Moraxella catarrhalis. Bakterielli hengitystietulehdus (Väitöskirja 2005, Nordström Therese)

Vuonna 2005 tein käännöstä seuraavasta aiheesta. Moraxella catarrhalis basilli

LÄHDE: Nordström Therese. Moraxella Catarrhalis, outer membrane proteins and interactions with the human immune system. Lund university 2005.ISBN 91-85439-10-X

• Abstraktin suomennosta

Moraxella catarrhalis sijaitsee usein kolonisoituneena ihmisen hengitystien limakalvolle, erityisesti lapsilla. Viimeksi kuluneitten 20 vuoden aikana on tätä gramnegatiivista basillia todettu lasten keskikorvatulehdusten ( otitis media) aiheuttajapatogeenina, samoin aikuisilla alempien hengitysteitten infektioissa se on altistavana tekijänä varsinkin niillä, joilla on COPD, krooninen obstruktiivinen bronkiitti.

On arveltu, että M. catarrhalis- basillin infektiivisyyden determinantteina toimivat lipopolysakkaridit (LPS) ja ulomman kuoren proteiinit (OMP). Tärkeä ulkokalvon proteiini on Moraxellan IgD:tä sitova proteiini MID ja yleinen pintaproteiini Usp A1 ja A2 ( ubiquitous surface proteins A1 ja A2).

MID on adhesiiniproteiini, joka pystyy kiinnittymään IgD-tyypin immunoglobuliiniin ei-immuunisella tavalla. Osoitettiin mid-geenin olevan erittäin konservoitu ja että MID exspressio vaihtelee ilman erityistä suhdetta eristyspaikan anatomiseen rakenteeseen tai isolaatin geografiseen alkuperään. Pystyttiin myös vahvistamaan se seikka, että MID-exspressiota kontrolloi start-codonista alavirtaan sijaitseva poly(G)-alue. Essentielli IgD:tä sitova MID-alue määriteltiin ja se sijaitsi aminohappotähteitten numero 962-1200 välillä ja sitä merkataan MID (962-1200). Tämä on tetrameerinä luonnontilassaan, kun se sitoutuu IgD- immunoglobuliiniin. Tetrameeerinä se sitoo IgD:tä 23 kertaa tehokkaammin kuin monomeerinä. Lisäksi MID(962-1200) stimuloi puhdistettuja B-soluja proliferoitumaan ilman T-solujen fyysistä läsnäoloakin. Mutta tehokkaalle B-solujen proliferaatiolla vaaditaan lisäksi T-solulle ominaista IL-4 ja IL-2 interleukiiniproduktiota.

Tässä väitöstyössä osoitettiin myös, että M.  catarrhalis sekaantuu sekä komplementin klassiseen että alternatiiviseen tiehen.
M. cartarrhalis sitoutuu C4BP- komplementtijäseneen (nestefaasin inhibiittori, C4b-sitova proteiini). Tämän sitoutumisen välittää  moraxellan proteiinit UspA1 ja UspA2.
https://smw.ch/article/doi/smw.2012.13694/
 C4BP säilyttää funktionaalisen aktiviteettinsa ollessaan sitoutuneena M. catarrhalis-bakteerin pintaan ja on täten kykenevä inhiboimaan aktivoitumista klassisen tien kautta.
Osoitettiin myös , että M. catarrhalis omaa kykyä absorboida komponenttitekijää C3 seerumista komplementin aktivaatiosta riippumatta. UspA2 katsotaan C3-tekijän pääsitojaksi.

Tutkijan yhteenvetona abstraktissa

Voidaan todeta, että MID on laajalti esiintyvä monissa M.catarrhalis- kannoissa.

Bakteerikohta, joka tunnistaa immunoglobuliinin IgD, on määritelty MID- sekvenssiksi 962-1200. Tämä jakso stimuloi B-solut T-soluista riippumatta, mistä seuraa nonspesifistä immunogobuliinivälitteisyyttä. (IgD).

Lopuksi osoitettiin M-catarrhalis-basillin ulkokalvon proteiinien UspA1 ja UspA2 vaikuttavan komplementtisysteemin jäseniin, kun ne sitoutuvat C4BP- ja C3-komplementtitekijöihin.


Muutamia valittuja paloja väitöskirjan tekstistä
Mikä on Moraxella catarrhalis? Kehon strategia?

Moraxella catarrhalis keksittiin 1896 ja sen ensimmäinen nimitys oli Micrococcus catarrhalis. Sittemmin sitä kutsuttiin Neisseria catarrhalis-nimellä. Vuonna 1970 se siirrettiinkin Branhamella-sukuun ja vuonna 1984 alalajiin, jonka sukunimi on Moraxella. Siitä asti kutsutaan basillia nimellä Moraxella catarrhalis. Se on gramnegatiivinen aerobi diplokokki ja kasvaa hyvin veressä ja suklaa-agarissa. Sen koloniat näkyvät  silmälle pieninä, tiheinä, harmaina pikkujääkiekon tapaisina täplinä.

Tätä diplokokkia kantaa moni varsinkin esikouluiässä. Lapsista 66 % tulee kolonisoiduksi tällä basillilla jo ensimmäisenä ikävuotena. Toisella ikävuodella kolonisoituja on 77.5 %. Tämän lisäksi talvisaikaan sitä esiintyy enemmän kuin kesinä. Sen sijaan aikuisista kantaa M. catarrhalista vain 1-5 % Syytä tähän kantajuuden eroon ei tiedetä. Todennäköisesti syynä on aikuisen kypsynyt immuunijärjestelmä. Lasten kasvaessa heidän IgG- tiitterinsä M-catarrhalista kohtaan nousee, siis tulee spesifisiä, kypsiä vasta-aineita esiin. Toinen selitys on se, että tärkeän normaalin sekretorisen immunoglobuliinin IgA (sIgA) kypsyminen on iästä riippuvaa.

Mitä infektioita M.catarrhalis voi aiheuttaa?

Pitkät ajat pidettiin tätä diplokokkia harmittomana , mutta kahden viimeksi kuluneen vuosikymmennen aikana suhde siihen on alkanut tarkentua. Nyt se luetellaan bakteriellien hengitystieinfektioitten aiheuttajissa kolmanneksi patogeeniksi. Ykkösenä mainitaan Streptococcus pneumoniae, kakkosena seuraa Haemofilus influenzae ja sitten tulee Moraxella catarrhalis. Lasten keskikorvatulehduksista 20 % aiheutuu Moraxellasta. USA:ssa tällainen tarkoittaa 3-4 miljoonaa lasten keskikorvatulehdusta. On osoitettu olevan suoraa korrelaatiota M. catarrhalis - kolonisaation ja keskikorvatulehdusten kesken.

Sinuiittienkin aiheuttajana mainitaan Moraxella kolmantena bakteerina. Lapsilla tulee kuitenkin vain harvoin alempien hengitysteitten infektiota tästä diplokokista käsin. Sen sijaan aikuisilla kroonista obstruktiivista bronkiittia sairastavilla (COPD) on Moraxella tavallinen. COPD on irreversibeli (palautumaton) tai osittain reversibeli (palautuva) ilmateitten obstruktio kroonista bronkiittia tai emfyseemaa ( keuhkolaajentumaa) sairastavalla.
Pääsyy COPD-tautiin on tupakansavulle altistuminen 80 %:ssa tapauksista.

Aikuisten laryngiitin syynä on M.catarrhalis tavallisin bakteeripatogeeni. Lisäksi se voi aiheuttaa silmän sidekalvon ( konjunktiviitteja) ja silmän sarveiskalvon tulehduksia ( keratiitteja).
Mikä antibiootti? Resistenssiä

Moracella catarrhalis tavataan hoitaa antibiootilla ja vuosia onkin pidetty tätä bakteeria helppohoitoisena ja herkkänä kaikille antibiooteille. Mutta yhtäkkiä -80-luvun keskivaiheilla havaittiin melkoinen muutos. Beetalaktamaasia tuottavat kannat olivat alkaneet lisääntyä. Nyt on kautta maailman havaittu, että 90 % Moraxella catarrhalis-kannoista tuottaa beetalaktamaasia, joten näistä bakteereista on tullut resistenttejä penisilliiniä, ampisilliiniä, amoksisilliiniä ja piperasilliiniä kohtaan. Syytä tähän isoon muutokseen ei tiedetä, mutta arvellaan, että antibioottien runsaalla käytöllä lie osuutensa.

Beetalaktamaasin tuoton osuus

Kaksi beeta-laktamaasia, tavallisempi BRO-1 ja harvinaisempi BRO-2 , on löydetty Moraxella catarrhalis-basillista. Ne molemmat ovat kalvoon liittyviä entsyymeitä ja keskinäistä eroa niillä on vain yhden aminohapon verran. Kaikista beeta-laktamaasia tuottavista kannoista 90 % omaa BRO-1-entsyymin ja tosiaan hajoittaa mitä tehokkaimmin penisilliiniä. Bakteerissa on kromosomaaliset geenit tuottamassa näitä entsyymejä ja ne siirtyvät bakteerista bakteeriin helposti konjugaatiossa. Merkillepantavaa on, että beeta-laktamaasi ei ainoastaan suojaa itse M. catarrhalista, vaan toimii suojana bakteeriseoksessa S.pneumoniae- ja H. influenzae-kannoille. Tätä pidetään M-catarrhalis-basillin EPÄSUORANA PATOGEENISYYTENÄ. Vaikka useimmat M. Catarrhalis- basillit tuottavat beeta-laktamaasia, suurin osa niistä on kuitenkin herkkiä muille antibiooteille kuten makrolideille, fluorokinoloneille ja tetrasykliineille.

Basillin MID sitoo epäspesifista immunoglobuliinia mIgD

Moraxella catarrhalis-basillin sekaantumiset immuunijärjestelmään ja komplementtijärjestelmään voivat antaa oman spektrinsä kliinisiin oireisiin. B-solun superantigeenille on ylensä ominaista, että se kykenee stimuloimaan B-soluja aivan riippumatta niiden antigeenispesifisyydestä. MID- proteiinia voi siinä mielessä pitää myös sellaisena superantigeenina, koska se stimuloi perifeerisiä B-soluja sitomalla mIgD. Superantigeenin haittana on mm. se, että se aiheuttaa runsaantuneesti epäspesifisiä antibodeja, jotka eivät kuitenkaan pysty kohdistumaan tarkasti patogeeniin. B-solu voi alkaa myös tuottaa auto-antibodeja, mikä aiheuttaa autoimmuunia tulehdusta. Tai superantigeenin interaktio B-soluun voi myös johtaa anergiaan tai B-solun apoptoosiin. Moraxella siis koettaa sysätä immunoglobuliinit raiteilta omaksi edukseen ja vetää suojakseen komplementtitekijöitä säästyäkseen niitten tuhoavalta vaikutukselta.

• Moraxella suojautuu komplementtitekijällä C4BP

Pystyykö seerumin komplementtijärjestelmä lyysillä tuhoamaan Moraxellaa? Ulkokalvon proteiinit UspA1 ja UspA2 antavat Moraxellalle seerumiresistenssiä

Komplementin aktivoituminen olisi bakteerin tarinan lyhyt loppu, joten sitoutumalla C4BP-tekijään jarrutti Moraxella klassista komplementin aktivoitumistietä. Alternatiivin tien katkaisi se, kun UspA2 sitoutui lisäksi C3- molekyyliin, komplementin avainmolekyyliin, jonka päätehtävä yleensäkin on sitoutua bakteereihin ja vaikuttaa niissä lyysi.

Virulenssitekijöistä ja endotoksiinista. Tarvitaanko rokote?

• Lisääntyvän antibioottiresistenssin aikana on alettu harkita moraxellarokotteen kehittämistä. Virulenssitutkimustenkin takia on Moraxella catarrhalis tullut mielenkiinnon kohteeksi:

Pinta-antigeenit, jotka ovat lipo-oligosakkarideja (LOS) ja ulkokalvon proteiinit ( OMP) ovat tieteellisen tutkimuksen fokuksessa.
Tyypillinen piirre gramnegatiivisille bakteereille on lipopolysakkaridit (LPS) tai lipo-oligosakkaridit (LOS), kuten tämän basillin kohdalla.
M. catarrhalis ilmentää LOS, jossa on lipidi A- alue, sisempi polysakkaridiydin ja O-antigeeninä on oligosakkaridi-yksikkö.

Mikä ero on LPS ja LOS välillä?

LOS sisältää vain yhden toistuvan oligosakkaridiyksikön ja LPS monta.
Mutta Moraxellan LOS muistuttaa pahempien basillien tai bakteerien vastaavaa rakennetta- kuten meningokokin, gonokokin ja hemofiluksenkin pinta-antigeenejä.
Moraxellan LOS serotyypit merkataan A, B ja C-kirjaimilla.
Moraxella kannoista on 61 % serotyyppiä A, 29 % serotyyppiä B ja 5 % serotyyppiä C. Kaikilla serotyypeillä on yhteinen antigeeneiltään konservoitunut polysakkaridiydin ( ja useita mAb) , joka tunnistaa kaikki LOS serotyypit. Kuitenkin jos immunisoidaan kaniinia LOS:lla, hallitseva antibodivaste on tullut serospesifille epitoopeille.
LOS-endotoksiini ja immunisaatiokokeilut
Koska on vahvistettu, että LOS on ENDOTOKSIINI, se antanee omat lisänsä Moraxella catarrhalis-diplokokin patogeneesiin. Gram-negatiivisten bakteereitten endotoksiinien ( Moraxella mukaanluettuna) on osoitettu aiheuttavan keskikorvan tulehduksia (OTITIS MEDIA). Arvellaan, että LOS osallistuu Moraxella -adheesioon, jolloin LOS-vasta-aineitten luulisi voivan estää Moraxella-adheesiota silmän sidekalvon epiteliaalisissa soluissa. Koe-eläimella on osoitettu, että samaisilla vasta- aineilla immunisaatio nopeuttaa keuhkojen selviämistä bakteerista. Clearance lisääntyi myös immunisoitaessa passiivisti anti-LOS antiseerumilla tai aktiivisti immunisoitaessa detoksikoidulla LOS-materialilla.

OMP, outer membrane proteins, rokotekandidaattejakin

• Ulomman kalvon proteiineja on myös tutkittu.

Moraxella c. basillilla on niitä 20, joista 6-8 ovat enemmän esiintyviä. Niitten molekyylipainot ovat 21-98 kDa luokkaa. Ne nimetään aakkosilla: OMP A-H. Alussa mainittu MID ja Usp ovat näitä .
Mcap on M. catarrhalis basillin adheesioproteiini, lipolyyttinen vaikutukseltaan .
TbpA ja TbpB ovat transferriiniä sitovia proteiineja.
Lbp A ja B ovat laktoferriiniä sitovia proteiineja.
Väitöskirja luettelee taulukoituna 14 OMP ja kuvaa niitä tarkemmin.

Lupaavia rokotekandidaatteja etsitään samalla. UspA1 ja UspA2 kuuluvat niihin.

• IgD immunoglobuliinin luonteesta

Kypsät B-solut ilmentävät IgD ja IgM osana niiden tunnistuskompleksia BCR. Epäkypsät B-solut ja muistisolut eivät ilmennä mIgD. Primäärinä immuunivasteena B-solut kuitenkin voivat erikoistua IgD:tä erittäviksi plasmasoluiksi. IgD:n puoliintumisaika seerumissa on lyhyt, vain 2.8 päivää, se hajoaa helposti proteolyyttisesti, joten tätä IgD- immuuniglobuliinia tavataan normaalisti vain hivenmääriä eli alle 1 % kaikista immuuniglobuliineista plasmassa. Kalvoon sitoutunut mIgD omaa tehtävän tunnistaa ja sitoa vieraita antigeenejä. Ja T-solujen läsnäollessa seikka johtaa B-solujen aktivoitumiseen. Signaali, joka IgD:stä välittyy, on varhempi, vahvempi ja pitempiaikaisempi kuin IgM:n kautta tuleva signaali. mIgD:llä on myös merkitystä B-solun itsensäsiedolla. mIgD suojannee B-soluja eliminaatiolta. Toiset taas sanoovat , että signaali sitä tietä johtaisi apoptoosiin. Jos IgD puuttuu, kuitenkin vasta-aineitten affiniteetin kypsyminen viivästyy. Jos IgM puuttuu, IgD voi korvata sitä. IgD:n merkitys on vielä epäselvää. IgD:tä erittäviä soluja tavataan enemmän nielurisoissa. Tonsilliittipotilailla on enemmän IgD-vasta-aineita kitarisoissaan. Toistuvissa keskikorvan tulehduksissa korvaan kertyvässä nesteessä ja nenänielueritteissä tavataan IgD-sekreetiota. COPD-potilailla on seerumissa tavallista enemmän IgD-tyypin vasta-aineita verrattuna terveisiin. Rintarauhasessa ja äidinmaidossa tuottuu paikallisesti IgD: tä.

IgD omaa ylemmissä hengitysteissä merkittävää osuutta humoraalisessa immuniteetissa.


Suom. Göteborgissa 2005-10-27 20:13

Katsottu läpi 16.11. 2018  Ei  vielä rolotetta. Kandidaattivaksiineja on.
Lisää Moraxellasta lähteittä:
 https://smw.ch/article/doi/smw.2012.13694/

Vaccine. 2017 Feb 6. pii: S0264-410X(16)31300-7. doi: 10.1016/j.vaccine.2016.12.066. [Epub ahead of print]

Potential impact of a Moraxella catarrhalis vaccine in COPD.

Perez AC¹, Murphy TF².

Abstract

Moraxella catarrhalis is the second most common cause of exacerbations in adults with COPD, resulting in enormous morbidity and mortality in this clinical setting. Vaccine development for M. catarrhalis has lagged behind the other two important causes of exacerbations in COPD, nontypeable Haemophilus influenzae and Streptococcus pneumoniae. While no licensed vaccine is currently available for M. catarrhalis, several promising candidate vaccine antigens have been identified and characterized and are close to entering clinical trials. Key steps that are required to advance vaccines for M. catarrhalis along the translational pipeline include standardization of assay systems to assess candidate antigens, identification of a reliable correlate of protection and expansion of partnerships between industry, academia and government to overcome regulatory hurdles. A vaccine to prevent M. catarrhalis infections in COPD would have a major impact in reducing morbidity, mortality and healthcare costs in COPD.

KEYWORDS:

Airway pathogen; COPD; Chronic lung disease; Moraxella catarrhalis; Vaccine

PMID:

28185742

PMCID:

PMC5545157

DOI:

10.1016/j.vaccine.2016.12.066

Free PMC Article

•