Samenvatting infectie.docx

## Bacteriën ### Situering en algemene kenmerken van bacteriën Bacteriën, grotendeels behorend tot de *Bacteria* (Eubacteria), vormen een divers rijk aan micro-organismen. Hoewel veel bacteriën essentieel zijn voor het menselijk lichaam, zoals de darmflora die helpt bij de spijsvertering en bescherming biedt, kunnen sommige ook ziekte veroorzaken. Archaea, een andere groep micro-organismen die soms als "omgevingsbacteriën" worden beschouwd, worden ook aangetroffen in de menselijke darmflora. De overdracht van bacteriën van moeder op kind tijdens de geboorte kan zowel gunstige als ziekteverwekkende stammen introduceren. ### Anatomie van bacteriën Bacteriën vertonen een relatief eenvoudige celstructuur, bestaande uit: * **Celmembraan**: Een selectief permeabel membraan dat de celomsluit en essentieel is voor transportprocessen. * **Celwand**: Biedt structurele ondersteuning en bescherming aan de cel. De samenstelling van de celwand is cruciaal voor de Gram-kleuring en bepaalt mede de pathogeniteit. * **Genoom**: Meestal een enkel circulair dubbelstrengs DNA-chromosoom, opgevouwen door supercoiling, waarbij enzymen als gyrasen en topoisomerasen een rol spelen en dienen als doelwit voor antibiotica zoals chinolonen. Soms komen extra circulaire DNA-moleculen voor, plasmiden genaamd. * **Andere structuren**: Zoals kapsels, flagellen, en pili, die functies hebben zoals bescherming, beweging, en hechting aan gastheren. #### Structuur van lipopolysaccharide (LPS) Lipopolysacharide (LPS), ook wel endotoxine genoemd, is een belangrijk bestanddeel van de celwand van gramnegatieve bacteriën. Het bestaat uit: * **Lipidestaart (Lipid A)**: Een relatief constante component die verantwoordelijk is voor de krachtige ontstekingsreactie die het veroorzaakt. * **Binnenste polysachariden**: Ook relatief constant in structuur. * **Suikerkop (O-antigeen)**: Zeer variabel, wat belangrijk is voor immuunherkenning en serotypering. #### Groeiwijze Bacteriën kunnen extracellulair (buiten de gastheercel) of intracellulair (binnenin de gastheercel) groeien. Ze zijn over het algemeen microscopisch klein. ### Vorm en Gramkleuring Hoewel bacteriën op basis van vorm (bolvormig - kokken, staafvormig - bacillen) kunnen worden ingedeeld, is dit vaak onvoldoende voor onderscheid. De Gram-kleuring, gebaseerd op verschillen in de peptidoglycaansamenstelling van de celwand, is een cruciale methode: * **Grampositieve bacteriën**: Kleuren blauw. * **Gramnegatieve bacteriën**: Kleuren rood. #### Vormen van bacteriën * **Kokken (bolvormig)**: Kunnen voorkomen als enkele cellen, in kettingen (streptokokken) of in trosjes (stafylokokken). * **Bacillen (staafvormig)**. #### Celwand van mycobacteriën Mycobacteriën hebben een unieke celwandsamenstelling met een dichte laag mycolzuren. Dit resulteert in: * Langdurige overleving, zelfs onder moeilijke omstandigheden. * Hoge besmettelijkheid en pathogeniteit. * Weerstand tegen afbraak door macrofagen, waardoor ze kunnen overleven in het fagolysosoom. * Hoge resistentie tegen veel antibiotica. * Zuurvastheid, wat hun overleving in zure omgevingen bevordert. ### Het bacterieel genoom Het bacterieel genoom bestaat typisch uit één circulair dubbelstrengs chromosoom. Dit genoom kan variëren in grootte, wat invloed heeft op het aanpassingsvermogen van de bacterie. Grotere genomen coderen voor meer regulatiemechanismen, waardoor ze beter kunnen omgaan met veranderende omstandigheden. Bacteriële genomen kunnen ook extra circulaire DNA-moleculen bevatten, plasmiden genaamd, die genetische informatie kunnen uitwisselen. ### Extra structuren * **Kapsel**: Een polysacharidenlaag rond de celwand die beschermt tegen fagocytose. * **Flagellen**: Structures die zorgen voor beweeglijkheid en dragen vaak het H-antigeen. * **Fimbriae**: Aanhechtingsmoleculen die belangrijk zijn voor kolonisatie en virulentie. * **Pilus**: Structures die bacteriën in staat stellen genetisch materiaal over te dragen via conjugatie. * **Sporen**: Een fysiologische rustfase die bescherming biedt tegen vijandige omstandigheden en waaruit de bacterie kan terugkeren naar een vegetatieve vorm. ### Metabolisme, celgroei en fenotypische adaptatie Het metabolisme van bacteriën is cruciaal voor hun overleving en omzetting van moleculen voor energieproductie. Micro-organismen beïnvloeden hun omgeving door metabolieten te produceren. #### Celdeling en groei Bacteriële groei volgt vaak een logaritmische curve ($1 \rightarrow 2 \rightarrow 4 \rightarrow 8 \rightarrow \dots$), met delingstijden variërend van 20-30 minuten. De groei kent verschillende fasen: lag-fase (adaptatie), logaritmische fase (exponentiële vermenigvuldiging), stationaire fase (uitputting van voedingsstoffen) en dode fase (afsterven). #### Invloed van de omgeving * **Temperatuur**: Elke bacterie heeft een optimum groeithemperatuur. Voor humane pathogenen ligt dit rond 36,5°C. Koorts of koeling vertraagt de groei. * **Zuurstof en CO2**: Bepalen of bacteriën aeroob, anaeroob of facultatief zijn. Capnofielen groeien beter bij hogere CO2-spanning. * **Zuurtegraad (pH)**: Beïnvloedt welke bacteriën aanwezig en actief kunnen zijn. #### Fenotypische variatie en adaptatie Bacteriën reguleren hun genexpressie om zich aan te passen. Er wordt onderscheid gemaakt tussen: * **Planktonische bacteriën**: Vrij zwemmend, klassiek bestudeerd in het lab onder ideale omstandigheden. * **Sessiele bacteriën**: Vastzittend, vaak levend in biofilms en onder suboptimale omstandigheden, wat kan leiden tot ander gedrag dan voorspeld in het lab. Fenotypische variaties omvatten: * **Persisters**: Bacteriën die tijdelijk ongevoelig zijn voor antibiotica door een verlaagde metabole activiteit. * **Bet hedging / risicospreiding**: Populaties die zich splitsen om zich voor te bereiden op nieuwe uitdagingen. #### Biofilm en quorum sensing Quorum sensing is een mechanisme waarbij bacteriën communiceren via signaalmoleculen. Bij een voldoende hoge dichtheid verandert het gedrag van de bacteriën, wat kan leiden tot de vorming van biofilms. Biofilms bieden bescherming tegen antibiotica en het immuunsysteem. ### Naamgeving en taxonomie De taxonomie van bacteriën evolueert, waarbij genetische gelijkenis (met name 16S rRNA-sequenties) steeds belangrijker wordt voor classificatie. ### Genotypische variatie en typering Genetische variatie ontstaat door mutatie, selectie en uitwisseling van genetisch materiaal. Dit leidt tot varianten met verschillende eigenschappen, zoals toxiciteit of resistentie. Verschillen in genotypen worden gebruikt voor typering, zoals serotypering en genotypering, wat belangrijk is voor epidemiologie en vaccinontwikkeling. ## Virussen ### Classificatie en structuur Virussen zijn obligaat intracellulaire parasieten die een gastheercel nodig hebben voor replicatie. Ze missen een celstructuur en organellen. * **Genoom**: Bestaat uit RNA of DNA (enkel- of dubbelstrengs), soms in meerdere chromosomen. * **Nucleocapside**: Genetisch materiaal met structurele eiwitten. * **Enveloppe**: Sommige virussen zijn omgeven door een membraan (enveloppe) bestaande uit glycoproteïnen en matrixeiwitten. Naakte virussen hebben alleen een nucleocapside. ### Genoomgrootte en partikelgrootte De genoomgrootte varieert van enkele kilobases tot meer dan 600 kilobases. Partikelgroottes liggen tussen 20 nm en 100 nm. ### Indeling op basis van genoom De indeling op basis van het genoom, met name de configuratie van RNA-genomen (positief of negatief), is medisch het meest relevant. ### Eigenschappen van virussen * **Naakte virussen**: Komen vrij door lyse van de gastheercel, veroorzaken acute infecties, zijn stabiel tegen temperatuur, zuren en detergenten, en worden makkelijk verspreid. Humorale immuniteit is vaak voldoende voor bestrijding. * **Enveloppe virussen**: Komen vrij door afsnoering, kunnen chronische infecties veroorzaken, zijn labiel tegen temperatuur, zuren en detergenten, en worden minder makkelijk verspreid. Humorale en cellulaire immuniteit zijn nodig. ### Virale levenscyclus De virale levenscyclus omvat meerdere stappen: 1. **Adsorptie**: Vasthechting van het virus aan de gastheercel via receptoren. 2. **Penetratie**: Binnenkomen van het virus in de cel (bv. door injectie, endocytose of membraanfusie). 3. **Replicatie en expressie**: Vermenigvuldiging van viraal genetisch materiaal en productie van virale eiwitten. Dit kan in de kern of het cytoplasma plaatsvinden, afhankelijk van het type virus. 4. **Virion productie**: Assemblage van nieuwe virionen. 5. **Release**: Vrijlating van nieuwe virions uit de gastheercel (door lyse of budding). #### RNA en DNA sensors Het immuunsysteem detecteert virussen en bacteriën via specifieke receptoren (TLR's, RIG-I, etc.) die pathogen-associated molecular patterns (PAMP's) herkennen. #### Interferon-gestimuleerde genen (ISG's) ISG's zijn genen die worden geïnduceerd door type I en III interferonen. Ze spelen een cruciale rol in het blokkeren van virusreplicatie. ### Levenscycli van specifieke virussen * **Lytische levenscyclus (bacteriofaag)**: Snel, leidt tot lysis van de bacterie. * **Temperate bacteriofaag (lysogene cyclus)**: Faag-DNA integreert in het bacteriegenoom als profaag. * **Dierlijke virussen**: Minder complex dan faag, maar groei kan trager zijn door compartimentalisatie. Voorbeelden zijn herpesvirussen en influenza. * **HIV**: Een retrovirus dat zijn RNA-genoom omzet in DNA en integreert in het gastheergenoom. ### Aantonen van virussen Virussen kunnen worden aangetoond door middel van kweek op cellijnen, waarbij cytopathogeen effect (CPE) wordt waargenomen, of door moleculaire technieken zoals PCR. Plaques (heldere zones in een bacteriële kolonie veroorzaakt door faaglysis) kunnen gebruikt worden om virusconcentraties te bepalen. ## Antibiotica en Virostatica ### Antibiotica Antibiotica zijn geneesmiddelen die de vermenigvuldiging van bacteriën remmen. Ze hebben selectieve toxiciteit en een specifiek aangrijpingspunt in de bacterie, wat leidt tot een bepaald spectrum aan activiteit. Onnodig gebruik kan leiden tot resistentieontwikkeling en verstoring van de normale flora. #### Werkingsmechanismen van antibiotica Antibiotica grijpen aan op verschillende processen in bacteriën: 1. **Celwandsynthese**: Remmen de opbouw van peptidoglycaan (bv. β-lactams, glycopeptiden). 2. **Eiwitsynthese**: Blokkeren de 50S of 30S subunit van het ribosoom (bv. aminoglycosiden, macroliden, tetracyclines). 3. **Nucleïnezuursynthese**: Inhiberen DNA-replicatie of transcriptie (bv. chinolonen, metronidazol). 4. **Metabole 'pathways'**: Verstoren essentiële metabolische routes (bv. cotrimoxazol). #### Antibioticaresistentie Resistentie kan ontstaan door mutaties of horizontale gentransfer (plasmiden, transductie, transformatie). Mechanismen omvatten neutralisatie van het antibioticum, verminderde opname, efflux, of alternatieve metabole wegen. #### Voorspellen van werkzaamheid De werkzaamheid van een antibioticum wordt voorspeld door laboratoriumtesten zoals het dilutie-antibiogram (MIC - minimale inhiberende concentratie) en diffusie-antibiogram. Farmacokinetische (PK) en farmacodynamische (PD) kenmerken (bv. Time > MIC, AUC/MIC, Cmax/MIC) zijn cruciaal voor het bepalen van de optimale dosering. ### Middelen tegen virussen (Virostatica) Virostatica grijpen in op specifieke stappen van de virale levenscyclus. * **Anti-herpes middelen (bv. acyclovir)**: Remmen virale DNA-synthese door kettingterminatie. * **Antivirale middelen tegen influenza (bv. oseltamivir)**: Remmen neuraminidase of M2-ionenkanalen. * **Antivirale middelen tegen HIV (cART)**: Combinatietherapie met remmers van reverse transcriptase, protease, integrase, etc. ## Virulentie en Vatbaarheid ### Kiem-gastheer relatie De relatie tussen een gastheer en een micro-organisme kan harmonisch of ziekteverwekkend zijn, afhankelijk van de virulentie van de kiem en de vatbaarheid van de gastheer. Infectie leidt niet altijd tot ziekte; asymptomatische infecties komen voor. ### Virulentie Virulentie is het ziekteverwekkend vermogen van een microbe. Pathogenen hebben virulentiefactoren (genen) die hen helpen te overleven, hechten, en ziekte te veroorzaken. Voorbeelden zijn adhesines, toxines, en mechanismen om het immuunsysteem te ontwijken. ### Gastheerfactoren die vatbaarheid beïnvloeden Factoren zoals leeftijd (neonatale periode), schade aan lichaamsbarrières, uitputting, de aanwezigheid van vreemde voorwerpen, en verstoring van de normale flora kunnen de vatbaarheid voor infecties verhogen. ### Verloop van een infectie Een infectie omvat aanhechting, invasie, vermenigvuldiging, verspreiding en uitscheiding (shedding). Het immuunsysteem reageert op deze stadia. #### Ontwijken van afweer Pathogenen gebruiken verschillende strategieën om het immuunsysteem te ontwijken, zoals het produceren van eiwitten die de immuunrespons moduleren (bv. S. aureus Protein A) of het zich verbergen in cellen. ### Reservoir en overdracht * **Reservoir**: De plaats waar een infectieagent zich in stand houdt (bv. mens, dier, omgeving). * **Overdracht (Transmissie)**: Kan horizontaal (tussen individuen van dezelfde generatie) of verticaal (van ouder op kind) plaatsvinden. Vectoren of carriers kunnen een rol spelen. * **Kudde-immuniteit**: Bescherming van niet-immune individuen doordat een voldoende groot deel van de populatie immuun is. ### Epidemiologische clusteranalyse Het analyseren van de verspreiding van ziekten binnen een populatie, vaak beginnend bij een indexpatiënt. ## Diagnostiek van Infectieziekten ### Taken van het medisch microbiologisch laboratorium Het diagnosticeren van infecties, identificeren van verwekkers, en bepalen van de gevoeligheid voor antibiotica. ### Technieken * **Microscopie**: Direct aantonen van micro-organismen (bv. Gramkleuring, Ziehl-Neelsen). * **Kweek en identificatie**: Groeien van micro-organismen op specifieke media en identificatie (bv. MALDI-TOF). * **Antigendetectie**: Opsporen van specifieke antigenen (bv. ELISA). * **Moleculaire detectietechnieken (bv. PCR)**: Amplificeren van genetisch materiaal voor detectie. * **Serologie**: Opsporen van antilichamen in het serum van de patiënt. ### Interpretatie van resultaten De interpretatie van microbiologische resultaten is cruciaal en hangt af van het type monster, de klinische vraag, en de aanwezigheid van commensale flora. ## Infecties met intracellulaire pathogenen ### Tuberculose Tuberculose wordt veroorzaakt door *Mycobacterium tuberculosis*. Mycobacteriën hebben een unieke celwand met mycolzuren, wat hen resistent maakt tegen veel antibiotica en de afweer. #### Pathogenese * Transmissie via aerosolen, opname door macrofagen. * *M. tuberculosis* verhindert fagosoom-lysosoomfusie en kan overleven en zich vermenigvuldigen in macrofagen. * **Persisters**: Niet-delende bacteriën die resistent zijn tegen antibiotica. * Immuunrespons met T-cellen en interferongamma is essentieel voor controle. #### Diagnostiek * Microscopie op zuurvaste staven (Ziehl-Neelsen, auramine). * Kweek (vaste en vloeibare bodems). * Moleculaire technieken (PCR). * IGRA-tests (interferon-gamma release assays). ### Infecties met fungi Schimmels (gisten en schimmels) zijn eukaryoten met specifieke celwandcomponenten. Ze kunnen oppervlakkige of invasieve infecties veroorzaken. #### Gisten (bv. Candida, Cryptococcus) * Ronde tot ovale cellen, vermenigvuldigen door knopvorming. * *Candida albicans* is een veelvoorkomende opportunist. #### Myceliale schimmels (bv. Aspergillus) * Groeien als hyfen en produceren sporen. * *Aspergillus* is een omgevingsschimmel die aspergillose kan veroorzaken, vooral bij immuungecompromitteerden. #### Dimorfe fungi Kunnen zowel als gist- als schimmelstadium voorkomen, afhankelijk van de omgeving. #### Diagnostiek * Microscopie (wet-stain, Calcofluor). * Kweek (bv. Sabouraud agar). * Moleculaire technieken en serologie. #### Behandeling Antimycotica grijpen aan op specifieke componenten van de schimmelcelwand of het membraan (bv. azolen, polyenen, echinocandines). ### Infecties met protozoa Protozoa zijn ééncellige eukaryoten die parasitaire infecties kunnen veroorzaken. * **Trypanosomiasis (slaapziekte)**: Overgedragen door de tseetseevlieg. * **Leishmaniasis**: Overgedragen door zandvliegen. * **Amoebiasis en Cryptosporidiose**: Vaak gastro-intestinale infecties, overgedragen via fecaal-orale route. * **Toxoplasmose**: Veroorzaakt door *Toxoplasma gondii*, vaak asymptomatisch bij gezonde individuen, maar gevaarlijk bij immuungecompromitteerden en tijdens zwangerschap. * **Malaria**: Veroorzaakt door *Plasmodium spp.*, overgedragen door muggen. #### Immuunrespons tegen protozoa Protozoa hebben diverse ontsnappingsstrategieën, waaronder polymorfisme van oppervlakte-antigenen en intracellulair schuilen. #### Diagnostiek en behandeling Diagnostiek omvat vaak microscopie, serologie, en PCR. Behandeling is afhankelijk van het type protozoa. ### Worminfecties en importpathologie Parasitaire wormen kunnen diverse infecties veroorzaken, vaak met complexe levenscycli waarbij tussengastheren betrokken zijn. * **Lintwormen (bv. Taenia saginata, Taenia solium)**: Kunnen vele meters lang worden, veroorzaken ziekte bij larvale stadia. * **Schistosomiase (Bilharziose)**: Veroorzaakt door *Schistosoma spp.*, besmetting via contact met zoet water. * **Nematoden (rondwormen, bv. Ascaris, Ancylostoma)**: Vaak fecaal-oraal overgedragen of via huidpenetratie. #### Diagnostiek en behandeling Diagnostiek omvat het aantonen van eieren in feces of urine, serologie, en histologie. Behandeling met anthelmintica. ## De Chronische Virale Infectie Chronische virale infecties treden op wanneer het virus niet op korte termijn uit het lichaam wordt geklaard. Dit kan te wijten zijn aan langdurige replicatie, latentie, of ontsnapping aan de immuunrespons. ### HIV (Humaan Immunodeficiëntie Virus) HIV infecteert immuuncellen (CD4+ T-cellen, macrofagen), leidend tot immuundeficiëntie en AIDS. * **Transmissie**: Via seksueel contact, bloedcontact, en van moeder op kind. * **Levenscyclus**: Retrovirus dat RNA omzet in DNA en integreert in het gastheergenoom. * **Diagnostiek**: Opsporen van antilichamen (ELISA, Western blot), virale lading (RT-PCR). * **Behandeling**: Combinatietherapie (cART) met verschillende antivirale middelen. * **Preventie**: Veilige seksuele praktijken, post-exposure profylaxe. ### Andere chronische virale infecties Virussen zoals Hepatitis B (HBV) en C (HCV) kunnen ook chronische infecties veroorzaken, leidend tot leverziekten. ### Immuunevasie door virussen Virussen gebruiken diverse mechanismen om aan de immuunrespons te ontsnappen, waaronder het blokkeren van MHC-I presentatie, mutaties (antigene drift en shift), en het infecteren van immuuncellen. ## Overzicht van Antibiotica (Tabellen) De tabellen in het originele document geven gedetailleerde informatie over verschillende klassen antibiotica, hun werkingsmechanismen, farmacokinetiek, toxiciteit, spectrum en toepassingen. Deze zijn hier niet volledig herhaald maar vormen een essentieel onderdeel van de studiematerialen. --- Dit studiehandleiding biedt een uitgebreid overzicht van de materie, essentieel voor een grondige voorbereiding op examens. Vergeet niet de specifieke details en mechanismen te bestuderen die in de originele documentatie worden beschreven.

## Overzicht van Belangrijke Termen | Term | Definitie | |---|---| | **Bacteriën** | Eéncellige micro-organismen behorend tot het domein Bacteria (Eubacteria), die vrij of in symbiose met andere organismen kunnen voorkomen. Sommige kunnen infecties veroorzaken. | | **Virussen (Virionen)** | Infectieuze agentia die uit genetisch materiaal (DNA of RNA) bestaan, omgeven door een eiwitmantel, en die een gastheercel nodig hebben om te repliceren. Ze worden als niet-levend beschouwd. | | **Pathogeen** | Een micro-organisme, zoals een bacterie, virus, schimmel of protozoa, dat in staat is ziekte te veroorzaken bij een gastheer. | | **Commensaal** | Een micro-organisme dat op of in een gastheer leeft en daar voordeel uit haalt zonder de gastheer significant te schaden, en mogelijk zelfs gunstige effecten heeft. | | **Virulentie** | Het vermogen van een pathogeen om ziekte te veroorzaken bij een gastheer, vaak gemeten aan de hand van de ernst van de symptomen of de dodelijkheid. | | **Resistentie (Antibioticaresistentie)** | Het vermogen van bacteriën om te overleven en te groeien in de aanwezigheid van een antibioticum dat normaal gesproken hun groei zou remmen of ze zou doden. | | **Quorum Sensing** | Een communicatiemechanisme tussen bacteriën waarbij ze signalen produceren en detecteren om de dichtheid van hun populatie te bepalen, wat hun gedrag kan beïnvloeden. | | **Biofilm** | Een gemeenschap van micro-organismen die vastzitten aan een oppervlak en ingebed zijn in een zelfgeproduceerde matrix van extracellulaire substanties, wat hen beschermt tegen omgevingsfactoren en immuunreacties. | | **Endotoxine** | Een toxische component van de celwand van gramnegatieve bacteriën (lipopolysaccharide, LPS), die een sterke ontstekingsreactie kan veroorzaken bij de gastheer. | | **Virostatica** | Geneesmiddelen die de replicatie van virussen remmen, vaak door in te grijpen in specifieke stappen van de virale levenscyclus. | | **Antimycotica** | Geneesmiddelen die worden gebruikt om schimmelinfecties te behandelen. | | **Protozoa** | Eéncellige eukaryote micro-organismen, waarvan sommige parasitaire infecties kunnen veroorzaken bij mensen. | | **Reservoir** | De plaats waar een infectieagent gedurende lange tijd kan overleven en zich kan vermenigvuldigen, en van waaruit het kan worden overgedragen op een vatbare gastheer. | | **Transmissie (Overdracht)** | Het proces waarbij een infectieagent van de ene gastheer naar de andere wordt overgedragen. | | **Pathogenese** | Het mechanisme of de wijze waarop een ziekteverwekker ziekte veroorzaakt. | | **Immuunrespons** | De reactie van het immuunsysteem van de gastheer op de aanwezigheid van een vreemd agens, zoals een pathogeen. | | **Latente infectie** | Een infectie waarbij het pathogeen aanwezig is in de gastheer, maar geen actieve replicatie vertoont of symptomen veroorzaakt, vaak voor langere tijd. |