fotosynthese
§ 2 schimmels: ascomycetes en basidiomycetes voor structuur
Komen altijd samen voor
o Mensen hebben altijd darmbacteriën nodig
- Dynamische habitat van microbiota in darm:
o Externe factoren met invloed op samenstelling microbioom: (metaganoom)
§ Voeding
§ Levensstijl
§ Hygiëne
§ …
o Kan efect hebben op vatbaarheid voor ziekten (bv. antibiotica => diarree)
- Muizen zonder microbioom:
o Uitgezet caecum
o Verkleind darmoppervlak => minder absorptie van voedingsstofen
o Onderontwikkeld immuunsysteem
o Afwijkingen in longen
=> Dit zorgt voor:
o Verlengde gastro-intestinale transit
o Verminderde peristaltiek
o Meer epitheliale permeabiliteit
o Meer calorie-inname voor zelfde gewicht => minder obesitas
- Obesitas voorspellen adhv samenstelling microbioom: meer koolhydraat verwerkende enzymen
, - Humaan viroom: virussen in menselijk lichaam
o Ziekmakende virussen
o Niet-pathogene virussen
o Virussen die specifieke bacteriën (uit darm) kunnen doden of genetisch wijzigen door:
§ Genetisch wijzigen door virulentiefactoren
§ Antibioticaresistentie inbouwen
= bacteriofagen
o Geïntegreerde retrovirussen
1.5 Infectieziekten: impact op de mens en zijn genoom
- Tot 1900 waren infectieziekten belangrijkste doodsoorzaak
o Pas na 1900 natuurlijke bevolkingstoename in steden
(voordien steeds gedecimeerd door epidemieën)
o Vandaag vergelijkbaar probleem in ziekenhuizen door multiresistente organismen
- Verschillen in overlevingscurves tussen gebieden en/of tijdsperiodes is vnl het gevolg van
verschillen in mortaliteit tgv infectieziekten
o Vnl reproductieve leeftijd sterven mensen aan infectieziekten
o Vanaf 21ste eeuw verdwijnt kindersterfte grotendeels en wordt men meestal 70 jaar
o Jacht en oorlogen spelen ook een rol in overlevingscurves (vnl in paleolithicum)
o Vanaf ontstaan van de landbouw nam belang van infectieziekten toe
- HLA-eiwitten presenteren pathogenen aan immuunsysteem (geen presentatie = geen immuniteit)
o Hoe meer pathogenen je kan presenteren, hoe beter
=> genen voor HLA-eiwitten zijn polymorf
o Meest geschikte allelen worden uitgeselecteerd in een bepaalde niche
Bv. HLA-A2 allel voor oa. Influenza
§ Europeanen grote allelfrequentie: 0,30
§ China: 0,15
§ Australische Aboriginal: 0,10
§ Kameroen: 0
=> Bv. Zuid-Amerika sinds ijstijd afgezonderd
=> Toen Colombus aankwam veel doden gevallen door infectieziekten waar men geen
immuniteit voor had
§ Wij gaven aan hen: mazelen, pokken, influenza, …
§ Zij gaven aan ons: syfilis
1.6 Oude, nieuwe, terugkerende pathogenen
- Pathogenen afkomstig van niet-levende dragers (grond, water):
o Clostridia
o Pseudomonas van “altijd”
- Pathogenen afkomstig van levende dragers:
o Pathogenen van “altijd”: herpesvirussen
§ Lage mortaliteit
§ Persistentievirus
=> Evolutie naar symbiose
o Pathogenen van de laatste 12 000 jaar: pokken, mazelen, influenza
§ Verwante virussen en bacteriën teruggevonden bij gedomesticeerde dieren
=> pathogenen hebben wss sprong naar mens gemaakt bij ontstaan landbouw
=> mens specifieke pathogenen geworden
o Pathogenen van de laatste 100 jaar: legionellosis, AIDS, ziekte van Lyme, E. coli 0157:H7,
H5N1, Influenza pandemie, SARS, MERS, Ebola, Zika
§ Niet noodzakelijk in evenwicht met gastheerpopulatie
§ Kunnen tot 100% mortaliteit geven (bv. 99,999999% bij HIV)
o Terugkerende pathogenen: tuberculose, bof
1. Microbiologie in beweging
1.1 Introductie
- Commensalen: organismen die constant samenleven
- Symbionten: organismen die beiden voordeel hebben aan elkaars aanwezigheid
- Pathogenen: organisme ondervindt nadelen aan de aanwezigheid van een ander organisme
1.2 De drie domeinen van het leven
- Vroegere visie over ontstaan van leven:
o Generatio spontanea: het onzichtbare leven ontstaat uit het levenloze
o Het zichtbare leven is door god geschapen
- Buisjes experiment:
o Men steriliseert een buis met vloeistof en wacht een tijdje
=> niks verandert
o Men laat de vloeistof in contact komen met de lucht
=> vloeistof wordt troebel
Toont aan dat je iets moet toevoegen om leven te hebben
=> Generatio spontanea is niet mogelijk
- Diversiteit is veel groter bij eencelligen dan macro-organismen
=> diersoorten verschillen genetisch veel minder dan bacteriën
onderling
- 16S rRNA: kleine subunit van het ribosoom die:
o Bij ALLE levende wezens voorkomt
o Functioneel identiek is bij alle levende wezens
o Wordt gebruikt voor taxonomie/fylogenie van bacteriën
o 16S rRNA is sterk verwant aan de 18S van eukaryoten
o Het DNA dat codeert voor 16S rRNA is goed bewaard en bevat weinig variabiliteit
- 3 domeinen van het leven:
o Prokaryoten: geen kern of membraangebonden organellen (mitochondriën of Golgi)
§ Archaea
§ Bacteria
o Eukaryoten: wel celkern en membraangebonden organellen
§ Eukarya
• Eencelligen
• Meercelligen
o Planten
o Dieren (animalia)
o Fungi (opisthokont)
- Virussen worden beschouwd als dood materiaal dat deel uitmaakt vd genenpool vh leven:
actieve deelnemers aan de evolutie van het leven
- LUCA: last universal common ancestor
o Heeft die ooit bestaan? Waarschijnlijk niet want frequent horizontale gentransfer
o Ook horizontale organeltransfer: eukaryoten ontstaan uit fusie van archae en bacteriae
, - Virussen en bacteriën passen zich aan de omgeving aan met een enorme snelheid o.a. omdat
hun voortplantingssnelheid vele malen hoger ligt dan deze van de mens
o Bv. HIV virus: infectie wordt gestart door 1 virus maar in de patiënt zelf vormen zich
ontelbaar veel varianten
o Bv. Antibioticaresistentie volledig in 11 dagen
- Virussen zijn een pak kleiner dan bacteriën en andere micro-organismen
o Bacterioloog kan micro-organismen zien onder microscoop
§ technisch eenvoudig
o Viroloog kan virussen pas zien onder lichtmicroscoop
§ technisch moeilijk
§ enkel in research setting
o Chamberlandfilter houdt bacteriën tegen, virussen niet
§ Er wordt onderscheid gemaakt tussen filterbaar en niet filterbaar agens (1890)
- 8% van het humaan genoom bestaat uit ingebouwd viraal materiaal van endogene retrovirussen
1.3 De kiemtheorie van Koch
- In 1870-1880 ontdekt Koch dat ziekten veroorzaakt worden door micro-organismen
=> 4 principes voor de stelling van Koch:
o Vermoedelijke pathogeen moet aanwezig zijn in ALLE zieke dieren en afwezig in gezonde
o Vermoedelijke pathogeen moet kunnen groeien in pure labo culturen
o Cellen van een pure cultuur met het vermoedelijke pathogeen moeten ziekte veroorzaken
in gezonde dieren
o Het vermoedelijke pathogeen moet opnieuw geïsoleerd worden en er moet aangetoond
worden dat het om dezelfde pathogeen gaat
Ondertussen achterhaald want:
o Conditionele pathogenen: verwekker kan gevonden worden bij gezonde mensen
Of een pathogeen het dier efectief ziekt maakt is afh. van:
• Vatbaarheid van individu voor kolonisatie
• Vatbaarheid van individu voor invasie
• Immuunrespons van individu
o Opportunistische infecties: verwekker kan enkel ziekte veroorzaken bij vermindering van
immuniteit
o Dysbacteriose: ziekte door dysbalans van lokale flora
(dus meerdere kiemen en geen extern pathogeen)
o Niet alle organismen (pathogenen) zijn kweekbaar in een labo
- Onderverdeling pathogenen:
o Prokaryoten
- Bacteria
• Proteobacteria
• Grampositieve bacteria
- GEEN PATHOGENEN BIJ ARCHAEA
o Eukaryoten
- Entamoeba
- Dieren
- Fungi
- Flagellanten
- Trichomonaden
- Microsporidia
- Diplomaden (giarda)
o Niet-levende pathogenen:
- Virussen
- Transposons
,1.4 Interacties tussen species in een niche
- Bv. mazelenvirus:
o Kan enkel mensen besmetten:
§ mazelenvirus neemt toe als het aantal vatbare mensen toeneemt
o Eens mazelenvirus doorgemaakt, ben je levenslang immuun (of dood)
§ Om de zoveel tijd (bij nieuwe niet-immune generatie) opnieuw mazelenopstoot
EN
§ Bij kleine populaties sterft het mazelenvirus uit nadat iedereen besmet is geweest
(enkel door import kan het virus terug de lokale bevolking ziek maken)
- Commensale bacteriën: niet-ziekmakende symbionten
- Fysiologisch steriele delen lichaam: geen micro-organismen
o Bloed en intern milieu (hersenen, lever, …)
o Respiratoir (broncheoli, alveoli)
o Urogenitaal (urineblaas, ureter, prostaat, baarmoeder, zaad- en eileiders)
- Fysiologisch niet-steriele delen lichaam
o Huid
o Mond tot anus:
§ Dikke/dunne darm:
• 1014 bacteriën
• Archaea (methaanproductie)
• Virussen (109 per gram feces)
• Gisten
• Protozoa
- Van alle genen voor eiwitten die ons lichaam aangemaakt, zijn de meeste van bacteriën
Maw: wij hebben de bacteriën nodig, voor:
- Onverteerbare polysacchariden
- Productie van vitaminen
!!! Bacteriën mogen niet opgenomen worden via darmwand (zie verder voor barrières)
- Sommige organismen leven altijd samen => hoe lijn je één organisme af?
o Bv. Lichen bestaan uit:
§ Cyanobacteriën voor fotosynthese
§ 2 schimmels: ascomycetes en basidiomycetes voor structuur
Komen altijd samen voor
o Mensen hebben altijd darmbacteriën nodig
- Dynamische habitat van microbiota in darm:
o Externe factoren met invloed op samenstelling microbioom: (metaganoom)
§ Voeding
§ Levensstijl
§ Hygiëne
§ …
o Kan efect hebben op vatbaarheid voor ziekten (bv. antibiotica => diarree)
- Muizen zonder microbioom:
o Uitgezet caecum
o Verkleind darmoppervlak => minder absorptie van voedingsstofen
o Onderontwikkeld immuunsysteem
o Afwijkingen in longen
=> Dit zorgt voor:
o Verlengde gastro-intestinale transit
o Verminderde peristaltiek
o Meer epitheliale permeabiliteit
o Meer calorie-inname voor zelfde gewicht => minder obesitas
- Obesitas voorspellen adhv samenstelling microbioom: meer koolhydraat verwerkende enzymen
, - Humaan viroom: virussen in menselijk lichaam
o Ziekmakende virussen
o Niet-pathogene virussen
o Virussen die specifieke bacteriën (uit darm) kunnen doden of genetisch wijzigen door:
§ Genetisch wijzigen door virulentiefactoren
§ Antibioticaresistentie inbouwen
= bacteriofagen
o Geïntegreerde retrovirussen
1.5 Infectieziekten: impact op de mens en zijn genoom
- Tot 1900 waren infectieziekten belangrijkste doodsoorzaak
o Pas na 1900 natuurlijke bevolkingstoename in steden
(voordien steeds gedecimeerd door epidemieën)
o Vandaag vergelijkbaar probleem in ziekenhuizen door multiresistente organismen
- Verschillen in overlevingscurves tussen gebieden en/of tijdsperiodes is vnl het gevolg van
verschillen in mortaliteit tgv infectieziekten
o Vnl reproductieve leeftijd sterven mensen aan infectieziekten
o Vanaf 21ste eeuw verdwijnt kindersterfte grotendeels en wordt men meestal 70 jaar
o Jacht en oorlogen spelen ook een rol in overlevingscurves (vnl in paleolithicum)
o Vanaf ontstaan van de landbouw nam belang van infectieziekten toe
- HLA-eiwitten presenteren pathogenen aan immuunsysteem (geen presentatie = geen immuniteit)
o Hoe meer pathogenen je kan presenteren, hoe beter
=> genen voor HLA-eiwitten zijn polymorf
o Meest geschikte allelen worden uitgeselecteerd in een bepaalde niche
Bv. HLA-A2 allel voor oa. Influenza
§ Europeanen grote allelfrequentie: 0,30
§ China: 0,15
§ Australische Aboriginal: 0,10
§ Kameroen: 0
=> Bv. Zuid-Amerika sinds ijstijd afgezonderd
=> Toen Colombus aankwam veel doden gevallen door infectieziekten waar men geen
immuniteit voor had
§ Wij gaven aan hen: mazelen, pokken, influenza, …
§ Zij gaven aan ons: syfilis
1.6 Oude, nieuwe, terugkerende pathogenen
- Pathogenen afkomstig van niet-levende dragers (grond, water):
o Clostridia
o Pseudomonas van “altijd”
- Pathogenen afkomstig van levende dragers:
o Pathogenen van “altijd”: herpesvirussen
§ Lage mortaliteit
§ Persistentievirus
=> Evolutie naar symbiose
o Pathogenen van de laatste 12 000 jaar: pokken, mazelen, influenza
§ Verwante virussen en bacteriën teruggevonden bij gedomesticeerde dieren
=> pathogenen hebben wss sprong naar mens gemaakt bij ontstaan landbouw
=> mens specifieke pathogenen geworden
o Pathogenen van de laatste 100 jaar: legionellosis, AIDS, ziekte van Lyme, E. coli 0157:H7,
H5N1, Influenza pandemie, SARS, MERS, Ebola, Zika
§ Niet noodzakelijk in evenwicht met gastheerpopulatie
§ Kunnen tot 100% mortaliteit geven (bv. 99,999999% bij HIV)
o Terugkerende pathogenen: tuberculose, bof
