Szczepionki ze składników drobnoustrojów
advertisement
Krętki – Treponema pallidium Treponema pallidium – krętek blady, względnie beztlenowy, nie barwi się w testach Grama, rośnie tylko w hodowlach komórkowych, czynnik etiologiczny kiły choroba może przebiegać nawet w trzech etapach, każdy następny jest coraz groźniejszy choroba przenoszona drogą płciową Krętki – Treponema pallidium kiła wrodzona – od 16 tygodnia ciąży T. pallidium może przechodzić przez łożysko większość dzieci rodzi się z poważnymi powikłaniami: opóźnienie wzrostu, powiększona wątroba i śledziona, powiększenie węzłów chłonnych, zaburzenia w budowie kośćca, głuchota lekiem z wyboru jest penicylina, jak dotychczas nie zaobserwowano szczepów opornych na ten antybiotyk Borellia burgdorferi Borellia burgdorferi- bakteria wywołująca chorobę z Lyme (boreliozę) jest to bakteria przenoszona przez kleszcze, stawonogi o złożonym cyklu rozwojowym: osobniki dorosłe łączą się w akcie połciowym, po czym samica znosi jaja, z jaj wylegają się larwy żywiące się krwią gryzoni (źródło Borelli), z larw powstaje forma nimfy (ten etap trwa rok), nimfy przeżywają zimę i przeobrażają się w postać dorosłą, która pasożytuje na jeleniach – tworzą rany z których piją krew (żywienie zbiorowe, także krew jelenie może być rezerwuarem bakterii) bakteria wprowadzana jest do organizmu człowieka wraz ze śliną kleszcza Borellia burgdorferi borelioza jest choroba, która może przebiegać w kilku etapach pierwszy etap to pojawienie się charakterystycznego rumienia w miejscu ugryzienia przez kleszcza, objawami towarzyszącymi są: złe samopoczucie, gorączka, bóle głowy, powiększenie węzłów chłonnych drugie stadium to objawy neurologiczne (zapalenie mózgowych) oraz kardiologiczne (powiększenie serca) opon trzeci etap choroby objawia się jako zapalenie stawów, który może przerodzić się w przewlekły artretyzm Borellia burgdorferi Dezynfekcja i sterylizacja - definicje Sterylizacja (wyjałowienie) – proces prowadzący do usunięcia wszystkich mikroorganizmów (form wegetatywnych i spor) z danego środowiska Dezynfekcja – jest to zabieg, który prowadzi do zniszczenia większości drobnoustrojów z danego środowiska. Najczęściej przez dezynfekcję rozumie się niszczenie drobnoustrojów chorobotwórczych za pomocą środków chemicznych Dezynfekcja i sterylizacja - definicje Środki antyseptyczne – substancje, które stosuje się na tkanki ludzkie. Wyróżnia się substancje: bakteriostatyczne – hamują wzrost i podziały komórkowe bakteriobójcze – substancje powodujące śmierć komórek Środki dezynfekcyjne zabijają drobnoustroje z wyjątkiem spor, mogą uszkodzić tkanki ludzkie, stosuje się tylko do dezynfekcji przedmiotów, wyróżnia się: silne środki dezynfekcyjne, niszczą prątki, wirusy i niektóre spory słabe środki dezynfekcyjne, zabijają formy wegetatywne bakterii i część wirusów, oporne są wirusy, prątki Fizyczne metody niszczenia drobnoustrojów Sterylizacja cieplna - inaktywacja drobnoustrojów w wyniku działania wysokiej temperatury, następuje denaturacja białek w tym enzymów oraz utlenianie wielu istotnych dla komórki substancji gorąca para wodna – wykonuje się w autoklawie, proces prowadzi się pod zwiększonym ciśnieniem (1,5 atm), 121 ºC 15 min., sterylizacja płynów gorące suche powietrze – wykonuje się w sterylizatorach, temp 180 ºC 120 min., sterylizacja sprzętu i gęstych płynów Pasteryzacja – proces którego celem jest zabicie form wegetatywnych bakterii, najczęściej prowadzi się w 62 ºC, przez 30 min, wykorzystywana przede wszystkim w przemyśle spożywczym Sterylizacja cieplna Sterylizacja cieplna Czas redukcji dziesiętnej (D) – czas potrzebny do dziesięciokrotnego zmniejszenia liczebności populacji drobnoustrojów (zniszczenia 90% populacji bakteryjnej) Log liczby bakterii Krzywa śmierci cieplnej bakterii 4 3 2 1 D D D Czas (min) Fizyczne metody niszczenia drobnoustrojów promieniowanie promieniowanie UV – boczne parowanie zasad, co może prowadzić do mutacji i śmierci drobnoustrojów, często stosowane w praktyce, na przykład sterylizacja powierzchni w gabinetach, wadą jest działanie prostoliniowe (miejsca zacienione niejałowe) promieniowanie wysokoenergetyczne (krótkofalowe) – powodują jonizacje składników cytoplazmy, powstawanie wolnych rodników, prowadzą do uszkodzenia DNA Ultradźwięki (20 – 100 kHz) – wibracje dźwiękowe powodują przerwanie ciągłości osłon komórkowych Fizyczne metody niszczenia drobnoustrojów ultrafiltracja metoda w której płyny wrażliwe na wysoka temperaturę sączy się przez filtr o określonej wielkości porów: 0,22 µm metoda ta jest wykorzystywana także do sterylizacji niektórych, termoslabilnych leków Chemiczne metody niszczenia drobnoustrojów Środki powierzchniowo czynne – przerywają ciągłość dwuwarstwowej błony fosfolipidowej (błony komórkowej), jest to skutek zaburzenia struktury białek i lipidów środki kationowe – czwartorzędowe związki amoniowe, są naładowane dodatnio oddziałowują z fosfolipidami, zwiększają przepuszczalność błony, przykłady: chlorek alkilodimetylobenzyloamoniowy (sterinol, zephiran) chlorek cetylodimetylobenzyloamoniowy (triton K-12) chlorek cetylopirydynowy (Halset, Dobendan) śrdoki anionowe – mydła i kwasy tłuszczowe, powoduja przerwanie ciagłosci błony, przykładysiarczan sodowy oleoilu (Duplon LS) związki niejonowe – fenole (lizol), alkohole (metanol, etanol, propanol) Chemiczne metody niszczenia drobnoustrojów Środki denaturujące – powodują denaturacje białka kwasy organiczne – octowy, mrówkowy, propionowy, mlekowy, benzoesowy metale ciężkie – rtęć, srebro, arsen (tiomersalat, lapis) środki utleniające – nadtlenek wodoru (woda utleniona), związki chloru – przykładem może być popularny domestos Środki alkilujące – oddziaływanie na białka i DNA, przykładem tej grupy substancji są: formaldehyd (40% roztwór - formalina), tlenek etylenu, aldehyd glutarowy (aldesan). Substancje powszechnie wykorzystywane do odkażania narzędzi i powierzchni oraz tzw. sterylizacji niskotemperaturowej instrumentów wrażliwych na temperaturę Sterylizacja narzędzi w gabinecie kosmetycznym Etap I – dezynfekcja, prowadzona bezpośrednio po zabiegu, polega na zanurzeniu narzędzia w roztworze substancji dezynfekującej. Należy pamiętać o odpowiednim czasie „kąpieli”, dezynfekować narzędzia w roztworach substancji obojętnych dla materiału z którego są wykonane Etap II – mycie, celem jest usuniecie ewentualnych nalotów czy osadów i usunięcie roztworu substancji dezynfekującej Etap III – sterylizacja, najlepiej w autoklawie lub sterylizatorze, należy zwrócić uwagę na rodzaj materiału z którego wykonany jest element, w razie potrzeby sterylizacja niskotemperaturowa Terapia chorób infekcyjnych, bakteryjnych Idea terapii – w komórce drobnoustroju poszukuje się unikatowego, ważnego życiowo celu (targetu): przemiany biochemicznej, składnika komórki, enzymu, który zdecydowanie różni się od składników, czy przemian chemicznych komórki gospodarza. Następnie poszukuje się substancji, która niekorzystnie oddziaływałaby na przebieg danej przemiany biochemicznej, funkcjonowania enzymu, czy niszczyła metabolit. Podobieństwo organizmów utrudnia poszukiwanie odpowiednich tragetów. Jest to podstawowa przyczyna problemów z terapią schorzeń nowotworowych. Terapia chorób bakteryjnych - definicje Antybiotyk – substancja wytwarzana przez drobnoustroje, której niewielkie ilości mogą hamować rozwój innych drobnoustrojów Lek przeciwbakteryjny – pojęcie szersze niż antybiotyk, jest to każda substancja naturalna, syntetyczna lub półsyntetyczna, która jest przydatna w terapii zakażeń bakteryjnych Terapia chorób bakteryjnych cd. leki bakteriostatyczne – hamują wzrost bakterii (te które żyją nie są niszczone) leki bakteriobójcze – zabijają komórki bakteryjne, działają na komórki rosnące, dlatego unika się jednoczesnego stosowania leków bakteriostatycznych i bakteriobójczych (z praktyki klinicznej jednak widomo, że skojarzona terapia daje pozytywne rezultaty) spektrum działania leki o wąskim spektrum działania – działają na określone grupy bakterii np. G+ lub G leki o szerokim spektrum działania – niszczą zarówno bakterie należące do G+ jak i G- Ogólne zasady prawidłowej antybiotykoterapii lek należy podać możliwie najszybciej- w początkowym stadium choroby populacja drobnoustrojów jest zwykle mała i łatwiej ja zniszczyć, szczególnie niebezpieczne jest wytworzenie biofilmu – otoczki polisacharydowej, która utrudnia penetrację leków wybór leku powinien opierać się na wynikach badań wrażliwości drobnoustrojów na antybiotyki (antybiogram), w terapii powinien być używany lek o możliwie wąskim spektrum działania, ale uniemożliwiający wzrost bakterii wywołującej schorzenie w przypadku zagrożenia życia możliwie najszybciej podaje się antybiotyk o szerokim spektrum działania Ogólne zasady prawidłowej antybiotykoterapii cd. błędem jest rutynowe stosowanie antybiotyków w ogóle, a w szczególności antybiotyków o szerokim spektrum działania, prowadzi to do selekcji szczepów wielolekoopornych błędem jest stosowanie zbyt małych dawek antybiotyków, lub zbyt szybkie przerywanie leczenia – główna przyczyna powstawania szczepów opornych w trakcie antybiotykoterapii należy zwrócić uwagę na nadkażenia, zakażenie szczepami opornymi w wyniku długotrwałej terapii z wykorzystaniem leków o szerokim spektrum działania (np. zapalenia jelit) w czasie antybiotykoterapii należy zwrócić uwagę na skład mikroflory organizmu, głównie dróg pokarmowych, zaleca się spożywanie napojów fermentowanych zawierających bakterie fermentacji mlekowej lub środków osłonowych – liofilizatów tych bakterii Podział antybiotyków na podstawie mechanizmu działania Podział antybiotyków na podstawie mechanizmu działania antybiotyki β-laktamowe, do których należą między innymi penicyliny, cefalosoporyny, karbapenemy i monobaktamy Podział antybiotyków na podstawie mechanizmu działania ampicyliny – wytwarzane przez pleśnie Penicyllium, odkryte w latach 20 ubiegłego wieku miejscem działania jest ściana komórkowa, antybiotyki tej grupy uniemożliwiają prawidłowa syntezę ścian komórkowych – tworzenie wiązań krzyżowych pomiędzy liniowymi polimerami peptydoglikanu wiele bakterii wytwarza enzymy niszczące penicyliny (penicylinazy) i są niewrażliwe na działanie tych antybiotyków, geny kodujace te enzymy zlokalizowane są często na plazmidach obecnie stosuje się szereg modyfikowanych chemicznie penicylin o polepszonych właściwościach Podział antybiotyków na podstawie mechanizmu działania skutki modyfikacji cząsteczki penicylin to: oporność na działanie penicylinaz (metycylina, kloksacylina, nafcylina) oksacylina, szersze spektrum działania, naturalne głównie na G+, modyfikowane, takie jak ampicylina czy karbenicylina aktywne także w stosunku do G- celem działania penicylin są tylko enzymy występujące u bakterii w związku z czym ich toksyczność jest bardzo niewielka, mogą jednak powodować uczulenia Podział antybiotyków na podstawie mechanizmu działania poza antybiotykami β-laktamowymi inhibitorami syntezy ściany komórkowej są: wankomycyna – uniemożliwienie tworzenia wiązań pomiędzy liniowymi polimerami peptydoglikanu (mechanizm inny niż βlaktamów) Cykloseryna – uniemożliwia powstawanie prekursorów peptydoglikanu bacytracyna - oddziaływuje z prekursorami sciany komórkowej Podział antybiotyków na podstawie mechanizmu działania antybiotyki hamujące działanie polimerazy RNA – ryfampicyna, stosowana do leczenia zakażeń wywoływanych przez Mycobacterium tuberculosis lub leprae substancje hamujące syntezę nukleotydów – sulfonamidy, właściwie hamują syntezę kwasu foliowego (nie powstaje w organizmie człowieka), przez co zaburzają syntezę nukleotydów, wadą jest duża toksyczność oraz wywoływanie reakcji uczuleniowych antybiotyki hamujace powstawanie DNA – chinolony, są to inhibitory gyrazy enzymu biorącego udział w replikacji DNA (rozplatanie helisy) Podział antybiotyków na podstawie mechanizmu działania leki hamujące syntezę białek inhibitory jednostki rybosomalnej 30S, aminoglikozydy, wiążą się z podjednostką 30S i wchodzą do kompleksu 30S-A-50S, kompleksy takie są nieaktywne w procesie syntezy białka, najbardziej znane to: streptomycyna (stosunkowo toksyczna, stosuje się tylko gdy jest to konieczne), neomycyna (biegunka u małych dzieci), kanamycyna (głównie leczenie zakażeń wywołanych przez Mycobacterium tuberculosis) tetracykliny, łączą się z podjednostką 30S uniemożliwiając wiązanie z tRNA, bakteriostatyki o szerokim spektrum działania, stosowane przede wszystkim do niszczenia bakterii wewnątrzkomórkowych, mogą wywołać zaburzenia żołądkowo jelitowe, przebarwienia rosnących zębów Podział antybiotyków na podstawie mechanizmu działania leki hamujące syntezę białek inhibitory jednostki rybosomalnej 50, chloramfenikol – substancja toksyczna, wiąże się z podjednostką 50S i zakłóca tworzenie wiązań peptydowych (pomiędzy aminokwasami) co powoduje przedwczesne zakończenie syntezy białek, raczej nie stosuje się u dzieci (toksyczny), może powodować zmiany w obrazie krwi makrolidy – podobnie jak chloramfenikol powodują przedwczesne zakończenie syntezy białek, najbardziej znany lek z tej grupy to erytromycyna, mogą zakłócać pracę watroby Szczepionki – rys historyczny celem stosowania szczepienia jest aktywacja układu immunologicznego, przygotowanie organizmu na infekcje wywołana przez określony czynnik etiologiczny (drobnoustrój mogący wywołać określone schorzenie) pierwsze formy stosowania szczepionek opracowali Chińczycy w VI wieku przed Chrystusem, metoda ta polegała na wcieraniu sproszkowanego materiału ze strupów powstałych po ospie na powierzchnię uszkodzonej skóry, metoda ta był także stosowana w latach 20 XVIII wieku w Anglii Szczepionki – rys historyczny w roku 1796 Janer opracował metodę szczepienia przeciw ospie, która polegała na śródskórnym wprowadzaniu przez skaryfikację skóry materiału ze zmian skórnych krowy – drobnoustrój odpowiedzialny za ospę u krowy był niegroźny dla człowieka a skutecznie chronił przed chorobą Pasteur 1879 - stosując wielokrotne pasażowanie hodowli przecinkowców cholery otrzymał bakterie utraciły zjadliwość, na ich bazie stworzono szczepionkę, która chroniła drób 1881 – opracował atenuowaną szczepionkę przeciw wąglikowi u zwierząt 1885 – opracowanie szczepionki przeciw wściekliźnie, immunizowano jednego z współpracowników Józefa Meistera Szczepionkiz całych drobnoustrojów pierwsze szczepionki zawierały całe mikroorganizmy, które w drodze różnorakiej preparatyki pozbawiano zdolności do infekcji najprostsze metody to ogrzewanie, traktowanie formaldehydem lub acetonem wadą tej grupy szczepionek niższa niż w przypadku żywych drobnoustrojów zdolność do wywołania odpowiedzi immunologicznej przykłady szczepionek, w których wykorzystano całe, uśmiercone organizmy: szczepionka przeciw krztuścowa przygotowana z uśmierconych bakterii Bordetella pertusis szczepionka przeciwdurowa, przygotowywana z uśmierconych acetonem bakterii Salmonella typhi szczepionka przeciw chorobie Heinego i Medina otrzymywana z preparowanych formaldehydem trzech typów wirusa polio Szczepionki z atenuowanych drobnoustrojów za pomocą technik inżynierii genetycznej szczepy drobnoustrojów modyfikuje się tak, aby traciły one właściwości chorobotwórcze, ale zachowywały zdolność do wywołania odpowiedzi immunologicznej efekt taki osiąg się przez całkowita eliminację genów odpowiedzialnych za wirulencję (gdy nie są one istotne dla wywołania odpowiedzi immunologicznej), lub ich modyfikację, tak aby nie powodowały powstania stanu chorobowego opracowano całą gamę szczepionek zawierających atenuowane drobnoustroje: przeciwdurowa (Salmonella typhi), przeciwkrztuśćcowa (Bordetella pertusis), przeciwwirusowe (świnka, różyczka, odra, ospa wietrzna, wirus polio) szczepionki w organizmów atenuowanych trzeba stosować bardzo ostrożnie, przykładem może być szczepionka przeciwko wirusowi polio (doustna), która jednak wywoływała choroby u ludzi z osłabionym układem immunologicznym Szczepionki ze składników drobnoustrojów do immunizacji używa się nie całą bakterię a określony składnik jej komórki polisacharydy – składnik ściany komórkowej (błony zewnętrznej), wykorzystywane na przykład do przygotowywania szczepionek przeciwko Streptococcus pneumoniae, problemem jest duża zmienność polisacharydów toksoid – inaktywowana toksyna, na przykład tężca mieszane składniki komórkowe, na przykład toksyna plus czynniki umożliwiające adhezję sztandarowym przykładem tego typu szczepionek jest szczepionka przeciwko wirusowemu zapaleniu wątroby typu B, jako szczepionkę wykorzystuje się białko okrywy wirusa HBsAg Szczepionki rekombinantowe w tym przypadku białko odpowiedzialne za powstanie odpowiedzi immunologicznej produkowane jest w organizmie innego drobnoustroju zupełnie bezpiecznego dla organizmu człowieka, tzw. wektora (przenośnika) w trakcie szczepienia wektor wprowadzany jest do organizmu człowieka, w którym produkuje białko wywołujące odpowiedź immunologiczną przeciwko drobnoustrojom, których jest naturalnym składnikiem przykładem wektora, który może być wykorzystywany jako wektor jest wirus krowianki, niestety u osób z osłabionym układem immunologicznym może wywoływać stany chorobowe, testowane sa także niepatogenne szczepy Salmonella oraz bakulowirus Szczepionki syntetyczne oligopeptydowe w rzeczywistości przeciwciała poznają nie całe białka, ale tak zwane epitopy antygenowe – niewielkie fragmenty białek czy polisacharydowe, stwarza to możliwość syntezy tych cząsteczek i ich wykorzystanie do immunizacji zalety tego typu szczepionek to bezpieczeństwo i prostota otrzymania ograniczenia to niska immunogenność oraz brak pewności, czy struktura przestrzenna epitopu antygenowego w krótkim oligopeptydzie jest taka sama, jak w przypadku dużego białka prowadzone są intensywne badania, których celem jest otrzymanie szczepionki przeciwko malarii i wirusowi HIV Szczepionki DNA i szczepionki jadalne – hity ostatnich lat ale… DNA szczepionki – domięśniowo wstrzykuje się plazmidowe DNA, w którym znajduje się gen kodujący białko wywołujące odpowiedź immunologiczną, problemem jest utrzymanie DNA w tkance jak i wywołanie ekspresji białka, podobno w niektórych przypadkach otrzymuje się pozytywne rezultaty szczepionki jadalne to rośliny genetycznie modyfikowane GMO zdolne do produkcji białek patogenów, do wywołania odpowiedzi immunologicznej wystarczy spożycie owoców rośliny (teoretycznie) Szczepionki przeciw grypie wirus grypy jest jednym z szybciej mutujących, białka okrywy wirusa mają zmienną sekwencje aminokwasów, powoduje to że przeciwciała wytworzone przed mutacja mają obniżona aktywność osoby immunizowane w poprzednim roku (choroba lub szczepienie) mogą chorować w następnym roku ponieważ przeciwciała są nieaktywne lub ich aktywność jest obniżona, w efekcie ludzie mogą chorować na grypę co roku co roku konieczne jest przygotowanie nowej szczepionki na bazie wirusa (jego antygenów), który atakował w okresie zimowym, przygotowanie szczepionki trwa około 8 miesięcy może okazać się, że szczepionka jest zupełnie nieskuteczna (zmiany w budowie wirusa większe niż się spodziewano)
