Ünite 3: Bakteriyel Patojenite

Konakçı Direnci

Bakterilerin duyarlı bir konakçıda hastalık oluşturabilmesi için vücuda girmesi, üremesi, yayılması ve toksin salgılaması gerekir. Konakçı ise sahip olduğu savunma mekanizmaları ile bakteriye karşı koyarak hastalık oluşumunu engellemeye çalışır. Bakteriyel infeksiyonlara karşı konakçı direnci başlıca iki temel korunma mekanizması tarafından sağlanır. Bunlar doğal direnç ve kazanılan bağışıklıktır. Doğal direnç vücudun bakteriye karşı gösterdiği ilk savunma mekanizmasıdır ve kazanılan bağışıklık ile karşılaştırıldığında farklı özelliklere sahiptir. Bu farklılıklar şu şekilde sıralanabilir:

• Doğal direncin etkisi hızlı bir şekilde gelişir, kazanılan bağışıklığın etkisi ise yavaştır, günler haftalar geçmesi gerekir.
• Doğal direncin etkisi nonspesifiktir, kazanılan bağışıklık ise spesifiktir, yani bakteriye özgü etki gösterir.
• Vücut aynı bakteriye tekrar maruz kaldığında doğal direncin etkisi aynıdır, artmaz, kazanılan bağışıklığın etkisi ise artar.

Doğal Direnç : Herhangi bir bakteri ile temas olmaksızın tamamen konakçının anatomik ve fizyolojik yapısından kaynaklanan spesifik olmayan bir savunma mekanizmasıdır. Doğal direnci oluşturan faktörlerin başında genetik özellikler gelir. Genetik özellikleri nedeniyle bazı hayvan ırkları bazı hastalıklara yakalanmaz. Aynı tür ve ırkın farklı bireyleri arasında da genetik faktörler yanı sıra bakım besleme barınma farklılıkları nedeniyle hastalıklara direnç ya da duyarlılık gelişebilir. Doğal direnci, vücut ısısı, hormonlar gibi fizyolojik özellikler de etkilemektedir.

Doğal direncin oluşmasına yardımcı olan ve vücudu dışarıdan girecek bakterilere karşı koruyan dış (birincil) ve iç (ikincil) savunma sistemleri mevcuttur. Dış savunma sistemi vücudun fiziksel ve mekanik bariyerlerinden ve bu bariyerlerin etkisini destekleyen çeşitli antimikrobiyal salgılardan oluşur.

Konakçı vücudunun dış (birincil) savunma sistemini aşmayı başaran bakteriler ikincil savunma hattı olan iç savunma sistemi ile karşılaşırlar. Memelilerde iç savunma sistemi kan ve çeşitli vücut sıvılarındaki antimikrobiyal sıvısal moleküller ve fagositik hücrelerden oluşur. Kan ve vücut sıvılarındaki antimikrobiyal sıvısal moleküller “humoral faktörler” olarak da adlandırılır. Humoral faktörler; properdin, interferon, defensinler, doğal antikorlar ve komplementtir. Properdin serumda bulunan bir proteindir. İnterferon vücutta infeksiyondan sonra çeşitli hücrelerce salgılanır ve indirekt yolla (vücuttaki öldürücü hücreleri aktive ederek) antimikrobiyal etki gösterir. Defensinler, bağırsak, karaciğer hücreleri ve diğer birçok vücut hücresi tarafından sentezlenirler. Doğal antikorlar spesifik olmayan ve kökeni tam olarak bilinmeyen zayıf etkili moleküllerdir ve sağlıklı bireylerin kanında bulunurlar. Komplement sistemi ise kan serumunda bulunur ve zincirleme reaksiyonlar sonucu aktive olarak bakterileri indirekt yollarla yok eden komponentlerden oluşur.

Vücutta iç savunma sisteminin önemli bir diğer unsuru hücresel faktörlerdir. Çoğunluğu kanda bir kısmı da dokularda bulunan bu hücreler içinde monositler, granulositler, mast hücreleri, lenfositler, doğal öldürücü (NK) hücreler, lenfokinle aktive olan öldürücü hücreler (LAKC), makrofajlar ve benzer hücreler bulunur. Monosit, makrofaj, granulosit ve trombositler bakteriler ile yangısal reaksiyonlara girerek mücadele ederler. Nötrofil, eozinofil ve makrofaj gibi fagositik hücrelerin de iç savunma hattında önemli bir rolü vardır. Bu hücreler bakterileri fagosite ederek konakçı savunmasına katkıda bulunurlar.

Kazanılan Bağışıklık (Spesifik İmmunite) : Konakçının doğal savunma sistemini aşmayı başaran mikroorganizmalar immun sistem hücreleri ile karşılaşırlar ve bu hücrelerin aktivitesi sonucu vücutta aynı mikroorganizmalara spesifik bir direnç gelişir. Bu direnç kazanılan bağışıklık ya da spesifik immunite olarak adlandırılır. Kazanılan bağışıklık, aktif ve pasif bağışıklık olmak üzere iki şekilde meydana gelir. Değişik patojeniteye sahip hastalık etkenlerine karşı vücutta meydana gelen bağışıklık “doğal aktif bağışıklık” olarak; aşılar ile vücutta oluşturulan bağışıklık ise “yapay aktif bağışıklık” olarak adlandırılır. Pasif bağışıklık ise başka bir hayvanda oluşan ya da üretilen antikorların normal ya da hasta hayvanlara verilmesi ile oluşturulan koruyucu etkisi uzun sürmeyen bir bağışıklık türüdür. Pasif bağışıklık da doğal ve yapay olarak iki şekilde oluşturulabilir. Bağışık bir anneden yavruya plasenta ya da kolostrumla antikor geçişi “doğal pasif bağışıklık” olarak adlandırılır. “Yapay pasif bağışıklık” ise bazı hastalıkların tedavisi amacıyla başka hayvanlarda üretilen bağışık serumun hasta hayvanlara verilmesi ile oluşturulur.

Patojenite

Bakteri, virüs ya da mantarların hastalık oluşturabilme yeteneğine “patojenite” denir. Hayvanlarda veya insanlarda hastalık oluşturabilme yeteneğine sahip bakterilere de “patojen bakteriler” denir. Patojen bakterilerin konak hücreye tutunma, konak hücre ve dokuları invaze etme, toksin salgılama ve konağın immun sisteminden kaçabilme gibi özelliklerinin olması gerekir. Konakçıda girdikleri bölgede sınırlı kalan lokal infeksiyonlar ya da kan ve lenf yoluyla vücuda yayılarak bir veya birkaç sistemde bozukluklar oluşturabilirler. Vücuda yayılan böyle infeksiyonlara “sistemik” ya da “generalize” infeksiyonlar denir. Patojen bakteriler kesinlikle sağlıklı bireylerde flora etkenleri gibi normal olarak bulunmazlar ve sağlıklı bir bireye girdiklerinde infeksiyon ya da hastalık oluştururlar. Hayvanlarda çok önemli hastalıklara neden olan Bacillus anthracis, Brucella abortus, Brucella melitensis, Mycobacterium bovis, Yersinia pestis gibi bakteriler patojen bakterilere örnek olarak verilebilir. Hayvan ve insan vücudunda hastalık oluşturmadan bulunan bakteriler de vardır, bunlar normal florayı oluştururlar ve “apatojen bakteriler” olarak isimlendirilirler. Ancak normal flora içinde bulunan apatojen bakterilerden bazıları konakçı direncinin bozulduğu durumlarda hastalığa sebep olabilir, bunlara da “fırsatçı patojen bakteriler”, “fakültatif patojenler” ya da “opportunist bakteriler” denir. Proteus vulgaris, Klebsiella pneumoniae ve Pasteurella türleri fırsatçı patojen bakterilerdir. Böyle bakteriler, konakçı direnci güçlü olan sağlıklı bireylerde kesinlikle hastalık oluşturmazlar.

Robert Koch, 19. yüzyılda bir bakteriye hastalık etkenidir denilebilmesi için bazı kriterler tanımlamıştır. Bu kriterlere “Koch Postulatı” denir. Koch postulatına göre:

• Hastalık etkeni olduğu düşünülen mikroorganizma hasta bireyden izole edilmeli ve saf kültür olarak elde edilmeli,
• Elde edilen mikroorganizma duyarlı deney hayvanlarına inokule edildiğinde aynı hastalığı oluşturmalı,
• Aynı mikroorganizma deneysel olarak hastalandırılan denekten tekrar izole edilebilmelidir.

Koch postulatlarına daha sonra konakçıda oluşan antikor yanıtının araştırılması ve izole edilen etkenin virulens faktörlerinin araştırılması gerekliliği de kural olarak eklenmiştir.

Virulens

Patojen bakterilerin hastalık oluşturma yeteneğinin derecesi ya da gücü “virulens” olarak tanımlanır. Virulensi yüksek olan bakteriler vücuda az miktarda girseler bile hastalık oluşturabilirler, bu tür bakterilere “virulent bakteriler” denir. Virulensi düşük olan bakterilerin hastalık oluşturabilmesi için vücuda oldukça yüksek dozda girmesi gerekir ya da konakçının immun sisteminin baskılanmış olması gerekir. Fırsatçı patojenler virulensi düşük bakterilere iyi bir örnektir. Virulens, invazyon kabiliyeti ve toksijeniteyi de içerir. Yani virulent bir bakteri konak hücreye girer, iç katmanlara doğru invaze olur, ulaştığı yerde çoğalır, bazıları toksin salgılar, doku içine yayılır ya da lenf ve kan dolaşımına geçerek tüm vücuda yayılır. Virulent bakteri vücutta tüm bu etkileri oluştururken bir yandan da konakçının savunma sistemine karşı koyar ve bu şekilde hastalık oluşturur. Bakteriye bu yeteneği kazandıran, yapısında mevcut olan ya da ürettiği bir takım moleküllerdir ki bunların hepsine birden “virulens faktörleri” denir.

Virulens Faktörleri

Adezyon Faktörleri : İnfeksiyonun ilk basamağı olan bakterinin konakçı vücuduna girişinden sonra bakteri konak hücreye bağlanarak tutunur, bu olaya “adezyon” denir. Bakterinin konak hücrede bulunan spesifik reseptörlere bağlanmasını sağlayan moleküllerine “adezyon molekülleri” ya da “adezyon faktörleri” denir.

İnvazyon Faktörleri : Bakterilerin konakçı hücreye veya dokulara girişi ve yayılışı infeksiyonun “invazyon” safhasıdır. Bu safhada da bakterilerin “invazyon faktörleri” görev alır. Bakterilerde görülen belli başlı invazyon faktörleri şunlardır: Koagulaz, Kollajenaz, Deoksiribonükleaz, Elastaz ve Alkalin Proteaz, Sitolizin, Hyalurodinaz, Hidrojen Peroksit ve Amonyak, İmmunoglobulin A I proteaz, Lesitinaz ya da Fosfolipaz, Streptokinaz.

Antifagositik Faktörler : Birçok bakteri lökosit ve makrofajlar tarafından fagosite edilerek yok edilmeye çalışılır. Kapsüllü birçok bakteri daha virulent ve fagositoza daha dirençlidir. Ayrıca serumun bakterisit etkisine de kapsül sayesinde direnç gösterirler.

Toksinler : Bazı bakteriler tarafından vücut içinde ya da vücut dışında meydana getirilen zehirli moleküllere genel olarak “toksin” denir. Bakterinin toksin sentezleme yeteneğine ise “toksijenite” adı verilir. Toksijenite bakterinin virulensini arttıran önemli bir faktördür. Toksinler nedeniyle vücutta meydana gelen hastalık durumuna “intoksikasyon”, toksinin kanda bulunma durumuna ise “toksemi” denir. Bazı toksinler öyle etkilidir ki hastalığı oluşturan bakteri tedavi edilse bile toksininin vücuttaki etkisi devam eder. Bakteriler tarafından oluşturulan toksinler ekzotoksinler ve endotoksinler olmak üzere başlıca iki gruptur. Ekzotoksinler bakterilerin dış ortama salgıladıkları ekstraselüler yapılardır. Endotoksinler ise hücre duvarı yapısında bulunur ve bakteri parçalandığında açığa çıkar.

Sideroforlar : Demir, bakterilerin metabolizmaları ve üremeleri için gerekli bir gelişme faktörüdür. Konakçıda demir serbest değildir çeşitli doku, kan ve salgılarda bağlı halde bulunur. Patojen bakteriler konakçıda canlı kalabilmek ve yayılabilmek için demiri bağlamak üzere çeşitli mekanizmalar geliştirirler. Bu mekanizmalardan biri de siderofor adı verilen düşük molekül ağırlıklı maddelerdir. Birçok patojen bakteri tarafından üretilen sideroforlar, laktoferrin ve transferrine bağlı demiri bile alarak bakteriye verebilirler. Bu nedenle siderofor bakterilerde önemli bir virulens faktörüdür.

Bakteriyel İnfeksiyonlarda Patogenez

Hayvanlar yaşam boyu infeksiyon etkenleri ile karşılıklı etkileşim halindedir. Ancak yine de bu etkenler her zaman hayvanlarda hastalık oluşturmaz. Hastalık oluşumu için uygun şartların oluşması gerekir. Genel olarak konakçı direnci ile bakteriyel virulens arasındaki denge bozulduğunda infeksiyon için uygun şartlar oluşmuş olur. Bakteriler konakçı savunma sistemini aşıp vücuda girdiğinde infeksiyon oluşumunu başlatırlar. Her bakterinin vücuda giriş yolu farklıdır ve kendine özgüdür. Aynı şekilde her bakterinin vücut içinde kolonize olma, yayılma ve infeksiyon geliştirme mekanizması da değişir. Bununla birlikte bakteriyel infeksiyonun başlangıç ve gelişim aşamaları birbirine benzer basamaklardan oluşur. Bu basamaklar şöyle sıralanabilir:

• Bakterinin konakçı vücuduna girişi
• Konak hücreye tutunması (adezyon) ve iç katmanlara yayılması (invazyon)
• Bakterinin üremesi
• Konakçı hücrelerinde hasar oluşturması