Q-kuume, Coxiella burnetii ( pieni G-bakteeri) immuunivasteen merkitys, LNX1/2 E3 uikitiiniligaasit

2011 teksti + päivitystieto  LNX1/2 interaktomista  (E3ubikitiiniligaaseista)  3.12. 2018 immunopuolustuksen mahdollisesta  mekanismista   tämän bakteerin puhdistamisessa solusta.

Q-kuume
Hannu Kyrönseppä

Q-kuumeen määritelmä ja epidemiologia

Q-kuume ("Query fever") on riketsia Coxiella burnetiin aiheuttama akuutti, useimmiten itsestään rajoittuva kuumetauti. Tautia tavataan maailmanlaajuisesti, vain Pohjois-Eurooppa on siitä vapaa. Vaikka punkki voi levittää riketsiaa, ihminen voi saada tartunnan infektoituneiden eläinten tai eläintuotteiden (karja, liha, maito, istukka) käsittelystä tai maidon juonnista, tavallisimmin kuitenkin saastuneesta hengitysilmasta. Viime mainitulla tavalla infektion voi saada matkamuistoesineen pölystä vielä kuukausia matkan jälkeen, sillä riketsia kestää kuivuutta pitkään. Q-kuumeen itämisaika on noin 3 viikkoa, mutta vaihtelee 1-6 viikon välillä.

Q-kuumeen taudinkuva

Q-kuume alkaa yleensä äkillisellä kuumeen nousulla, johon liittyy kova päänsärky, lihassärkyjä, pahoinvointia ja respiratorisia oireita; myös mahakipuja ja ripuliakin voi esiintyä. Ihottumaa ei tässä riketsioosissa ole. Ikterusta saattaa esiintyä.

Tutkimuksissa todetaan yli puolella potilaista pneumoniittia. Hepatosplenomegaliaa ja maksaentsyymien nousua kehittyy usein, ja maksabiopsiassa todetaan granulomatoottinen hepatiitti.

Kuume häviää yleensä itsestään 1-3 viikossa, harvoin se kestää kauemmin. Parille prosentille potilaista saattaa kehittyä komplikaationa endokardiitti, joka on useimmiten fataali, ellei ajoissa mennä läppäkirurgiaan.
Q-kuumeen diagnoosi

Q-kuumetta tulisi muistaa epäillä kuumeisilla etelänmatkaajilla, joilla on pneumonia- ja/tai hepatiittilöydöksiä. Diagnoosi varmistetaan vasta-aineiden nousun osoittamisella pariseerumeista.
Q-kuumeen hoito

Taudin akuutti vaihe paranee yleensä itsestään, mutta antibioottihoidolla voidaan estää infektion kroonistuminen. Fluorokinolonit ja rifampisiini ovat tehokkaita Coxiella burneti -riketsiaa vastaan, mutta kliiniset kokemukset niiden käytöstä ovat vähäiset. Vanhastaan hoitona ovat olleet tetrasykliinit; nykyisin suositellaan doksisykliiniä 100 mg x 2 vasteen mukaan 7-14 vrk, lapsille alle 8 v. vastaavasti trimetopriimisulfaa.

2.12. 2018
 LISÄTIETO etiopatologiasta: ihmisen luonnollisen immunologien puolusutuksen  arsenaalista:

http://www.neuronalsignaling.org/content/2/2/NS20170191#sec-24

Association of LNX1/2 with immune function and infectious disease

A couple of studies have found associations of LNX1 and LNX2 with infectious diseases. A GWAS found intronic SNPs in LNX1 that are associated with susceptibility to Kawasaki disease—an inflammatory paediatric condition that causes damage to the corony arteries and is thought to be triggered by an unidentified infection [77]. This study also noted differences in whole blood LNX1 transcript levels in acute compared with convalescent Kawasaki disease.

 A different report found that blood levels of both LNX1 and LNX2 mRNAs were significantly elevated in chronic compared with acute Q fever [78]. Q fever is caused by Coxiella burnetti infection and the acute form usually resolves by itself, whereas chronic Q fever develops as an endocarditis and is associated with an impaired immune response. The authors suggest that LNX1/2 expression could be used as a prognostic biomarker in Q fever patients. These reports, along with the previously* discussed interaction of LNX1/2 proteins with CD8 [29] suggest that LNX1/2 proteins may modulate immune response in certain contexts.

..

*Interaction of LNX1/2 proteins with CD8 in T cells

CD8 is a T-cell co-receptor that can stabilize the interaction of the T-cell receptor with the class I MHC on antigen presenting cells and recruit effector proteins to the T-cell receptor. The cytoplasmic tail of CD8-α was found to bind to both LNX1 and LNX2 [29]. The interaction required the CD8-α carboxyl terminal amino acids and the interaction was mapped to the LNX1/2 PDZ domains. Co-immunoprecipitation of the endogenous proteins was possible from the HPB-ALL T-cell line. Both LNX1 and LNX2 promoted ubiquitination of CD8-α and overexpression of either LNX1 or LNX2 protein was able to reduce the plasma membrane levels of transfected CD8-α. LNX1/2 proteins and CD8-α co-localized with markers of both endosomes and lysosomes in these experiments and levels of CD8-α were reduced in a manner that could be partly reversed using a lysosomal inhibitor. Taken together these results suggest that, at least when overexpressed, LNX1 and LNX2 can cause ubiquitination of CD8-α, thereby triggering its endocytosis and targeting for lysosomal degradation. While Lnx1 and Lnx2 mRNA was detected in purified T cells, the levels of LNX1 or LNX2 proteins were not assessed and are likely to be significantly lower than are achieved by heterologous expression. It will be important therefore to show that the endogenous levels of LNX1/2 proteins in T cells can affect CD8-α levels and /or subcellular localization, perhaps by examining T cells under conditions of LNX1/2 knockdown or loss of function.

Inluenssatilanne 30.11.2018

N'äyttää raportin perusteella siltä, että kiertämässä on se  vuoden 2009  AH1N1 virus kai myöhäisiä  kiertojaan postpandemisessa vaiheessa.  Oma mielipide noista taulukkotiedoista.


https://www.folkhalsomyndigheten.se/folkhalsorapportering-statistik/statistikdatabaser-och-visualisering/sjukdomsstatistik/influensa-veckorapporter/aktuell-influensarapport/

 Läs hela rapporten för vecka 47 – publicerad 29 november (PDF, 2,3 MB)

Alkueläinten aiheuttamista suolistotaudeista (Protozoer)

https://www.terveyskirjasto.fi/terveyskirjasto/tk.koti?p_artikkeli=dlk01172
Alkueläin = protozoa
Etusivu » Alkueläinten aiheuttamat suolistoinfektiot

Alkueläinten aiheuttamat suolistoinfektiot

Lääkärikirja Duodecim

27.4.2018

infektiosairauksien erikoislääkäri Jukka Lumio

• Giardia lamblia; giardiaasi
• Entamoeba histolytica; amebiaasi
• Cryptosporidium; kryptosporidioosi
• Harvinaisia tai harvoin taudin aiheuttavia suolesta löytyviä alkueläimiä

https://www.internetmedicin.se/page.aspx?id=1574

Protozoinfektioner i mag- tarmkanalen

Författare	Med dr, specialistläkare Silvia Botero Kleiven, Klinisk mikrobiologi/Karolinska Universitetssjukhuset Med dr, regionläkare Leif Dotevall, Smittskydd/Västra Götaland
Granskare	Docent Jonas Hedlund, Infektionskliniken/Karolinska Universitetssjukhuset Solna
Uppdaterad	2017-08-19
Specialitet	Infektion, Gastroenterologi

Thesis R Caing-Carlsson, opponent professor S Törnroth-Horsefeld, Lund University

 Väitöksen  respondentti Rhawnie Caing-Carlsson kirjoittaa väitöskirjansa  johdannossa aineistossa seuraavia  valaisevia asioita, joita opponentti professori  Susanna  Törnroth-Horsefield edelleen korosti painottamalla  antimikrobilääkeresistenssin  tuhoisia ja lisääntyviä  vaikutuksia ihmiskunnassa.
Professori  Horsefield  antoi statistisia ennusteita antimikrobilääkeresistenssin  (AMR)  vaikutuksista globaaliin  mortaliteettiin   2030 aikaan,  jos tämä  nykyinen antibioottiresistenssin suuntaus jatkuu.
http://portal.research.lu.se/portal/en/persons/susanna-horsefield(5be32e41-6f77-474c-a293-c2b7b8da63c0).html
 https://science.gu.se/forskarutbildning/aktuella-disputationer/kalender/?eventId=70136786199

Rhawnie Caing-Carlssonin väitöskirjan johdannosta
( käännöstä suomeksi)

Maan biosfäärissä viihtyy miljardeittain mikro-organismeja. Tässä  mikrobien myriadissa on bakteerien elossapysymiselle ja lisääntymiselle välttämätöntä mikrobielli diversiteetti, kaikenlainen erilaisuus.  Bakteerit  suorittavat jatkuvaa sopeutumista eli  adaptoitumista ja kilpailua  varmistaakseen  ekologisia  sopukoita, joissa  ne uudistuvat  luonnonvalintaprosessissa  ja hankkivat kuntoaan kohentavia edullisia fenotyyppejä.

Antibakteerilääkitys jopa edistää  bakteereihin kohdistuvaa valintapainetta, koska  se vastavaikuttaa  sytotoksisesti  ja sytostaattisesti  altistaen  bakteereita isäntäkehon immuunivasteille.
Antibiootit toimivat tyypillisesti estäen bakteerisoluseinämän biosynteesin, katkaisten nukleiinihappo- ja proteiinisynteesin tai muilla spesifisillä vaikutuksilla.
Antibiootin vastaiset resistenssimekanismit kehittyvät  selektiivisellä  prosessilla, valiutumisten  tietä.

Resistenssimekanismeihin kuuluu

•  antibioottien vähentynyt vastaanotto: Bakteeri alentaa ulkokalvonsa läpäisevyyttä;  
• antibiootin ulospumppaus. Bakteeri pumppaa  antibiootin  pois   sytoplasmasta; 
• antibiootin sitoutumisen ehkäisy. Bakteeri muuntaa  antibiootin  kohdepaikkaa
• ja  antibioottien tehottomaksi tekeminen: Bakteeri  ilmentää inaktivoivia entsyymeitä.

Antibioottiresistenssiä tulee esiin,  kun lääkkeen   tehokkuus  estää  bakteerikasvua alkaa olla vakavasti kompromittoitunut,  Tästä  johtuen  tarvitaan suurempi pitoisuus  antibioottia vähentämään bakteerin replikoitumistahtia.
Kaiken lisäksi  resistenssiä saattaa  tulla hankituksi  samanaikaisesti useampia kuin yhtä antibioottilääkettä kohtaan  ja tästä  tulee esiin monilääkeresistenttejä bakteereita, superbakteereita, "superbugs".

Antibioottiresistenssi  on jatkuvasti maapallonlaajuinen terveysuhka ja se  on saamassa hälyttäviä piirteitä nykyisten käytössäolevien antibioottien väärinkäytöstä ja ylikäytöstä johtuen.
Infektiotaudit ovat edelleen maailmanlaajuisesti johtavia kuolinsyitä.
Aiemmin jo hallintaan saatujen tautien uudet purkaukset  ovat vahvana varoituksena siitä, mitä vielä voi  hallitsemattomasti kehkeytyä esiin ennenkuulumattomassa globaalissa mittakaavassa.
Tämän takia  kiireelliset  antibioottiresistenssin ongelmat täytyy  saada  ajoissa suitsiin. Eihän  1980-luvun lopun jälkeen  ole  varsinaisia uusia antibiootteja keksitty ja nykyisistä saatavilla olevista antibiooteista yksi toisensa jälkeen tulee tehottomaksi  monilääkeresistenttejä bakteereita kohtaan . Antibiootti Ceftaroliini on näistä  tuorein tapaus.

(Muistiin väitöskirjan sivuilta 1-2)

LÄHDE:
http://hdl.handle.net/2077/57823

Väitöskirjan  ajatusmaailmaa valaistakseni etsin netistä jonkin kuvan jossa  näitä sialihappoja  esiintyisi.  Jopkaien bakteeri on kuin oma planeettansa jolla on oma maisemansa.  Sen takia  monella mikrobilla on  oma  väitöskirjansakin. 

Löytyi kuva erään bakteerin T.  cruzi-  erään vaiheen    rakentamasta itsepuolustus ja elossapysymisarsenaalista. 
voi sanoa:  sille tyypillisestä maisemasta.
 Tämä T. cruzi, joka päivän väitöskirjassa myös mainitaan,ei pysty itse syntetisoimaan sialihappoja, vaan se on kokonaan riippuvainen entsyymistä alfa(2,3)-sialidaasi, joka on trans-sialidaasi ja  pyydystää sialihappoja donorista, isännästä (siis valmiiksi tehtyinä ihmisestä)  eräällä glykosyylitransferaasireaktiolla.
 GPI-ankkyroituneita  TS entsyymeitä on bakteerin  trypomastigoottivaiheella ja sitä voi esiintyä ihmisen  seerumissa.
 Kuva esittää muutamia termejä joita väitöskirjassa esiintyy.  Kuvassa näkyy kuinka bakteerin omat musiinit täytyy varustaa  sialihapolla (Neu5Ac,  joka on ryöstetty  donorista ja sitten asetettu bakteerin musiinin päätyyn harhauttamaan ihmisen immuunivastetta, joka aina päivystää ja lukee  kehon  proteiineja.  Kun se lukee tuon päätysialihapon, noteeraus  on: "Mutta-tämähän on minä-itse!"- ja niin  sitten parasiitti säilyy  komplementin hyökkäykseltä kamouflagen alla.

Sialihappo 
Sialyloitu donori
Trans-sialidaasi entsyymi  
Sialyloitu musiini
 


..mucins have a constant turnover on the parasite membrane being replaced by de novo synthesized unsialylated proteins that acquire the sialyl residues as they become exposed on the surface to the sialyl donors and TS. Mucins half-life was estimated at 45 min with an almost complete turnover in about 2 hours.

 https://journals.plos.org/plospathogens/article?id=10.1371/journal.ppat.1005559

Trypanosoma cruzi, the agent of Chagas disease or American trypanosomiasis, is unable to synthesize sialic acids, entirely depending on a modified α(2,3)-sialidase known as trans-sialidase (TS) to scavenge them from the host’s glycoconjugates through a glycosyl-transfer reaction. TS constitute a family of glycosylphosphatidylinositol (GPI)-anchored proteins...GPI-anchored-TS is expressed in the infective parasite (trypomastigote) stage and can be easily found in sera from acutely infected mammals or in trypomastigote-conditioned medium after shedding [4, 5]. Hence, TS is considered a virulence factor of T. cruzi.

Sialic Acid Glycobiology Unveils Trypanosoma cruzi Trypomastigote Membrane Physiology

 



 

Hengitystievirus astmaatikolla ja keuhkoahtaumapotilalla (Väitöskirja 2018)

McCRAE Christopher

Host-Virus interactions in asthma and chronic obstructive pulmonary disease.

ISBN 978-91-7833-141-3 (16.11. 2018 Göteborgs Universitet)

Suomennosta ruotsalaisesta yhteenvedosta

Sadat miljoonat ihmiset kautta maailman kärsivät kroonisesta keuhkosairaudesta kuten astmasta ja kroonisesta keuhkoahtaumasta (COPD).

(Kts. Suomalainen lisätieto keuhkoahtaumasta COPD:

http://www.kaypahoito.fi/web/kh/potilaalle/suositus?id=khp00012.

https://www.terveyskirjasto.fi/kotisivut/tk.koti?p_artikkeli=dlk00029

Kts. Lisätietoa astmasta: https://www.terveyskirjasto.fi/kotisivut/tk.koti?p_artikkeli=khp00003&p_hakusana=astma

http://www.kaypahoito.fi/web/kh/suositukset/suositus?id=imk00771

Sekä astmassa että keuhkoahtaumassa esiintyy taudin pahenemisvaiheita (exacerbations).Vakavat pahenemisvaiheet johtavat useimmissa tapauksissa sairaalassaolojaksoon, huonontuneeseen keuhkofunktioon ja pahimmassa tapauksessa voi menehtyä. Tämä on yksilölle kärsimystä ja myös sairaanhoidolle ja yhteiskunnalle ekonomisesti hyvin haastavaa eikä edes nykyiset astma-ja keuhkoahtaumalääkkeetkään toimi  pahenemisvaiheen tullen  mitenkään erityisen hyvin. Sentakia tarvitaan kohennettua hoitoa ja ennaltaehkäiseviä toimenpiteitä, jotta pahenemisvaiheiden esiintymistiheys ja vaikeusaste alenisivat.

• Sammanfattning på svenska
• Hundratals miljoner människor världen över lider av kronisk lungsjukdom så som astma och kronisk obstruktiv lungsjukdom(KOL). Vid både astma och KOL förekommer episoder då man blir försämrad i sin sjukdom, så kallade exacerbationer. Allvarliga exacerbationer leder oftast till sjukvårdsvistelse, försämrad lungfunktion och kan i värsta fall leda till döden. Detta innebär ett lidande för individen och är också mycket kostsamt för sjukvården och samhället. Dessvärre fungerar inte dagens astma och KOL-läkemedel särskilt bra vid just försämringsepisoder. Därför behövs det förbättrad behandling samt förebyggande åtgärder för att minska både frekvensen av exacerbationer och dess svårighetsgrad.

Astmaattisten ja keuhkoahtaumaa potevien yksilöiden kaikkein vakavimpien taudinpahenemisvaiheiden taustalla piilee vilustumisviruksia ja itse asiassa astma- ja keuhkoahtaumataudissa on suoranaisen vaarallista vilustua. Tutkimusten mukaan astman pahenemisen taustalla on 41- 95%:ssa vilustumisvirus; keuhkoahtauman pahenemisen taustalla 22-57%:ssa. Tavallisimmin esiintyvä vilustumisvirus on nuhavirus eli rinovirus ja juuri se aiheuttaa sekä aikuisten että lasten astmassa pahenemisvaiheita. Myös influenssavirus ja RS-virus (hengitysteiden synsytiaalinen virus, lähinnä bronkioliitteja aiheuttava) voivat aiheuttaa pahenemisvaiheita . Virusinfektioitumsasteen suhteen  ennaltaehkäisyssä on tärkeää saada vähennettyä pahenemisvaiheiden lukumäärää ja vaikeusastetta.

(Kts. vilustumisviruksista: https://www.terveyskirjasto.fi/kotisivut/tk.koti?p_artikkeli=skl00011&p_hakusana=flunssavirus )( synsytiaalinen = tumapleomorfinen)

• Förkylningsvirus ligger bakom de flesta allvarliga försämringar hos individer med astma och KOL och det kan rent av vara farligt att bli förkyld vid astma och KOL-sjukdom. Studier har visat att 41- 95% av astma och 22-57% av KOL- exacerbationer är förknippade med luftvägsvirus. Rhinovirus är det vanligaste förekommande förkylningsviruset och det virus som oftast förorsakar försämringar vid astmasjukdom hos både vuxna och barn. Exacerbationer kan även orsakas av influensavirus och respiratoriskt syncytialvirus (RSV). Att förebygga graden av dessa virusinfektioner är viktig för att minimera antalet exacerbationer samt svårighetsgraden av dessa.

Virukset ovat pienimpiä biologisia hiukaksia, jotka pystyvät infektoimaan eläviä organismeja. Useimmiten virus leviää kehonesteiden avulla, suoralla kontaktilla tai ilmateitse (pisaroissa). Virus ei pysty siirtymään omin voimin, vaan se on riippuvainen isäntäsolusta levitäkseen ja infektoidakseen elävän organimsin. On jokseenkin tutkimatonta aihepiiriä, miten virus ilmateissä liipaisee käyntiin sellaisen immuunipuolustuksen, joka johtaa astman ja/tai keuhkoahtauman pahenemiseen. Kuitenkin tiedossa on, että astmaatikkojen ja keuhkoahtaumaa potevien ilmateiden epiteelin puolustus virusta vastaan on puutteellista. Muun muassa tämä johtuu astmaatikkojen ja keuhkoahtaumapotilaiden ilmateiden vähentyneestä  interferonien (IFN) tuotosta. Siitä seuraa huonompi viruksen vastainen puolustus ja samalla lisääntyneet virusmäärät.

• Virus är de minsta biologiska partiklar som kan infektera levande organismer. Virus sprids oftast via kroppsvätskor, direkt kontakt eller via luften. Virus kan inte förflytta sig av egen kraft utan är beroende av en värdcell för att kunna spridas och infektera en levande organism. Hur virus triggar igång immunförsvaret i luftvägarna som leder till astmaförsämring och/eller KOL-försämring är i stort sätt outforskat. Dock vet man att astmatiker och KOL-patienter har ett bristfälligt försvar mot virus i luftvägsepitelet. Detta beror bland annat på att luftvägsepitelet hos astmatiker och KOL-patienter producerar lägre nivåer av interferoner (IFN), vilken i sin tur leder till ett sämre immunförsvar mot virus och därmed ökad virus mängd.

Tässä väitöstyössä on tutkittu viruksen ja isäntäsolun välisiä vuorovaikutuksia, jotta saadaan laajempaa käsitystä siitä, mitä astmaatikkojen ja keuhkoahtaumapotilaiden ilmateissä virusinfektioissa tapahtuu. Tämä onkin tärkeä tutkimusalue, sillä viruksen triggeröimän astma- ja keuhkoahtaumataudin pahenemisen taustamekanismien lisääntynyt käsittäminen voi johtaa sellaisen lääkkeen kehittämiseen, jolla estetään tai jarrutetaan virusten aiheuttamien pahenemisvaiheiden esiintymistiheyksiä ja/tai vaikeusasteita.

• I denna avhandling har vi studerat virus-värdcell interaktioner för att få en ökad förståelse för vad som sker i lufvägarna hos astmatiker och KOL-patienter vid virusinfektion. Detta är ett viktigt forskningsområde då en ökad förståelse om bakomliggande mekanismer vid virus-triggad astma och KOL-försämring kan leda till läkemedelsutveckling som förhindrar eller bromsar frekvensen exacerbationer och/eller dess svårighetsgrad orsakade av virus.

Väitöstyön ensimmäisessä osatutkimuksessa käytettiin seulontamenetelmää tunnistaen mahdollisia kohdeproteiineja, jotka ovat rinoviruksen kasvulle tärkeitä ilmateiden epiteelisoluissa.

Toisessa osatyössä käytettiin lääkeainetutkimusta INEXAS, jossa tutkittiin sisäänhengitetyn (inhaloidun) IFNbeeta 1a- interferonin preventiivistä tehoa astman vaikea-asteisissa pahenemisissa.

Lopuksi suoritettiin havainnointitutkimus keuhkoahtaumapotilaskohortista. Tässä tutkittiin yhteyksiä pahenemisten, virus-ja bakteeri-infektioiden, ilmapartikkeleiden sekä antimikrobipeptidien (AMP) kesken.

• I den första studien använde vi oss av en så kallad screening assay för att identifiera potentiella målproteiner som är viktiga för tillväxten av rhinovirus (förkylningsvirus) i epitelceller från luftvägarna. I den andra delstudien använde vi oss av läkemedelsstudien INEXAS där vi undersökte den preventiva effekten av inhalerat IFN-beta 1a vid astma exacerbationer av svår karaktär. Slutligen genomförde vi en observationsstudie över tid som inkluderade KOL-patienter. Här undersökte vi sambandet mellan exacerbationer, virus och bakterie-infektioner, luftföroreningar samt anti-mikrobiella peptider (AMP).

Väitöstyön ensimmäisessä osatyössä (paper I) havaittiin, että kolesterolisynteesissä merkityksellinen entsyymi lanosterolisyntaasi (LSS) säätelee nuhaviruksen (rinoviruksen) kasvua ilmateiden epiteelisoluissa. Kun käytettiin lanosterolisyntaasia estävää ainetta, havaittiin, että viruskasvu väheni epiteelisoluista ja antiviraalin proteiinin IFNbeetan  määrät lisääntyivät.

• I det första arbetet i avhandlingen (paper I) fann vi att enzymet lanosterolsyntas (LSS) som har betydelse i kolesterolsyntesen reglerar tillväxten av rhinovirus (förkylningsvirus) i epitelceller från luftvägarna. När vi använde en substans som inhiberar LSS fann vi att tillväxten av virus minskad i epitelcellerna och att det anti-virala proteinet IFN-beta ökade.

Väitöstyön toisessa osatyössä (paper II) havaittiin, että IFNbeeta1a- interferoni-inhalaatioilla hoidetuilla astmaatikoilla PEF- arvot kohenivat. Tämä käsittely ei kuitenkaan pystynyt vaikuttamaan vaikeiden pahenemisten esiintymistiheyteen. Kun tehtiin syvällisempi selvittävä tutkimus, havaittiin, että parhaiten IFN-1 beta 1a- hoitoon vastasivat ne astmaatikot, joilla oli korkeampi veren eosinofiilien määrä. Eosinofiilit (eos) ovat valkosolulaji, jolla on merkitystä sekä allergioissa että allergisessa astmassa. Myös IL-18-proteiini ( interleukiini-18) oli assosioitunut siihen astmaatikkojen ryhmään, jolla oli parhain vaste IFN-beeta 1a- inhalaatiohoitoon.

• I avhandlingens andra arbete (paper II) fann vi att astmatiker som behandlades med IFN-beta1a inhalationer förbättrade sitt peak expiratory flow (PEF) -värde. Denna behandling hade dock ingen effekt gällande frekvensen av svåra exacerbationer. När vi gick vidare och gjorde en mer explorativ studie fann vi att de astmatiker som svarade bäst på IFN-1beta1a hade ett högre antal eosinofiler i blodet, en vit blodcell som är viktig vid både allergier och allergisk astma. Lägre nivåer av proteinet interleukin -18 (IL-18) var också associerat med den astmagrupp som svarade bäst på IFN-beta 1a- behandlingen.

Väitöstyön kahdessa viimeisessä osatyössä (paper III , paper IV) keuhkoahtaumapotilaiden (COPD) kohortilla havaittiin sekä virusinfektioihin että ilman epäpuhtauksiin liittyvän interferoniin assosioituvia biomerkitsijöitä kuten CXC10, CXCL11 ja IFN-gamma. Havaittiin myös beta-defensiini-2:n matalahkoja pitoisuuksia keuhkoahtaumapotilaiden yskösnäytteissä satunnaisissa taudin pahenemisissa. Beta-defensiini-2 (hBD-2) on keuhkoepiteelin ilmentämä antimikrobipeptidi (AMP). Näillä potilailla hBD-2- peptidin matalat pitoisuudet pahenemisen aikana assosioituivat myös hengitystieviruksien esiintymisiin.

• I avhandlingens sista två delarbeten (paper III and paper IV) där vi använde en KOL- kohort fann vi att både virus infektioner och luftföroreningar var förknippade med ett ökat utttryck av IFN relaterade biomarkörer så som CXCL10, CXCL11 och IFN-gamma. Vi fann också att nivåerna av beta-defensin 2 (hBD-2), en antimikrob peptid som uttrycks i lungepitelet, var lägre i upphostningsprov från KOL-patienter med tillfällig försämrad sjukdom (exacerbationer). Låga nivåer av hBD-2 vid exacerbation visade sig dessutom vara förknippade med förekomsten av luftvägsvirus hos dessa patienter.

Yhteenvetona näissä tutkimuksissa on tunnistettu virus-isäntäsolu-interaktioiden avain- komponentteja astmassa ja keuhkoahtaumataudissa (COPD). Havaittiin, että viruksenvastaisessa taistelussa interferonivasteet ovat keskeisiä eivätkä ne rajoitu ainoastaan isäntäsoluun vaan ilmentyvät myös kudosten ja elimien tasolla. Tästä työstä saadut tiedot viittaavat siihen, että interferonivasteet ovat merkityksellisiä myös antibakteeripuolustuksessa. Huolimatta viruksen ja sen isäntäsolun keskeisten vuorovaikutusten suuresta kompleksisuudesta väitöstyö osoittaa olevan mahdollista tunnistaa näitä prosesseja vauhdittavia avainkomponentteja. Toivottavasti tämän alueen tutkimus tulee johtamaan astman ja keuhkoahtauman (COPD) pahenemisvaiheita estävien uusien lääkkeiden kehittelyyn.

• Sammantaget har våra studier identifierat nyckelkomponenter i virus-värdcell interaktioner vid astma och KOL. Vi fann att IFN responser är centrala för virus bekämpning och inte är begränsade till värdcellen utan yttrar sig också på vävnads - och organ-nivå. Våra data föreslår att IFN responser är betydelsefulla även vid ett anti-bakteriellt försvar. Trots den stora komplexiteten av interaktionen mellan virus och dess värdcell demonstrerar denna avhandling att det är möjligt att identifiera nyckelkomponenter som driver dessa processer. Förhoppningen är att forskning inom detta område leder till utvecklingen av framtida mediciner som förhindrar astma och KOL exacerbationer. 
  (Suom.  21. 11.2018) 

Bakteerien siaalihappokatalyysitiestä lisävaloa (Thesis Rhawnie Caing-Carlsson Gothenburg University )

Väitöstyö PH.D. Thesis: Structural Insight into the Bacterial Sialic Acid Catabolic Pathway Väittelijä   Rhawnie Caing-Carlsson   http://hdl.handle.net/2077/57823

Väitöstilaisuus oli 23.11. 2018 ja opponenttina, vastaväittäjänä, toimi professori Susanna Törnroth-Horsefield.  Lundin yliopistosta. Hänen tutkimusalueensa on proteiinitutkimustieteestä.  Hän esitti yhden  työnsä diäkuvassa, ja tästä näin nimen ja  yliopiston nimen. 
http://portal.research.lu.se/portal/en/persons/susanna-horsefield(5be32e41-6f77-474c-a293-c2b7b8da63c0).html

Väitös käytiin englannin kielellä.


Osatyöt, Mitä asia koskee?
 1. Bairy, S., Gopalan, L. N., Setty, T. G., Srinivasachari, S., Manjunath, L., Kumar, J. P., Sai, G.R., Sucharita, B., Nayak, V., Ghosh, S., Sathyanarayanan, N., Caing-Carlsson, R., Wahlgren, W.Y., Friemann, R., Ramaswamy, S. (2018). Automation aided optimization of cloning, expression and purification of enzymes of the bacterial sialic acid catabolic and sialylation pathways enzymes for structural studies. Microb Biotechnol, 11(2), 420-428.
VISA ARTIKEL

Summary

The process of obtaining a well‐expressing, soluble and correctly folded constructs can be made easier and quicker by automating the optimization of cloning, expression and purification. While there are many semiautomated pipelines available for cloning, expression and purification, there is hardly any pipeline that involves complete automation. Here, we achieve complete automation of all the steps involved in cloning and in vivo expression screening. This is demonstrated using 18 genes involved in sialic acid catabolism and the surface sialylation pathway. Our main objective was to clone these genes into a His‐tagged Gateway vector, followed by their small‐scale expression optimization in vivo. The constructs that showed best soluble expression were then selected for purification studies and scaled up for crystallization studies. Our technique allowed us to quickly find conditions for producing significant quantities of soluble proteins in Escherichia coli, their large‐scale purification and successful crystallization of a number of these proteins. The method can be implemented in other cases where one needs to screen a large number of constructs, clones and expression vectors for successful recombinant production of functional proteins.
--
 The pathogens Haemophilus influenza, Fusobacterium nucleatum, Pasteurella multocida and Vibrio cholera have evolved complex and efficient methods to escape immune surveillance of the host by embellishing sialic acid as its surface antigen (Almagro‐Moreno and Boyd, 2009a,b). These organisms scavenge host‐derived sialic acid by importing it into their cytoplasm by a tripartite ATP‐independent periplasmic (TRAP) transporter (Severi et al., 2005; Allen et al., 2005). It can then be used either as a carbon and nitrogen source (catabolic pathway) or incorporated as a non‐reducing terminal sugar on the lipopolysaccharide (LPS) or lipooligosaccharide (LOS) (sialylation pathway) (Mulligan et al., 2010
..

2. Caing-Carlsson, R., Goyal, P., Sharma, A., Ghosh, S., Setty, T. G., North, R. A., Friemann, R., Ramaswamy, S. (2017). Crystal structure of N-acetylmannosamine kinase from Fusobacterium nucleatum. Acta Crystallogr F Struct Biol Commun, 73(Pt 6), 356-362.
VISA ARTIKEL
 Sialic acids comprise a varied group of nine-carbon amino sugars that are widely distributed among mammals and higher metazoans. Some human commensals and bacterial pathogens can scavenge sialic acids from their environment and degrade them for use as a carbon and nitrogen source. The enzyme N-acetylmannosamine kinase (NanK; EC 2.7.1.60) belongs to the transcriptional repressors, uncharacterized open reading frames and sugar kinases (ROK) superfamily. NanK catalyzes the second step of the sialic acid catabolic pathway, transferring a phosphate group from adenosine 5′-triphos­phate to the C6 position of N-acetylmannosamine to generate N-acetylmannosamine 6-phosphate. The structure of NanK from Fusobacterium nucleatum was determined to 2.23 Å resolution by X-ray crystallography. Unlike other NanK enzymes and ROK family members, F. nucleatum NanK does not have a conserved zinc-binding site. In spite of the absence of the zinc-binding site, all of the major structural features of enzymatic activity are conserved.


3. Caing-Carlsson, R., Goyal, P., Wahlgren, W.Y., Dunevall, E., Ramaswamy, S, Friemann, R.(2018) Expression, purification and crystallization of a sialic acid tripartite ATP-independent periplasmic (TRAP) transporter. Manuscript


4. Wahlgren, W.Y., Dunevall, E., North, R.A., Paz, A., Scalise, M., Bisignano, P., Bengtsson-Palme, J., Goyal, P., Claesson, E., Caing-Carlsson, R., Andersson, R., Beis, K., Nilsson, U.J., Farewell, A., Pochini, L., Indiveri, C., Dobson, R.C.J., Abramson, J., Ramaswamy, S., Friemann, R. (2018). Substrate-bound outward-open structure of a Na(+)-coupled sialic acid symporter reveals a new Na(+) site. Nat Commun, 9(1), 1753.

VISA ARTIKEL
Many pathogenic bacteria utilise sialic acids as an energy source or use them as an external coating to evade immune detection. As such, bacteria that colonise sialylated environments deploy specific transporters to mediate import of scavenged sialic acids....To facilitate the import of scavenged sialic acids, bacteria that colonise sialylated environments deploy specific transporters, including those from the ATP-binding cassette (ABC)⁶, tripartite ATP-independent periplasmic (TRAP)^7,8, major facilitator superfamily (MFS)⁹ and sodium solute symporter (SSS)¹⁰ transporter families (reviewed by North et al.¹¹)... Despite a growing understanding of the catalytic steps involved in the cleavage of sialic acids from the host cell surface and subsequent cytoplasmic processing^2,3, little is known about the molecular determinants of import.--
..Here, we report a substrate-bound 1.95 Å resolution structure and subsequent characterisation of SiaT, a sialic acid transporter from Proteus mirabilis. SiaT is a secondary active transporter of the sodium solute symporter (SSS) family, which use Na⁺ gradients to drive the uptake of extracellular substrates..

.... Väitöstilaisuus edessäpäin.
Opponentin tiedot eivät ole abstraktissa painettuna, mutta väitöstilaisuudessa saa tiedon.

 Tämä työ on puhtaasti molekyylibiologian alla, mutta koskee   bakteereja, jotka voivat aihuttaa ihmisille tauteja ja ja selvittää  bakteerien siaaalihappotaloutta, ja tällaisia tietoja voi soveltaa  ihmisen immuunivastetta  kohottavalla tavalla, kun bakteerien evaasiojärjestelmiä selviää.  Muutamia  ajatuksia  väitöskirjatekstistä suomennan seuraavalla otsikolla.  Bakteerien  siaalihappotalodesta  väitöstyö.

Väitöskirja vuodelta 2004 Neisseriasta. WHO tieto rokotteista 2018

NEISSERIASTA abstrakti ja valittuja paloja

Rytkönen Anne. Molecular studies of Neisseria- host cell interactions 

 

( Stockholm 2004). ISBN91-7140-018-4

NEISSERIASTA abstrakti ja valittuja paloja

Rytkönen Anne.

Molecular studies of Neisseria- host cell interactions

( Stockholm 2004). ISBN91-7140-018-4

1. Abstraktin suomennosta

2. Väitöskirjan tekstistä otteita,

Genus Neisseria käsittää 12 lajia

GC Gonokokki on ihmispatogeeni.

Meningokokki (MC) on ihmispatogeeni

Meningokokkirokote

Neisserian virulenssitekijöistä

Pilus-muodostukset ( monikko pili), piliinit , Pil-proteiinit

Pilusgeenit, pilusproteiinit, piliinialayksiköt. PilC ja motiliteetti

Opasiteettiproteiinit (Opa) infektiivisyydessä, ” adhesiinejä ja invasiinit”

Poriinit (Por) ovat patogeenille tärkeitä. Serotyypit

Lipopolysakkaridi (LPS) onkin Neisserioilla vain lipo-oligosakkaridia(LOS)

Raudan merkityksestä Neisserialle – virulenssin nostaja

HmbR, HpuA/B, TbpA, TpbB, LpbA, LpbB

Geneettistä DNA-materiaalin siirtoa avustaa PilC, PilT ja ComP

PilC Adhesiini ja Isäntäsolun ICAM-1, CD44, etsriini

CD46 (Cluster of differentiation 46) ja C4b

Lisänä vapaata kalsiumjonia Ca++

Invaasiotapahtumasta

Luonnollinen immuniteetti ja sen suhde Neisseriaan

PRR, PAMP

Sytokiinit

Vielä komplementtijärjestelmästä, sen kontrollijärjestelmästä ja Neisseriasta

Seerumiresistenssi Neisserialla

Koe-eläinmallin kehitys

.

1. Abstraktin suomennosta

“NEISSERIA- perheeseen kuuluu monia- ei-patogeenisia lajeja, mutta myös kaksi vahvaa ihmispatogeenia, Neisseria gonorrhoeae (GC) ja Neisseria meningitides (MC). Molemmat lajit kolonisoituvat limakalvopinnoilla ja voivat aiheuttaa yleistyneitä infektioita ylitettyään epiteeliesteen.

On havaittu korrelaatiota neisseria-patogeenisyyden ja komplementtitekijöitten puutteen kesken. Näitä myöhemmin keksittyjen komplementinsäätelijöitten (RCA, CCP) ja Neisserian välisiä interaktioita tutkittaessa keskitytään tässä väitöskirjatyössä C4b-komplementtitekijää sitovaan proteiiniin (C4Bp), joka on seriiniproteinaasi faktori I:n kofaktori ja estää C3-convertaasia ja täten aktivaatiotapahtumat. 

 Havaittiin, että gramnegatiivisen diplokokin GC ( N. gonorrhoeae) pilus- ulokkeisiin liittynyt proteiini (PilC) asettui interaktioon komplementin C4BP- molekyylin kanssa. Tästä taas johtunee seerumiresistenssi, mikä sallii bakteerin välttyä komplementin  lyyttiseltä hyökkäykseltä (MAC-kompleksin teholta) .

Ihmisen Neisseria- peräistä tautia vastaavan eläinmallin kehittäminen on kohdannut vaikeuksia, koska Neisseria-kantojen patogeenisyys on obligatorisesti ihmisspesifistä. Molemmat mikro-organismit kiinnittyvät isäntäsoluihinsa pilus-interaktiolla solupinnan komplementin (aktivaation estävään) säätelijämolekyyliin CD46

( Cluster of Differentiation) . Tutkimuksessa käytetiin koe-eläimenä hiirtä, johon oli johdettu ihmisen CD46, joten saatiin kehitettyä tautimalli, joka vastasi sekä taudin kehittymistä ihmisessä että ihmisen meningokokki-infektiossa havaittavaa immuunivastetta. Aivan kuten ihmiselläkin meningokokkien invaasio nenän sisäisessä epiteelissä oli riippuvainen pilusten ilmenemisestä. Myös pro- sekä anti-inflammatoristen sytokiinien tuotto seerumiin oli tällaisella CD46-transgeenisellä hiirellä verrattavissa niihin tasoihin, joita ilmenee ihmisen vaikeassa meningokokkitaudissa. Havaittiin myös, että meningokokin siirtyminen veri-aivoesteen läpi vaatii ihmisen CD46 tekijän olemassaolon.

Invasiivisista meningokokkitautia sairastavista potilaista saatuja näytteitä tutkittiin identifioitaessa ihmisen meningokokkisairauden tärkeitä virulenssitekijöitä. Osoittautui, että meningokokkikannoilla oli erilaisia sitoutumisominaisuuksia epiteelisoluihin riippuen siitä, oliko bakteerit ylemmistä hengitysteistä, verestä tai keskushermoston liquorista. Havaittiin myös PilC tärkeäksi tekijäksi alkusitoutumisessa. Samalla yksilölläkin eri kohdista eristetyissä bakteerikannoissa oli faasivariaatiota pilusadhesiinissa PilC ja pilusalayksikön PilE sekvenssivariaatiota.”

2. Väitöskirjan tekstistä otteita terminologian selittämiseksi

Genus Neisseria käsittää 12 lajia

NORMAALIFLOORA

Neisseriaperheeseen kuluu Acinetobacter, Branhamella, Moraxella ja Neisseria. Neisseriasuvun keksi hra A.L.S. Neisser vuonna 1879 gonokokista, jonka Neisseria-suku sisältää 11 lajia. Esimerkkeinä ei-patogeeneista lajeista mainittiin N. cinerea, N. flavescentis, N. lactamica, N. sicca, N. subflava ja N. elongate. Ne kuuluvat nasofarynxin normaaliflooraan sekä ihmisillä että eläimillä.

PATOGEENIT LAJIT

Vain kaksi lajia on ihmisille pahat: gonokokki, N. gonorrhoeae (GC) ja meningokokki, N. meningitidis (MC). Neisseria-genus on aerobisia, oxidaasipositiivista ja Gram-negatiivisia diplokokkeja. Patogeeneilla on tarkat vaatimuksensa täydellisestä kasvualustasta, 37 asteen lämpötilasta ja 5 % hiilidioksidista optimaaliin kasvuunsa. GC ja MC kolonisoivat limakalvopintoja, mutta kumpikin omilla tahoillaan, GC urogenitaalisesti ja MC nasofarynxissa invasoituen sitten vereen sepsista aiheuttaen ja aivonesteeseen tunkeutuen aivokalvontulehdusta aiheuttaen.

GC Gonokokki on ihmispatogeeni

GC välittyy seksin kautta, naisille tulee kohdunkaulan ja/ tai virtsaputken tulehdusta, tosin miltei puolet tartunnan saaneista voivat olla oireettomia, jolloin – ilman antibioottihoitoa - bakteeri ehtii munatorviin asti ja aiheuttaa munatorven ja lantion alueen tulehduksellista tautia Tästä taas voi seurata steriliteettiä ja kohdun ulkoisia raskauksia. Miehillä bakteeri kiinnittyy virtsaputkeen tulehdusta, kipuja ja eritteitä aiheuttaen. Noin 0.5-3 %:lla GC bakteeri menee vereen asti, jolloin seuraa ihon verenpurkaumia, endokardiitteja ja artriitteja. Tätä tavataan enemmän naisilla ja niillä, joitten immuunipuolustus on heikentynyt. Gonokokki (GC) ei kehitä suojaavaa immuniteettia, koska pinta-antigeeni vaihtelee kovasti (high antigenic variation), joten yksilö voi infektoitua uudelleen samalla GC-kannalla. Vielä tänään ei ole mitään tehokasta rokotetta gonorrheaa vastaan. Eläinmallia on vaikea konstruoida tämän taudin tutkimiseksi. Ihmiseltä on kuitenkin pystytty selvittämään (Cohen 1999) kantajabakteereille tyypillinen antigeenin variaatio ja Opa-proteiineja ulkokalvollaan sisältävien bakteerikantojen valiutuminen ( Opa, outer membrane opacities). Tutkimuksissa osoitettiin silloin, että taudin tarttumisessa on seuraavilla tekijöillä osuutta: onko kolonisaatiota tekevällä bakteerilla pilia- muodostumia vai ei, onko kantaja itse oireeton ja onko bakteerin tarttumisvaihekin oireeton vai ei.

Suositeltu hoito on kolmannen polven kefalosporiinit tai kombinoiden käytettynä fluorokinolonit yhdessä doxysykliinin tai erytromysiinin kanssa. Gonokokki on kuitenkin kehittämässä vastustuskykyjään antibiootteja kohtaan. Eri puolilla maailmaa on jo todettu gonokokin multiresistenssiä penisilliinille, tetrasykliinille, erytromysiinille ja kefexitiinille.(2005 tilanne) 

Meningokokki (MC) on ihmispatogeeni

Meningokokki löydettiin vuonna 1887 aivoselkäydinkalvojen tulehduttajana (Weichselbaum). Sitä on tutkittu paljon ja nyt se on globaalinen pelottava pääsyy bakteerimeningiitille ja sepsistilalle. Hankala seikka on sekin, että oireettomina kantajina ja täten bakteerin reservoaarina toimii 5-15 % väestöstä ( van Deuren 2000). Tästä johtuu, että tartuntaa tapahtuu ihmisjoukkojen kertyessä kokoon kuten opiskelija-asuntoloissa, sotilasleireissä ja pyhiinvaeltajien joukoissa. Patogeeni välittyy aerosolimuotoisten pisaroitten tartuttamana ja alttiilla yksilöllä bakteeri pääsee nenänielun limakalvon läpi verenkiertoon. Kun bakteeri on päässyt verenkiertoon, se lisääntyy nopeasti aiheuttaen meningococcemiaa. Sitten kun bakteeria alkaa hajoita (lysis), seuraa korkeita endotoksiinipitoisuuksia ja näistä taas triggeröityy esiin isäntäkehon vasteita: solut alkavat valittaa tilastaan sytokiinisanomia lähettämällä. Proinflammatorisia sytokiineja ovat IL-1, IL-6 ja TNF ( tumor necrosis factor) ja anti-inflammatorinen on Il-10. Potilas voi saada pieniä verenpurkaumia iholleen ja alaraajoihin, niveltulehduksia ja keuhkokuumetta. Infektio voi johtaa myös pahaan hyytymisjärjestelmän yleishäiriöön, disseminoituun intravaskulaariseen koagulaatioon ( DIC) ja shokkiin. Muutamissa tunneissa potilas voi menehtyä, jos tapahtuu akuutti meningococcemia, ”salamannopea” septikemia ja lisämunuaisen toiminnanvaje (ns. Waterhouse-Friderichsen-oireyhtymä) sekä shokki. Bakteeri voi mennä veriaivoesteen yli ja aiheuttaa meningiittiä, jonka oireina ovat päänsärky, niska- ja selkäjäykkyys, pahoinvointia ja oksentelua. MC- mortaliteetti – huolimatta modernista aikakaudesta- on 4-40 % . Noin suuri vaihteluraja mortaliteettiprosentille johtuu tulehduksen erilaisista kliinisistä muodoista. Meningiitin mortaliteetti on 4-6 % ja septisen shokin mortaliteetti nousee 40 %:iin (Emonts et al 2003). Noin 15 % niistä, jotka ovat selvinneet hengissä meningokokkitaudista, kärsii kuitenkin pysyvistä kudostuhoista ja neurologisista ongelmista.

Samainen N. meningitidis (MC) saattaa omata lievemmän kroonisenkin muodon, aiheuttaen kuumetta, artriittia ja iholeesioita. Krooninen muoto voi kestää useasta päivästä useisiin viikkoihin.

Meningokokin 13 seroryhmää ja eri serotyypit epitooppeineen

Meningokokki-DNA löytyy vielä kolme päivää siitä, kun potilas on alkanut saada antibioottia.

Meningokokilla on 13 eri seroryhmää ( serogroups) (A, B, C, D, 29-E, H, I, K, L, X, Y, Z, W-135).

Ihmisten sairauksissa on tavallisimpina seroryhmät A, B, C, Y ja W-135.

Seroryhmä voidaan edelleen jakaa serotyyppeihin ulkokalvoproteiinin mukaan ( PoR) ja sen mukaan mitä epitooppeja PorA kantaa.

Euroopan ja Amerikan sporadiset meningokokkimeningiitit ovat olleet seroryhmää B ja C.

On olemassa meningiitti-vyöhyke ”Meningitis-Belt” sub-Sahara-alueilla ja siellä raivoaa ajoittain serotyyppi A-epidemiat, mutta myös serotyyppi C- ja W-135 epidemioita.

Meningokokkiepidemian huiput tapahtuvat myöhäistalvella tai varhaiskeväällä ja Afrikan kuivana aikana Tähän taas on syynä tomua nostavat tuulet ja kylmät yöt, joista seuraa ylempien hengitysteiden infektioita ja nielun alentunutta paikallista vastustuskykyä, mitkä taas edistävät meningokokin sisäänpääsyä.

 16.11.2018 (tilanne)  WHO Meningococcus Facta sheet  http://www.who.int/emergencies/diseases/meningitis/en/

Meningokokkirokote (2005 tilanne)

Rokotekohteena on käytetty bakteerin polysakkaridikapselia (LPS) Tämä onkin onnistunut serotyyppien A, C, Y ja W-135-suhteen. Takaiskua tulee kuitenkin siitä, kun imeväisikäisten vasta-ainepitoisuudet laskevat nopeasti immunisaation jälkeen, joten protektiivinen vaikutus vauvoille on huono ja erityisohjeita rokotuksessa tulee noudattaa.

Uusien MC-rokotteiden kehittelyssä on kaavailtu konjugoituja rokotteita, jotka ovat osoittaneet saavan esiin T-soluvälitteisen ( täsmällisen) vasta-ainevasteen, vähentäneet kantajuutta ja tartunnan välittymisiä.

Seroryhmää B-vastaan ei ole vielä  2005 kehitetty rokotetta, koska kapselipolysakkaridi on homodimeerinen sialiinihappo, eikä sen takia ole ihmisellä immunogeeninen. Rakenne on lisäksi hankalalla tavalla identtinen ihmissikiön neuraalisen kudoksen polysiaalihapolle, mistä seuraisi, että immunisoitaessa tapahtuisi autoimmuniteetin induktio.

Niinpä on koetettu kiertää tätä ongelmaa ja etsitty muita rokotekohteita bakteerista, kuten modifioituja kapsulaarisia polysakkarideja, peptidi- lipo- oligosakkaridien (LOS) kaltaisia kohteita tai ulkokalvon rakkuloita (OMV), mutta tulokset ovat olleet vain 50-80% tehoa omaavia.

FASS2005: Ruotsissa 2005  käytössä olevat nykyrokotteet antavat suojaa vain A ja C seroryhmiä vastaan.

Meningovax A+C (Aventis Pasteur MCD) ( bivalentti puhdistettu polysakkaridiantigeeni)

Meningitec ( Wyeth Lederle) (Meningokokki C infektiota vastaan, konjugoitu puhdistettu polysakkaridiantigeeni)

Neis Vac-C (Baxter) ( samaa kuin edellinen).

Suomessa on käytössä myös uudenaikainen Mencevac A+C+W+Y rokote.

Taudinkantaja-lehdessä 5/02 mainittiin ongelmaksi, että meningiiteistä 75% voi olla B-kantaa ja vain Kuubassa on jokin B+C-rokote, mutta sen teho ei ole tarpeeksi tyydyttävä. Hankaluutena on ollut myös C-serotyypin muuntuma.

Antibiootteja, joita käytetään terapiassa, epäiltäessa meningokokki-infektiota

Alkuhoito on usein kefalosporiineilla sitten penisilliinillä, joka - aivokalvojen ollessa tulehtuneita - ylittää veri-aivo esteen (BBB, blood brain barrier) ja saavuttaa likvorissa replikoituvan bakteerin. Kloramfenikoli on myös eräs alternatiivi kehitysmaissa, koska se on edullinen ja stabiili.

(Koska tauti on nopea ja kiireellinen, potilaat kuljetetaan sairaalahoitoon heti. Altistuminen ilmoitetaan).

Neisserian virulenssitekijöistä

pilus-muodostukset ( monikko pili), piliinit , Pil-proteiinit

Pilus- muodostumat ovat 0.5-4 um pitkiä ja 6 nm leveitä proteiineja, joita törröttää usean mikrometrin mitalta bakteeripinnasta joka suuntaan. Näissä pilus- muodostuksissa on taas tuhansia pikkuisia proteiinialayksikköjä, joitten nimi on piliinit ja niitä sanotaan PilE-proteiineiksi ( 18-22 kDa). Ne ovat asettuneet helix-muotoon 5 alayksikköä yhdessä kiertymässä.

Pilus-säie on 3-kerroksinen spiraali, joka sitten omaa solun ulkoisen, solun kalvo- ja kalvoväli-osan.

GC pili ja MC pili omaavat vielä erityistä luokittelua Luokat I, IV jne. Niillä on oma biosynteesinsä, joka ohjaa piliinit ulkokalvon sisäpuoleen ensin, ja siitä ne puhkeavat esiin ja kehittävät sauvamaisen ulokkeensa bakteerin pinnoille. GC ja MC voivat vaihdella PilE- piliiniensa sekvenssejä rekombinaatiolla käyttäen apuna PilS- (Silent locus) –alueen sekvenssikasetteja. Voi tapahtua faasivaariatiota piluksia omaavan ja piluksettoman muodon kesken ( ”piliated”, ”non-piliated”)

Bakteerin vaihtelu pilus-muodon ja sellaisen muodon välillä, missä piluksia ei tavata, on motiliteettikyvyn vaihtelua. Non-piliated- muoto ei värise (  retrahoidu ja oikene).

Pilus-muodostumat ovat Neisserialle kriittiset, sillä ne välittävät DNA-transformaatiota, liittymistä toiseen soluun, väremotiliteettia ja bakteerin aggrekoitumista. GC ja MC bakteereiden primääriviljelmisä on aina tavattavissa näitä pilus- mudostumia.

Mutta tyypin IV pilus muodostumia tavataan myös monissa muissa patogeeneissa kuten Pseudomonas aeruginosa, Dichelobacter norodus, Moraxella bovis, Vibrio cholerae sekä enterotoksinen E. Coli (ETEC).

Pilusgeenit, pilusproteiinit, piliinialayksiköt. PilC ja motiliteetti

Pilus-rakenteitten taustageeneinä toimii pilC, pilD, pilF, pilG, pilP, pilQ, pilT, pilU ja pilV.

Ensimmäinen pilus-proteiini, joka identifioitiin oli PilC-proteiini. Se sijaitsee pilus-muodostuman kärjessä sekä bakteerin kalvossa.

pilC geenillä on kaksi geenikopiota, jotka voivat vaihdella ON- ja OFF- asemissa signaalipeptidin koodaavan alueen G-nukleotidien lukualueessa (ORF)

PilC1 välittää adherenssin meningokokissa ja pilC-geeni välittää adherenssin gonokokissa

Jos nämä molemmat geenit (pilC ja pilC1) poistetaan , seuraa pilus- värekarvoja omaavia kantoja, joilla ei ole adhesiivisuutta isäntäsoluun.

Proteiini PilC toimii siis adhesiinina ja säätelee myös pilus-retraktiota, joka on väreliikkeen tausta.

PilV on piliinialayksikkö ja tarvitaan epiteelisoluihin kiinnittymisessä.

PilF toimii kuin ATP-aasi tai kinaasi kalvon sisäpinnalla.

PilG on sytoplasminen kalvoproteiini, joka ankkuroi PilF- molekyylin sytoplasmiseen membraaniin.

PilD on sytoplasminen membraaniproteiini, joka toimii peptidaasina ja pilkkoo pre-piliinin piliiniksi.

PilQ on ulkokalvon multimeeriproteiini, kaikissa kannoissa konservoitu antigeeni ja tämän

rakenteen keskellä on yhtenäinen ontelo (pore), jota ympäröi nelisäikeinen spiraali. Tämä yhtenäinen ontelo toimii aukkona, kanavana, ulkokalvon läpi ja täten pilQ toimii pilusrakenteen koossapidossa ja modifioimisessa.

PilP on lipoproteiini, joka näyttää olevan tärkeä PilQ-stabiliteetille.

Värähtelevä liike GC ja MC-bakteereissa liittyy näihin pilus-muodostumien retraktioihin ja PilT-molekyylin ilmenemiseen. Jos pilT-geenissä on mutaatio, kehittyy liikkumattomia, non-motiileja piluspitoisia kantoja. pilT on tärkeä myös adherenssissa ja mikrokolonisaatiossa. Lisäksi on havaittu gonokokista uusi proteiini PilU ja se on PilT-antagonisti. Tekstiin liittyy selkeä kuva Neisserian tyyppiIV pilusten biogeneesistä ja sijainnista bakteerin ulkokalvon suhteen.

Opasiteettiproteiinit (Opa) infektiivisyydessä, ” adhesiinejä ja invasiinit”

Nämä samentumaproteiinit antavat samean ulkonäön bakteeripesäkkeille kasvu-agarilla Neisserian kromosomissa on useita opa-locuksia ja niissä on useita opa-alleeleja (CTCTT)n tandem repeat (TR-) jaksoineen.

Gonokokkikromosomissa on 12 opa-kohtaa ja meningokokissa 3-4 .

Faasivariaation korkean frekvenssin takia kannoilla voi olla nolla, yksi tai monta eri Opa-proteiinia.(24- 35 kDa). Näillä proteiineilla katsotaan olevan merkitystä infektiossa, koska Opa (-) kannat voivat ilmentää Opa-proteiineja päästyään ihmiskehoon.

Gonokokin Opa-proteiinit jaetaan kahteen ryhmään riippuen siitä, mihin isäntäsolun pintamolekyyyliin ne ovat interaktiossa.

OpaA-proteiinit vaikuttavat heparaanisulfaattiproteoglykaaneihin ( HSPG).

Muut gonokokin Opa-proteiinit ovat interaktiossa CEACAM tai CD66 molekyyliin.

( carcinoembryonic antigen-related cellular adhesion molecules)

Meningokokin Opa-proteiinit

Ei-kapseloituneen MC bakteerin Opa-proteiinit ovat samalla tavalla interaktiossa CEACAM reseptoreihin kuin GC- bakteerinkin Opa-proteiinit

Kapseloituneen meningokokkibakteerin Opa-proteiinit eivät vaikuta bakteerin ja isäntäsolun välisessä interaktiossa.

Poriinit (Por) ovat patogeenille tärkeitä. Serotyypit

Nämä ovat patogeenisen Neisserian ulkokalvon kaikkein edustetuimmat proteiinit

Meningokokit tuottavat poriineja PorA ja PorB.

Gonokokit tuottavat vain PorB poriineja PorB1a ja PorB1b.

Näihin poriineihin ja niiden antigeenivariaatioon perustuu Neisserioitten serotyyppausjärjestelmä.

Poriinien tehtävä bakteerin kannalta on olla järjestäytyneenä hydrofiilisiksi trimeerisiksi beeta-kimppukanaviksi, jotka kuljettavat ravinteita, joneja ja toisaalta jätetuotteita läpi ulkokalvon. Kun bakteeri on interaktiossa isäntäsolun epiteeliin, näillä poriineilla on useita vaikutuksia isäntäsoluun. Ne ovatkin hyviä kandidaatteja rokoteadjuvanteille näitten seikkojen takia. Ne näyttävät vaikuttavan sellaista immuunivastetta, joka seuraa heikosti immunogeenisestä antigeenistä kuten peptidistä. Ne herättävät T-solusta riippuvan tarkan soluvälitteisen antigeenivasteen T-solusta riippumattomalle antigeenille (kapselipolysakkaridi).

Neisseriaporiinien adjuvanttisuuden mekanismin takana on samanaikaisesti B-soluissa stimuloituvan

( costimulatory) molekyylin B7-2 (CD86) ylössäätyminen erään Toll-reseptorin kaltaisen reseptorin kautta

( TLR)- kautta ja myös MyD88 kautta - samoin muitten APC-solujen kautta ( APC =antigeenejä esittävät solut).

Toisenlaista tärkeää interaktiota tapahtuu poriinien ja komplementtikaskadin jäsenten kesken: näitä ovat C4BP ja H-faktori ja niiden katsotaan välittävän gonokokin seerumiresistenssiä.

(Gonokokki disseminoituneena on usein Poriini B 1a serotyyppiä ja resistentti seerumissa).

Toisaalta vastakkaistakin tietoa on saatu poriineista, jotka translokoituvat mitokondrioihin ja aiheuttavat apoptoosia. Onkin osoitettu, että GC-poriini PorB1b indusoi HeLA-soluissa apoptoosia, mikä voisi selittää GC-tulehduksissa tavattavia ihon epiteelikerroksen rikkoutumisia.

Mutta toisaalta on myöskin osoitettu meningokokki-poriinin PorB olevan sekä hiirellä että ihmisellä antiapoptoottinen epiteelillä ja imukudoksen soluissa. Tähän ristiriitaisuuteen lie syynä, että GC poriineilla ja MC poriineilla yksinkertaisesti on apoptoosin suhteen erilaiset ominaisuudet.

Lipopolysakkaridi (LPS) onkin Neisserioilla vain lipo-oligosakkaridia (LOS)

Neisserian lipopolysakkaridit ovat meningokokki-infektiossa syynä ihmisen epiteeli- ja endoteelisolujen vaurioihin ja ne ovat tärkeä immuunivasteen aktivoija.

LPS-rakenteessa lipidi-A-osa on kalvoon ankkuroituneena ja vastaa LPS:n endotoksisuudesta.

LPS-ydin osa (core) koostuu lyhyestä sokerisarjasta 2-keto-3-deoxymanno-oktonihappo (KDO) ja heptoosi.

Neisserian LPS-rakenteita kutsutaan lipo-oligosakkarideiksi (LOS), koska muista Gram-negatiivisista bakteereista poiketen Neisserioitten LSP on hyvin vähän O-glykosylaatioita sisältävää. Toistuvat O-antigeenijaksot siis lähinnä puuttuvat.

Yksi päätie, jota LPS-indusoitunut immuunivaste käyttää, käsittää interaktiot reseptoriin TLR-4 ( Toll- like receptor 4).

LPS sitoutuu seerumissa lipopolysakkarideja sitovaan proteiiniin (LBP) ja mahdollisesti monosyyteissä, makrofageissa ja muissa isäntäsoluissa esiintyvään molekyylikompleksiin CD14-MD2.

Tämä muodostunut kompleksi taas on interaktiossa TLR4-reseptoriin ja signaali välittyy tavalliseen intrasellulaariseen signaalijärjestelmään MAPK-teitse ( mitogen-activated protein kinase) ja siitä edelleen transkriptiofaktorille NG-kB asti . Se taas välittää inflammatoristen ja immuunivasteen geenien aktivoitumisen.

Jos meningokokkibakteeri olisi sellainen mutantti, että LPS- materiaalia puuttuisi, MC kiinnittyisi huonosti ja indusoisi sytokiinejäkin vähemmän kuin tavallinen MC.

Raudan merkityksestä Neisserialle – virulenssin nostaja

HmbR, HpuA/B, TbpA, TpbB, LpbA, LpbB

Rauta on tarpeen miltei jokaiselle kasvavalle solulle, myös bakteerille. Jotta patogeeni bakteeri voisi hankkia itselleen hengenpitimeksi ja replikaatioonsa riittävästi rautaa, se tarvitsee vahvat raudan haittavaikutuksia vähentävät antioksidanttijärjestelmät. Vapaa rauta on nimittäin vahva sytotoksinen seikka ja sen takia solut sitovat sen intrasellulaarisesti ferritiiniin ja hemoglobiiniin sekä extrasellulaarisesti transferriiniin ja laktoferriiniin, kuljettajaproteiineihin, joilta jää seerumiin vain hyvin vähän vapaata rautaa ihmiselläkin.

Neisserialajit ovat kuitenkin kehittäneet useita rautaa hankkivia hamstraavia  järjestelmiä, jolla se kykenee hyödyntämään itselleen rautaa ihmisen ferritiinistä, hemoglobiinista, transferriinistä ja laktoferriinistä käsin. Erikoista meningokokissa on, että bakteeri valitsee välttämättä ihmisen rautalähteekseen ennen eläimiä, vaikka ihmisen ja eläinten transferriinit eivät paljoakaan poikkea toisistaan. Sanotaan, että Neisseria on obligatorinen ihmispatogeeni.

Neisserian keinot saada intrasellulaarisesti rautaa

Viime vuonna pystyttiin osoittamaan ( Larsson t al 2004), että Neisseria meningitidis voi triggeröidä sytosolisen ferritiinin hajoamisen ja uudelleen distribuution infektoituneissa epiteelisoluissa vasteena raudannälkään. Tällaiset mahdollisuudet, mitä ei ole pystytty aiemmin muilla patogeeneilla osoittamaan - huolimatta ferritiiniraudan suurista mahdollisuuksista toimia rautareservinä , tarjoavat puolestaan intrasellulaarisestikin sijaitsevalle meningokokille sen tarvitseman kriittisen rautalähteen.

Hemipitoisuus on tietyissä kehon miljöissä hyvin matala, kuten esim nenänielun alueella, mutta Neisseria on kehittänyt kaksi pintareseptoria rautaa sitovaa hemoglobiinia varten ja ne ovat HmbR ja HpuA/B.

Keinot saada extrasellulaarista rautaa

Bakteerireseptoreita transferriiniä varten on Tbp A ja Tpb B

( transferrin- binding protein A B)

Laktoferriiniä varten on olemassa vastaavat reseptorit LpbA ja LpbB ( lactoferrin binding proteins A, B).

Kaikissa Neisserian kantajuus- ja invasiivisissa kannoissa tavataan Tbp ja Lbp ja niillä on bakteerille tärkeä osuus sen elossapysymiselle ja kasvulle.

On varmuudella osoitettu, etä patogeeni Neisseria ei tuota sideroforeja. Kuitenkin Neisseria kykenee ottamaan naapuribakteereitten tuottamia rauta-sideroforiyhdisteitä, mikä on sille hyödyllinen lisätapa saada rautaa.

Geneettistä DNA-materiaalin siirtoa avustaa PilC, PilT ja ComP

Neisserialajit ovat luonnostaan pystyviä ottamaan DNA:ta ja ne voivat tehokkaasti kuljettaa DNA:ta lajilta toiselle tai lajinsisäisesti. Transformaatiokyvylle ja DNA:n ottamiselle on essentielliä pilus-muodostumat ja niihin assosioituneet proteiinit PilC ja PilT.

GC-mutantti, jossa ei ole pilus- mudostumia, on tuhat kertaa heikompi kromosomaalisissa transformaatiokyvyissään.

DNA-materian ottoon vaaditaan myös proteiini ComP. Extrasellulaarisen DNA:n ottoa välittää GC-bakteereissa eräs identifioitu jakso (5´GCCGTCTGAA3´), mutta DNA-reseptoria ei ole voitu vielä identifioida.

PilC Adhesiini ja Isäntäsolun ICAM-1, CD44, etsriini

Bakteerin kiinnittymistä tekee ryhmän IV pilus, joka alkaa interaktionsa sellaisen limakalvon epiteelisolun kanssa, jossa ei ole cilia-värekarvoja. ( Mitähän vaikuttaa cilia värekarvojen toiminnan heikkeneminen tupakanpolttajilla?) Varsinainen adhesiini on PilC proteiini, joka kiinnittyy isäntäsoluun. Pilus-muodostumat voivat lisätä adheesiokykyään agglutinoitumalla. keskenään kimpuksi. Adhesoituminen on monivaiheinen kaskadi.

Pilus itse ei kiinnity, vaan sen proteiini PilC kiinnittyy. Ensi tunteina bakteeri tekee mikro-pesäkkeitä yksikerroksisen epiteelisolukon solujen yläpintaan. Isäntäsolun vasteena bakteerin kiinnittymään alkaa kertyä kortikaalista plakkia bakteerirykelmän alle ja samalla rekrytoituu ICAM-1 ( intracellular adhesion molecule) ja CD44 sekä ezriiniproteiini ( joka liittää kalvoproteiineja soluliman aktiinisytoskeleton-rakenteisiin).

(Delikaatti kiinnittymätapa aiheuttaa viivettä valkosolureaktion alkamiseen ja komplementin heräämiseen).

CD46   (Cluster of differentiation 46) ja C4b

CD46 on kalvoglykoproteiini (gp) ja se välittää Neisserian liittymistä epiteelisoluun. Se toimii reseptorina monille muillekin, kuten adenoviruksille B ja D, ihmisen Herpes 6 virukselle, (HHV6), tuhkarokkovirukselle ja Streptococcus pyogenes-basillille ( joten solulta vaaditaan trapetsitaitelijan kyvyt vieraan tunnistamiseen ja Neisseria voittaa aikaa).

Mikä tarkoitus CD46, solupintamodulilla on ? Sen tarkoitus on estää komplementtia aktivoitumasta turhaan isäntäsoluissa – ettei oma keho aktivoi komplementtia itseään kohtaan, joten se on vahva tekijä.

Komplementin alueella vaikuttaa tekijä I, plasman seriiniproteaasi, joka voi pilkkoa (tarkoituksena clearing) komplementin C3b ja C4b, joita on saostunut isäntäsoluihin. CD46 toimii kofaktorina tekijä I:lle, (siivoojalle). CD46 on identifioitu myös fertilisaatiossa tehokkaana avaintekijänä. Samoin T-solusääteisessä solujen differentiaatiossa.

Neisseria ilmeisesti vähentää komplementin tarkkuutta, sensitiviteettiä ja spesifiteettia.

C46 ei ole yksiselitteinen molekyyli, vaan se on koostunut komplementtia kontrolloivista proteiinimoduleista (CCP). N-glykosylaatio on seuraavissa CCP-1, CCP-2 ja CCP-4. Lisäksi on transmembraaninen vahvasti O-glykosyloitunut STP-jakso ja kaksi vaihtoehtoista solun sisäistä pääteosaa Cyt-1 tai Cyt-2.

CD46 omaa 4 isoformia BC1, BC2, C1, C2 kaikissa soluissa, paitsi ei erytrosyyteissä. Munuaisissa on BC1 isoformi, Aivoissa vain C2 isoformi. Isoformi on periytyvä: kaksi kolmasosaa ihmisistä omaa lähinnä BC isoformin, yksi kolmasosa yhtäsuuret määrät B ja C isoformia ja 6 % pääasiassa C- isoformia.

Neisserian interaktion suhteen tärkeitä CD46-alueita isäntäsolussa ovat CCP-3, N-glykosylaatio CCP-4:ssä, STP-jakso ja sytoplasminen häntäosa.

Neisserian puolelta interaktioon osallistuu PilE ja PilC.

CD46 osuus neisseriapatogeneesissä ei ole aivan vielä käsitetty kokonaisuudessaan.

Korkeimmat pitoisuudet CD46 modulia eivät korreloi vahvimpaan bakteeriadherenssia.

Jos CD46 puuttuu, pilus-pitoiset gonokokit ja punasolut agglutinoivat keskenään.

Lisänä vapaata kalsiumjonia Ca++

Neisserian ulkokalvon proteiinit triggeröivät ohimenevästi kalsiumin vapautumista solun sisävarastoista.

Bakteeriadheesio edistää tyrosiinin fosforyloitumista src-kinaasilla c-yes ja c-yes- aggrekoitumista GC- mikrokolonisaatioihin. Kun gonokokki alkaa adhesoitua, säätyy CD46 alas ( tulee liuenneena supernatanttiin). PilT näyttää olevan tässä tekijänä.

CD46 ja Neisserian suhteet eivät siis ole mitään reseptori ja ligandi-suhteita, vaan eräs keino Neisserialle indusoida sellaisia signaaleita isäntäsolussa, että bakteeri pääsee paremmin kiinnittymään joutumatta itse äkäisen äkkituhon kohteeksi.

Invaasiotapahtumasta

6-18 tuntia infektoitumisesta on patogeeniä Neisseriaa levittäytyneenä epiteelipintaan ja tätä seuraa tiivis interaktio invasiivisten Opa-proteiinien ja isäntäreeptoreitten kesken, mikä johtaa bakteerien pääsyyn solujen sisään. Opa-proteiinit vaikuttavat heparaanisulfaattiproteoglykaaneihin (HSPG) ja extrasellulaarisen matrixin (ECM) proteiineihin kuten vitronektiinin ja fibronektiinin. Ne taas välittävät integriinien osuuden asiaan ja tästä seuraa integriinivälitteinen bakteerin otto sisälle epiteelisoluihin.

Ne bakteerit, joitten Opa-proteiinit vaikuttavat CEACAM-reseptoriteitse, internalisoituvat epiteelisiin ja endoteelisiin soluihin aktiinin uudellen järjesteytymisellä.

Fagosyyteissä (granulosyytissä ja makrofageissa) ilmenee modulia CEACAM ja ne myös toimivat Neisserioitten soluunottajina. Fagosytoidut bakteerit kulkeutuvat basolateraaliseen osaan solua ja vapautuvat epiteelin alaisiin kudoksiin solujen rikkoutuessa tai vakuolien fusoituessa plasmamembraaniin. Bakteerit alkavat vaikuttaa läheisiin soluihin ja invasoituvat edelleen epiteelin alaisiin kerroksiin. ( Ilmeisesti Neisserian tapa käyttää solujen rautaa, heikentää fagosyytit, koska fagosyytit taas käyttävät aseenaan rautaa ja oksidatiivista järjestelmää sekä vapaita radikaaleja tuhotesaan bakteereita/LB)

Luonnollinen immuniteetti ja sen suhde Neisseriaan

PRR (Pattern Recognition receptor) ja PAMP (Pathogen Associated Molecular Patterns)

Luonnollisen immuniteetin järjestelmään kuuluu erilaisia soluja kuten makrofagit, dendriittisolut, mast-solut, neutrofiilit, eosinofiilit ja NK-solut. Rajoitetulla reseptorimäärällä täytyy kehon kyetä tunnistamaan erittäin laaja mikrobivarieteetti, jota varten on niitten strategiaa selvittävä järjestelmä PRR (pattern recognition receptors) ja ne ovat kehittyneet tunnistamaan patogeeneja molekyylitasossa erilaisilla PAMP ( pathogen associated molecular patterns)-kaavoilla.

Tällaisia PAMP –tekijöitä ovat LPS, teikohappo, bakteeri DNA, kaksisäikeinen virus-RNA, ja hiivan mannaanit, joita on mikro-organismeissa.

Esimerkkejä solun pinnan PRR- moduleista ovat MSR ( Macrophage Scavenger receptor), MARCO , TLR.

Tärkeä PAMP-kaava esim. Gram-negatiivisten bakteerien LPS-tunnistuksessa on TLR4-teitse herännyt vahva immuunivaste ja sytokiini-induktio.

PRR-järjestelmää voi ilmetä myös solun sisätiloissa, veressä tai kudosnesteissä, kuten mannaania-sitovat lektiinit (MBL) tai C-reaktiivinen proteiini (CRP).

Strategisia patogeenikohtaisia PRR-funktioita, jotka liittyvät PAMP-interaktioihin, ovat opsonisaatio, komplementtikaskadin aktivaatio, koagulaatiokaskadin aktivaatio, fagosytoosi, proinflammatoristen signaaliteitten aktivaatio ja apoptoosin induktio.

Olisi loogista , että patogeeni yrittää tehdä tehottomaksi tämän täsmäjärjestelmän PRR-PAMP ja siihen Neisseria pyrkii toimimalla etuajassa sen ajan suhteen, mitä  täsmävasteen kehittäminen vaatii.

Neutrofiilit ja makrofagit rekrytoituvat Neisserian infektoimalle alueelle.

Mutta neutrofiilit voivat tulla vasta, kun on kemokiinit ilmoittamassa tarpeesta. Kun endoteeli on jo tulehtunut, siinä esiintyy ICAM-1 adheesiomolekyyliä, joita neutrofiilien integriinit voivat käyttää. Kun neutrofiilit migroituvat, ne fagosytoivat infektiivista agenssia ja altistavat sen antibakterielleille aineille, mutta tämä agenssi käyttäälin  niiden rautavarastot ja niiden antibakterielli teho laskee.

Mononukleaariset fagosyytit ovat monosyyttiperäisiä makrofageja ja mikrogliasoluja. Endogeenit solut antavat signaalin makrofageille, jotka migroituvat paikalle. Makrofagilla on perustehtävänä fagosytoosi, antigeenin esittäminen T-solulle ja sytokiinien eritys (IL-1, IL-6, IL-12, TNF). (Oma kommentti:  Puolustussolut sotivat lojaalisti ja eliittisolut T-solu differentiaatioineen CD4+ Th ym mukana. Aikatekijä on ansa tälle sofistiselle täsmätyölle, joten patogeeni koettaa kiertää kaikki täsmävastejärjestelmät. Se voittaa aikaa myös junttaavalla motiliteetillaan/ ).

Sytokiinit

Terveessä kehossa on kiertävien sytokiinien määrä matala., joten pienikin nousu määrässä on signaali patogeenin tulosta kehoon. Patogeeniista signaloi  tietynlaisen spektri sytokiineja. . Sytokiineja muodostuu LPS- materiaalin provosoimana, syntyy sekä pro- että anti-inflammatorisia sytokiineja. LPS-puutteinen Neisseriakin aiheuttaa sytokiinituottoa muista komponenteistaan käsin ( peptidoglykaanit PG, lipoproteiinit Lp, CpC DNA).

Tutkituimmat meningokokkitulehduksen proinflammatoriset sytokiinit ovat TNF, IL-1beeta ja IL-6 sekä anti-inflammatorinen IL-10. TNF tuottuu CD4+ T-soluista ja makrofageista , myös neutrofiileistä. TNF aktivoi fagosyyttejä ja sytotoksisia soluja liikkeelle, samoin adheesiomolekyyliä. ICAM nousee solun sisältä pintamolekyyliksi, paikalle kutsuttujien apusolujen ponttooniksi.

CRP nousee, T ja B soluja lisääntyy, trombosyyttien määrä kasvaa. Sytokiinien erityskäyrät ovat samantapaisia. MC-tulehduksessa ne nousevat varhain ja sitten laskevat. Vaikka sytokiinieritys olisikin vahva aluksi, kun sen saa alkamaan, ja sikäli eduksi aktivoimassa isäntäkehon puolustuskykyä, niin kovin vahva tuotto johtaa lisääntyneeseen verisuoniston permeabiliteettiin, hypotensioon ja multiorgaanivaurioon (MOF) ollen letaali.

IL-10 on pro-inflammatoristen sytokiinien jarruttaja ja sitä tuottaa CD4+Th2 auttaja-T-solut ja makrofagit. Mutta vaikeassa MC- tulehduksessa ei hyväkään oma Il-10 eritys ole riittävä.

GC indusoi myös sytokiininsa, sillä on hieman eri spektrinsä: IL-1 alfa/beeta, IL-6 ja IL-8 tuottuvat. Bakteerin komponentitkin aiheuttavat tämän saman sytokiinispektrin indusoitumisen.

Genitaalilimakalvolla on reseptorit TLR-1,-2,-3,-5 ja-6 (mutta ei –TLR-4, joten endotoksiinin tunnistus puuttuu).

Vielä komplementtijärjestelmästä, sen kontrollijärjestelmästä ja Neisseriasta

Komplementtiin kuuluu yli 30 plasma- ja membraaniproteiinia. Sen funktiot ovat sytolyysi ja opsonisaatio, adaptatiivisen immuniteetin vasteet ja apoptoottisen solun poissiivoaminen. Avainreatio on C3 - konversio muotoon C3b. Useasta komplementin aktivaatiotiestä käsin voi aktivoitua C3-convertaasia, joka sitten voi kääntää C3-tekijän aktivoitumaan päin:

( a) klassinen tie alkaa Ig-komplekseista,

(b) lektiinitie alkaa bakteerien hiilihydraattirakenteista, oligosakkarideista ja

(c) alternatiivitie alkaa C3b-sitoutumisella bakteerin pintaan)

Aktivoituessaan täydesti järjestelmä ( alkutiet konvergoituen  samaan päätiehen) tekee lopuksi MAC- kompleksin ja päättää työn kohdesolun osmoottisen tasapainon hävittämisellä ja solukalvojen ja solun   särkemisellä.

CCP Complement Control proteins) ja RCA ( Regulators of Complement Activation)

Koska komplementtisysteemi on normaalisti erittäin tehokas, keholla pitää olla myös oma normaalijarrunsa tälle, ettei omat solut joudu komplementin kohteiksi. Säätelijät oat tekijöitä RCA ( Regulators of Complement Activation). RCA-perheeseen kuuluu DAF, CR1, CR2, edellämainitut C4BP ja CD46 ja faktori H. Nämä proteiinit ovat joko liukoisia tai kalvoon liittyneitä ja muodostuvat komplementin kontrolliproteiineista

CCP ( Complement Control Proteins) tai SCR –proteiineista ( Short consensus repeat)

CCP-proteiinit tekevät C3-konvertaasin alassäädön DAF-kiihdytyksellä tai toimimalla kofaktorina C3b- ja C4b- seriiniproteaasifaktorille I. ) ( Seriiniproteaasi on serpiini).

On havaittu korrelaatiota Neisserian patogeneesilla ja komplementtifaktorien puutteella.

Jos kaskadin distaalisia C5-C9 faktoreita puuttuu, prevalenssi meningokokki-infektioissa on 50-60 % korkeampi. Vaikeista Neisseria meningitidis- infektioista 70 %.lla on keskeisimmän tekijän C3 vajetta.

Komplementin säätely plasmassa: inhibiittorit faktori H ja C4BP

Plasmassa on pääasiallisesti kaksi liukoista komplementin inhibiittoria, faktori H ja C4BP.

Faktori H sitoutuu soluihin sakkautuneeseen C3b- molekyyliin ja se on myös interaktiossa faktori I:n kanssa, joka kuuluu alternatiivitiehen johtaen C3-konvertaasin dissosiaatioon. 

Gonokokki on kehittänyt monta järjestelmää, joilla se voi sitoa komplementtia, esim. faktori H kiinnittyy sen sialihappoihin välittäen GC:n epästabiilia seerumiresistenssiä. Nonsialyloituneet gonokokit voivat käyttää poriinimolekyylejä sitomaan säätelijöitä C4BP ja faktori H. Pilusmuodostukset voivat välittää sitoutumista C4BP-molekyyliin bakteerin koettaessa paeta komplementin hyökkäykseltä.

C4BP on iso proteiini ja akuuttifaasireaktantti,se syntyy maksassa ja lisääntyy infektiossa. Sille on löydetty 3 päätehtävää, joilla se jarruttaa kaikkia kolmea kompleksin aktivoitumistietä. Sen tehtävät on

(a) olla kofaktori Ser-proteinaasi faktori I:lle

(b) estää C3 konvertaasia ja

(d) kiihdyttää kompleksin luonnollista häviämistä ( jolloin resoluutiokyky säilyy).

Lisäksi osa C4BP-molekyylistä ( beeta-ketju) on liittyneenä koagulanttijärjestelmän kontrolliproteiiniin S-proteiinin, jolloin molemmat ovat reversibelisti inaktiivissa muodossaan. S-proteiini ei voi silloin reagoida negatiivisesti varattujen fosfolipidikalvojen kanssa. S-proteiinin taso on tarkasti säätynyt seerumissa aktiivin ja inaktiivin S-proteiinimuodon kesken, joten jos jarrumolekyyliä C4BP kulutetaan bakteerin peitteeksi, tilanne heijastuu muutoksena koagulaatiotekijäin tasapainon puolella. Asiaa pahentaa Neisserian tapa irrottaa aktiivia Ca++ soluista

C4b alfa ketju voi liittyä hepariiniin, seerumin amyloidi P komponenttiin ja myös mikro-organismeihin

Seuraavat micro-organismit ottavat myös kilveksensä C4BP-molekyylin naamioituen komplementilta: Bordetella pertussis, Str. pyogenes, E.coli K1, C. albicans, N. gonorrhoeae.

Loogista onkin hyytymisjärjestelmän homeostaassin erittäin vaikea järkkymä neisseriatulehduksessa, mikä selittää moninaiset verimuutokset- vuodoista, permeabiliteetin muutoksista mitä komplisoiduimpaan DIC- tapahtumaan.

Seerumiresistenssi Neisserialla

Patogeeni Neisseria siis välttää komplementin aktivoitumista itseään kohtaan ”tylsistyttämällä” sitä, vähentämällä tunnistuksen resoluutiokykyä ja toisaalta häiritsemällä reologista tasapainoa, jolloin puolustussolujen on keskityttävä systeemisesti muihin tapahtumiin kuin antibakterielliin toimintaan, jonne niitä sitten lopulta ei riitäkään tarpeeksi, kun solut sakkautuvat johonkin DIC-ongelmaan. Jos jokin tulehdussolu tulee infektiopaikalle, sen keinot ja voimat katoavat raudan katoamisen myötä. Neisseria ajaa sisään elimistöön näennäisesti kuin ”jarrut päällä” ja täten hämää puolustuksen tehdessään erittäin pikaista aggressiivista invaasioita ilman erityistä vastarintaa.

Lisäksi MC- kannat kapsuloituvat samantapaisella materiaalilla kuin epiteelisolutkin, mm sialihapolla, jolloin ne ovat maskeerautuneet immuunisysteemiltä.

Kapselin viaton rakenne voi tehdä vaikeuksia myös bakteerisolun täystuhoon erikoistuneelle komplementin päätetuotteelle, MAC- kompleksille, jolloin sen on huono kiinnittyä kapseliin, joten meningokokki pääsee jäämään eloon seerumissa. Toinen seerumiresistenssin tausta tekijä voi olla RCA -jäsenten keskiset , harhautetut interaktiot.

Koe-eläinmallin kehityson  tärkeä menigokokkirokotteiden kehittelyssä, mutta tehtävä on monimutkainen, kun kyseessä on obligatorinen ihmispatogeeni. Koe-eläimeen oli siirrettävä CD46 expressio, mikä tässä väitöskirjatyössä tehtiinkin, jotta pilus ja CD46 modulin välinen adheesio invaasion ensiaskeleena saatiin tapahtumaan. Sitten oli vertailtava sytokiinivaste, jos se muistuttaa samaa kuin ihmisellä. Transgeeninen eläinmalli vastasi tällä kertaa ihmisen meningokokki-infektiota, jossa CD46 osuus veriaivoesteen ylityksessä ja sytokiiniproduktion induktiossa varmistettiin.

Kommenttini

Meningokokkimeningiitti on niitä tauteja, joihin ei pitäisi sairastua.

Toisaalta saattaa kantajuuden havaitsemisella ja taudin preventiolla olla myös merkitystä odotettaea laajemmin kattavia rokotteita. 5-15 % kantajuus ja bakteerin serotyyppaus on merkitsevä seikka, koska satunnaisia ihmisjoukkojen tiivistymiä aina tapahtuu ja taudinkulku pahimmassa muodossB-rokotteen puuttuminen, joten aihe on erittäin aktuelli edelleen riittävien strategioitten löytämiseksi.

Tämä väitöskirja on suositeltavaa luettavaa niille, jotka haluavat perehtyä rokotteen kehittelyn ongelmistoon. Näyttää olevan suomalainen kirjoittaja, ehkä Suomen puolella on saatavissa vastaava alkuperäisteos, mutta tässä on vain orientoivaa lähdetiedon suomennosta vihjeenä hyvästä väitöstyöstä ja aktuellista aiheesta. Tänään tulleesta SLL havaitsin että Suomessa annetaan jo Mencevac A+C+W+Y.

2005-10-31 21:19

Suomennosta. 
Päivitys WHO tieto Meningokokkirokotteista 117.11. 2018
 http://www.who.int/immunization/diseases/meningitis/en/

Meningococcal meningitis

Neisseria meningitidis (meningococcus) is a leading cause of bacterial meningitis and septicaemia. Endemic disease occurs worldwide, with outbreaks most frequently occurring in the “meningitis belt” of sub-Saharan Africa. There are no reliable estimates of global meningococcal disease burden due to inadequate surveillance in several parts of the world. Invasive meningococcal disease has a very high fatality rate (>50% if untreated) and many survivors develop permanent sequelae. Of the 12 N. meningitidis serogroups identified, A, B, C, X, W, and Y are responsible for the majority of disease, but serogroup distribution varies by location and time. Meningococcal infections are transmitted through contact with respiratory droplets or secretions.

Currently (2018)  there are several polysaccharide and conjugate vaccines available for protection from the most common serogroups of meningococcal disease. Polysaccharide vaccines are available in bivalent (A, C), trivalent (A, C, W135), and quadrivalent (A, C, W135, Y) formulations. Conjugate vaccines, which are more immunogenic and can provide herd protection, are available in monovalent (A or C), quadrivalent (A, C, W135, Y), or combination (serogroup C and Haemophilus influenzae type b) formulations. Two protein-based vaccines are available for immunization against serogroup B invasive disease. There are no vaccines available against serogroup X disease.
In 2010, a new meningococcal A conjugate vaccine (MenAfriVac, Serum Institute of India), developed through the WHO-PATH Meningitis Vaccine Project, was introduced in Africa, and has dramatically reduced the number of cases due to N. meningitidis A in these epidemic-prone areas. MenAfriVac is also the first vaccine to be approved for use in a controlled-temperature chain (CTC), allowing the vaccine to be kept at a broader range of temperatures than the traditional cold chain for a limited period of time under monitored and controlled conditions...