Molekulární mechanismy bakteriální patogeneze - MB140P61

• Anglický název: Molecular mechanisms of bacterial pathogenesis
• Zajišťuje: Katedra genetiky a mikrobiologie (31-140)
• Fakulta: Přírodovědecká fakulta
• Platnost: od 2014
• Semestr: zimní
• E-Kredity: 3
• Způsob provedení zkoušky: zimní s.:ústní
• Rozsah, examinace: zimní s.:2/0, Zk [HT]
• Počet míst: neomezen
• Minimální obsazenost: neomezen
• 4EU+: ne
• Virtuální mobilita / počet míst pro virtuální mobilitu: ne
• Stav předmětu: zrušen
• Jazyk výuky: angličtina
• Úroveň: specializační
• Poznámka: povolen pro zápis po webu
• Garant: prof. Ing. Peter Šebo, CSc.

Anotace

Poslední úprava: RNDr. Irena Lichá, CSc. (02.07.2010)

Přednáška probírá mechanismy interakce patogen - hostitel na molekulární úrovni. Vychází z teze, že povrchy kůže a sliznic makrorgranismu jsou kolonizovány početnými a velmi komplexními společenstvími primárně neškodných mikroorganismů. Z neškodné flóry se posléze vyčlenily specializované patogenní bakterie, které si v permanentní konfrontaci s imunitním systémem hostitele vyvinuly schopnost aktivně pronikat přes sliznice do sterilních tkání a buněk hostitele, kde nemusí soutěžit o živiny a "životní prostor" se zbytkem mikrobiomu hostitele. Díky fascinujícímu spektru sofistikovaných faktorů virulence, získaných často horizontálním přenosem genů, jsou patogeni po jistou dobu schopni manipulovat imunitním systémem hostitele a odolávat jeho útokům. "Praví patogeni" pak mají schopnost vyvolávat takové poškození makroorganismu, které jim umožní se přenést na nového hostitele (kašlem, močí, exkrementy, krví). Po rekapitulaci mechanismů antiinfekční imunity savců bude v přednášce podrobně pojednáno o specifické genové výbavě bakteriálních patogenů, regulaci její exprese a o detailech molekulárních mechanismů působení faktorů virulence bakterií. Detaily modelových mechanismů působení bakteriálních adhesinů, toxinů a imunomodulačních produktů budou probrány od systemické úrovně hostitelského organismu, až na úroveň buněčné biologie a fysiologie imunitního systému. Principy interakcí patogen hostitel budou podrobně demonstrovány na vybraných příkladech hlavních bakteriálních patogenů a infekcí člověka. Přednáška bude vedena v anglickém jazyce a je určena studentům magisterského studijního programu biologie a doktorandům biologie. Přednáška předpokládá absolvování předmětu Mikrobiologie.

Literatura

Poslední úprava: RNDr. Irena Lichá, CSc. (02.07.2010)

Abigail A. Salyers, Dixie D. Whitt : Bacterial Pathogenesis: A Molecular Approach, ASM Press; 2nd edition (2002), ISBN-10: 155581171X, ISBN-13: 978-1555811716

Janeway's Immunobiology, Seventh Edition (Immunobiology: The Immune System (Janeway), Garland Science; 7 edition (November 27, 2007), ISBN-10: 0815341237, ISBN-13: 978-0815341239

Sylabus

čeština

Poslední úprava: RNDr. Irena Lichá, CSc. (02.07.2010)

1. Molekulární a buněčné mechanismy antiinfekční imunity savců.

Vrozená a adaptivní imunita, fyzikální bariéry, mechanismy čištění sliznic, produkty hostitele limitující růst bakterií na sliznicích, komplementový systém, polyspecifické protilátky na sliznicích, baktericidních funkce fagocytů, adaptivní protilátková a buněčná imunitní odpověď, základní mechanismy rozvrácení imunitní ochrany. Slizniční imunitní systém, jako dominantní orgán imunity, MALT, GALT.

2. Principy virulence bakteriálních patogenů.

Molekulární Kochovy postuláty. Definice co je z co není patogenní bakterie. Co je a co není faktor virulence. Infekce a kolonizace hostitele, mechanismy šíření a pomnožení v hostiteli, únik před imunitních dozorem, antigenní variabilita, adheze, poškození hostitele, přenos na nového hostitele. Hostitelské faktory umožňující a kontrolující bakteriální infekci, faktory virulence bakterií, ochranné vrstvy, kapsule, adhesiny, toxiny, imunomoduliny.

3. Genová výbava patogenů a regulace její exprese - kategorie faktorů virulence .

Specifická genová výbava patogenů, mozaiková struktura genomu patogenů, základní genom a genový komplement patogenů, genomické ostrůvky = klastry genů kódující faktory virulence, mechanismy horizontálního přenosu genových klastrů konjugací, transdukcí a transformací. Kategorie faktorů virulence a molekulární mechanismy regulace jich exprese na modelových příkladech (regulace exprese adhezínů, systémů pro získávání železa, odolnosti vůči fyzikálním vlivům, produkce toxinů, imunomoduliny).

4. Experimentální systémy pro studium interakce patogen - hostitel a vyhledávání genů pro faktory virulence

Zvířecí modely infekcí, transgenní a knock-out zvířata, in vitro buněčné modely, orgánové modely. Principy vyhledávání a identifikace genů nezbytných pro virulenci a patogenicitu bakterií. Transpozonová mutageneza, genová komplementace, koregulované genové klastry. Hierarchická genová exprese. Vyhledávání genů exprimovaných pouze in vivo, signature-tagged mutageneza s negativní selekcí, in vivo expresní technologie, diferenciální display, subtraktivní hybridizace, klonování genových klastrů, sekvenační a celogenomové přístupy, metagenomika, bioinformatické přístupy k identifikaci faktorů virulence a ochranných antigenů pro vakcinaci.

5. Ochranné vrstvy bakterií, získávání železa, adhesiny, antigenní a fázová variace a imunomodulace.

Různé typy ochranných vrstev a povrchových molekul patogenů umožňujích odolnost vůči působení komplementu, kapsule, S vrstvy, LPS, outer membrane vesicles, antigenní a fázová variace, inaktivace protilátek a fagocytů, sideroforové transportní systémy získávání železa.

6. Produkce a buněčná biologie působení bakteriálních toxinů - molekulární mechanismy.

"Pochopení mechanismů působení bakteriálních proteinových toxinů na buněčné procesy objasňuje podstatu buněčných procesů a nové nástroje pro jejich studium. Typy a mechanismy sekrece bakteriálních proteinů přes buněčnou stěnu grampozitivních a gramnegativních bakterií. Molekulární injekční stříkačky bakterií (type III secretion system). Typy a kategorie sekretovaných proteinových toxinů bakterií, molekulární mechanismy jejich interakce s buněčnými receptory, průnik toxinů buněčnou membránou, endocytosa a buněčná biologie transportu proteinových toxinů, molekulární biochemické mechanismy působení jednotlivých typů toxinů na subcelulární úrovni. Superantigeny, bakteriální toxiny jako nářadí buněčné biologie!!!

9. Intracelulární patogenní bakterie

Typy intracelulárních parazitických bakterií. Mechanismy průniku patogenních bakterií membránou hostitelských buněk a jejich přežívání v buněčných organelách. "Jak se schovat před protilátkovou imunitou a komplementem do hostitelské buňky " - mechanismy aktivní indukce endocytosy do nefagocytárních buněk bakteriemi rodu Salmonella a Shigella sp. , zipper mechanismus Listeria atp. Fysiologie a mechanismy šíření intracelulárních bakterií z buňky do buňky. Antiinfekční imunita a intracelulární bakterie.

10. Vakcíny jako prostředek ochrany proti infekcím a pro modulaci imunity hostitele.

Historie vakcín, typy vakcín, celobuněčné inaktivované vakcíny, bezbuněčné podjednotkové vakcíny, živé orální vakcíny, slizniční imunizace, DNA vakcíny, genomové vakcíny, působení vakcín, mechanismy a způsoby podávání vakcín, antigenicita versus vedlejší účinky, využití pro imunotrerapii nádorů a imunosupresi autoimunitních poruch, imunomodulační látky v antiinfekční imunitě.

11. Antibiotika jako prostředek terapie infekcí - rezistence bakterií k antibiotikům

Typy a kategorie anti-infekčních antibiotických látek. mechanismy resistence bakterií k působení antibiotik a přenos genů pro rezistenci.

12. Střevní mikroflóra a komensální bakterie střeva

Složení a význam střevní mikroflóry pro vývoj imunitního systému a zdraví a pohodu hostitele, interakce střevních bakterií se sliznicí, průnik patogenů střevní sliznicí

13. Nejdůležitejší a nejlépe poznaní bakteriální patogeni - úvod a přehled

Typy bakteriálních patogenů a původci nejdůležitějších infekčních onemocnění jako jsou záškrt, pertuse, tuberkulosa, salmonelosa, pneumonie, menigitidy, cholera, mor, dyzentérie, skvrnitý tyfus, antrax, spála, borelióza, nosokomiální infekce, oportunní patogeni.

13. Corynebacterium diphteriae, Streptococcus pyogenes a Staphylococcus aureus

14. Clostridium botulinum, perfringens, tetani, B. cereus, Helicobacter pylori

15. Ricketsia, Fracisella, Coxiella, Yersinia

16. Salmonella, Shigella,

18. Campylobacter jejuni, Vibrio cholerae

17. Escherichia coli - EPEC, ETEC, UPEC, NMEC

17. Bordetella, Mycobacterium, Neisseria,

18. Listeria, Borelia, Mycoplasma, Chlamydia

angličtina

Poslední úprava: RNDr. Irena Lichá, CSc. (26.04.2011)

1. Molecular mechanisms of anti-infectious immunity

2. Principles of action and category of virulence factors

3. Genetic equipment and gene expression regulation of bacterial pathogens

4. Experimental systems for identification of virulence genes and for

analysis of host-pathogen interactions

5. Protective mechanisms enabling bacteria to overcome innate immunity

6. Cell biology and mechanisms of bacterial toxin

action

9. Cellular microbiology - intracellular bacterial pathogens

10. Vaccines as tool for modulation of host response and protection from

infection

11. Antibiotics as anti-infectious therapeutics and resistance to

antibiotics

12. Intestinal microflora and commensals of the mammalian gut

13. Most studied bacterial pathogens - an overview:

13. Corynebacterium diphteriae, Streptococcus pyogenes a Staphylococcus

aureus

14. Clostridium botulinum, perfringens, tetani, B. cereus, Helicobacter

pylori

15. Ricketsia, Fracisella, Coxiella, Yersinia

16. Salmonella, Shigella,

18. Campylobacter jejuni, Vibrio cholerae

17. Escherichia coli ? EPEC, ETEC, UPEC, NMEC

17. Bordetella, Mycobacterium, Neisseria,

18. Listeria, Borelia, Mycoplasma, Chlamydia