VIRULENTIEFACTOREN: WAT ZE ZIJN EN VOORBEELDEN - BIOLOGIE - 2026

De virulentiefactoren zijn het vermogen van micro-organismen om de weefsels van een gastheer binnen te dringen via giftige moleculen, bacteriën en andere pathogenen om voedsel of gefixeerde cellen te verkrijgen. Daarom kan de gastheer ziek worden als zijn immuunsysteem de virulentiefactoren van de ziekteverwekker niet kan stoppen.

Bij sommige soorten kunnen een of meer van deze factoren ontbreken, en als ze niet aanwezig zijn, kan het vermogen om de ziekte te veroorzaken verzwakt of volledig afwezig zijn.

Gekleurde scanning electronen microscoop van de bacterie die gonnoroea veroorzaakt, Neisseria gonorroe. Genomen en bewerkt vanuit: NIAID.

Wat zijn virulentiefactoren?

Virulentiefactoren zijn meestal eiwittoxines of andere moleculen die door de ziekteverwekker worden geproduceerd om het immuunsysteem van de gastheer te omzeilen. Ze bevatten echter ook structurele componenten zoals capsules, flagella en fimbriae of pilis, waardoor het de gastheercel kan bereiken of zichzelf kan beschermen.

Capsule

De capsule is een slijmvliesomhulsel, voornamelijk gevormd door polysacchariden, die kunnen worden geproduceerd door zowel grampositieve als gramnegatieve bacteriën en dat zich buiten de celwand bevindt.

De capsule is niet van vitaal belang voor de bacteriën, aangezien het verlies de levensvatbaarheid ervan niet beïnvloedt, maar het kan wel veranderingen in de morfologie van de kolonie en verlies van virulentie veroorzaken. Er zijn bijvoorbeeld verschillende stammen van Haemophilus influenzae die kunnen worden onderscheiden door de aanwezigheid of afwezigheid van de capsule.

Er zijn zes serotypen van deze bacterie (a. B, c, d, e en f) met capsules, die elk antigeen verschillend zijn. Van deze kolonies heeft Haemophilus influenzae serotype b een capsule die is samengesteld uit polyribosylribitolfosfaat dat het beschermt tegen fagocytose en de belangrijkste stam is die verantwoordelijk is voor ziekten bij de mens.

Flagellum

Het flagellum is een lange, mobiele, zweepvormige structuur die meestal wordt gebruikt voor beweging. Het is aanwezig in bacteriën en andere eencellige organismen, evenals in sommige cellen van meercellige organismen.

Soms wordt het flagellum als een virulentiefactor beschouwd. In Pseudomonas vertoont het bijvoorbeeld positieve chemotaxis voor sommige moleculen, zoals suikers. Bovendien is virulentie in deze bacteriën in verband gebracht met de aanwezigheid van een flagellum, aangezien sommige mutanten die het missen nauwelijks infecties veroorzaken.

Fimbriae

De fimbriae of pilis zijn structuren die voornamelijk worden aangetroffen in gramnegatieve bacteriën. Ze zijn filamenteus, proteïne van aard, korter en dunner dan flagella en verschillen van flagella omdat ze niet worden gebruikt voor verplaatsing.

Bij sommige bacteriesoorten worden deze structuren beschouwd als virulentiefactoren, aangezien ze een belangrijke rol spelen bij de hechting en kolonisatie van slijmvliesoppervlakken. Ze zijn ook betrokken bij een flagella-onafhankelijke oppervlaktetranslocatiemethode genaamd spiertrekkingen.

Een voorbeeld van deze structuren als virulentiefactor zijn de type IV pilis of N-methyl-fenylalanine pilis aanwezig in Pseudomonas aeruginosa.

Adhesins

Bacteriën produceren verschillende soorten factoren waardoor ze zich effectief kunnen hechten aan de weefsels van hun gastheer. Deze stoffen binden zich aan specifieke receptoren op het weefseloppervlak, waardoor ze niet door de gastheer worden verwijderd.

Adhesines omvatten lipoteichonzuren, trimere zelftransporterende adhesines en hemagglutinerende pilis. Corynebacteria diphteriae bezit bijvoorbeeld adhesieve eigenschappen die onafhankelijk zijn van de productie van difterietoxine en het gevolg zijn van factoren zoals hemagglutinines, hydrofobines, blootgestelde suikerresten en enzymen met transialidaseactiviteit.

Virulentiefactor van Helycobacter pylori. Genomen en bewerkt vanuit: gebruiker: Y_tambe.

Immunosuppressiva

Sommige virulentiefactoren werken door het elimineren van immunologische stoffen die door de gastheren worden gebruikt. Bacteriën zoals Streptococcus pyogenes bezitten bijvoorbeeld immunoglobulineproteasen. Immunoglobulinen zijn antilichamen die bacteriën aanvallen en vernietigen via mechanismen zoals opsonisatie.

Mycobacterium ulcerans, de veroorzaker van Buruli-ulcer bij mensen, produceert een immunosuppressivum genaamd mycolacton. Dit toxine veroorzaakt ook weefselvernietiging.

Immunoevasion

De belangrijkste componenten van het buitenmembraan van Gram-negatieve bacteriën zijn lipopolysacchariden en lipo-oligosacchariden. De structuur van de lipo-oligosacchariden die het Haemophilus influenzae-membraan vormen, bootsen de glycosfingolipiden van mensen na om detectie door het immuunsysteem te omzeilen.

Destructieve enzymen

Sommige bacteriën produceren verschillende enzymen die gastheerweefsels beschadigen. Porphyromonas gingivalis produceert bijvoorbeeld polysaccharidasen en een groot aantal proteasen die veel van de componenten van de extracellulaire matrix van gastheerweefsels afbreken.

Deze bacterie is verantwoordelijk voor parodontitis en de vernietiging veroorzaakt door zijn enzymen is de belangrijkste oorzaak van de ontsteking die wordt waargenomen bij dit type ziekte.

Andere enzymen die door bacteriën worden geproduceerd, zijn onder meer hyalurodinase, lipasen, DNases en hemolysines.

Endotoxinen

Het lipopolysaccharide dat deel uitmaakt van het buitenmembraan van Gram-negatieve bacteriën is samengesteld uit drie delen, lipide A, een centraal polysaccharide en polysaccharide O. Lipide A is ondergedompeld in het membraan en heeft een toxische activiteit, hierdoor Lipopolysaccharide wordt ook wel endotoxine genoemd.

Wanneer bacteriële lysis optreedt, komt endotoxine vrij en stimuleert het de afgifte van pyrogenen, eiwitten die koorts veroorzaken. Het kan ook endotoxische shock veroorzaken die tot de dood kan leiden.

Exotoxinen

Het zijn stoffen die vrijkomen door verschillende bacteriegroepen met een breed scala aan effecten, waaronder neurotoxinen, cytotoxinen, calagenasen, lipasen, lecithinasen, DNases, RNases, hemolysines, onder anderen. De krachtigste exotoxinen die tot nu toe bekend zijn, zijn tetanus en botulisme, uitgescheiden door respectievelijk Clostridium tetani en C. botulinum.

Andere virulentiefactoren

Naast de bovengenoemde factoren zijn er nog andere, zoals polyketiden, sideroforen, alginaten, factoren die GTPases controleren en andere die de immuunrespons van de gastheer wijzigen (bijvoorbeeld neuraminidase).

Voorbeelden

Neisseria gonorroe

Neisseria gonorrhoeae is een intracellulaire diplococcus die verantwoordelijk is voor de seksueel overdraagbare aandoening die bekend staat als gonorroe of gonorroe. Bij deze soort hebben onderzoekers verschillende virulentiefactoren geïdentificeerd, waaronder ze noemen: pilis of fimbriae, eiwitten I (Por), II (Opa) en III (Rpm), bestanddelen van het buitenmembraan.

Virulentiefactoren zijn ook lipo-oligosacchariden, peptidoglycaan en andere eiwitten zoals Lip (H8) en Fbp, ze produceren ook een IgA1-protease, verantwoordelijk voor het inactiveren van een belangrijk immunoglobuline in het menselijk slijmvlies genaamd IgA1.

Helicobacter pylori

Helicobacter pylori is de hoofdoorzaak van sommige gastro-intestinale aandoeningen, zoals gastritis, maagzweren en ook sommige soorten neoplasmata.

Er zijn verschillende virulentiefactoren beschreven voor deze soort, waaronder: a) de activiteit van urease, een enzym dat de hydrolyse van ureum katalyseert om ammonium en carbamaat op te leveren, wat laesies in het maagepitheel kan veroorzaken; b) andere therapietrouwfactoren die nodig zijn voor bacteriële kolonisatie.

Hemagglutinines veroorzaken veranderingen in de immuunrespons vanwege het feit dat ze een biochemische samenstelling hebben die vergelijkbaar is met die van sommige antigenen die in bloedgroepen aanwezig zijn. Bovendien heeft het een gen dat is geassocieerd met vacuolisatie en een ander met cytotoxische activiteit die alleen aanwezig zijn in virulente stammen.

Neisseria meningitidis

Bacteriële meningitis is een besmettelijke ziekte die wordt veroorzaakt door Neisseria meningitidis of meningokokken. Virulentiefactoren voor deze bacterie zijn onder meer de polysaccharidecapsule die hem beschermt tegen de ontstekingsreactie van de gastheer en de pili van het type IV die de bacteriële hechting bevorderen.

Andere virulentiefactoren van deze soort zijn klasse 5-eiwitten (Opa) en Opc, IgA1-proteasen en componenten van de celwand.

Referenties

1. Virulentiefactor. Op Wikipedia. Hersteld van: en.wikipedia.org.
2. EW Nester, CE Roberts, NN Pearshall en BJ McCarthy (1978). Microbiologie. 2e editie. Holt, Rinehart en Winston.
3. S. Hogg (2005). Essentiële microbiologie. John Wiley & Sons, LTD.
4. F. Rivas-Traverso & F. Hernández (2000) Helicobacter pylori: virulentiefactoren, pathologie en diagnose. Biomedisch tijdschrift.
5. Alfaro (2005). Pathogenese van Neisseria meningitidis. Medical Journal of the National Children's Hospital.
6. G. Pardi (2004). Enkele overwegingen over Neisseria gonorrhoeae. Venezolaanse tandheelkundige wet.