Articles wiki

Od przeziębienia do zapalenia płuc

Schorzenia układu oddechowego można podzielić na łagodne, jak zwykłe przeziębienie czy grypa oraz na znacznie poważniejsze, mające wiele powikłań, jak zapalenie płuc powodowane przez grzyby i bakterie, gruźlica. Choroby układu oddechowego mogą powodować zaburzenia wymiany gazowej, jednak znacznie gorszym skutkiem jest opuszczenie przez bakterie płuc oraz ich wędrówka do naszego krwiobiegu. Delikatne i cienkie błony płuc są niszczone przez bakterie, co powoduje przeciek krwi do ich wnętrza oraz wystąpienie drobnoustrojów w krwioobiegu.

Grypa, nie lekceważ kiedy atakuje

Grypa jest chorobą powodowaną przez wirusa RNA z rodziny Orthomyxoviridae. Śmierć nie jest wywołana przez sam wirus, lecz przez bakteryjne zapalenie płuc pojawiające się u niektórych osób lekceważących jej objawy. Nasila się najczęściej w okresie jesienno-zimowym. Do zakażenia dochodzi drogą kropelkową, w wyniku kontaktu z chorym. Powoduje ją wirus posiadający osłonkę. Wyróżnia się trzy jego typy różniące się sekwencją aminokwasową białek występujących w osłonce:

1. Wirus A powoduje bardzo często tak zwane „wybuchy grypy”, pandemie obejmujące wiele krajów. Występuje w postaci ssRNA, genom składa się z 7-8 segmentów, a każdy z nich ma własną powłokę białkową, dzięki czemu wirus ten posiada ogromną zmienność genetyczną oraz wiele mutacji. Osłonka wirusa zbudowana jest z dwóch różnych białek: neuraminidazy oraz hemaglutyniny. Pierwsze z nich pozwala wirusowi opuścić komórkę, natomiast drugie umożliwia wniknięcie do komórki wirusa w wyniku przyłączenia do reszt kwasu sjalowego. Obydwa białka są celem szczepionek przeciwgrypowych. Wśród neuraminidazy oraz hemaglutyniny występuje kilka podtypów, co w konsekwencji daje znaczną różnorodność wirusa A. Jednym z najbardziej znanych szczepów jest H3N2.

   

   Rysunek 1. Zdjęcie mikroskopowe wirusa grypy szczep H3N2 | źródło obrazka

2. Wirus B przyczynia się do znacznie łagodniejszych zachorowań, zazwyczaj nie prowadzi do pandemii i występuje wyłącznie u ludzi.

3. Wirus C podobnie jak wirus typu B powoduje łagodne infekcje. W osłonce tego wirusa występują tylko hemaglutyniny oraz białko HEF.

   

   Rysunek 2. Model budowy cząsteczki wirusa | źródło obrazka

Ciągłe modyfikacje, czy można z tym walczyć?

Wirus grypy ulega ciągłym zmianom i modyfikacjom. Jest to związane z występowaniem genomu w postaci RNA, który jest bardziej podatny na mutacje w porównaniu z DNA. Nawet małe zmiany w sekwencji genomu pociągają za sobą zmiany w sekwencji aminokwasowej białek kapsydu. Komórki pamięci układu odpornościowego nie są w stanie rozpoznać tak zmienionych białek, jest to tak zwany dryft antygenowy. Aby uniknąć częstych zachorowań radzi się coroczne szczepienia. Zazwyczaj skład szczepionki przeciw grypie ulega zmianom spowodowanym modyfikacjami genomu wirusa. Jednak stara szczepionka nie jest całkowicie bezużyteczna. W wyniku pojawienia się nowego wariantu wirusa grypy, owszem więcej osób zostanie zarażonych, jednak przebieg choroby nie będzie cięższy, ze względu na częściową ochronę po wcześniejszym z nim kontaktem. Oprócz niewielkich mutacji wirusa, może dochodzić do drastycznych zmian, które są całkowicie nierozpoznawalne przez układ odpornościowy. Jest to tak zwany shift antygenowy.

Bakteryjne zapalenie płuc, czyli groźna piłka plażowa

Najczęstszą jego przyczyną jest pneumokok: Streptococcus pneumoniae, która wygląda jak piłka plażowa.

• 

  Rysunek 3. Dwoinka zapalenia płuc | źródło obrazka

Jest to bakteria gramdodatnia, najczęściej występująca w parach. Posiada wiele cech ułatwiających jej wywołanie choroby. Łatwo kolonizuje ogranizm gospodarza, szczególnie nosogardziel, w odróżnieniu od Klebsiella pneumoniae oraz Haemophilus influenze również powodujące zapalenie płuc. Bakterie te docierając do płuc nie zostają wchłonięte przez makrofagi, co daje im szanse rozwoju choroby. Ich przeżycie jest związane z umiejętnością wytwarzania otoczki wielocukrowej, która pozbawia makrofagi lepkiej powierzchni umożliwiającej fagocytozę. Zapobiega ona wiązaniu się składnika dopełniacza C3b makrofaga do powierzchni komórek bakteryjnych. Odkrycie białka PspA umożliwiłoby stworzenie szczepionki przeciw dwoince zapalenia płuc. Przupuszcza się,że występuje ono na powierzchni otoczki bakteryjnej. Wydaję się, że jest ono bardziej skutecznym antygenem niż otoczki wielocukrowe. Ponadto może być znacznie mniej zmienione pod względem antygenowości.

Gruźlica, czyli dawny wróg ludzkości powraca

• 

  Rysunek 4. Rentgen klatki piersiowej człowieka zakażonego gruźlicą | źródło obrazka

W dzisiejszych czasach prawie jedna trzecia ludzi jest zakażona Mycobacterium tuberculosis, który jest głównym sprawcą tej choroby. W większości przypadków występuje nieaktywna forma choroby. Najczęściej rozwija się przy jednoczesnym upośledzenie układu odpornościowego. Rozwija się głównie w krajach gdzie występuje głód oraz duże skupisko ludności. Gruźlica jest chorobą zaraźliwą, średnio zakłada się, ze jedna zakażona osoba może zarazić 10 innych. Jej główny sprawca Mycobacterium tuberculosis, jest pałeczkowatą, gramdodatnią bakterią. Ma specyficzną budowę ściany komórkowej z szczególnie dużą zawartością lipidów, głównie kwasu mikolowego. Wnika ona do płuc przemieszczając się na kropelkach cieczy, dzięki temu unika systemu obronnego komórek urzęsionych. Bakteria ta ma zdolność do namnażania się w organizmie makrofaga, który ją pochłania, po czym go zabija. Makrofagi nie potrafią zwalczyć infekcji mimo uwalnianych toksyn, które z kolei mają szkodliwy wpływ na tkanki organizmu. Zaczyna się wytwarzać martwa tkanka, otoczona makrofagami oraz pozostałymi komórkami układu odpornościowego. Owy obszar nosi nazwę gruzełka. Natomiast gruzełek zwapniały i otoczony ścianą nosi nazwę ziarniniaka. Od tego momentu mamy dwie drogi wyjścia. Z jednaj strony aktywowane makrofagi mogą zabić bakterie, wtedy dochodzi do ograniczenia zakażenia, a guzki staja się zwapniałe. Sytuacja jest znacznie poważniejsza gdy nie dochodzi do zniwelowania bakterii, gruzełka przyjmuje postać upłynnioną, umożliwiając wydostanie się bakterii. Uwolnione Mycobacterium tuberculosis może dostać się do krwioobiegu i rozprzestrzenia się po całym organizmie. Infekcje powodowane przez ta bakterię mogą dotyczyć kości, stawów oraz wielu innych narządów.

Test tuberkulinowy jako metoda na wykrycie gruźlicy

W teście tym stosuje się mieszaninę białek wyizolowaną z Mycobacterium tuberculosis, którą wstrzykuje się podskórnie. Osoby które miały lub mają gruźlicę w ciągu około doby lub dwóch reagują w postaci czerwonej zmiany na skórze. W przypadku, gdy owa zmiana jest około 0,5 cm lub więcej, test tuberkulinowy uważa się za dodatni. Oczywiście metoda ta ma pewne ograniczenia. Osoby którym podano szczepionkę przeciwgruźliczą BCG, wykazują pozytywny test tuberkulinowy. Kolejnym ograniczeniem jest brak odczynu w przypadku gdy dopiero doszło do pierwotnego zakażenia. U chorych na AIDS może wystąpić brak reakcji na test mimo, iż są chorzy na gruźlicę. Należy również zaznaczyć, że osoby wyleczone również będą wykazywały pozytywny odczyn nawet przez wiele lat.

Jak walczyć z gruźlicą?

Terapia wymaga czasu, cierpliwości i pełnego zaangażowania. W standardowym przypadku z zaawansowaną gruźlicą podaje się kilka antybiotyków naraz. Wśród nich najczęstsze to: rifampina, etambutol, pirazynamid, izoniazyd. Konieczność stosowania więcej niż jednego antybiotyku jest podyktowana trudnością w zabiciu Mycobacterium tuberculosis. Izoniazyd eliminuje bakterie szybko rosnące, natomiast pozostałe antybiotyki zabijają wolno rosnące bakterie lub pozostające w stanie utajenia. Do tek pory nie jest poznany mechanizm działania wszystkich leków, w tym etambutolu i pirazynamidu. W ostatnich latach wykryto działanie izoniazydu. Katalaza aktywuje ten antybiotyk, dzięki czemu hamuje on syntezę kwasy mikolowego, co prowadzi do uszkodzenia ściany bakteryjnej.

Mycoplasma pneumoniae, a „chłodzące zapalenie płuc”

Mycoplasma pneumoniae jest przyczyną osłabiającej choroby. Powoduje ona osłabienie organizmu, często prowadzące do zaniechania aktywności ruchowej. Jest to nietypowa bakteria, u której brak ściany komórkowej zbudowanej z mureiny. Przeżywa ona dzięki związaniu się z organizmem człowieka. Jej błona cytoplazmatyczna posiada cholesterol. Przypuszcza się, że być może jej podobieństwo do błon komórkowych człowieka pozwala jej wnikać do górnych dróg oddechowych, czasem nawet do płuc. Można ją pokonać działając tetracykliną lub erytromycyną.

• 

  Rysunek 5. Mycoplasma pneumoniae | źródło obrazka

Chlamydia pneumoniae

Przyjmuje postać ciałek elementarnych, czyli tak zwanych form przetrwanych. Przeżywa w tej postaci do momonetu znalezienia siedliska, infekując nowe komórki. Pierwszym etapem ataku jest przyleganie do powierzchni komórki, a następnie zostaje wciągnięta do wakuoli gospodarza, gdzie przyjmuje swoją drugą postać ciałek retikularnych. W tej postaci zaczyna się dzielić, stając się częstą przyczyną zapalenia płuc. Chlamydia pneumoniae nie posiada mureiny, natomiast pod innymi względami przypomina komórkę gramujemną.

• 

  Rysunek 6. Chlamydia pneumoniae na czerwonych krwinkach | źródło obrazka

Pneumocystis carinii jako grzybowy patogen układu oddechowego

• 

  Rysunek 7. Pneumocystis carinii | źródło obrazka

Drożdże te najczęściej występują u chorych na AIDS, powodując u nich pneumocystozę. Początkowo sądzono, że Pneumocystis carinii jest patogennym pierwotniakiem. W wyniku badań nad jego rybosomalnym RNA naukowcy doszli do wniosku, że organizm ten jest spokrewniony z drożdżem piekarskim: Saccharomyces cerevisiae. Organizm ten często występuje w górnych drogach oddechowych, są też przypuszczenia, że może pojawiać się w naturalnej mikroflorze. Replikująca się forma Pneumocystis carinii jest związana z komórkami płucnymi, pneumocytami, stąd wzięła się nazwa Pneumocystis. Grzyby te wywołują silną reakcję zapalną, czasem prowadzącą do zapalenia płuc. Powstaje pienista wydzielina, płuca natomiast przypominają plaster miodu. Terapia polega na podaniu leku będącego kombinacją trimetoprimu i sulfametoksazolu. Działają one na zasadzie hamowania na różnych etapach szlaku prowadzącego do powstania kwasu foliowego.

Jak się bronią nasze płuca

1. Podstawową obroną jest mikroflora jamy ustnej oraz nosogardzieli. Jest ona wyraźnie widoczna podczas stosowania antybiotyków lub innych leków, które powodują usunięcie naturalnej mikroflory naszego organizmu. Skutkiem tego jest częstsze występowanie zapalenia płuc. Na miejsce normalnie występujących bakterii, pojawią się inne, najczęściej dla nas nieznane i oporne na stosowane antybiotyki. Nieprawidłowa higiena jamy ustnej, stosowanie respiratorów mogą negatywnie wpłynąć na skład i dostęp mikroflory do płuc, powodując infekcję.
2. Komórki urzęsione chronią nasze płuca przed wszelkimi zanieczyszczeniami zawartymi we wdychanym przez nas powietrzu. Ponadto błona śluzowa górnych dróg oddechowych chroniona jest przez warstwę mucyny. Komórki urzęsione ściśle współpracują z mucyną w usuwaniu nadmiaru śluzu oraz zasiedlających nasze drogi oddechowe cząstek. Komórki urzęsione posiadają podłużne wyrostki, uderzające w jednym kierunku, powodując wyprowadzanie kropli mucyny z dróg oddechowych. Owa współpraca jest skuteczna, szczególnie w przypadku zahamowania dostępu do płuc dużym cząstkom oraz bakteriom. Natomiast małym cząstkom, występującym w ciekłych aerozolach udaje się dotrzeć do płuc.
3. Makrofagi pęcherzykowe zasiedlające nasze płuca od początku infekcji , chronią je przed bakteriami, którym udało się dotrzeć do płuc. Są zatem systemem obrony znacznie skuteczniejszym niż komórki cytotoksyczne, czy neutrofile które dopiero muszą dotrzeć na miejsce, aby pomóc makrofagom. Zdarza się też tak, że makrofag ma na swojej powierzchni antygeny, które mogą inicjować swoista odpowiedź obronną. W przypadku, gdy osoba była wcześniej zaszczepiona, pojawiają się przeciwciała wspomagające makrofagi w usuwaniu bakterii.
4. Obrona przed bakteriami zdolnymi do wzrostu wewnątrz makrofagów polega na powstaniu aktywowanych makrofagów. Często jest tak, że bakterie przenikają przez system obronny stworzony przez makrofagi. W tym celu wytwarzają antyfagocytarną otoczkę, lub wnikają do wnętrza makrofaga, niszcząc go w ten sposób. Bakterie zaczynają się namnażać w miejscu infekcji. Fagocyty oraz makrofagi staja się nie zdolne do zabicia bakterii, a fagocyty dodatkowo uszkadzają tkanki płucne. Umożliwia to bakteriom wniknięcie do krwioobiegu oraz dostarcza im substancji odżywczych. Ochrona w przypadku bakterii otoczkowych dotyczy głównie przeciwciał, które opsonizują wroga, co umożliwia ich zabicie przez neutrofile i makrofagi.

Bibliografia

Michael T. Madigan, John M. Martinko, Jack Parker; "Brock Biology of microogranisms"
Abigail A. Salyers, Dixie D. Whitt; "Microbiology. Diversity, Disease, and the Environment"
http://pl.wikipedia.org/wiki/Grypa
http://www.faceci.com.pl/subskrypcja9.html
http://s99.middlebury.edu/BI330A/projects/Howard/Mpneumoniae.html
http://www.cpnhelp.org/

---