Růstové cykly bakterií III. jednoduché – střídají se 2 stádia rostoucí a klidové - sporulace přisedlé a volné – Sphaerotillus, Caulobacter infekční a reprodukční komplexní s více než 2 vývojovými stádii Myxobakterie, aktinomycety růstové cykly vedoucí ke vzniku diferencovaných populací sinice - Anabaena

Bdellovibrio Chlamydia Chlamydia trachomatis Střídání extracelulárního, infekčního stádia, a intracelulárního, reprodukčního stádia Bdellovibrio Chlamydia Bdellovibrio bacteriovorus (žluté buňky)

Bdellovibrio „prohnutá pijavka“ aerobní G- bakterie 0,3-0,5 x 0,5-2,4 µm neobvykle velký genom – 3 700 000 bp mořská, sladkovodní, odpadní voda; půda primární intracelulární parazité G- bakterií nemnožící se stádium – pohybliví predátoři, polární bičík, extracelulární reprodukční stádium – nepohyblivé, žije v periplazmatickém prostoru hostitelské buňky popsány dva jejich viry: - Kentucky: sférický, 70nm, 1sDNA - Praha: 2sDNA, hlavička 40nm, bičík 200nm Poprvé popsáno Bdellovibrio bacteriovorus (Stolp and Starr in 1963). Bdellovibrio starrii a Bdellovibrio stolpii rod Bacteriovorax

Pohyblivá extracelulární forma „příchytka“ holdfast polární bičík – obalený pochvou kontakt s hostitelem – pravděpodobně není založen na chemotaxi – reverzibilní a irreverzibilní stádium biosynteticky neaktivní - bez proteosyntézy pil geny pro syntézu fimbrií

Infekce hostitelské buňky Vhodný hostitel Kolize s hostitelem: 160 µm/s Penetrace VM – rotace 100 ot/s Ztráta bičíku Usídlení v periplazmě, mezi PG vrstvou a VM přeměna ve vegetativní buňku, replikace DNA Přeměna hostitele ve sféroblast. Hydrolytické enzymy. Elongace do septovaného vlákna Po vyčerpání živin fragmentace vlákna Lyze hostitelské buňky bdelloplast Životní cyklus: 1-3h Produkce až 15ti nových predátorů

Přesné řízení buněčného cyklu Mohou se buňky replikovat bez parazitické fáze?

Plaka na mediu 257 DSMZ Bdellovibrio bacteriovorus DSM 50701 Foto: DSMZ Bdellovibrio bacteriovorus DSM 50701 Hostitelská buňka - několik bdelovibrií Zdroj: DSMZ

Ekofyziologie specifická metabolická přizpůsobení parazitickému životu – reprodukční stadium metabolizuje vysokomolekulární látky obsažené v hostitelské buňce efektivita metabolismu - až 65% materiálu hostitelské buňky přemění na vlastní buněčný materiál uvnitř hostitele - rezistentní k záření, fágům a polutantům některé kmeny tvoří bdelocysty = 3. klidové stadium, které se za vhodných podmínek mění na infekční stadium

Další predátoři Více než 12 podobných mikroorganismů Obligátní nebo příležitostní parazité Nitrobuněční nebo na povrchu buňky Myxokoky a lysobactery se kořisti zmocňují kolektivně, když dosáhnou potřebného quora, „strategie vlčí smečky“ Micovibria a vampirokoky zůstávají na povrchu Daptobactery pronikají přímo do cytoplazmy

Chlamydie obligátní parazité buněk vyšších organismů Chlamydia trachomatis Chlamydophila pneumoniae (TWAR organism) Chlamydophila psittaci Parachlamydia acanthamoebae Chlamydia pneumoniae Chlamydia trachomatis Elementární tělíska útočící na spermii Courtney S. Hossenzadeh Chlamydia psittaci Chlamydia psittaci, 100x Dr. Jean Sander

Chlamydiová infekce zarudnutí oka v r. 1907, Halberstaedter and von Prowazek, Jáva, popsal přenos trachomu z člověka na orangutana. Trachom = trachta (řec) = drsný

Chlamydiové infekce Makrolidy, tetracykliny Ornitóza, psitakóza – zoonóza; pneumonie Chlamydia trachomatis (CTR) Chlamydophila pneumoniae (CPN) – 10% komunitních pneumonií Chlamydia pecorum (CPC) Chlamydophila psittaci (CPS) urogenitální onemocnění dospělých (....Squamous Cell Carcinoma – SCC) Trachom folikul.konjunktivitis reaktivní artiritida perinatální infekce ...ophthalmia neonatorum lymphogranuloma venerum Promořeno 8% populace NG/CT screening Druh popsán 1983; u dospělých protilátky v 60 – 70% Makrolidy, tetracykliny

Chlamydiové infekce ve světě National Center for HIV/AIDS, Viral Hepatitis, STD, and TB Prevention: Centers for Disease Control and Prevention www.cdc.gov/std

Chlamydiové infekce v ČR Lymphogranuloma venereum  a trachom se v našich podmínkách nevyskytují (pouze importované nákazy) http://www.szu.cz/tema/prevence/chlamydiove-infekce-v-kostce?highlightWords=chlamydia http://www.szu.cz/search.php?action=results&query=chlamydia&x=0&y=0 Výsledky neléčených chlamydiových infekcí: astma, artritida, Alzheimerova choroba, Crohnova choroba, chronický únavový syndrom, chronická sinusitida, RS (roztroušená skleróza), z ánětlivé střevní onemocnění, prostatitida, fybromyalgia, kardiovaskulární onemocnění 

Příznaky onemocnění CPN Škrábání v krku, kýchání, úporný a dráždivý kašel Zimnice, pocení Bolesti hlavy, slabost a zvýšená únava Tlak či bolest v oblasti průdušek a plic Příznaky onemocnění CPN Zkoumán vztah k: bronchopulmonální karcinom chlamydiová a postchlamydiová reaktivní artritida arterioskleróza - onemocnění CNS atd.

Dvě fáze reprodukčního cyklu chlamydií elementární tělíska (EB) – klidová stádia retikulátní tělíska (RB) – ve fagozomu, reprodukční stádium

Životní cyklus 1. elementární tělísko infikuje hostitelskou buňku 2. změna v retikulátní tělísko, inkluze 3. retikulátní tělíska se dělí až do úplného naplnění fagozómu 4. retikulátní tělíska se mění v elementární tělíska, lyze buňky, uvolnění

Vazba na povrch buňky, tvorba endocytických vakuol, diferenciace v RB, binární dělení RB.

Nevzniká fagolysozom!! Expanze inkluzí, fúze s vezikuly odvozenými od GK obsahujícími sfingomyelin

EB elementární tělíska malá, 0,3 nm pevná BS – S-S můstky neprokázán PG vliv b-laktamových atb kompaktní genom infekční - adheziny chronické infekce – blokována diferenciace RB v EB

RB retikulární tělíska 1μm VM – pouze málo propojení metabolicky aktivní relaxovaná DNA objevuje se mRNA a velké množství ribozómů Zodpovědny za replikaci, růst, dělení !!! nepřítomnost libovolného genu pro dělení prokaryotické buňky (ftsZ)

1 um Inkluze chlamydií 15h po infekci Mnoho retikulár. tělísek (R) Membrána endozomu (EM) Bublinky membrán (mb) Lipopolysacharid chlamydií exportovaný z R detekce antigenu 1 um

Po 18-22 h po infekci, RB tělíska se začínají diferencovat v EB. University of Southampton School of Medicine. 30 h po infekci

Chlamydie modifikují membránu např.proteinem Inc. HeLa 229 buňky po 40 hod infekci C. trachomatis. Chlamydie modifikují membránu např.proteinem Inc. Membrána inkluzí se zvětšuje (GK hostitelské buňky) ESM M. E. Ward a C. Inman, Southampton Biomedical Imaging Unit.

vazba (-) nabitého povrchu EB k (-) nabitému povrchu host. Buňky není spolehlivě vysvětlena DLVO theory of colloid physics (Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek theory)  musí být překonána odpudivá elstat. bariéra – přívěskovité části host. buněk, (+) nabité mml (u některých biovarů zvyšují infektivitu) - DEAE dextran - poly-L-lysin MOMP Adheze http://www.chlamydiae.com/docs/biology/biol_attach.asp

Vstup do hostitelské buňky endocytóza endosóm postrádá normální markery (není fusogenní) blokován vznik fagolysozómu přesun do perinukleárního prostoru

Manosové receptory pro GP Fc receptory pro Ab Fúzní Inc proteiny

Změny provázející diferenciaci EB v RB změny BS relaxace DNA ztráta denzity cytoplazmy 3h 9h – RB

Vliv na hostitelskou buňku změny membrány endozómu degradace proteinů v cytoplazmě – zábrana povrchové exprese MHC I a II zneviditelnění buňky pro IS systém hostitele

Obligátně intracelulární parazité: nestřídá se infekční a reprodukční stadium Rickettsia, Ehrlichia, Anaplasma a Coxiella Řád Legionellales γ –proteob. α –proteob. Řád Rickettsiales Př: Rickettsia 0,3 – 0,5 μm Přenášeny členovci, inhalací, digescí Patogeni: R. prowazekii, R. rickettsii, R. typhi a R. tsutsugamushi

http://www.chlamydiae.com www.chlamydiae.com/docs/biology/biol_review.asp T Shinohara et al, Mol. Phys.,  2003